태양 전지와 전기 울타리입니다. 계획, 설명

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태양 전지가 있는 전기 울타리. 무선 전자 및 전기 공학 백과사전

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XNUMX여 년 전에 무해한 전기 충격이 애완 동물을 우리 안에 가둘 수 있다는 것이 발견되었습니다. 농부들과 목회자들은 이 발견을 잘 활용했습니다. 목장 주변을 따라 놓인 고압선 덕분에 값 비싼 단단한 울타리에 의지하지 않고도 동물의 자유로운 움직임을 제한하는 것이 가능해졌습니다.

불행하게도 축산 농장 위치의 전기 울타리에 전력을 공급하는 데 필요한 중앙 집중식 전기 공급 장치가 없는 경우가 매우 많습니다. 최근에는 이러한 문제를 해결하기 위해 배터리가 사용되었습니다. 그러나 충전식 배터리는 주기적인 유지 관리 및 재충전이 필요하므로 전체 장치가 상당히 번거롭습니다.

그러나 걱정하지 마십시오. 태양 에너지가 구출되었습니다. 소형 태양광 어레이를 설치한 후 배터리를 교체하거나 충전할 필요가 없습니다.

장치의 개략도

전기 울타리는 저전력 전원만 필요하므로 이러한 울타리를 보다 실용적으로 사용할 수 있습니다. 충전기는 자동차 점화 코일을 기반으로 작동합니다.

코일은 기본적으로 자동차의 점화 시스템과 동일한 원리로 작동합니다. 차단기 접점(이 경우 RL1 릴레이 접점)이 닫히면 점화 코일의 XNUMX차 권선을 통해 전류가 흐르기 시작하여 코일 코어의 자기장이 증가합니다.

접점이 열리면 전류가 멈추고 자기장이 감소하기 시작합니다. 변화하는 자기장은 코일의 25차 권선에 전압을 발생시킵니다. XNUMX차 권선의 감은 수에 대한 XNUMX차 권선의 감은 수의 비율이 매우 크기 때문에 유도 전압도 매우 높으며, 보다 정확하게는 XNUMXkV이다. 이 잠재력은 공격적인 동물도 겁을 주기에 충분합니다.

릴레이는 짧은 시간(약 1ms) 동안 트랜지스터 Q15에 의해 켜집니다. 이 짧은 간격 동안 전류가 코일을 통해 흐르고 코어에 자기장이 생성됩니다. 릴레이의 온 상태 지속 시간은 CMOS 구조의 논리 요소에 조립된 대기 멀티바이브레이터에 의해 설정되며, 닫힌 상태의 시정수는 C2 및 R3의 값에 의해 결정됩니다. 발사는 CMOS 구조의 나머지 두 요소 IC1A 및 IC1B에 조립된 자체 발진 멀티바이브레이터에 의해 수행됩니다. 실제로 이 생성기는 자동차 차단기처럼 분당 펄스 수를 결정합니다. 펄스 반복 기간은 1-80 imp/min 내에서 저항 VR64에 의해 조절됩니다.

마지막 멀티바이브레이터는 또한 충전기의 듀티 사이클 기간을 결정합니다. 가장 높은 주파수(64 imp/min)에서 듀티 사이클은 낮은 주파수(1,6 imp/min) - 30%에서 장치의 전체 작동 기간의 0,75%를 차지합니다. 이러한 짧은 듀티 사이클과 CMOS 소자의 조합으로 인해 전기 펜스 장치는 매우 적은 전력을 소비합니다.

디자인

단순함을위한 전기 울타리의 계획은 인쇄 배선을 사용하여 이루어집니다. 일반적으로 회로에는 배선에 특별한 사항이 없지만 CMOS 요소로 작업할 때는 약간의 주의가 필요합니다.

CMOS 셀은 정전기에 매우 민감하므로 주의해서 다루어야 합니다. 먼저 보드의 모든 요소를 고정한 다음 집적 회로를 조심스럽게 삽입하고 접지 팁이 있는 납땜 인두로 납땜하는 것이 가장 좋습니다.

마이크로 회로는 보드에 설치된 후에도 전기 간섭 및 간섭에 매우 민감합니다. 따라서 점화 코일은 보드에서 가능한 한 멀리 배치해야 합니다. 고전압 전선은 절대로 보드 근처에 있으면 안됩니다!

회로용 점화 코일을 선택할 때 일반 자동차 코일만 적합하다는 점을 기억하십시오. 언급된 조건에서 전자 트랜지스터 점화 회로용 최신 코일은 우리 회로에서 강하게 스파크를 일으킬 것입니다. 구형 자동차 모델의 모든 코일을 사용할 수 있지만 서로 다른 유형의 코일 간의 몇 가지 차이점을 알아야 합니다.

일부 코일(예: 폭스바겐 자동차)은 켜져 있을 때 강력한 전류 펄스를 제공합니다. 이러한 펄스는 릴레이 접점의 수명을 단축시킵니다. 점화 코일의 4차 권선을 통해 전류를 제한하는 저항 RXNUMX를 사용하여 여권 값에 해당하는 접점을 통해 전류 강도를 선택할 수 있습니다.

릴레이의 수명을 연장하려면 점화 코일과 함께 제공되는 커패시터를 사용해야 합니다. 가지고 있다면 커패시터 C3 대신 회로에 넣으십시오. 이 커패시터는 전기 회로를 차단하는 순간 릴레이 접점 사이의 스파크를 줄입니다.

태양 전기 울타리
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XNUMX차 권선에서 발생하는 고전압 펄스를 억제하여 접점의 수명을 연장합니다. 또한 커패시터와 코일은 감쇠 진동으로 인해 코일의 XNUMX차 권선에서 고전압이 증가하는 일종의 발진 회로를 형성합니다.

표준 코일에 비해 XNUMX차 권선에서 더 높은 전압을 발생시키는 고품질 코일을 찾을 수 있습니다. 그러나 경험에 따르면 기존 코일을 사용해도 좋은 결과를 얻을 수 있습니다.

태양 전기 울타리
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태양 전기 울타리
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전원

이제 우리는 태양 전지와 관련된 설계 부분에 도달했습니다. 보시다시피 회로에서 소비하는 에너지를 최소화하기 위해 몇 가지 노력을 기울였습니다. 이렇게 하면 태양열 어레이에 필요한 전력에 대한 요구 사항이 줄어듭니다.

와이어 펜스 전원 장치의 기본 전원은 젤 셀이라고 하는 밀봉된 납산 배터리입니다. 자동차에 사용되는 기존의 습식 납축전지와 성능이 동일합니다. 기존의 납산 전지와 달리 젤 전지는 유지 보수가 필요 없으며 어떤 위치에도 설치할 수 있습니다.

Powersonic PS-1260 또는 이와 유사한 배터리는 크기가 작고(15x6x10cm) 전자 회로가 있는 한 케이스에 맞습니다.

배터리를 재충전하려면 12mA의 전류에서 250V의 전압을 발생시키는 태양 전지가 필요합니다. 이러한 조건을 충족하는 여러 유형의 배터리가 시장에 나와 있습니다.

태양 전지의 자체 제조를 통해 직경 7,5cm의 네 부분으로 분할된 요소를 사용할 수 있습니다.

이 크기의 태양 전지판은 약 3,6와트를 생성합니다. 이는 하루 평균 22W 또는 1,6Ah에 해당합니다. 정상적인 조건에서 6Ah 젤 셀은 고전압 펄스 생성 빈도, 배터리 온도 등에 따라 약 10일 동안 태양 전지에서 재충전하지 않고 회로에 전원을 공급할 수 있습니다.

고전압 장치 설치

고전압 펜스 장치의 설치는 매우 간단합니다. 울타리의 전체 둘레에 와이어를 늘리면 고전압이 공급됩니다. 물론 이 전선은 접지로부터 절연되어야 합니다. 대부분의 철물점에서 시중에서 구할 수 있는 세라믹 절연체가 이러한 목적에 적합합니다. 대신 유리병의 목을 사용할 수 있습니다.

태양 전기 울타리
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와이어 서스펜션의 높이는 우리에 보관된 동물의 유형에 따라 다릅니다. 소와 말의 경우 경험에 따르면 와이어를 가슴 높이에 설치해야 합니다. 맥박 주파수는 또한 동물의 유형에 따라 결정됩니다. 많은 경우 새 우리에 배치된 동물은 고주파를 사용해야 합니다. 포로에 대한 동물의 "익숙한"기간이 지나면 빈도를 줄일 수 있습니다.

과충전으로부터 배터리를 보호하려면 충전 조절기가 필요합니다. 이 목적에 적합 이 레귤레이터. 저전력 트랜지스터 옵션을 사용하십시오.

와이어는 점화 코일의 고전압 출력에 연결됩니다. 축축한 토양에 박힌 금속 핀이나 땅에 놓인 수도관을 통해 안정적인 접지가 제공됩니다. 이 목적으로 가스관을 사용하는 것은 엄격히 금지되어 있습니다.

이제 배터리를 연결하고 펄스 주파수를 설정하고 태양 전지판을 남쪽으로 향하게 하면 전기 울타리가 생깁니다!

저자: 바이어스 T.

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프로젝트의 저자 중 한 명인 Aaswat Raman은 "우리는 이 기술이 태양광 패널을 효과적으로 보완하고 햇빛이 차단된 시간에도 에너지를 생산할 수 있다고 믿습니다.

모든 장점이 있지만 태양 에너지는 인류의 모든 에너지 문제에 대한 해결책이 아닙니다. 지구에서도 사람들은 집으로 돌아가 이미 저녁 시간에 전기 제품을 적극적으로 사용하기 시작합니다. 물론 낮에 축적된 에너지는 저장할 수 있지만 "야간" 생산 시스템으로 에너지를 보충하는 것이 훨씬 경제적이고 쉽습니다.

많은 아날로그와 달리 새로운 장치는 열전 효과로 인해 작동합니다. 열전대라는 재료를 사용하여 엔지니어는 온도 변화를 전압 차이로 변환할 수 있습니다. 이를 위해서는 한편으로는 잠재적인 열원이 필요하고 다른 한편으로는 열 에너지가 요동칠 수 있는 장소가 필요합니다. 문제는 재료를 올바르게 배열하여 냉각된 매체에서 전압을 생성하는 방법입니다.

게다가 대부분의 열전 시스템은 대량으로 사용하기에는 너무 비싼 재료에 의존하므로 팀은 창의력을 발휘하여 가능한 가장 단순하고 저렴한 부품으로 제품을 설계했습니다. 과학자들은 값싼 열전 발전기를 조립하고 검은색 알루미늄 디스크로 고정하여 밤 공기가 하늘을 향할 때 열을 방출합니다. 발전기는 적외선 투명 창으로 덮인 폴리스티렌 케이스에 넣고 하나의 작은 LED에 연결되었습니다.

현장 테스트 결과, 추운 밤 온도가 영하로 떨어지면 장치가 약 0,8밀리와트의 전력을 생성하며, 이는 평방미터당 25밀리와트에 해당합니다. 이것은 예를 들어 보청기나 레이저 포인터에 전원을 공급하기에 충분합니다.

겸손하게 들리지 않습니까? 그러나 문자 그대로 "무릎에" 조립된 프로토타입의 경우 상당한 수입니다. 팀은 적절한 설정과 조건으로 평방미터당 500밀리와트를 달성할 수 있다고 제안합니다. 저녁과 밤의 조명 외에도 우리의 장치는 필요한 곳 어디에서나 전기를 생성하는 데 이상적입니다.

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