Електропастух на сонячних елементах

Електропастух з живленням від сонячної батареї

Конструкції і схеми електропастуха можуть бути реалізовані по-різному. Т. Баєрс, автор книги «20 конструкцій з сонячними елементами» (Москва, вид. Мир, 1988р.), стверджує, що після встановлення невеликої сонячної батареї відпадає необхідність в зміні чи підзарядці акумуляторних батарей для електропастуха.

Принципова схема електропастуха

Принципова_схема_електропастуха

Для електропастуха потрібне малопотужне джерело живлення. Зарядний пристрій функціонує на основі автомобільної котушки запалювання.

Котушка працює в основному на тому ж принципі, що і в системі запалювання автомобіля. Коли контакти переривача (у нашому випадку контакти реле RL1) замикаються, через первинну обмотку котушки запалювання починає текти струм, який викликає збільшення магнітного поля в осерді котушки.

При розмиканні контактів струм припиняється і магнітне поле починає спадати. Зміна магнітного поля викликає появу напруги у вторинній обмотці котушки. Оскільки відношення числа витків вторинної обмотки до числа витків первинної обмотки дуже велике, індукована напруга також дуже велика, точніше 25 кВ. Такого потенціалу цілком достатньо, щоб відлякати будь-яких, навіть агресивних тварин.

Реле включається транзистором Q1 на короткий період часу (близько 15 мс). Протягом цього короткого інтервалу через котушку протікає струм, що створює магнітне поле в осерді. Тривалість включеного стану реле задається чекають мультивібратором, зібраним на логічних елементах КМОП-структури, постійна часу замкнутого стану визначається величинами С2 і RЗ. Запуск здійснюється автоколивальних мультивібратором, зібраним на двох, що залишилися елементах IС1А і IС1В КМОП-структури. По суті справи цей генератор визначає кількість імпульсів у хвилину подібно переривач автомобіля. Період проходження імпульсів регулюється резистором VR1 в межах 30-64 імп/хв.

Останній мультивібратор також визначає тривалість робочого циклу зарядного пристрою. При найвищій частоті (64 імп / хв) робочий цикл займає 1,6% всього періоду роботи пристрою, при низькій частоті (30 імп / хв) - 0,75%. Завдяки подібній комбінації короткого робочого циклу і використанню елементів КМОП-структури пристрій електропастуха споживає дуже мало електроенергії.

Конструкція електропастуха

Схема електропастуха для простоти виконана із застосуванням друкованого монтажу. Хоча схема в загальному не має якихось особливостей при монтажі, слід проявляти певну обережність, працюючи з КМОП-елементами.

КМОП-елементи дуже чутливі до впливу статичної електрики і вимагають обережного поводження. Найкраще спочатку закріпити на платі всі елементи, а потім вже акуратно вставити інтегральну мікросхему і припаяти її паяльником з заземленим жалом.

Мікросхема, навіть після встановлення на плату, вельми чутлива до електричних наведень і перешкод. Таким чином, котушку запалювання необхідно розмістити якомога далі від плати. Високовольтний провід у жодному разі не повинен проходити поблизу плати!

Вибираючи котушку запалювання для електропастуха, пам'ятайте, що підійде лише звичайна автомобільна котушка. Сучасні котушки для електронних транзисторних схем запалювання в згаданих умовах будуть сильно іскрити в нашій схемі. Можна взяти будь-яку котушку від старої моделі автомобіля, проте необхідно знати деякі відмінності між різними типами котушок.

Деякі котушки (наприклад, від автомобіля Фольксваген) при включенні дають потужний імпульс струму. Подібні імпульси знижують термін служби контактів реле. Підібрати силу струму через контакти, що відповідає паспортної величиною, можна за допомогою резистора R4, який обмежує струм через первинну обмотку котушки запалювання.

Для продовження терміну служби реле слід використовувати конденсатор, яким комплектується котушка запалювання. Якщо він у вас є, поставте його в схему замість конденсатора СЗ. Цей конденсатор зменшує іскріння між контактами реле в момент розриву електричного ланцюга.

Придушення високовольтного імпульсу, що виникає в первинної обмотці, продовжує термін служби контактів. Крім того, конденсатор і котушка утворюють щось на кшталт коливального контуру, затухаючі коливання якого викликають збільшення високої напруги на вторинній обмотці котушки.

Можна пошукати високоякісні котушки, розвиваючі на вторинній обмотці більшу напругу в порівнянні зі стандартною котушкою. Проте з досвіду випливає, що можна досягти хороших результатів, застосувавши звичайну котушку.

Джерело електроенергії для електропастуха

Тепер ми наблизилися до тієї частини конструкції, яка стосується сонячної батареї. Як ви бачили, були зроблені певні зусилля, щоб звести до мінімуму споживану схемою енергію. Це знижує вимоги до необхідної потужності сонячної батареї.

Друкована_плата_електропастуха

Первинним джерелом енергії в пристрої живлення, що підключається до дротяної загорожі, є герметична свинцево-кислотна акумуляторна батарея, звана гельним елементом. За характеристиками вона ідентична звичайній свинцево-кислотної батареї з рідким електролітом, використовуваної в автомобілях. На відміну від звичайних свинцево-кислотних елементів гельні елементи не потребують догляду і можуть встановлюватися в будь-якому положенні.

elektropastukh_3

Батарея типу Powersonic РS-1260 або подібна їй має невеликі габарити (15х6х10 см3) і поміщається в одному корпусі з електронною схемою.

Для підзарядки акумуляторів необхідна сонячна батарея, яка повинна розвивати напруга 12 В при струмі 250 мА. У продажу є кілька типів батарей, що задовольняють цим умовам.

При самостійному виготовленні сонячної батареї можна використовувати розколоті на чотири частини елементи діаметром 7,5 см. Більшість монокристалічних круглих елементів позначено хрестиком у центрі - якщо натиснути в цій точці ножем з хрестоподібним наконечником, елемент розколеться на 4 акуратні частини (не можна це робити на твердій поверхні, для створення механічної напруги потрібно, щоб елемент прогнувся, досить підкласти під нього кілька аркушів паперу).

Щоб отримати напругу, достатню для заряду акумуляторної батареї, потрібно з'єднати послідовно 35 таких «четвертинок».

Сонячна батарея такого розміру буде генерувати близько 3,6 Вт Це відповідає в середньому 22 Вт на день або 1,6 А * год. У нормальних умовах гельний елемент ємністю 6 А * год здатний забезпечити енергією схему без підзарядки від сонячної батареї протягом близько 10 днів залежно від частоти генерації високовольтних імпульсів, температури батареї і т. д.

Для захисту акумулятора від перезарядження необхідний регулятор заряду. Для цієї мети цілком підійде регулятор, описаний в главі 6 книги «20 конструкцій з сонячними елементами». Нижче показана схема малопотужного транзисторного варіанту регулятора заряду.

elektropastukh_zaryad

Деталі, використані в схемі:

Резистори:

R1, R2 - 33 кОм

R3 - 510 Ом

R4 - 1 мОм

R5, R8 - 1 кОм

R6, R7 - 480 Ом

R-100 Ом

Напівпровідники: D1 - 1N4001, D2-1N4735, IС1-LМЗЗ9

СД1, CД2 - індикатори, Q1-ЕСG-187

Інші деталі: VR1-50 кОм, потенціометр.

Встановлення високовольтного пристрою

Встановлення високовольтного пристрою для електропастуха вельми просте. По всьому периметру огорожі натягніть дріт, на який потім буде подано високу напругу. Цей дріт, звичайно, повинен бути ізольованим від землі. Для цієї мети підходять керамічні ізолятори, які є у продажу в більшості господарських магазинів. Для заміни можна використовувати горлечка від скляних пляшок.

Схема_монтажу_електропастуха

Висота підвіски дроту залежить від виду тварин, що утримуються в загоні. Для корів і коней, як показує досвід, необхідно встановити дріт на рівні грудей. Частота імпульсів також визначається видом тварин. У багатьох випадках для тварин, поміщених в новий загін, потрібно використовувати високу частоту. Після періоду «звикання» тварин до неволі частоту можна знизити.

Дріт приєднується до високовольтного висновку котушки запалювання. Надійним заземленням служать металевий штир, встромлений у вологий ґрунт, або водопровідні труби, прокладені в землі. Категорично забороняється для цієї мети використовувати газові труби.

Тепер потрібно підключити акумулятори, встановити частоту імпульсів, направити сонячну батарею на південь - і вийде електропастух!

Список деталей

Резистори:

R1-47 кОм

R2-22 кОм

R3-1 МОм

R4-5 Ом, 1 Вт

VR1 - 50 кОм, змінний опір

Конденсатори:

С1-4, 7 мкФ 35 В

С2-0, 02 мкФ

СЗ-220 мкФ, 16 В

С4-220 мкФ, 16 В

С5-0, 001 мкФ

Напівпровідники:

D1-1 N4002

IС1-СD4001, логічний елемент І-НЕ

СД1 - світлодіод

Q1-2N2222

Інші деталі:

RL1-реле

35 сонячних елементів, 250 мА

Котушка запалювання (див. текст)

Гельний елемент, 12В, 6А * год (Powersonic РS-1260)

Список аналогів використаних в даній конструкції електропастуха зарубіжних напівпровідникових приладів і мікросхем (наведені заміни часто не є точними аналогами, а лише рекомендуються для використання при повторенні конструкцій).

Діоди:

1N34А Д310, Д311

1N4001 Д226

1N4002 КД212

1N4735 КС462, КС 162

1N5400 КД202

1N914 КД521А

Транзистори:

ЕСG-187 ГТ906А

Fрт-100 фототранзистор

IRF-511 КП904

TIL 414 фототранзистор

2N2222 КТ3117А, КТ315

2N3904 КТ815

Мікросхеми

LM1458 К544УД2

LMЗЗЕ К140УД12

LM741 К140УД7

LM7812 К142ЕН8

CD4001 К176ЛА7

CD4011 К176ЛА7

CD4049 К176ЛН2

CD4050 К564ЛА10

Українська

Додати новий коментар

Користувацький пошук