Радиолоцман Электроника en
расширенный поиск +
  

07-11-2017

Электродвигатель работает при токе солнечной батареи 10 нА

ON Semiconductor » 2N4401, 2N4403

Журнал РАДИОЛОЦМАН, август 2017

Stepan Novotill

EDN

В приложениях, работающих на солнечных батареях и бóльшую часть времени находящихся в неактивном состоянии, в качестве накопителей энергии часто бывает практичнее использовать конденсаторы вместо менее надежных аккумуляторов. Типичными примерами таких приложений могут служить устройства позиционирования солнечных модулей, передатчики телеметрической информации, дозировочные насосы для химических реагентов, регистраторы данных и игрушки на солнечных батареях.

От выхода фотогальванического элемента небольшого калькулятора схема на Рисунке 1 может почти в полной темноте питать небольшой мотор, подобный тем, что используются в пейджерах. Схема периодически заряжает конденсатор C1 емкостью 4700 мкФ до напряжения 1.75 В, а затем разряжает его на электромотор. Уровень освещенности, при которой может работать эта схема, ограничивается только величиной тока утечки через p-n переход солнечного элемента. Токи утечки и переключения самой схемы настолько малы, что, при условии использования накопительного конденсатора с малыми утечками, она может вращать мотор при входном токе 10 нА. Транзисторы Q1 и Q2 образуют пару с регенеративным характером переключения, подобную тиристору. Диоды 1N4007, установленные вместо резисторов, шунтируют токи утечки транзисторов и светодиода.

Электродвигатель работает при токе солнечной батареи 10 нА
Рисунок 1. Периодически заряжая накопительный конденсатор и разряжая его
на небольшой электромотор, эта схема может обеспечивать его
вращение при входном токе всего 10 нА.

Когда напряжение на конденсаторе C1 приближается к 1.75 В, зеленый светодиод начинает проводить ток и открывает транзистор Q1, ток которого, в свою очередь, поступает в базу Q2. Усиленный ток базы вызывает изменение напряжения на коллекторе Q2. Падение напряжения между базой и эмиттером выходного транзистора Q4 изолирует коллектор Q2 от этого транзистора, а напряжение база-эмиттер Q3 и конденсатор C2 емкостью 10 нФ изолируют Q2 от постоянного смещения на базе Q2. Однако, имеющий наноамперный уровень скачок тока коллектора Q2 через конденсатор C2 передается на базу транзистора Q1, инициируя процесс регенеративного переключения. Наноамперные уровни переключения схемы и заряда конденсатора C1 здесь достигаются благодаря использованию вместо подтягивающих резисторов диодов с низкими утечками, а также благодаря тому, что в начале регенеративного процесса нагрузка изолируется от остальной схемы, а постоянное смещение базы Q1 изолируется от коллектора Q2. По мере развития процесса регенерации транзистор Q3 образует путь для протекания постоянного тока между базой транзистора Q1 и коллектором Q2. На этом этапе выходной транзистор Q4 также входит в насыщение и включается мотор.

Большой ток мотора быстро разряжает конденсатор C1 до напряжения 1.1 В, при котором Q1 больше не может поддерживать регенеративный процесс из-за потери напряжения на переходах коллектор-эмиттер транзисторов Q1 и Q3. Резистор сопротивлением 100 Ом и обратный заряд конденсатора C2 переводят транзистор Q1 в состояние отсечки, и начинается следующий цикл заряда накопительного конденсатора. Для увеличения напряжения переключения схемы замените зеленый светодиод синим, или последовательно со светодиодом включите обычный диод. Если вы не планируете использовать схему при входных токах менее 1 мкА, для улучшения помехоустойчивости диоды 1N4007 можно заменить резисторами 10 МОм. У долго хранящихся конденсаторов увеличивается ток утечки. Такие конденсаторы, возможно, вам придется отформовать, подключив их на несколько дней к 9-вольтовой батарее. Для того чтобы схема заработала при очень слабом освещении, используйте две солнечные панели, соединенные последовательно.

Материалы по теме

Перевод: AlexAAN по заказу РадиоЛоцман

На английском языке: Solar-powered motor runs on 10 nA

    2N4401 на РадиоЛоцман.Цены — от 0,01 до 7,00 руб.
    TRANSISTOR, NPN TO-92; Transistor Type:Small Signal General Purpose; Transistor Polarity:NPN; Voltage, Vceo:40V; Current, Ic Continuous a Max:0.6A; Voltage, Vce Sat Max:0.4V;...
    Цена 2N4401
    ПоставщикПроизводительНаименованиеЦена
    AliExpress2N4401 TO-92 NPN транзистор Демо Доска Аксессуары0,01 руб.
    ЭлитанVishay2N44011,13 руб.
    ICdaromDiotec2N4401от 1,22 руб.
    ИнтерияDiotec2N44011,30 руб.
    ДессиDiotecТранзистор биполярный стандартный 2N44014,00 руб.
    Все 32 предложений от 22 поставщиков »
Для комментирования материалов с сайта и получения полного доступа к нашему форуму Вам необходимо зарегистрироваться.
Имя
Рекомендуемые публикации по теме:
Новости  »
Panasonic Electric Works представила фотогальваническое реле с коммутируемым током до 45 А для солнечных батарей
Схемы  »
Неиссякаемый источник питания всегда с нами - сумка с солнечными батареями
Новости  »
Innovus представляет портативную солнечную батарею
Новости  »
Sony выпустит солнечную батарею в виде оконной рамы
Новости  »
Мотоцикл на солнечных батареях

При перепечатке материалов с сайта прямая ссылка на РадиоЛоцман обязательна.

Приглашаем авторов статей и переводов к публикации материалов на страницах сайта.

Срезы ↓
Датчики влажности и температуры ДВТ-03
Цена: от 3 168 руб.
Доставка: Россия и страны СНГ
DIY настольный 3D принтер
Цена: 163 $ (9500 руб.)
Промо-акция, последняя скидка
Очки с подсветкой и сменными окулярами
Цена: от 8 $ (477 руб.)
Бесплатная доставка: Весь мир
радиолоцман вконтакте радиолоцман одноклассники радиолоцман facebook радиолоцман twitter радиолоцман google плюс