Как сделать солнечное зарядное устройство для смартфона своими руками

Содержание

Как сделать солнечное зарядное устройство для смартфона своими руками

К сожалению, выбор смартфонов c солнечной подзарядкой пока значительно ограничен. Мировые производители не слишком спешат переводить устройства на экологически чистые энергоисточники. Однако это обстоятельство не исключает возможности самостоятельного использования альтернативных источников энергии. Так, заряжать от солнца можно практически любой мобильный гаджет. Нужно лишь обзавестись соответствующим устройством, собрав его самостоятельно из недорогих доступных комплектующих, которые можно заказать из Китая в интернете.

Сделать зарядку телефона от солнечной батареи своими руками не слишком сложно. Необходимые элементы стоят сравнительно недорого, их легко заказать на «Алиэкспресс». Выбирать фотоэлемент логично из этих вариантов:

  • Thesolar;
  • YucoSolar;
  • ANBES.

Весь проект обойдется примерно в 10 долларов с учетом стоимости самой батареи, которая стоит не дороже 5 долларов. Купив необходимые компоненты, останется лишь собрать солнечную USB-зарядку для мобильника. Провести сборку грамотно и качественно поможет наша инструкция.

Компоненты для зарядки

Чтобы сделать солнечную батарею для телефона, вам понадобятся следующие компоненты:

  • солнечная батарейка не менее чем на 5 В,
  • высоковольтный диод 1N4007,
  • монтажная и макетная платы,
  • усилитель мощности 5 В,
  • аккумулятор 3.7V 18650,
  • защитная плата TP4056,
  • фиксатор аккумулятора,
  • двухклеммные PCB,
  • паяльник и припой,
  • провода.

Также необходимы расходные материалы: изолента, трубки-термоусадки, двухсторонняя лента, припой, корпус для будущей зарядки.

Как работает защитная плата

На плате TP4056 размещено два светодиода: красного и синего цветов. Первый включается в процессе подзарядки аккумулятора, второй — по ее полном окончании. Также предусмотрен разъем мини-USB для подзарядки батареи. Припаять устройство для зарядки можно в места, отмеченные на плате BAT+ и BAT-. Входящее напряжение в процессе подпитки батареи должно быть в диапазоне от 4,5 до 5,5 В.

Как сделать солнечное зарядное устройство для смартфона своими руками

Вы можете приобрести плату TP4056 в одном из двух вариантов. Первый — с защитным блоком, второй — без модуля защиты. Ток зарядки обеих плат — 1А.

Для пайки плат рекомендуется использовать монтажную плату, так как они сильно нагреваются. Печатную плату следует приподнять, изготовив специальные ножки из жесткого провода. Предпочтительнее брать медный. Если медного провода не оказалось, то вместо него вполне можно использовать штыревые разъемы.

Как сделать солнечную зарядку для телефона: схема

Как сделать солнечную зарядку для телефона: схема

Подключение фотоэлемента — клеммное IN+ и IN- платы TP4056. Диод для защиты обратного напряжения фиксируется к плюсу. После чего BAT+ и BAT- соединяются с + ve и -ve выводами батареи.

В схему включается пятивольтный усилитель. Отрицательный конец ve соединяется с отрицательным IN усилителя, положительный ve также присоединяется к плюсовому IN. Между ними добавляется переключатель SPDT.

Фотоэлементы соединены с входным модулем зарядки, выход которого подключается к литий-ионному аккумулятору 18560. Пятивольтный усилитель также питает аккумуляторную батарею, преобразует постоянный ток 3,7 В в 5 В.

Как правило, напряжение зарядки находится близко к отметке 4,2 В. Вход усилителя может колебаться в довольно широком диапазоне значений: от 0,9 В до 5,0 В. Таким образом, входное напряжение получается порядка 3,7 В при разряженной батарее и 4,2 В в процессе ее подзарядки. Сигнал выхода усилителя до оставшейся части сформированной электроцепи поддерживает напряжение на уровне 5 В.

Как сделать солнечную зарядку для телефона: схема

Добротная и удобная солнечная зарядка для телефона своими руками готова! Пользуйтесь с удовольствием.

  • Солнечная энергетика захватывает новые стихииСолнечная энергетика захватывает новые стихии
  • Красота в деталях: солнечные батареи для клавиатуры и ноутбуковКрасота в деталях: солнечные батареи для клавиатуры и ноутбуков
  • Раз, два, три….расчет произвели…Раз, два, три….расчет произвели…
  • Назначение МРРТ-контроллер заряда солнечной батареиНазначение МРРТ-контроллер заряда солнечной батареи

Как сделать солнечную батарею для зарядки мобильных устройств своими руками

Да с корпусом можно не заморачиваться, не отдельно вырезать а взять готовую шахматную доску типа вот этой:

Иллюстрация к комментарию

а в следующем видео мы покажем как сделать собственное солнце, что бы заряжать телефон через созданную нами солнечную батарею

Друзья ну что угодно рекламируйте но только не шнягу типо «манимейкера», прощу вас, вы одни из самых крутых на ру сегменте, не топитесь в говне.

А вообще, если я правильно помню, если раскурочить старый советский транзистор, то его тоже можно использовать, как маленькую солнечную батарейку? Я галлюцинирую, или это действительно так?

Иллюстрация к комментарию

Контроллер, чтоб стабилизировал ровно в 5 вольт все же необходим.

Ого, парни еще живы))

Реквестирую самодельную зарядку на элементах Зеебека. Конкретно интересно какие нужно брать, ну и прочая детализация

Снова эти парни)

сделайте видео как правильно паять паяльником

А реальные методы изготовления самодельных солнечный батарей есть? А то я только один знаю, правда, непроверенный. В стеклянную трубку просовывается металлический штырь или проволока, пространство между стеклом и проволокой засыпается гранитной крошкой (реальным кремнем было бы ещё лучше). Сначала обычный гранит, потом такой же, но завёрнутый в алюминиевую фольгу. Слои должны быть достаточно тонкие и чередоваться (в идеале много-много раз). Затем трубка закупоривается, выносится на солнце, и с выступающих из неё концов проволоки можно снимать напряжение. По сути, та же «кремниевая пластина», только из говна и палок.

Ковер на стене вырабатывает 100 ампер всего хорошего

Дай пожалуйста ссылку, какими именно ты делал? а то под видео 4 ссылки с разной ценой.

купил банку на 20к и не парюсь. на неделю хватит.

у китайцев зарядка 500 р стоит и без геморроя

В Питере не прокатит.

А можно ссылку, где можно заказать солнечные элементы?

эти парни смогут выжить на пустошах

Тебя потом энергетики по судам не затаскают, за то что ты не пользуешься их электричеством из розетки?))) (а то тут уже были подобные посты про бесплатную энергию)

Иллюстрация к комментарию

по его Г сразу понятно — укр))

молодец чел, полезное видео (правда подобных батарей видел больше 5)

PS сейчас продают мини солнечную батарею с липучкой на окно типа такой:

Иллюстрация к комментарию

молодцы ребята, красавчики, талант
@kreosan, есть у вас видео как измерить емкость/здоровье пальчиковых аккумуляторов простым мультиметром?

Плазменная пушка из шланга и газовой горелки

Хай товарищи, захотелось мне порадовать себя и своих подписчиков данной вундервафлей, в общем было решено покупать шланг и горелку, так сказать в хозяйстве все равно не пропадёт)

Очаровал меня эффект "огненной пробки" что под давлением несётся к выходу))
Сама идея проста как сатиновые трусы, работает при любом раскладе, стоит копейки а радости то)

Плазменная пушка из шланга и газовой горелки Своими руками, Рукоделие, Юмор, Физика, Видео, Рукоделие с процессом

Точечная сварка под микроскопом

Хомяки приветствуют вас друзья!

Сегодняшний пост будет посвящен аппарату для точечной контактной сварки аккумуляторов типа 18650 и прочих. В ходе соберем такое устройство, разберем основные принципы его работы и детально изучим сваренные места под микроскопом. Аккумуляторам сегодня придётся нелегко. Казалось бы сварочный аппарат, который в буквальном смысле состоит из одного трансформатора и контроллера, что тут может пойти не так?!

Точечная сварка под микроскопом Точечная сварка, Электроника, Сварка, Аккумулятор 18650, Своими руками, Физика, Видео, Длиннопост

Представьте себе, что одним прекрасным утром у вас сдох шуруповёрт. Крутить шурупы отверткой не царское дело, потому нужно решать проблему. Виновниками этого происшествия стали никелевые аккумуляторы, которые преждевременно отправились в Вальхаллу пить вино и сражаться на мечах. На смену им пришли компактные, высокотоковые литий-ионные аккумуляторы, которые по характеристикам в разы превосходят своих предшественников.

По технологии такие банки соединяются точечной контактной сваркой, которая приваривает токопроводящую ленту к телу аккумулятора. Использовать паяльник тут не рекомендуют из-за возможного перегрева внутренностей батареи, что может привести к преждевременному выходу ее из строя. Устанавливаем на сборку так называемую BMS плату с балансиром и собираем шуруповёрт. Теперь он работает как новенький.

Точечная сварка под микроскопом Точечная сварка, Электроника, Сварка, Аккумулятор 18650, Своими руками, Физика, Видео, Длиннопост

На идею создания сварочного аппарата меня подтолкнул Витя. Человек который ремонтирует в буквальном смысле всё. Для перепаковки аккумуляторных батарей в различных устройствах он как раз применяет аппарат для точечной кантатной сварки. Соединение тут получается настолько прочным, что лента в буквальном смысле отрывается с потрохами. Меня впечатлил данный аппарат, и нужно было разобраться что и как в нем работает.

Точечная сварка под микроскопом Точечная сварка, Электроника, Сварка, Аккумулятор 18650, Своими руками, Физика, Видео, Длиннопост

На самом деле тут все оказалось довольно просто. Сердцем устройства выступает трансформатор от микроволновки с перемотанной вторичной обмоткой, и контроллер который обеспечивает подключение первичной обмотки МОТ-а к питающему напряжению сети на необходимое время для формирования сварочного импульса. Так же нам понадобиться блок питания для контроллера, пару медных кабельных наконечников, сетевой провод сечением в 1.5 кв. мм. и корпус, в котором разместиться все электроника. У меня давно валялся 700 Вт МОТ с отрезанной вторичной обмоткой, как раз появился повод куда-то его пристроить.

Точечная сварка под микроскопом Точечная сварка, Электроника, Сварка, Аккумулятор 18650, Своими руками, Физика, Видео, Длиннопост

Извлекаем магнитные шунты и аккуратно зачищаем отверстия куда будет вставляться толстый провод. Особое внимание уделяем краям, они довольно острые и легко могут повредить изоляцию кабеля.

Что касательно самого кабеля, тот тут лучше не экономить и взять вот этого товарища. РКГМ сечением 25 кв. мм. Производство Россия «Рыбинсккабель». Это хитрый многожильный провод с изоляцией из кремний-органической резины повышенной твердости, в оплетке из стекловолокна пропитанного эмалью или теплостойким лаком. Он очень тонкий и гибкий. Изоляция провода абсолютно равнодушна к повышенным температурам, пламя зажигалки едва способно вызвать хоть какое-то тление. Длинна термостойкого змея 2.2 метра.

Внутренние отверстия магнитопровода смажем вазелином. Ту же процедуру проводим с кабелем. Несмотря на то, что кабель достаточно тонкий по сравнению со своими более дешевыми собратьями, в трансформатор нужно попытаться вместить 4-5 витка. Но вот незадача. 700 Вт МОТ позволяет вместить в себя только 3 витка. Не беда! На помощь приходит система рычагов и отвёрток. В общем, включив смекалку и мотаем 4 витка в такой небольшой трансформатор.

Точечная сварка под микроскопом Точечная сварка, Электроника, Сварка, Аккумулятор 18650, Своими руками, Физика, Видео, Длиннопост

Кабельные наконечники. Хорошие, медные, на 25 квадратов. По технологии их нужно обжать специальным гидравлическим прессом. Пайка тут не рассматривается из-за возможного нагрева провода в процессе дальнейших экспериментов. Обжим провода тут проходит в 6- гранной матрице, которая равномерно обжимает медную гильзу со всех сторон, создавая качественное соединение. После опрессовки на наконечнике могут образоваться небольшие ушки, их необходимо удалить с помощью напильника. В результате у нас получаться красивые обжатые наконечники на концах провода.

Теперь их необходимо соединить к медным шинам на ручке для контактной сварки. Болт тут диаметром 8 мм и длинной 20 мм. Обязательно устанавливаем шайбу Гровера, она обеспечит надежный прижим, если соединительный узел ослабиться в процессе работы.

Точечная сварка под микроскопом Точечная сварка, Электроника, Сварка, Аккумулятор 18650, Своими руками, Физика, Видео, Длиннопост

Самую простую ручку для контактной сварки можно заказать на алиэкспресс. Но мне приглянулся более продвинутый вариант созданный одним народным умельцем. Зовут его Генадий Збукер. Он сам собирает сварочные аппараты, дополняет их ручками которые сам проектирует и печатает на 3D принтере. Называется такая конструкция держатель электродов точечной сварки «ZBU 5.1» с кнопкой и пружинами. 3D модели ранних версий, таких ручек, можно найти на сайте Thingiverse, автор позаботился чтобы при желании каждый мог собственноручно сделать подобный держатель для электродов. Это заслуживает уважения! Так же у него на сайте можно заказать расходные материалы (не реклама, а рекомендация).

Что касаемо ручки для контактной сварки. Выполнена она довольно качественно. Печать корпуса тут осуществляется ABS пластиком. Особенность версии «5.1» в том, что на борту есть два вентилятора, которые способны охлаждать медные шины в процессе непрерывной работы. Питаются они от 5 вольт через разъем micro USB. Ток потребления не более 300 мА.

Из практики скажу, что нагреть ручку за время всех экспериментов мне так и не удалось. Электроды тут подпружиненные и имеют кнопку «концевик», которая при определенном усилии прижима срабатывает и дает команду на сварку. Это сжатие обеспечивает хороший электрический контакт со сварными поверхностями, гарантирует повторяемость качества сварных точек, устраняет образование искр и прожогов аккумуляторов. Именно из-за нагрева и одновременному сжатию заготовок такой способ сварки называли «электрической ковкой». При желании конструкцию электродов на ручке можно изменить для двухсторонней сварки.

Точечная сварка под микроскопом Точечная сварка, Электроника, Сварка, Аккумулятор 18650, Своими руками, Физика, Видео, Длиннопост

Электроды выполнены из жаропрочной хромовой бронзы БрХЦр. Поскольку электроды при сварке быстро изнашиваются, к ним предъявляются требования по стойкости сохранения формы при нагреве до 600 градусов и ударных усилиях сжатия до 5 кг на квадратный миллиметр. В процессе работы такие электроды особо не прилипают и не обгорают. Импульс тока сварки аккумуляторов должен быть очень коротким, иначе есть шанс прожечь дыру в корпусе, что приведет к выходу его из строя.

Точечная сварка под микроскопом Точечная сварка, Электроника, Сварка, Аккумулятор 18650, Своими руками, Физика, Видео, Длиннопост

Задача по управлению длительности импульса лежит на довольно простом контроллере, который был взят с одного сайта. Устройство собрано на базе Arduino NANO, с применением жидкокристаллического дисплея для вывода полезной информации. Управление по меню осуществляется с помощью энкодера. Элементарно и просто подумал я, и начал собирать устройство из имеющихся в хозяйстве модулей.

Функционал контроллера довольно простой. Он выдает два последовательных импульса с паузой между ними. Первый импульс называется «присадочным», а второй «основным». Он приваривает метал друг к другу. Все переменные времени импульса регулируются с помощью энкодера, включая паузу между ними. Управление силовым трансформатором осуществляется c помощью довольно мощного симистора на 40 А. Он устанавливается по входу первичной обмотки. Маркировка BTA41-600.

Для удобства пользования контроллером, все его модули можно разместить на одной плате. Это позволит не путаться в куче проводов идущих от ардуины. Травим плату и смотрим как все функционирует. Лампочка мигает, значит схема собрана правильно. Вид самодельных плат на сегодняшний день постепенно уходит в закат, потому что их производство выгодней заказывать в Китае. Цена правда от размеров во многом зависит, но это уже другой вопрос.

Точечная сварка под микроскопом Точечная сварка, Электроника, Сварка, Аккумулятор 18650, Своими руками, Физика, Видео, Длиннопост

Размещаем модули контроллера для контактной сварки согласно своим указанным местам. Вы уже наверное обратили внимание, что контакты на плате позолоченные. Интересно было посмотреть как они себя покажут в процессе пайки. Особенность позолоченных контактов заключается в том, что они не подвержены различным видам окисления на поверхности металла, что позволяет хранить платы довольно длительное время. Это актуально для больших производств. Также припой растекается по таким контактам как масло по сковороде.

После сборки устройства на плату ардуины нужно загрузить скетч. Делаем это через программу FL Prog буквально в несколько кликов. Программа за пару секунд заливается в мозг и на экране высвечивается все нужные настройки для дальнейшей сварки.

Точечная сварка под микроскопом Точечная сварка, Электроника, Сварка, Аккумулятор 18650, Своими руками, Физика, Видео, Длиннопост

Теперь сделаем красивую панель управления. Для этого нужно разметить все необходимые окна и будущие отверстия на пластиковой панели. Окна аккуратно вырезаем бормашиной, а отверстия сверлим тем шуруповёртом, который мы отремонтировали в начале.

Размещаем внутри корпуса МОТ, импульсный блок питания на 12 вольт и запихиваем внутрь сетевой провод. Длинна его полтора метра. Распределяем все необходим провода по своим разъемам, и в принципе все. С электроникой разобрались.

Точечная сварка под микроскопом Точечная сварка, Электроника, Сварка, Аккумулятор 18650, Своими руками, Физика, Видео, Длиннопост

В результате всех манипуляций у нас получился довольно красивый контроллер для точечной сварки. Силовые провода выводятся через отверстия в верхней крышке корпуса. Тут же разместился разъем для подключения кнопки «концевика». Все эстетично и просто. Вроде как показалось мне. Все подписчики канала знают, что ничего просто так не бывает. Что-то, да должно пойти не так. И это один из тех случаев! Пора проверить аппарат в деле.

Точечная сварка под микроскопом Точечная сварка, Электроника, Сварка, Аккумулятор 18650, Своими руками, Физика, Видео, Длиннопост

Для сварки возьмем старый аккумулятор и никелевую ленту толщиной 0.15 мм. Установим время сварки 20 мс для каждого импульса. Это соответствует одному периоду переменного напряжения из сети. Если там 50 Гц, то это одна пятидесятая. В результате испытаний оказалось, что на самых коротких выдержках времени, ленту не то чтобы варит, а прожигает насквозь. Теперь это не аккумулятор, а сплошная вентиляция.

На других банках сварка проходила несколько иначе, прожиг был меньше, но зато лента между электродами разогревалась до красна. Это было довольно любопытно. При том на одних аккумуляторах лента приваривалась так, что ее практически не оторвать, а на других при том же времени сварки эффекта не было вообще. Лента в прямом смысле отлипала от корпуса, оставляя только две вмятины на металле. Разобраться в проблеме помог цифровой осциллограф, который способен записать сигнал для его дальнейшего изучения.

Точечная сварка под микроскопом Точечная сварка, Электроника, Сварка, Аккумулятор 18650, Своими руками, Физика, Видео, Длиннопост

Причиной прожига аккумуляторов стало время работы силового трансформатора, которое не соответствует установленным значениям. Проблема тут явно программная, так как скечт разработчика неоднократно загружался на другую ардуинку, но результата это не дало.

Сейчас по нашим установленным параметрам сигнал на оптопаре должен быть 10 и 60 мс. А по факту это время в несколько раз затянуто, 80 и 125 мс. Естественно этого времени хватает чтобы перегреть никелевую пластину между электродами и в некоторых аккумуляторах прожечь дно.

Если среди вас есть программисты, у меня просьба, посмотрите код и найдите там ошибку. Это хороший с точки зрения простоты и повторения проект, но он оказался с котом в мешке.

Мы пытались разобраться в дебрях данного кода, но максимум на что хватило знаний так это на визуализацию картинки при загрузке программы. В общем далекий я в этих дела, да и ладно!

Нужно выходить из ситуации.

Точечная сварка под микроскопом Точечная сварка, Электроника, Сварка, Аккумулятор 18650, Своими руками, Физика, Видео, Длиннопост

В Китае есть готовые контроллеры для точечной сварки, заказываю и жду. Это одна из самых продвинутых версий плат. Модель NY-DO2X. Кроме того что она дает двойной импульс с паузой, так еще тут есть возможность регулировать мощность. Симистор тут установлен BTA100 рассчитанный на ток в 100 ампер. Рабочее напряжение 1200 В.

Размечаем и выпиливаем отверстия под новую панель управления. На этом этапе не торопимся чтобы не отрезать чего нибудь криво. На плате видим несколько разъемов. На первый слева подается переменное напряжение номиналом в 9 вольт. На второй подключается кнопка от держателя электродов или внешняя педаль. Второй вариант хороший, если у вас ручка без кнопки, или же вам просто нравится работать с педалями. Трансформатор для питания платы можно выковырять из какого-нибудь старого блока питания от домашнего телефона. Тока в 300 мА хватит с головой.

В общем пробуем варить ленту к аккумулятору. Нажимаем на ручку, идет импульс и что у нас тут. Проварка толком не произошла и лента прилипла к электродам. Такое чувство как будто у трансформатора на 700 Вт не хватает мощности для проварки ленты на коротких выдержках. Не вопрос, одеваюсь и еду на радиорынок за более мощными микроволновочным МОТ-ами.

Точечная сварка под микроскопом Точечная сварка, Электроника, Сварка, Аккумулятор 18650, Своими руками, Физика, Видео, Длиннопост

Слева направо трансформаторы: 700 Вт, 800 Вт и 900 Вт. Чем больше магнитопровод, тем больше мощность. Тут видно на сколько 900 Вт вариант больше своего предшественника. Размеры: длинна 106 мм, высота 89 мм, ширина 66 мм.

Более продвинутые сварочники можно делать на софМОТах от отечественных микроволновок, но во-первых для них нужен огромный корпус, во-вторых это вес, в-третьих рука на такой редкий артефакт не у каждого поднимется. Не будем злить бога, и пустим под нож трансформатор привезенный с радиорынка. Спиливать вторичную обмотку удобней всего ножовкой по металлу. Медь довольно мягкая, потому режется довольно быстро.

Выбиваем провод из сердечника железным стержнем. В общей сложности данная операция занимает 20 минут. Медные косы не выбрасываем, а сдаем на металл и покупаем пиво. Обязательно извлекаем магнитные шунты, которые установлены для мягкой работы магнетрона и зачищаем края отверстий в магнитопроводе как это было показано ранее. В такой большой трансформатор без труда помещается 4 витка. При желании можно вместить и 5-тый, но я не стал переводить вазелин) Последовательно с мощным симистором припаиваем первичную обмотку только что перемотанного МОТ-а. Не жалеем припоя и делаем все как для себя.

Точечная сварка под микроскопом Точечная сварка, Электроника, Сварка, Аккумулятор 18650, Своими руками, Физика, Видео, Длиннопост

Схема соединения просто элементарна. Справится даже ребенок. Пора испытать этот «второй» сварочный аппарат собранный в течении одного фильма. В одном из следующих выпусков будет вообще тройное фиаско политое сверху толстым слоем шоколада, там я еще на 600 баксов влетел, взяв поюзать чужую инфракрасную камеру. В общем канал это дорогое удовольствие. Впитывайте чужой опыт и чужие ошибки. В отличие от меня, вам за них платить не нужно.

Точечная сварка под микроскопом Точечная сварка, Электроника, Сварка, Аккумулятор 18650, Своими руками, Физика, Видео, Длиннопост

Краткое руководство по использованию китайского контроллера. Зажимаем и держим красную кнопку примерно 4 секунды. Устройство при этом зайдет в режим калибровки сетевого напряжения. Его нужно выставить согласно реальным показаниям мультиметра вставленного в розетку. Зачем нужна эта функция, непонятно, но установленные цифры будут меняться пропорционально напряжению в сети.

Что означают лампочки над цифрами? Первый светодиод говорит о наличии питания. Второй светодиод горит когда нажата кнопка на ручке. Третий загорается только в момент наличия импульса. В общем первые три красные светодиода чисто информационные. Четвертая зеленая лампочка — это счетчик наработки, суммирует каждое нажатие на педаль или «концевик» внутри сварочной кучки. Сбрасывается счетчик двойным нажатием на красную кнопку. Дальше оранжевый светодиод. Первый устанавливает длительность «первого импульса». Выбирается он в периодах. Установим один что будет ровняться 20 мс. Второй светодиод задает мощность импульса. Поставим скажем 35 процентов. Минимум 30 максимум 99.9%. Зеленый светодиод между оранжевыми определяет паузу между импульсами. Так же в периодах. Поставим 2. Последние два оранжевые светодиода так же определяют длительность и мощность, но уже «второго импульса». Поставим 2 периода и мощность выкрутим на 100 процентов. Собственно все, теперь можно потыкать в какую-нибудь ленту и посмотреть как происходит сварка, изучить точки, подобрать режимы на контроллере и прочее.

Точечная сварка под микроскопом Точечная сварка, Электроника, Сварка, Аккумулятор 18650, Своими руками, Физика, Видео, Длиннопост

Краткие характеристики получившегося аппарата для точечной сварки. Вес готового устройства вышел 5.7 кг. Переменное напряжение на вторичной обмотке МОТ-а составило 3.8 вольта. Максимальный ток зафиксированный при сварке показал 450 ампер. С этим связан один интересный эффект во время работы аппарата. Магнитное поле у проводов выходит настолько большим, что их разбрасывает друг от друга сантиметров на 20. Магнитопровод при этом довольно сильно притягивает любой рядом лежащий металл, потому тут не рекомендую использовать железный корпус для устройства, при сварке он будет издавать неприятные звуки.

Если накоротко закоротить вторичную обмотку, то даже 700 Вт МОТ способен нагрузить сеть до значений свыше 4 кВт. На сколько больше мне не известно, так как ваттметр уходит в защиту при достижении такой нагрузки. Ток вторичной обмотки при этом зашкаливает за 600 А, свыше предела измерения мультиметра. На входе первичной обмотки максимальный ток зафиксирован 21 ампер, при этом напряжение в сети проседает с 230 до 217 вольт.

При непрерывной работе сердечник у МОТ-а будет нагреваться, за 4 минуты его температура достигнет примерно 52 градуса. И это на холостом ходу без нагрузки. На практике при повышении температуры трансформатор начинает сильней варить, это может привести к прожигу аккумулятора. В этом случае справедливо обдувать трансформатор с помощью вентиляторов.

Точечная сварка под микроскопом Точечная сварка, Электроника, Сварка, Аккумулятор 18650, Своими руками, Физика, Видео, Длиннопост

Переходим исключительно к сварке. Для начала посмотрим как должен выглядеть сигнал на осциллографе. Настройки: первый импульс один период 30 процентов, 2 периода отдыхаем, второй импульс два периода, мощность на всю катушку. Делаем сварную точку и записываем сигнал. Видим каким обрезанным выглядит период мощностью в 30 процентов. После него идет металл два периода отдыха, а затем идет мощный импульс с длительностью два периода и мощностью в сто процентов.

Контроллер благодаря отслеживанию перехода фазы через ноль, открывает симистор на 100 процентах практически в нуле роста амплитуды напряжения. При этом видно что напряжение и ток идут с небольшой задержкой относительно друг друга. При 50 процентах контролер открывает симистор только на половине полупериодов сетевого напряжения. Этот метод аналогичен с Широтно-импульсной модуляцией. Такой режим используется в регуляторах освещенности – диммерах. Яркость свечения лампы накаливания будет напрямую зависеть от площади обрезанной синусоидой. В нашем случае это нужно для всяких деликатных сварок.

Точечная сварка под микроскопом Точечная сварка, Электроника, Сварка, Аккумулятор 18650, Своими руками, Физика, Видео, Длиннопост

Теперь наша задача довольно проста. Нужно приварить ленту для точечной сварки к аккумулятору. Но тут возникает пару вопросов. Какую ленту будем варить и к какому аккумулятору? Помните момент когда у нас сварочник с 700 Вт трансформатором отказывался приваривать никелевую ленту? Идентичная ситуация происходит с новым 900 Вт МОТ-ом.

Вам будет интересно  Зарядное устройство на солнечных батареях: описание, принцип работы и характеристики

В начале долго не мог понять в чем причина, но тут оказалось два важных момента.

Высокотоковый аккумулятор, в отличии от обычного, имеет несколько толще стенки корпуса. Возможно и металл корпуса отличается. Никелевая лента у нас тоже довольно толстая. В сумме всех этих факторов даже мощная сварка не способна дать желаемый результат.

Решение проблемы — сменить никелевую ленту на стальную. Она сверху тоже вроде как никелированная, но дальше будем ее называть просто стальной. Сварка на тех же установках что и раньше, приварила стальную ленту просто на ура. Отодрать ее кусачками без разрушений не выходит. Собранный аппарат полностью удовлетворил поставленные задачи.

Точечная сварка под микроскопом Точечная сварка, Электроника, Сварка, Аккумулятор 18650, Своими руками, Физика, Видео, Длиннопост

Теперь разберем основные требования при точечной сварке. Длительность и мощность импульсов нужно подбирать таким образом, чтобы свариваемые места имели как можно меньше перегрев. Он проявляется в цветах побежалости вокруг точек сварки. Это не очень хорошо, так как в этих местах частично выгорает металл, что может привести к ослаблению прочностных характеристик соединения. Идеальная сварка выглядит так. Тут нет перегрева, точки белые, лента отрывается от тела аккумулятора с кусками. Именно такого результат мы должны добиться.

Подводные камни. Их очень много, в первую очередь тут нужно понимать физику протекания тока в металле. Металл в месте соприкосновения с электродами представляет току наибольшее сопротивление и потому место будет сильно нагреваться. Наша задача разогреть металл до такой степени, чтобы создалось так называемое сварочное ядро. Нагрев в этом процессе должен происходить не под самими электродами, а между листами металла. Сварные ядра при этом необходимо делать как можно быстрей, очень мощным и коротким импульсом. Если греть место сварки медленно, тепло будет разбегаться по аккумулятору кто куда, без достижения нужного результата.

Точечная сварка под микроскопом Точечная сварка, Электроника, Сварка, Аккумулятор 18650, Своими руками, Физика, Видео, Длиннопост

Электроды, это вообще отдельный мир. Представьте вы долго варили сборку из аккумуляторов 18650 и в один момент решили их заточить. Концы вышли острые, красивые. Но при первых же сварных точках у нас выйдет пропаленный аккумулятор, так как электроды с большой вероятностью погрузятся в корпус банки. Некоторые такие аккумуляторы стоят целое состояние, и повредить один из них это недопустимо.

Что же происходит на самом деле? Дело в том, чем острей электрод, тем меньше его площадь контакта с металлом, в результате при одном и том же токе место у нас будет разогреваться быстрей. Сварное ядро образуется настолько быстро, что это приводит к расплавлению всего металла под электродом.

Еще один очень важный момент, электроды при сварке нужно держать строго перпендикулярно аккумулятору. Они не должны входить под углом. На контакте может образоваться небольшой скос, который рано или поздно приведет к прогару из-за неравномерного протеканию тока через электроды. На этом же примере становиться понятно зачем необходим первый присадочный импульс на малой мощности.

На что влияет расстояние между электродами? В теории чем дальше они разнесены друг от друга, тем лучше. Меньше потерь будет на верхней шунтирующей заготовке. Но как показала практика тут можно играть с настройками, и какое бы расстояние не было, можно добиться хорошего качества сварных точек. Тут большую роль играет с какой шириной ленты вы работаете.

В общем настройки длительности и мощности импульсов решают все. У меня получалось приваривать 0.2 мм. ленту с такими прочностными характеристиками, что она отрывалась вместе с фрагментами корпуса аккумулятора. Все батареи в фильме были разряжены если что.

Рекомендации при выборе настроек сварки. В этом деле много факторов влияющих на конечный результат. К примеру: вы подобрали режим, который хорошо работает с одной и той же лентой и аккумуляторами. Но, если что-то одно поменяете, настройки тоже возможно придется менять. А теперь представьте что у вас кучка разношерстных аккумуляторов, как будете варить? Мощность и время сварки нужно настраивать от меньшего к большему. Поставили точку, лента оторвалась, ничего страшного, поднимаем мощность и смотрим. Теперь лента отрывается с потрохами. То что нужно. Ну что, вы все поняли?

Точечная сварка под микроскопом Точечная сварка, Электроника, Сварка, Аккумулятор 18650, Своими руками, Физика, Видео, Длиннопост

Думаю стоит еще раз перечислить все факторы, которые могут на влиять на конечный результат точечной сварки.

Электропроводка в квартире. Специально для фильма был сделан удлинитель с сечением провода в 2.5 квадрата. Даже смотря на это, слабенький 700 Вт МОТ умудрялся просаживать сеть под нагрузкой.

Основные сварочные характеристики зависят от мощности трансформатора, от сечения силового провода, его длинны, количества витков, качества соединительных узлов с контактной ручной.

Важную роль играет материала электродов, расстояние между ними, заточка и сила прижима. Много определяет материал ленты для контактной сварки, его толщина, ширина и форма. Тип аккумулятора и толщина его стенок. Даже температуру МОТа стоит брать во внимание.

Исходя из всего вышеперечисленного, в каждом индивидуальном случае подбираются настройки для первого и второго импульса на контроллере для получения наилучших сварных ядер с наименьшими цветами побежалости.

Собранный аппарат для контактной сварки получился довольно компактным и универсальным. Он собирался только ради того, чтобы сварить аккумуляторы для шуруповёрта и паяльника с Китая, которому нужно питание 24 вольта. Часто при ремонтах не хватает портативного инструмента. Конструктор в виде ячеек под аккумуляторы 18650 мы печатали на 3D принтере, они упрощают задачу при формирования сборок с разными напряжениями и ёмкостями, позволяя складывать элементы в любой последовательности. Сборки соединяются между собой специальными пазами. Теперь самостоятельно перепаковать свой старый самокат не составит никакого труда.

Точечная сварка под микроскопом Точечная сварка, Электроника, Сварка, Аккумулятор 18650, Своими руками, Физика, Видео, Длиннопост

Для справки. Съемка этого выпуска заняла чуть больше 2-х месяцев. Когда брался за изучение данной темы, даже подумать не мог что тут окажется так много нюансов. По стоимости бюджет фильма перевалил за предполагаемые границы, так как покупать запчастей пришлось практически на 2 сварочных аппарата. В общей сложности было израсходовано 3 метра никелевой ленты и испорчено 2 хороших аккумулятора. Пущено в расход два десятка плохих.

Ну все, видео озвучил, теперь можно идти бухать и готовится к следующему выпуску.

Плазменная рогатка. Лестница Иакова

Хомяки приветствуют вас друзья!

Сегодняшний пост будет посвящен высокому напряжению. Наша задача собрать так называемую лестницу Иакова, по электродам которой снизу-вверх будут бегать разряды. Посмотрим из чего состоит такое устройство, как его правильно настроить чтобы ничего не спалить, а также узнаем способ как можно обесточить собственную квартиру.

Плазменная рогатка. Лестница Иакова Лестница Иакова, Плазма, Разряд, Электроника, Своими руками, Hamster Time, Физика, Видео, Длиннопост

Эта история началась с простого знакомства на радио рынке. Витя, местный мастер на все руки показал свою лестницу Иакова, которая состоит из двух строчных трансформаторов от телевизоров и питается от сети 220 вольт. Дуга тут настолько мощная, что порой висит в воздухе даже не думая обрываться. Вернувшись домой мои руки сразу полезли шерстить коробки в которых находится старое, никому ненужное барахло.

Это строчники от отечественных черно-белых телевизоров. Модель ТВС-110ЛА. Объекты достались из увлекательного детства, когда в один прекрасный момент все начали выбрасывать свои зомбоящики на помойки. Наша задача разобрать две такие конструкции и достать из них высоковольтные обмотки.

Плазменная рогатка. Лестница Иакова Лестница Иакова, Плазма, Разряд, Электроника, Своими руками, Hamster Time, Физика, Видео, Длиннопост

Если распилить одну из них, то можно увидеть из чего состоят такие артефакты. Внутри герметичного пластикового контейнера находится обмотка из тонкого провода. Ряды её переложены электроизоляционной бумагой, которая пропитана парафином. Им тут залит весь внутренний объем.

Плазменная рогатка. Лестница Иакова Лестница Иакова, Плазма, Разряд, Электроника, Своими руками, Hamster Time, Физика, Видео, Длиннопост

На одной из ферритовых половинок намотаем первичную обмотку. Состоит она из пятидесяти витков многожильного провода типа литцендрат толщиной 1 мм. У него каждая жила покрыта изолирующим лаком. Перематываем все скотчем, вставляем в половинки феррита высоковольтные обмотки и собственно все. Так выглядит сердце наших высоковольтных разрядов. Оно конечно не идеально, так как в дальнейшем при длительной работе, железная скоба которая стягивает феррит будет нагреваться.

В конструкции, высоковольтные обмотки смотрят на встречу друг другу, а их тонкие «земляные» провода соединены вместе. Высоковольтные концы тут наращены высоковольтным проводом, чтобы оттуда не выбрался «Зевс» и не пробил в плату управления или еще куда. Это был мануал как правильно собирать высоковольтный трансформатор для лестницы Иакова.

Плазменная рогатка. Лестница Иакова Лестница Иакова, Плазма, Разряд, Электроника, Своими руками, Hamster Time, Физика, Видео, Длиннопост

Теперь рассмотрим как делать не нужно. Не нужно мотать двадцать витков, что есть крайне мало на алюминиевую планку стягивающую каркас. Алюминий вроде как не магнитный материал, но на высоких частотах с ним что-то не так. В результате такого подхода при первом же включении у меня сгорел предохранитель в плате управления. Естественно он сдох потому что прогорели два мосфета которые раскачивали высоковольтный трансформатор. Транзисторы деликатные ребята, им что не так, сразу в брак.

Плазменная рогатка. Лестница Иакова Лестница Иакова, Плазма, Разряд, Электроника, Своими руками, Hamster Time, Физика, Видео, Длиннопост

При второй попытке зажечь дугу, была намотана первичная обмотка проводом 0.3 мм, количество витков порядка семидесяти. Чем больше и тоньше — тем меньше нагрузка на ключи. Такой вариант имеет право на жизнь, но единственный минус такого исполнения это небольшая мощность. На электродах дуга растягивается максимум на три сантиметра после чего обрывается. Это довольно легкий режим для генератора, после пяти минут непрерывной работы все элементы схемы включая радиаторы на транзисторах оставались холодными.

С высоковольтным трансформатором разобрались. Едем дальше.

Плазменная рогатка. Лестница Иакова Лестница Иакова, Плазма, Разряд, Электроника, Своими руками, Hamster Time, Физика, Видео, Длиннопост

Сейчас нам нужно сделать рогатку, по которой разряды будут бегать снизу-вверх вызывая тот самый «ВАУ» эффект. Электроды в лестнице Иакова должны быть жесткими, в противном случае рогатка будет болтаться как дерево на ветру. В качестве электродов можно использовать 5 мм алюминиевый швеллер из ближайшего строительного магазина. Одного погонного метра хватит с избытком. Отпиливает ножовкой по металлу два одинаковых куска по сорок сантиметров. В определенных местах делаем несколько надпилов под углом 45 градусов. В результате процедур выгибаем метал в нужную нам форму.

Электроды устанавливаем на керамическую основу. Она когда-то была мощным заводским предохранителем на сотню ампер. Верхние концы разводим на расстояние примерно восьми сантиметров. Этот промежуток должен быть достаточным чтобы рвать дугу у вершины (подбирается индивидуально). Крепление проводов к рогатке должно быть надежным, если они отвалятся на полной мощности установки, то с большой вероятностью прошьют высоковольтные обмотки. Оно вам надо?

Плазменная рогатка. Лестница Иакова Лестница Иакова, Плазма, Разряд, Электроника, Своими руками, Hamster Time, Физика, Видео, Длиннопост

Теперь кто-то может задать вопрос, зачем питать схему от сети 220, если можно собрать простой ZVS автогенератор, которому нужно всего 12 вольт. Да в принципе можно! Только жрёт какой генератор порядка 10 ампер и для нормально работы требует напряжение порядка 30-40 вольт. Один только блок питания займет места больше чем весь мой балкон в хрущёвке. И это уже молчу про адский перегрев ферритового сердечника после нескольких минут работы.

Плазменная рогатка. Лестница Иакова Лестница Иакова, Плазма, Разряд, Электроника, Своими руками, Hamster Time, Физика, Видео, Длиннопост

Генератор работающий от сети 220 позволяет разместить на одной плате все, от сетевого фильтра до силовых ключей. Все компоненты тут не являются дефицитными и легко помещаются в одной руке.

Давайте взглянем на принципиальную схему устройства. По входу питания тут предусмотрено несколько защит: предохранитель, варистор который ограничивает возможные высоковольтные выбросы в сеть и термистор ограничивающий ток заряда довольно мощного конденсатора, он нужен чтобs предохранитель не выгорал при включении схемы в розетку. Генератор тут построен на базе микросхемы драйвера IR2153, который управляет силовыми транзисторами.

Изначально планировалось использовать в схеме высоковольтные пленочные конденсаторы. Но затем выбор пал на безындукционные конденсаторы марки MKPH емкостью в 0.33 микрофарада. Их используют в индукционных плитах. Силовые ключи рассчитаны на напряжение 600 вольт и ток порядка 20 ампер. Маркировка 20N60.

Сейчас наша задача соединить все детали согласно схемы. Несколько часов работы в программе трассировщике и на выходе мы получаем довольно мощный компактный генератор. Плату к нему можно вытравить самому, либо обратится с этой задачей к специалистам.

Плазменная рогатка. Лестница Иакова Лестница Иакова, Плазма, Разряд, Электроника, Своими руками, Hamster Time, Физика, Видео, Длиннопост

Для сборки этого генератора схема не нужна, так как тут указано где и какой элемент должен находится. Устанавливаем транзисторы на радиатор. На плате предусмотрены посадочные места под разные конденсаторы. Термистор в процессе работы греется, его нужно размещать как можно выше.

В общем припаиваем все на свои места и работу по сборке генератора можно считать исчерпывающей. Обратим внимание на отсутствующий резистор возле микросхемы IR2153. Место него нужно установить построечный резистор на 50 кОм. Это нужно для дальнейшей настройки резонанса.

Плазменная рогатка. Лестница Иакова Лестница Иакова, Плазма, Разряд, Электроника, Своими руками, Hamster Time, Физика, Видео, Длиннопост

Включать генератор напрямую в розетку недопустимо! Рекомендую использовать балласт в виде лампочки включенный последовательно со схемой. Если в процессе настройки пробьет ключи, а на линии появится короткое замыкание, лампочка ярко вспыхнет и не даст выбить пробки в квартире. Типа безопасность и все такое.

Плазменная рогатка. Лестница Иакова Лестница Иакова, Плазма, Разряд, Электроника, Своими руками, Hamster Time, Физика, Видео, Длиннопост

Прежде чем запускать схему на всю катушку, ее нужно настроить. Вначале нужно запитать драйвер IR2153 и убедится что на ключи поступают управляющие сигналы. С внешнего блока питания подаем на него 15 вольт. Подключаем щупы цифрового осциллографа к затворам силовых транзисторов. Амплитуда управляющих импульсов будет равна напряжению питания микросхемы драйвера. У нее внутри стоит стабилитрон по питанию на 15 вольт, потому данная амплитуда это край.

Микросхема IR2153 управляет ключами довольно хитро. Между открытием первого и второго транзистора существует пауза в 1.2 мкс, называется она «Dead Time». Дело в то том, что ключи должны работать на нагрузку по очереди. Если через оба ключа одновременно пойдет ток, они довольно эффектно взорвутся, так как окажут короткое замыкание для сети. Такие дела.

Предохранитель в схеме подбирается исходя из максимальной потребляемой мощности генератора. Поставим на 3 ампера. Не думаю что мощность превысит 600 Вт. Тут рекомендую использовать панельки формата «вынул — вставил».

Включим на мультиметре режим измерения напряжения и посмотрим что у нас происходит на большом электролитическом конденсаторе. Поднимаем напряжение на лабораторном автотрансформаторе, и видим что конденсатор прекрасно заряжается. При этом ничего не должно греться, дымить, шипеть и прочее. Перекинем щуп мультиметра на нижний вывод 5 Вт резистора и посмотрим появляется ли необходимое напряжение для питания драйвера.

Как видно, необходимые 15 вольт присутствуют. Это означит что генератор собран правильно и теперь его можно смело запускать.

Плазменная рогатка. Лестница Иакова Лестница Иакова, Плазма, Разряд, Электроника, Своими руками, Hamster Time, Физика, Видео, Длиннопост

Регулировка частоты тут осуществляется подстрочным резистором. Диапазон регулировки частот начинается от 20 килогерц и заканчивается примерно на 220 килогерцах. Довольно широкий диапазон для наших целей.

Плазменная рогатка. Лестница Иакова Лестница Иакова, Плазма, Разряд, Электроника, Своими руками, Hamster Time, Физика, Видео, Длиннопост

Подключаем высоковольтный трансформатор, не стесняйтесь хорошо зажимать провода.

Важный момент, во время работы подобных устройств высоковольтные провода не должны висеть в воздухе и не дай бог как то прикасаться к элементам платы генератора. Рекомендую для этих целей использовать простой разрядник. Так вы защитите высоковольтный трансформатор от внутреннего пробоя, глобальных катаклизмов, армагеддона и прочего.

Теперь переходим к настройке резонанса. Для оценки уровня сигнала на высоковольтных проводах, покладём рядом с разрядником щуп от осциллографа. Он не должен касаться электродов, иначе спалите чего-нибудь. ЛАТР-ом поднимаем входное напряжение и видим как растет амплитуда сигнала на высоковольтных проводах. Замечательно.

Сейчас изменяя сопротивление подстроечного резистора мы изменяет частоту работы генератора. Резонанс можно считать достигнутым тогда, когда амплитуда напряжения на высоковольтной части будет максимальна. Тут нужно учесть важный момент. Если вы настроите резонанс на одном разряднике, а затем вместо него поставите другой, работать в итоге ничего не будет.

Плазменная рогатка. Лестница Иакова Лестница Иакова, Плазма, Разряд, Электроника, Своими руками, Hamster Time, Физика, Видео, Длиннопост

Рекомендую делать настройку при наименьшем напряжении на входе генератора. Удивительно, но схема при этом нормально работает. В общем добиваемся наибольших разрядов, поднимаем напряжение и отключаем балласт в виде лампочки. Разряд пошел. Если у вас нет под рукой осциллографа для оценки уровня сигнала, то о резонансе системы можно судить по лампочке.

Спираль при этом будет светить ярче всего из-за увеличения потребления тока генератором. На этой прекрасной ноте настройку устройства можно считать исчерпывающей. Теперь постепенно поднимаем напряжение и смотрим как ползет дуга по концам рогатки.

Плазменная рогатка. Лестница Иакова Лестница Иакова, Плазма, Разряд, Электроника, Своими руками, Hamster Time, Физика, Видео, Длиннопост

Некоторые характеристики лестницы Иакова. Максимальная потребляемая мощность установки составляет почти 400 Вт. Резонанс генератора с моим конкретным высоковольтным трансформатором и разрядником составил 71 кГц. У вас значения будут другие. При минимальном входном напряжении на схеме, высоковольтные провода имеют такую напряженность, чтобы светится прямо через изоляцию провода. Пальцы при этом сильно воняют озоном. Мелкие вылетающие разряды с провода легко способны оставлять ожоги на коже. В общем интересно.

Плазменная рогатка. Лестница Иакова Лестница Иакова, Плазма, Разряд, Электроника, Своими руками, Hamster Time, Физика, Видео, Длиннопост

Всё собрано и настроено. Пора поместить потроха в какой-нибудь красивый корпус. Для этого был использован прозрачный контейнер для еды от предыдущего фильма про Камеру Вильсона. Напомню, что он тогда не подошел по причине чувствительного к царапинам пластика. Там это недопустимо, а тут на это можно класть. Включаем лестницу Иакова через 100 Вт балласт и видим что дуга еле доползает до средины рогатки. Отключаем балласт и видим что мощность дуги увеличилась, и она с легкостью доползает до самого верха.

Плазменная рогатка. Лестница Иакова Лестница Иакова, Плазма, Разряд, Электроника, Своими руками, Hamster Time, Физика, Видео, Длиннопост

Иногда в процессе работы установки приходится наблюдать момент, когда дуга на концах электродов не хочет обрываться. Это выглядит красиво, но нужно иметь в виду, что в таком режиме схема работает на максимальной мощности. Чтобы такого не было, можно сильней развести электроды друг от друга.

Плазменная рогатка. Лестница Иакова Лестница Иакова, Плазма, Разряд, Электроника, Своими руками, Hamster Time, Физика, Видео, Длиннопост

В общем не смотря на довольно простую настройку данного девайса, дальше произошло то, чего никто не мог ожидать. Включив установку напрямую в розетку, в схеме пыхнул предохранитель, и одновременно с ним пропал свет в квартире. Самое интересное, это произошло ночью. Ничего не видно. Подойдя с фонариком к счетчику электроэнергии, первое что бросилось в глаза это отсутствие каких либо цифр на индикаторе и не сработавшие сверху автоматические выключатели. «Вот это прикол» подумал я, и бросил взгляд в нижнюю часть электрощита. На лицо явно произошел какой-то прогар. Повезло так повезло.

Звоню в службу поддержки, говорю беда, в квартире пропал свет. Чё делать? Они говорят не паникуй, передаем заявку на обработку. Через 2 часа в домофон позвонили парни в костюмах супергероев и говорят рассказывай, доставай показывай!

Оценив ситуацию они незамедлительно начали устранять неисправность.

Электрики поковырялись в электрощитовой и на скорую руку восстановили электроснабжение в квартире. Времени на это ушло минут 20. Заглянув туда и оценив их работу, я ох. ел. Превосходный шедевр из рубрики «Я его слепила из того что было». На утро пришлось долбить стену и прокладывать к щитку нормальный медный провод в 6 квадратов. Такое приключение еще не скоро забудется.

Плазменная рогатка. Лестница Иакова Лестница Иакова, Плазма, Разряд, Электроника, Своими руками, Hamster Time, Физика, Видео, Длиннопост

Ну а что же произошло на самом деле. Давайте разберемся. При включении лестницы Иакова в розетку, номинальная мощность схемы превысила предельные возможности полевых транзисторов. Их пробивает, в цепи возникает короткое замыкание. Ток, идущий через предохранитель становится больше допустимого и волосок внутри перегорает. Перегорает он не мгновенно как многие думают, а с некоторой задержкой, так как внутри еще тянется мощная дуга. Этой микросекунды хватило, чтоб сжечь старую алюминиевую проводку в квартире.

А почему же раньше ничего не сгорало спросите вы?! Все просто, развязывающий трансформатор, который мы все это время использовали имеет номинальную мощность в 350 Вт. Кроме основной задачи развязать схему от сети 220, он выполняет функцию балласта, прямо как те лампочки, что были упомянуты ранее. Он все это время не давал превысить максимально допустимую мощность лестницы Иакова, защищая ключи от взрыва. В дальнейшем рекомендую смещать частоту генератора с резонанса, или использовать балласты от ламп ДРЛ, иначе будет трах-бабах.

Плазменная рогатка. Лестница Иакова Лестница Иакова, Плазма, Разряд, Электроника, Своими руками, Hamster Time, Физика, Видео, Длиннопост

Ремонтируем схему. Тут и драйвер сгорел, и стабилитрон на верхнем ключе, и сами ключи. Чтобы не расстраиваться каждый раз когда что то идет не по плану, рекомендую завести баночку и коллекционировать спаленные радио детали. Моя уже заполнена до краев, пора брать трехлитровую банку.

Плазменная рогатка. Лестница Иакова Лестница Иакова, Плазма, Разряд, Электроника, Своими руками, Hamster Time, Физика, Видео, Длиннопост

После продолжительной работы лестницы Иакова был выявлен один довольно существенный недостаток в разводке платы генератора. Площади радиаторов на транзисторах недостаточно для отвода выделяемого тепла. Пришлось нарастить их по высоте. Нагрев при этом составил 90 градусов. Можно поставить небольшой вентилятор для обдува. Назовем это расплатой за компактность.

Плазменная рогатка. Лестница Иакова Лестница Иакова, Плазма, Разряд, Электроника, Своими руками, Hamster Time, Физика, Видео, Длиннопост

Для справки. Съемка этого выпуска заняла порядка двух месяцев. Я старался изложить материал последовательно, в начале настройка схемы, а затем ее запуск на полную мощь. В противном случае вы спалите десяток довольно дорогих ключей, предохранителей и возможно обесточите квартиру. Еще и щупы мультиметра могут взорваться.

Нейтронная звезда в пробирке. Сонолюминесценция

Хомяки приветствуют вас, друзья.

Сегодняшний пост будет посвящен интересному физическому явлению, которое порождает свет в обыкновенной воде. Одни называют это «нейтронной звездой», другие «сонолюминесценцией».

Если в пробирке создать определенные условия, то там родится маленький светящийся пузырек. Его физику описывают разными свойствами, которые трудно себе вообразить. В ходе узнаем, как в домашних условиях собрать установку для получения сонолюминесценции, как правильно настроить систему и рассмотрим трудности, которые могут возникнуть на пути создания такой звезды. Физика, электроника и прочая ерунда начинают свое вещание на ваших мониторах, потому присаживайтесь поудобней, мы начинаем.

Нейтронная звезда в пробирке. Сонолюминесценция Сонолюминесценция, Нейтронные звезды, Эксперимент, Физика, Своими руками, Наука, Hamster Time, Видео, Длиннопост

Все началось с того, что одним прекрасным днем просиживая задницу в просторах ютуба, на канале Сергея Матюшенко мне попался ролик про интересное явление в основе которого лежит свечение пузырька за счет акустического воздействия. Пересмотрев видео несколько раз, понял что повторить подобное явление как раз плюнуть. Через неделю на моем столе лежали все необходимые детали для сборки действующей установки.

Принцип устройства довольно прост. Сигнал с генератора подается на пьезокерамические излучатели, которые приклеены к пробирке с водой. Система представляет собой сферическую акустическую камеру, где образуется стоячая волна в жидкости. Амплитуда волны в системе регулируется переменной катушкой индуктивности, соединенной последовательно с пьезокерамикой, образуется резонансный LC-контур. Дальше помещаем в камеру пузырек воздуха, находим резонанс, ударные волны воздействуют на пузырь и он светится.

Но на деле все оказалось не так просто, как говорит мой батя: «все просто на бумаге, да забыли про овраги». Эксперимент подобен ящику Шредингера, решение задач которых отняло шесть месяцев. Попробуем подробно рассмотреть каждый элемент установки.

Нейтронная звезда в пробирке. Сонолюминесценция Сонолюминесценция, Нейтронные звезды, Эксперимент, Физика, Своими руками, Наука, Hamster Time, Видео, Длиннопост

Пробирки. В данном случае нас интересуют круглодонные колбы. Они будут выполнять роль акустической камеры. Теоретически пробирка должна иметь высокую добротность, но как ее вычислить, глядя на картинку с химической посудой в интернете, одному богу известно. Решение: заказать сразу несколько видов таких емкостей разных фирм производителей, от советских вариантов до современных загранично-буржуйских.

Самый лучший результат показала круглодонная пробирка чешской фирмы Simax, объемом 100 мл. Она немного овальная с виду, но зато стекло у нее везде одинаковое по толщине. Советские пробирки проиграли этот параметр, так как визуально видно, как стекло переливается на свету. Как ни старался, в таких образцах мне не удалось зафиксировать сонолюминесценцию.

Нейтронная звезда в пробирке. Сонолюминесценция Сонолюминесценция, Нейтронные звезды, Эксперимент, Физика, Своими руками, Наука, Hamster Time, Видео, Длиннопост

Самые первые эксперименты проводились с колбами на пол литра, они продавались у деда на рынке, потому не приходилось выбирать с объемом. Производитель завод «Дружная горка», старейшее предприятие в своей отрасли, которое существует с 1801 года. Из практики в такой посуде хорошо бабушкино молоко кипятить, да спирт добывать, чем и занимался в свободное от работы время.

Сравнивая пробирки можно наблюдать разницу в размере. С посудой для акустической камеры разобрались.

Нейтронная звезда в пробирке. Сонолюминесценция Сонолюминесценция, Нейтронные звезды, Эксперимент, Физика, Своими руками, Наука, Hamster Time, Видео, Длиннопост

Далее рассмотрим пьезокерамику, которая подобно динамику будет раскачивать толпу атомов и молекул в объеме воды. Для справки: пьезоэлектрический эффект был открыт Джексом и Пьером Кюри в 1880 году. Эффект проявляется в деформировании материала, помещенного в электрическое поле, и наоборот. Эти явления еще называют прямым и обратным пьезоэлектрическим эффектом. Следовательно, с этих шайб можно добывать электричество, чем и воспользовался производитель зажигалок для газовых плит, запатентовав свое изобретение. Интересно, дети Пьера Кюри получают гонорар от этих запатентовщиков?!

На рынке пьезокерамика различается размерами и формами. Идеальным вариантом оказалась цельная шайба без всяких отверстий советского производства, диаметром 22 мм и толщиной 4 мм. В процессе экспериментов испытана большая пьезокерамика диаметром 50 мм и толщиной 6.5 мм, подобные кольца можно встретить в конструкции излучателей Ланжевена, которые применяют в производстве ультразвуковых ванн. Мощная вещь, можно до сотни ватт раскачивать.

Нейтронная звезда в пробирке. Сонолюминесценция Сонолюминесценция, Нейтронные звезды, Эксперимент, Физика, Своими руками, Наука, Hamster Time, Видео, Длиннопост

Следующим этапом при создании акустической камеры лежит соединение пьезокерамики с пробиркой. Прежде чем это делать, к шайбам необходимо припаять провода. Контакты в советских образцах посеребренные или даже серебряные, потому они несколько потемнели от времени. Зачищаем поверхности до зеркального блеска. Немного работы с бор машиной, и результат не заставит себя долго ждать. Видны все маркировки и надписи на металле.

Провода будем припаивать с помощью кислоты и мощного паяльника, делать это нужно одним быстрым прикосновением, чтоб ничего не перегреть. Тут видны небольшие пазы под пайку, довольно удобное решение со стороны производителя. Провода обязательно должны быть гибкими. Тонкое напыление серебра очень деликатно к внешним нагрузкам. Жесткие выводы не допустимы, кроме того что металл вырвет, так еще и саму керамику можно повредить. Едем дальше.

Нейтронная звезда в пробирке. Сонолюминесценция Сонолюминесценция, Нейтронные звезды, Эксперимент, Физика, Своими руками, Наука, Hamster Time, Видео, Длиннопост

Для симметричного размещения пьезоизлучателей нужно разметить колбу. Инструменты для начертательной геометрии создаем из подручных средств: угольник, маркер, крутим колбу и отмечаем средину. В любом удобном месте ставим метку. Отрежем небольшой кусок провода или нитки, который равен окружности нашей колбы. Теперь измеряем длину нити и зафиксируем результат, 34 см. Делим эту длину на два и получаем 17 см. Ставим метку. Далее совмещаем ее с меткой на колбе. Теперь по одному из свободных концов провода осталось отметить место, где строго симметрично относительно друг друга будут размещаться излучатели. Этот пример показан на 500 мл колбе, так как первые эксперименты проводились именно на ней.

Вам будет интересно  Характеристики аккумулятора для солнечных панелей — установил и забыл

Нейтронная звезда в пробирке. Сонолюминесценция Сонолюминесценция, Нейтронные звезды, Эксперимент, Физика, Своими руками, Наука, Hamster Time, Видео, Длиннопост

Теперь пора прикрепить излучатели. Делать это будем с помощью двухкомпонентного эпоксидного клея типа «Araldite», у него хорошая адгезия к различным материалам. Время полного застывания примерно сутки, несмотря на то, что на упаковке написано 90 минут. Таким эпоксидом пользуются китайцы при производстве ультразвуковых ванн, и это не спроста. Выдавливаем содержимое тюбиков в пропорциях один к одному. С помощью шпателя тщательно перемешиваем состав до образования однородной массы. Она станет похожа по цвету и консистенции на сгущенку с ближайшего супермаркета. Такая же густая и тянется как варенье.

Плюс такой массы в том, что она не растекается, минус — молочный цвет. В моем понимании эпоксид должен быть прозрачным, потому за время экспериментов было испробовано как минимум три вида подобных двухкомпонентных смол, и все они показали не плохой результат. Тут главное взбивать этот гоголь-моголь медленно, чтоб пузырей не было, они препятствуют хорошему акустическому контакту между излучателем и пробиркой.

Нейтронная звезда в пробирке. Сонолюминесценция Сонолюминесценция, Нейтронные звезды, Эксперимент, Физика, Своими руками, Наука, Hamster Time, Видео, Длиннопост

Перед нанесением, поверхности необходимо обезжирить с помощью спирто-бензина или ацетона. Угадать количество смолы на излучателе дело не простое, у меня он зачастую растекался. С маленькими колбами ситуация обстоит проще, тут эпоксида нужно в разы меньше, а следовательно, будут меньше запачканы окрестности, руки, одежда и прочее. Напомню, что отмывать подобную гадость то еще занятие.

Нейтронная звезда в пробирке. Сонолюминесценция Сонолюминесценция, Нейтронные звезды, Эксперимент, Физика, Своими руками, Наука, Hamster Time, Видео, Длиннопост

Итак, акустические камеры готовы. Работа над созданием каждой занимает примерно 2 дня. Теперь эти сосуды можно заполнять водой и пробовать получать нейтронные звезды. Но тут кроется еще один очень важный момент!

Нейтронная звезда в пробирке. Сонолюминесценция Сонолюминесценция, Нейтронные звезды, Эксперимент, Физика, Своими руками, Наука, Hamster Time, Видео, Длиннопост

Вода. Она тут нужна не простая, а специальная, заранее подготовленная с определенной температурой. Понимание только этого этапа отняло порядка 3-х месяцев моей жизни. Да и фиг с ней, жизней то все равно 9 штук, прям как у кошек, но это не точно.

В основном воду для эксперимента использовал после осмоса, вам тоже рекомендую обзавестись таким фильтром. Как говорят: «мы есть то, что мы пьем», я к примеру есть пиво, а вы?!

Если фильтра нет, можно использовать дистиллированную воду, если все совсем туго, то и вода с под крана пойдет, этот вариант тоже работать будет, но его не рекомендую!

Наливаем жидкость с запасом в чистую, заранее вымытую кастрюлю. Остатки старого супа не должны оказаться в нашей воде. Этот этап можно назвать дегазацией. В идеале тут хорошо применить вакуумную камеру, но в хозяйстве ее нет, потому кипятим жидкость в течение 30 минут, этого будет более чем достаточно.

Выливаем воду в контейнер для еды, он обязательно должен быть герметичным, важно чтоб в процессе остывания вода не насосала воздуха из вне. Закрываем крышку и видим как в первые секунды судок стремится расшириться и вообще взорваться при первой подходящей возможности. Но погоди, тебе нужно остыть! Поместим контейнер в холодную воду примерно на 10 минут. В это время тщательно вымоем акустическую камеру, она должна быть прозрачной как слеза. Шампунь, фейри, используем все моющие средства. За это время вода при остывании сплющила контейнер, то что нужно, она сейчас находится под вакуумом. Помещаем содержимое в морозильную камеру, нам необходимо получить температуру около 5-ти градусов. Если прозевать момент до появления корки льда, процедуру подготовки воды нужно повторить заново, так как в таком случае сонолюминесценцию наблюдать не получалось. С чем это связано — не знаю.

Чистая вакуумированная вода. Наполняем пробирку до горловины. Льем по касательной чтоб лишних пузырьков воздуха не захватить. Итак, вот она, правильная резонансная камера с правильной водой. Идеально прозрачная, холодная и шарообразная линза, в которой 10 из 10 попыток обвенчались успехом при создании и наблюдении однопузырьковой сонолюминесценции.

Нейтронная звезда в пробирке. Сонолюминесценция Сонолюминесценция, Нейтронные звезды, Эксперимент, Физика, Своими руками, Наука, Hamster Time, Видео, Длиннопост

Теперь как делать не нужно и чем это обычно заканчивается. Если просто набрать воду с под крана или с под фильтра без дальнейшей дегазации, да еще и наливать ее как попало, то в результате мы будем наблюдать вот такую неудовлетворительную картину. Это недопустимо! Так как наша задача получить один единственный сбалансированный пузырек, который помещается в объем жидкости из вне. Но если в пробирке все же появилась газировка, достаем телефон и начинаем фоткать, можно получить красивые кадры с эффектом линзования пузырьков.

Нейтронная звезда в пробирке. Сонолюминесценция Сонолюминесценция, Нейтронные звезды, Эксперимент, Физика, Своими руками, Наука, Hamster Time, Видео, Длиннопост

Первые попытки дегазировать воду проводились на заранее подготовленном стенде с участием дистиллята и сухого спирта. Чтобы в воду не попадали частицы пыли из воздуха, сверху одевался колпачок. Кипячение воды это еще то захватывающее явление, тут видны все восходящие потоки нагретого вещества.

Результат такого кипячения естественно ни к чему хорошему не привел, так как горловина пробирки не была герметично перекрыта, и в процессе остывания вода снова насосала воздуха и стала непригодной для продолжения дальнейших экспериментов. Но тогда я этого не знал, наливал воду и наблюдал подобную картину повсеместного пузыреобразования. Они были на внутренних стенках, в самом внутреннем объеме, в общем везде где ни попадя.

Нейтронная звезда в пробирке. Сонолюминесценция Сонолюминесценция, Нейтронные звезды, Эксперимент, Физика, Своими руками, Наука, Hamster Time, Видео, Длиннопост

Итак, как подготовить воду мы уже знаем. При низкой температуре воды на стенках колбы начнет образовываться конденсат, он будет мешать, потому запасаемся салфетками и впитывающими тряпками. Нейтронную звезду из собственной практики удавалось получить при температурах от 5 до 15 градусов по Цельсию. При 10 свечение было ярче всего, при ниже 5 и выше 15 свечения практически не наблюдалось. При охлаждении воды до образования кристаллов льда свечения не было вообще на всем интервале температур. На вопрос почему, отвечаю, по кочану.

Нейтронная звезда в пробирке. Сонолюминесценция Сонолюминесценция, Нейтронные звезды, Эксперимент, Физика, Своими руками, Наука, Hamster Time, Видео, Длиннопост

Резонансная камера установлена, акустические волны воздействуют на пузырек, выключим свет и видим редкое явление с образованием крохотной нейтронной звезды.

Для регистрации явления на камеру необходимо установить черный фон, и разжиться светосильным объективом, мой старый ультразум оказался практически слепым при съемке этого явления. Это уже молчу про фокус в одной точке пространства. По этой причине проект был заморожен примерно на полгода до появления нового съемочного оборудования.

Акустическую камеру на начальном этапе получения сонолюминесценции необходимо подсвечивать, чтоб понимать стабилизировался ли пузырек в центре колбы. На этом этапе информацию по созданию и подготовке акустической камеры можно считать исчерпывающей, потому переходим к генератору и системе управления данной экспериментальной установки.

Нейтронная звезда в пробирке. Сонолюминесценция Сонолюминесценция, Нейтронные звезды, Эксперимент, Физика, Своими руками, Наука, Hamster Time, Видео, Длиннопост

По началу решил взять проверенную схему с ультразвуковой ванны, тут и частоту можно настроить, и мощность получить порядка 60 ватт, то что нужно. Схему разводил под имеющиеся под руками детали. Компактность платы с таким подходом гарантирована. При работе на больших мощностях сразу возникли проблемы.

Первое включение установки на проверку работоспособности по ошибке произвел с пустой пробиркой. При перестройке частоты, стекло в какой-то момент вошло в резонанс и треснуло. Делать новую колбу было лень, нужно ремонтировать старую, вставляем кусок стекла туда, откуда он выпал, и заливаем сверху эпоксидом. Возвращаем солдата в строй, и продолжаем наблюдать.

Нейтронная звезда в пробирке. Сонолюминесценция Сонолюминесценция, Нейтронные звезды, Эксперимент, Физика, Своими руками, Наука, Hamster Time, Видео, Длиннопост

Не владея в достаточном объеме информацией, мне казалось что акустический резонанс в колбе напрямую связан с механическим резонансом самой пьезокерамики, но дело в том, что механический резонанс у каждого вида пьезокерамики будет отличаться. Это никак не помешало в течении 5-ти ночей сидеть и пытаться найти иголку в стоге сена.

Все первоначальные расчеты были взяты с потолка, отсюда неверно подобрана катушка индуктивности, частота на генераторе и прочее. Несмотря на это каким-то образом все-таки удалось добиться стабильного пузырька в центре колбы.

Он под воздействием акустических волн сжимался до такой степени, что иногда просто исчезал с поля зрения. Иногда он начинал отражать свет как серебряная капелька металла. Амплитуды напряжения на излучателях достигали таких величин, что обыкновенный феррит внутри катушки индуктивности, начинал бить током, оставляя после себя небольшие следы ожогов на пальцах. Неоновая лампочка при этом начинает светить еще до прикосновения к излучателю. Такие сильные поля вокруг.

Нейтронная звезда в пробирке. Сонолюминесценция Сонолюминесценция, Нейтронные звезды, Эксперимент, Физика, Своими руками, Наука, Hamster Time, Видео, Длиннопост

После многочисленных и неудачных попыток получить нейтронную звезду, мне стало интересно, что будет если закачать в акустическую камеру максимально возможную для данной системы мощность. Выкрутим напряжение на блоке питания на максимум, и посмотрим на результат. С первых секунд можно наблюдать сильную кавитацию в воде, которая меняет свои формы.

При перестройке частоты стеклянная колба вошла в резонанс и треснула, принеся себя в жертву ради науки. Содержимое колбы по мере опустошения мал-по-малу оставляет свой след на потолке соседей снизу. Кругом потоп, но колба еще держится. Оставляю реальные звуки данного эксперимента в видео.

Наблюдаем за правым пьезоэлементом на резонансной камере. В этот момент он вероятно треснул, и на нем появились вспышки плазмы. Дальнейшая проверка показала что элемент мертв. Судя по показаниям блока питания, мощность на выжившем пьезоэлементе составляет примерно 180 ватт. На этом этапе съемок я был точно уверен что сонолюминесценцию в домашних условиях получить невозможно и терять больше нечего. Куча потраченного времени, ресурсов и бессонных ночей, так как именно после захода солнца начинались работы в этом направлении.

Хваленый многими эпоксидный клей «Araldite» больших вибронагрузок не выдерживает, несколько раз приходилось переклеивать пьезоизлучатели, но это сейчас идет речь про большую акустическую камеру, которая так и заработала должным образом.

Нейтронная звезда в пробирке. Сонолюминесценция Сонолюминесценция, Нейтронные звезды, Эксперимент, Физика, Своими руками, Наука, Hamster Time, Видео, Длиннопост

Дальнейшим решением было связаться с самим Сергеем Матюшенко, который как никто другой знал как устроены принципы данного эксперимента. Как оказалось, он защищал дипломную работу на эту тему, потому любезно рассказал все нюансы при получении сонолюминесценции, за что ему огромное спасибо.

Итак, для начала нам нужен точный задающий генератор, у которого частота не плавает от температуры окружающей среды, для этих целей отлично подойдет синтезатор частот на микросхеме ad9850. На его выходе получаем чистый синус с шагом регулировки в 1 Гц. В хозяйстве такое устройство просто незаменимо, с его помощью можно находить резонансы, проверять рабочий диапазон аудио систем и использовать в других разных экспериментальных направлениях. Диапазон частот варьируется от 1 Гц до 40 мГц. Но, амплитуда выходного сигнала синуса у устройства очень маленькая и ровняется всего 2 вольтам. Для усиления сигнала рационально использовать усилитель.

Нейтронная звезда в пробирке. Сонолюминесценция Сонолюминесценция, Нейтронные звезды, Эксперимент, Физика, Своими руками, Наука, Hamster Time, Видео, Длиннопост

Так как частоты в рамках эксперимента небольшие, рационально использовать усилитель звуковой частоты. В данном случае используется одноканальный усилитель класса H на микросхеме TDA1562Q. Он довольно качественный, и потрясающе воспроизводит музыку.

Нейтронная звезда в пробирке. Сонолюминесценция Сонолюминесценция, Нейтронные звезды, Эксперимент, Физика, Своими руками, Наука, Hamster Time, Видео, Длиннопост

Для работы пьезоэлектрических излучателей необходимо высокое напряжение, источник которого в данной в схеме отсутствует. Один из способов получения достаточно высокого напряжения – это использование колебательного контура, настроенного в резонанс.

В данной работе применяется последовательный колебательный контур в котором роль ёмкости играют пьезоэлектрические излучатели, а в роли катушки индуктивности — катушка индуктивности, которая может менять свои параметры путем введения в нее ферритового стрежня. Показания тут могут меняться от 8 до 50 мГн в зависимости от длины и проницаемости феррита. Я использовал медный 0.68 провод, намотанный в 8 слоев. Чем толще провод, тем меньше потерь.

Наличие резонанса в цепи будем определять путем включения в цепь 1-омного резистора, параллельно которому подключим цепь осциллографа. При совпадении частоты генератора и собственной частоты резонанса контура, образованного катушкой индуктивности и емкостью пьезокерамических излучателей, на резисторе наблюдается максимальная амплитуда напряжения, что соответствует максимальному току цепи, что в свою очередь говорит о наличии резонанса.

Полная схема для получения однопузырьковой сонолюминесценции выглядит примерно так. Сигнал с образцового генератора подается на усилитель звуковой частоты, на выходе которого формируется синус заданной частоты амплитудой скажем в 12 вольт. Этот сигнал подается на LC-контур состоящий из переменной катушки индуктивности и акустической камеры где в роли емкости выступают пьезокерамические излучатели. В объеме жидкости формируется стоячая волна, в средине которой образуется интересующий нас светящийся пузырек.

Нейтронная звезда в пробирке. Сонолюминесценция Сонолюминесценция, Нейтронные звезды, Эксперимент, Физика, Своими руками, Наука, Hamster Time, Видео, Длиннопост

Запускаем установку и помещаем с помощью шприца в объем жидкости маленький пузырек воздуха. Но как узнать нужную частоту при которой формируется стоячая волна внутри акустической камеры!? Все просто.

Если считать приближённо, то резонанс достигается тогда, когда длина акустической волны равна расстоянию между пьезоэлектрическими излучателями. Если замерять диаметр нашей 100 мл пробирки, то он будет равен 65 мм, это цифра и будет ровняться длине акустической волны необходимой для наших расчетов.

Как известно, длина волны распространяется в определенной среде с некоторой скоростью, и определяется выражением:

длина волны ровна скорости деленной на частоту.

Отсюда выражаем частоту, которая равна скорости деленной на длину волны, которая так же равна скорости деленной на расстояние между пьезоизлучателями.

Скорости распространения звука в воде при t=0 равной c=1402,7 м/с. Делим эту цифру на расстояние между излучателями в 65 мм, и получаем частоту в 22.270 Гц

Также стоит учитывать изменение скорости распространения звука в жидкости с изменением температуры. С увеличением температуры скорость звука в жидкости увеличивается, поэтому частота также увеличивается. В дальнейшем, рассчитанная резонансная частота будет отличаться от фактической вследствие сложной геометрии колбы.

Нейтронная звезда в пробирке. Сонолюминесценция Сонолюминесценция, Нейтронные звезды, Эксперимент, Физика, Своими руками, Наука, Hamster Time, Видео, Длиннопост

Итак, расчеты произведены. Начинаем подбирать частоту и наблюдаем как меняется сигнал на 1- омном резисторе включенном последовательно в цепь. Независимо от частоты, амплитуду сигнала можно менять путем введения ферритового стержня в катушку индуктивности. Очень удобно. С помощью шприца помещаем в объем жидкости пузырек. Их выдавится больше чем нужно, но за счет акустической волны они все притянутся в центр колбы.

Пьезоэлектрические излучатели приклеены на эпоксидный клей, их центры расположены на одной оси. Напряжение, приложенное к двум параллельно расположенным относительно друг друга проводящим поверхностям пьезоизлучателей, вызывает механические деформации (обратный пьезоэффект). Чем больше амплитуда напряжения, тем больше амплитуда деформации пьезоэлемента, которая передается в акустическую камеру.

Микропузырёк воздуха в колбе создаётся при помощи медицинского шприца с иглой. Затем за счёт сил Бьеркнеса, если частота ультразвука близка к резонансной или равна ей, пузырьки начнут перемещаться в центральную часть колбы. Ждем пока пузырек стабилизируется и как бы зависнет в центре акустической камеры. Если пузырек прыгает со стороны в сторону, пробуем сместить частоту в большую или меньшую сторону, добились стабильности, затем медленно поднимаем амплитуду сигнала путем введения ферритового стержня в переменную катушки индуктивности. Тут важно не перебрать, так как пузырек может дестабилизироваться, что приведёт к исчезновению свечения, или он во все может исчезнуть. Если свечения все еще нет, пробуем добавить или наоборот забрать пару миллилитров воды из акустической камеры. Так же помогает смещение положения пробирки относительно струбцины которая держит горловину.

Заметьте, что крепление тут осуществляется через резиновую прокладку для уменьшения внешнего влияния. Все эти факторы тем или иным способом влияют на проведение эксперимента

Нейтронная звезда в пробирке. Сонолюминесценция Сонолюминесценция, Нейтронные звезды, Эксперимент, Физика, Своими руками, Наука, Hamster Time, Видео, Длиннопост

В одну прекрасную ночь, примерно на 20-ой попытке, создав правильные условия мне таки удалось получить то, ради чего мы тут и собрались.

Сонолюминесценция, кавитационный пузырек, зависший в центральной части колбы начал испускать видимый голубоватый свет. Это казалось чем-то недостижимым и во истине удивительным. Редкое физическое явление, которое за счет акустического воздействия порождает свет в маленьком пузырьке воздуха. Цвет свечения и яркость в дальнейшем могли несколько отличатся. Пузырек мог испускать как белое свечение, так и голубоватое. В некоторых научных работах читал про существование красного свечения, но в рамках проведения данного эксперимента зафиксировать такое свечение не удалось. Тут влияет температура воды, наличие растворенных в ней солей, частота резонанса, амплитуда воздействия на пузырек и прочие факторы, о существовании которых трудно догадываться.

Физика возникновения вспышки света тут возникает из-за того, что мощная ультразвуковая волна в воде приводит к кавитации. Ведь звуковая волна — это чередование повышенного и пониженного давления, и если давление понизится до такой степени, что станет сильно отрицательным, то звуковая волна буквально разорвет воду и создаст в этот момент газовый пузырек. Затем, через полпериода звукового колебания, когда давление, наоборот, становится большим, этот пузырек быстро схлопывается — и в процессе резкого сжатия он нагревается.

Именно в последнее мгновение своего коллапса, когда температура внутри кавитационного пузырька достигает тысяч градусов, он и испускает короткую вспышку света. В нашем случае пузырек остается на месте, сжимаясь и расширяясь в такт ультразвуковой волне, и, испуская тысячи вспышек в секунду, порождает стабильное свечение.

Нейтронная звезда в пробирке. Сонолюминесценция Сонолюминесценция, Нейтронные звезды, Эксперимент, Физика, Своими руками, Наука, Hamster Time, Видео, Длиннопост

Для справки, создание этого выпуска заняло рекордные полтора года. Многие пишут в комментариях, почему видео на канале выходят так редко, отвечаю, потому что! Если кто спросит какую пользу может принести данный эксперимент, отвечаю, никакую. Мы с вами просто набрались опыта в еще одном ремесле.

Солнечная зарядка телефона своими руками. Изготовление мини солнечной батареи для зарядки телефона. Определяем параметры зарядки

Производители телефонов почему-то не хотят выпускать нормальные самозаряжающиеся гаджеты. На картинке выше телефон Samsung E1107 . По заявлению производителя, в идеальных условиях он может полностью зарядится от солнца за 55 часов. Но в Москве нет таких идеальных условий.

Есть более эффективные солнечные батареи и телефоны с более низким потреблением. К примеру, с черно-белым маленьким экраном Alcatel ot-117 . Созрело у меня желание самому попробовать сделать солнечную панель для телефона и разместить на задней стороне, на крышке от аккумулятора.

У меня есть старый добрый друг Alcatel ot-117 :

Найти солнечную панель по разумной цене с нормальным КПД оказалось в Москве нереально. Купил китайскую зарядку.

Данную зарядку купил исходя из характеристик. Производитель обещал полную зарядку за 14-16 часов под солнцем встроенного аккумулятора на 500 mAh, т.е. как в моем телефоне. Меня это вполне устраивало, так как телефон разряжается за 4 дня и мощности солнечной панели, даже с учетом не идеальных условий, должно хватить, чтобы телефон не нужно было заряжать от стандартной зарядки вообще . А все это чудо на алиэкспрессе стоит 150р. Дешевле, чем покупать солнечную панель отдельно в наших магазинах. И более того, данная солнечная панель достаточно эффективна.

И так эксперимент

Получили microusb с одной стороны, а 4 провода с другой:

Солнечную батарею нужно соединять красным проводом с красным (плюс с плюсом), а второй провод солнечной батареи (у меня синий) со знаком (-) с черным проводом. Также чтобы пошла зарядка нужно замкнуть белый и зеленый провод. Схема проводов:

Получили данный образец для экспериментов:

Оказалось, что телефон заряжается от нее, лежа на моем офисном столе в солнечную погоду за 2 рабочих дня, а в облачную — за 3 рабочих дня. Работаю я с 8 утра до 5 вечера. Окна офиса выходят на восток. Эксперимент считаю удачным. Остается только все спаять под корпусом напрямую к microusb разъему и разместить в крышке от аккумуляторного отсека. Каких-то дополнений в виде диодов и других радиодеталей не требуется, так как саморазряда при подключении к microusb разъему телефона нет, а телефон заряжается естественным путем. Процесс зарядки отображается на экране телефона. Удивительно, как все легко получается.

В помощь выкладываю рисунок распиновки microusb:

Вот как выглядит сборка:

Солнечная панель будет крепиться на двусторонний мягкий скотч:

Я заказал на ебее более мощную солнечную панель. Также планирую подключить ее через диод SS14 (стоит 5 рублей) напрямую к контактам батареи без пайки, просто зажав контакты. Позже выложу схему подключения. Панель ждать придется 3 недели. Она в 2 раза эффективней этой и стоит всего 100р. Решил так сделать из-за постоянного появления раздражающего сообщения о подключении и отключении зарядки.

Features:
Max. power: 0.5W.
Max. current: 100mA.
Max. voltage: 5V.
Size: 8.6cm x 3.8cm x 0.2cm.

Солнечные технологии преобразования света в электрическую энергию, стали очень популярны сегодня и их число растет каждый день. Предлагаю вам собрать очень простое зарядное устройство на солнечных батареях своими руками. Использовать его по назначению вы можете в любой солнечный день и зарядить от него мобильный телефон или планшетный компьютер. А для создания этой полезной конструкции вам понадобится только умение пользоваться паяльником, немного денежных средств на приобретение нужных компонентов и времени.

Как было упомянуто немного выше, потребуется немного денежных средств и времени. Все необходимое можно приобрести очень дешево в китайских интернет магазинах с бесплатной доставкой в Россию. Итак, нам понадобится:

Солнечный элемент 6V, 50 mA или любой другой с более лучшими параметрами. Корпус, можно приобрести универсальный, а можно приспособить что-нибудь из уже имеющегося у вас под рукой. Клей, паяльник и монтажные провода.

Откройте крышку с универсального корпуса. В ней уже есть четыре гнезда под винтики. Положите крышку на стол и осторожно сделайте отверстие слева или справа для монтажных проводов.

Более крупное отверстие нужно аккуратно вырезать в нижней части корпуса. Отверстие должно быть подходящего размера, чтобы закрепить в нем розетку, но при этом учтите что розетка должна сидеть в нем плотно. Поэтому вырежьте сначала небольшое отверстие и постепенно подгоняйте его, примеряя розетку. Главное не спешите и не волнуйтесь.

Возьмите солнечный модуль и без лишней суеты и спешки поместите монтажные провода от него внутрь корпус. Это дает возможность установить батарею сверху корпуса. Следующим действием возьмите автомобильную розетку и, заведя провода внутрь через специальное отверстие в нижней части корпуса, плотно засуньте ее на место.

Используя специальный инструмент, надеюсь вы знаете , соедините вместе красные и черные проводки от модуля и автомобильной розетки.

Спрячьте все провода внутри корпуса и закройте крышку, а затем прикрутите ее к нижней части универсального корпуса и приклейте к ней модуль солнечной батареи. Теперь в любой ясный день вы сможете без проблем зарядить ваш мобильный телефон

Схема, показанная на рисунке ниже — это отличное и простое автоматическое ЗУ, которое может быть применено для зарядки 12 вольтовых свинцово-кислотных аккумуляторов от солнечных батарей. Солнечнык панели можно взять любые готовые, ведь их можно легко заказать с популярных интернет аукционов.

Основа конструкции микросхем — интегрального стабилизатор напряжения. Транзистор BC548 работает как , который отключит микросборку от солнечной батареи когда аккумулятор полностью зарядится.

Схема выгодно отличается от других подобных, что имеет , который повышает низкий уровень напряжение от солнечных элементов при недостаточном освещении в пасмурный день до требуемых мобильному телефону 5В. Практическая эксплуатация этого ЗУ показала, что данная конструкция выдает на выходе до 100мА.

PC1 — трех вольтовая солнечная батарея
Конденсаторы: C1 22 uF, 10 v; C2 100 pF; C3 10 uF, 16 v
Резисторы: R1 1.5 кОм; R2 3.9 кОм; R3 10 кОм; R4 180 Ом; R5 4.7 кОм; R6 10 Ом L1 50 to 300 мГн
D1 1N5818 диод Шоттки
Транзисторы: Q1 2N4403; Q2 2N4401
J1 — выходное гнездо для вашего мобильного телефона

Дроссель изготавливается из отрезка ферритового стержня магнитной антенны CD приёмников. Количество витков подбираем экспериментальным путем по максимальному выходному току — приблизительно 20-50.

С помощью этого устройства можно получить стандартное постоянное напряжение 5 В. Подзаряжается конструкция от типовой солнечной батареи, внутрь имеется два аккумулятора типа АА и стабилизирующий инвертор на микросхеме LТ1302.

Схема ЗУ представлена на рисунке ниже:

К контактам 1-1, подключают солнечную батарею с напряжением 4,5Вольта и силой тока 900 мА. При тестирование схемы нужно убедиться в способност устройства заряжать NiМН от солнечной энергии.

Собранную схему можно разместить в консервной банке. На свободном месте размещают четыре батарейки АА (или 2 литиевые).

Сделать самодельное зарядное устройство не слишком сложно — необходимые компоненты не очень дорогие и их легко достать. Солнечные зарядные USB устройства идеально подходят для зарядки небольших устройств, например, телефона.

Слабым местом всех самодельных солнечных зарядок являются аккумуляторы. Большинство зарядных устройств на солнечных батареях собираются на базе стандартных никель-металл-гидридных аккумуляторов — дешёвых, доступных и безопасных в эксплуатации. Но к сожалению у NiMH аккумуляторов слишком низкие напряжение и ёмкость, чтобы их можно было серьёзно рассматривать в качестве зарядных устройств для современных гаджетов, энергопотребление которых с каждым годом только растёт.

Например, аккумулятор iPhone 4 на 2000 мА*ч ещё можно полностью перезарядить от самодельной солнечной зарядки с двумя или четырьмя аккумуляторами АА, но вот iPad 2 оснащён аккумулятором на 6000 мА*ч, который уже не так просто перезарядить с помощью подобного зарядного устройства.

Решением данной проблемы является замена никель-металл-гидридных аккумуляторов на литиевые.

Из этой инструкции вы узнаете, как своими руками сделать солнечную USB зарядку с литиевым аккумулятором. Во-первых, по сравнению с коммерческими зарядными устройствами это самодельное зарядное устройство обойдётся вам очень дёшево. Во-вторых, собрать его очень просто. И самое главное — эта литиевая USB зарядка безопасна при эксплуатации.

Вам будет интересно  Тип солнечной; батареи

Шаг 1: Необходимые компоненты для сборки солнечной USB зарядки.

  • Солнечная батарея на 5 В или выше
  • Литий-ионный аккумулятор на 3,7 В
  • Контроллер зарядки литий-ионного аккумулятора
  • Повышающая USB схема постоянного тока
  • Разъём 2,5 мм с креплением на панель
  • Разъём 2,5 мм с проводом
  • Диод 1N4001
  • Провод

  • Изолента
  • Термоусадочные трубки
  • Двухсторонняя лента из пеноматериала
  • Припой
  • Жестяная коробка (или другой корпус)

  • Паяльник
  • Пистолет для склеивания горячим клеем
  • Дрель
  • Дремель (не обязателен, но желателен)
  • Кусачки
  • Инструмент для зачистки проводов
  • Помощь друга
  • Защитные очки

В этом руководстве рассказывается как сделать зарядное устройство для телефона на солнечной энергии. Вы можете отказаться от использования солнечных батарей и ограничиться только изготовлением обычной USB зарядки на литий-ионных аккумуляторах.

Большинство компонентов для этого проекта можно купить в интернет магазинах электроники, но повышающую USB схему постоянного тока и контроллер заряда литий-ионного аккумулятора найти будет не так просто. Далее в этом руководстве я расскажу, где можно достать большинство необходимых компонентов и для чего каждый из них нужен. Исходя из этого вы сами решите какой вариант вам лучше всего подходит.

Шаг 2: Преимущества зарядных устройств с литиевыми аккумуляторами.

Может быть вы не догадываетесь, но скорей всего литий-ионный аккумулятор прямо сейчас лежит у вас в кармане или на столе, а может и в вашем кошельке или рюкзаке. В большинстве современных электронных устройств используются литий-ионные аккумуляторы, характеризующиеся большой ёмкостью и напряжением. Их можно перезаряжать множество раз. Большинство аккумуляторов формата АА по химическому составу являются никель-металл-гидридными и не могут похвастаться высокими техническими характеристиками.

С химической точки зрения разница между стандартным никель-металл-гидридным аккумулятором АА и литий-ионным аккумулятором заключается в химических элементах, содержащихся внутри элемента питания. Если вы посмотрите на периодическую таблицу элементов Менделеева, то увидите, что литий находится в левом углу рядом с самыми химически активными элементами. А вот никель расположен в середине таблицы рядом с химически неактивными элементами. Литий обладает такой высокой химической активностью из-за того, что у него только один валентный электрон.

И как раз именно по этой причине на литий много нареканий — иногда он может выходить из-под контроля из-за своей высокой химической активности. Несколько лет назад компания Sony, лидер в производстве аккумуляторов для ноутбуков, изготовила партию некачественных аккумуляторов для ноутбуков, некоторые из которых самопроизвольно возгорались.

Именно поэтому при работе с литий-ионными аккумуляторами мы должны придерживаться определенных мер предосторожности — очень точно поддерживать напряжение во время зарядки. В этой инструкции используются аккумуляторы на 3,7 В, которые требуют заряжающего напряжения 4,2 В. При превышении или уменьшении этого напряжения химическая реакция может выйти из-под контроля со всеми вытекающими последствиями.

Вот почему при работе с литиевыми батареями необходимо проявлять предельную осторожность. Если обращаться с ними осторожно, то они достаточно безопасны. Но если вы будете делать с ними недопустимые вещи, то это может привести к большим неприятностям. Поэтому их следует эксплуатировать только строго по инструкции.

Шаг 3: Выбор контроллера заряда литий-ионного аккумулятора.

Из-за высокой химической реактивности литиевых аккумуляторов вы должны быть на сто процентов уверены, что схема контроля напряжения заряда вас не подведёт.

Хотя можно изготовить собственную схему контроля напряжения, но лучше просто купить уже готовую схему, в работоспособности которой вы будете уверены. На выбор доступны несколько схем контроля заряда.

На данный момент Adafruit выпускает уже второе поколение контроллеров заряда для литиевых аккумуляторов с несколькими доступными значениями входящего напряжения. Это весьма неплохие контроллеры, но у них слишком большой размер. Вряд ли на их базе получится собрать компактное зарядное устройство.

В интернете можно купить небольшие модули контроллеров зарядки литиевых аккумуляторов, которые и используются в данном руководстве. На базе этих контроллеров я также собрал множество других самоделок. Они мне нравятся за компактность, простоту и наличие светодиодной индикации заряда аккумулятора. Как и в случае с Adafruit, при отсутствии солнца литиевый аккумулятор можно зарядить через USB порт контроллера. Возможность зарядки через USB порт является крайне полезной опцией для любого зарядного устройства на солнечных батареях.

Независимо от того, какой контроллер вы выбрали, вы должны знать как он работает и как его правильно эксплуатировать.

Шаг 4: USB порт.

Через USB порт можно заряжать большинство современных устройств. Это стандарт во всём мире. Почему бы просто не подключить USB порт напрямую к аккумулятору? Зачем нужна специальная схема для зарядки через USB?

Проблема заключается в том, что по стандарту USB напряжение составляет 5 В, а литий-ионные аккумуляторы, которые мы будем использовать в данном проекте, имеют напряжение всего 3,7 В. Поэтому нам придётся воспользоваться повышающей USB схемой постоянного тока, которая увеличивает напряжение до достаточного для зарядки различных устройств. В большинстве коммерческих и самодельных USB зарядок, наоборот, используются понижающие схемы, так как они собираются на базе аккумуляторов на 6 и 9 В. Схемы с понижением напряжения более сложные, поэтому в солнечных зарядных устройствах их лучше не применять.

Схема, которая применяется в данной инструкции, была выбрана в результате длительного тестирования различных вариантов. Она практически идентична схеме Minityboost Adafruit, но стоит дешевле.

Конечно вы можете купить онлайн недорогое зарядное USB устройство и разобрать его, но нам нужна схема, преобразующая 3 В (напряжение двух батареек АА) в 5 В (напряжение на USB). Разборка обычной или автомобильной USB зарядки ничего не даст, так как их схемы работают на понижение напряжения, а нам наоборот нужно повышать напряжение.

Кроме того следует учесть, что схема Mintyboost и используемая в проекте схема способны работать с гаджетами Apple, в отличии от большинства других зарядных USB устройств. Устройства от Apple проверяют информационные пины на USB, чтобы знать куда они подключены. Если гаджет Apple определит, что информационные пины не работают, то он откажется заряжаться. У большинства других гаджетов такая проверка отсутствует. Поверьте мне — я перепробовал множество дешёвых схем зарядки с интернет-аукциона eBay — ни от одной из них мне не удалось зарядить свой айфон. Вы же не хотите, чтобы от вашей самодельной USB зарядки нельзя было заряжать гаджеты Apple.

Шаг 5: Выбор аккумулятора.

Если вы немного погуглите, то обнаружите огромный выбор аккумуляторов разных размеров, ёмкостей, напряжений и стоимости. Поначалу во всём этом многообразии будет несложно запутаться.

Для нашего зарядного устройства мы будет использовать литий-полимерный (Li-Po) аккумулятор на 3,7 В, который очень напоминает аккумулятор для айпода или мобильного телефона. Действительно, нам нужен аккумулятор исключительно на 3,7 В, так как схема зарядки рассчитана именно на это напряжение.

То, что аккумулятор должен быть оснащён встроенной защитой от перезаряда и переразряда, даже не обсуждается. Обычно эта защита называется «PCB protection» («схема защиты»). Поищите по этим ключевым словам на интернет-аукционе eBay. Из себя она представляет всего лишь небольшую печатную плату с чипом, которая защищает аккумулятор от чрезмерного заряда и разряда.

При выборе литий-ионного аккумулятора смотрите не только на его ёмкость, но и на его физический размер, который преимущественно зависит от выбранного вами корпуса. В качестве корпуса у меня выступила жестяная коробка Altoids, так что я был ограничен в выборе аккумулятора. Я сначала думал купить аккумулятор на 4400 мА*ч, но из-за его больших размеров мне пришлось ограничиться аккумулятором на 2000 мА*ч.

Шаг 6: Подсоединение солнечной батареи.

Если вы не собираетесь делать зарядное устройство с возможностью подзарядки от солнца, то можете пропустить этот этап.

В этом руководстве используется солнечная батарея в жестком пластиковом корпусе на 5,5 В и 320 мА. Вам подойдет любая большая солнечная батарея. Для зарядного устройства лучше всего выбирать батарею, рассчитанную на напряжение 5 — 6 В.

Возьмите провод за кончик, разделите его на две части и немного зачистите концы. Провод с белой полоской отрицательный, а полностью чёрный провод — положительный.

Припаяйте провода к соответствующим контактам с обратной стороны солнечной батареи.

Закройте места пайки с помощью изоленты или горячего клея. Это защитит их и поможет снизить нагрузку на провода.

Шаг 7: Сверлим жестяную коробку или корпус.

Так как в качестве корпуса я использовал жестяную коробку Altoids, то мне пришлось немного поработать дрелью. Кроме дрели нам понадобится ещё и такой инструмент, как дремель.

Перед тем, как начать работу с жестяной коробкой, сложите в неё все компоненты, чтобы убедиться на практике, что она вам подходит. Продумайте, как лучше всего в ней разместить компоненты, и только потом сверлите. Места расположения компонентов можете обозначить маркером.

После обозначение мест можете приниматься за работу.

Вывести USB порт можно несколькими способами: сделать небольшой надрез прямо вверху на коробке или же сбоку на коробке просверлить отверстие соответствующего размера. Я решил сделать отверстие сбоку.

Сначала приложите USB порт к коробке и обозначьте его место. Внутри обозначенной области просверлите дрелью два или больше отверстий.

Зашлифуйте отверстие дремелем. Обязательно соблюдайте технику безопасности, чтобы не травмировать пальцы. Ни в коем случае не держите коробку в руках — зажмите её в тиски.

Просверлите отверстие диаметром 2,5 мм для USB порта. При необходимости расширьте его с помощью дремеля. Если вы не планируете устанавливать солнечную батарею, то в отверстии 2,5 мм нет необходимости!

Шаг 8: Подключение контроллера зарядки.

Одна из причин, по которой я выбрал этот компактный контроллер зарядки, это его высокая надёжность. У него четыре контактные площадки: две впереди рядом с портом mini-USB, куда подаётся постоянное напряжение (в нашем случае от солнечных батарей), и две сзади для аккумулятора.

Чтобы подключить разъём 2,5 мм к контроллеру зарядки, необходимо подпаять два проводка и диод от разъёма к контроллеру. Кроме того желательно воспользоваться термоусадочными трубками.

Зафиксируйте диод 1N4001, контроллер зарядки и разъём 2,5 мм. Расположите разъём перед собой. Если смотреть на него слева направо, то левый контакт будет отрицательным, средний — положительным, а правый вообще не используется.

Один конец проводка припаяйте к отрицательной ножке разъёма, а другой к отрицательному контакту на плате. Кроме того желательно воспользоваться термоусадочными трубками.

Ещё один проводок припаяйте к ножке диода, рядом с которой нанесена метка. Припаивайте его как можно ближе к основанию диода, чтобы сэкономить побольше свободного места. Припаяйте другую сторону диода (без метки) к средней ножке разъёма. Опять же, постарайтесь припаять максимально близко к основанию диода. И в завершение подпаяйте проводок к положительному контакту на плате. Кроме того желательно воспользоваться термоусадочными трубками.

Шаг 9: Подключение аккумулятора и USB схемы.

На данном этапе потребуется всего лишь подпаять четыре дополнительных контакта.

Нужно подсоединить аккумулятор и USB схему к плате контроллера зарядки.

Сначала отрежьте несколько проводков. Подпаяйте их к положительным и отрицательным контактам на USB схеме, которые расположены на нижней стороне платы.

После этого соедините вместе эти проводки с проводками, идущими от литий-ионного аккумулятора. Убедитесь, что вы соединили вместе отрицательные проводки и соединили вместе положительные проводки. Напоминаю, что красные провода у нас положительные, а чёрные — отрицательные.

После того, как вы скрутили проводки вместе, приварите их к контактам на аккумуляторе, которые находятся на обратной стороне платы контроллера зарядки. Перед пайкой проводки желательно продеть в отверстия.

Теперь можно поздравить вас — вы на 100% справились с электрической частью этого проекта и можете немного расслабиться.

На этом этапе неплохой идеей будет проверить работоспособность схемы. Так как все электрические компоненты подсоединены, то всё должно работать. Попробуйте зарядить айпод или любой другой гаджет, оснащённый USB портом. Устройство не будет заряжаться, если аккумулятор разряжен или неисправен. Кроме того поместите зарядное устройство на солнце и посмотрите будет ли заряжаться аккумулятор от солнечной батареи — при этом должен загореться маленький красный светодиод на плате контроллера зарядки. Также вы можете зарядить аккумулятор через mini-USB кабель.

Шаг 10: Электрическая изоляция всех компонентов.

Перед тем, как разместить все электронные компоненты в жестяной коробкой, мы должны быть уверены, что она не сможет стать причиной короткого замыкания. Если у вас пластиковый или деревянный корпус, то пропустите этот этап.

На дне и по бокам жестяной коробки наклейте несколько полос изоленты. Именно в этих местах будет находиться USB схема и контроллер зарядки. На фотографиях видно, что контроллер зарядки у меня остался незакреплённым.

Постарайтесь тщательно всё заизолировать, чтобы не произошло короткого замыкания. Перед тем, как наносить горячий клей или наматывать изоленту, убедитесь в прочности пайки.

Шаг 11: Размещение электронных компонентов в корпусе.

Так как 2,5 миллиметровый разъём необходимо закрепить с помощью болтов, то разместите его в первую очередь.

На моей USB схеме сбоку имелся переключатель. Если у вас такая же схема, то сначала проверьте работает ли переключатель, который нужен для включения и отключения «режима зарядки».

И наконец нужно закрепить аккумулятор. С этой целью лучше использовать не горячий клей, а несколько кусочков двустороннего скотча или изоленты.

Шаг 12: Эксплуатация самодельного зарядного устройства на солнечных батареях.

В завершение поговорим о правильной эксплуатации самодельной USB зарядки.

Заряжать аккумулятор можно через mini-USB порт или от солнца. Красный светодиод на плате контроллера зарядки указывает на процесс зарядки, а синий на полностью заряженный аккумулятор.

Во время своего последнего похода мне удалось в самолёте зарядить свой iPhone 4 почти на 80%, учитывая, что при этом я слушал музыку. Ёмкость аккумулятора составляла 2000 мА*ч. Чтобы зарядить аккумуляторы на 4400 или 6600 мА*ч, потребуется намного больше времени. Особенно это относится к айподам и другим планшетам.

Хотя это и достаточно сложная инструкция, я надеюсь, что вам удалось собрать своими руками USB зарядку с литий-ионным аккумулятором. Учитывая, что цены на литиевые аккумуляторы и контроллеры к ним падают, то нет никакого смысла делать самодельную зарядку на аккумуляторах других типов. Литий-ионные аккумуляторы особенно хорошо подходят для проектов, в которых крайне важны габариты устройства. Сейчас можно купить литий-ионные аккумуляторы даже самых безумно маленьких размеров. Это самый лучший источник энергии для автономных походов.

Солнечная батарея для зарядки телефона , планшета, ноутбука собирается совсем несложно. Понадобятся доступные и дешевые комплектующие.

Изобретать колесо заново не нужно. Заводские изделия складываются из мини-элементов по 5–6 вольт, контроллера заряда и встроенного аккумулятора, запасающего энергию. Электрическое соединение между отдельными элементами делается через диоды Шоттки. Такие диоды с низким сопротивлением p-n перехода необходимы, чтобы предотвратить протекание обратного тока между двумя элементами батареи.

Значит, вам всего лишь нужно иметь:

  • несколько солнечных панелек;
  • столько же диодов Шоттки;
  • кабель mini USB или другой, подходящий для подключения к заряжаемому устройству;
  • контроллер заряда;
  • аккумулятор как можно большей ёмкости.

Чтоб мобильник уверенно заряжался, когда солнце время от времени прячется за облака, потребуется собрать панель с током на выходе 1000 мА при 5–6 В или 300 мА при 12 В. Чем мощнее солнечный генератор, тем меньше вы будете зависеть от открытого яркого солнца.

У солярной батареи без контроллера есть один недостаток — она может разрядить ваш телефон, вместо того чтоб зарядить. В плохую погоду напряжение на выходе самодельного устройства может стать ниже, чем на аккумуляторе мобильника. Неприятно, но ток потечет от уже разряженного аккумулятора к неправильно собранному генератору.

Автомобильное зарядное для телефонов преобразовывает входное напряжение 7–30 в стабильные 5 вольт. Такое устройство можно применить в самоделке как контроллер зарядки телефона или планшета.

Ваш, собранный собственными руками, альтернативный источник энергии выдает меньше 5 вольт. Тогда используйте повышающий преобразователь напряжения. Даже если вырабатывается полвольта, то с повышающим стабилизатором можно получить 5 В. Благодаря ему, вы сможете применить слабые черные панельки из садовых фонариков. Реально собрать солнечную батарею из транзисторов. Правда, транзисторы в режиме генератора выдают очень слабый ток, так что телефон будет заряжаться не меньше недели.

Припаивать собранную батарею к преобразователю напряжения нужно прямо, без использования диодов.

Чтобы плата преобразователя не болталась, приклейте её сзади к солнечной панели либо засуньте в родной корпус.

Удобно как подставку к самодельной солярной батарее использовать согнутую банковскую карту или визитку из плотного картона.

Имея различные переходники, можно зарядить любой мобильник или планшет от самодельного зарядного.

Теперь вы независимы от розеток, и можете долго наслаждаться удобствами цивилизации за городом, на природе.

Насчет расходов: один солнечный элемент на 100 мА обойдется в 3–5 долларов, цены на автомобильные преобразователи напряжения начинаются от 2 долларов, а без встроенного аккумулятора реально и вовсе обойтись.

USB-зарядник для Ni-Mh аккумуляторов своими руками Зарядное устройство для литиевых аккумуляторов своими руками Как сделать простой Повер Банк своими руками: схема самодельного power bank

Сегодня в тренде технологии, которые позволяют экономить электроэнергию и являются экологически чистыми. Очень многие люди предпочитают использовать солнечные батареи для самых разнообразных целей. Такому устройству всегда найдется применение в домашнем обиходе. Например, для той же зарядки мобильного телефона.

Такое зарядное устройство на солнечных батареях своими руками может сделать каждый человек, и наша статья поможет вам в этом.

Применение

Каждый год наступает лето. А это пора, когда все ездят отдыхать на моря или природу. И здесь совсем нелишним будет озаботиться, чтобы все нужное было на своих местах и работало как следует. А самой востребованной вещью является мобильный телефон. Его, как известно, нужно заряжать, а в лесу или на природе это не всегда удобно. Отличным решением будет использовать зарядку на солнечной батарее, которую легко можно сделать своими руками.
Такое устройство позволит вам:

  • не переживать по поводу зарядки смартфона где-нибудь вдали от розетки;
  • не тратить лишние деньги на приобретение подобных зарядок. Покупные модели таких приборов стоят довольно дорого;
  • не быть зависимым от электроэнергии;
  • постоянно находиться на связи и использовать все функции телефона в любом месте вашего отдыха;
  • и еще один плюс — компактные размеры такого зарядного устройства;

Обратите внимание! Можно сделать как мини зарядку так и устройство несколько больших размеров.

  • не таскать за собой много лишнего, чтобы подзаряжать электроприборы.

Такая мини солнечная батарея своими руками обладает массой преимуществ, которые будут неоценимы во время любого отдыха.

Внешний вид

Дизайн, который может иметь мини солнечная батарея своими руками, бывает различным и, в принципе, зависит от вас. Единственное, о чем нужно не забывать, так это про особенности использования и функциональность.

Предполагается что такое устройство, предназначенное для зарядки сотового телефона, должно отличаться портативностью, чтобы свободно умещаться в сумке или даже кармане. Поэтому зачастую зарядник такого плана делают складным. Также корпус самодельного изделия должен выдерживать незначительные механические воздействия. В противном случае он может просто развалиться в кармане при движении.
Вместе с тем, бывают ситуации, когда зарядное устройство для смартфона на солнечных батарейках предполагает использоваться в домашних условиях (офис, дом и т.д.) без транспортировки на значительные расстояния. Тогда о прочности корпуса можно не так сильно беспокоиться.

Обратите внимание! Чтобы придать красоты вашему самодельному заряднику, можно использовать различные декоративные украшения. Однако они в любом случае не должны влиять на комфортность использования самодельного устройства.

Чтобы устройство могло выполнять возложенную на него функцию, нужна правильная схема сборки. В зависимости от того, какой вид будет иметь зарядка, схема может несколько отличаться.

Что собираем

Рассмотрим, каким образом собирается мини солнечная батарея своими руками на примере складного зарядника для сотового телефона. Это устройство будет обладать следующими характеристиками:

  • мощность — 20 ватт;
  • конструкция состоит из 2-х панелей (12в – 10 ватт). Размер панелей составляет 30х35 см, а в разложенном состоянии самодельная солнечная панель будет 35х60 см;
  • стабилизированное напряжения для выхода — 14в- 20 ватт;
  • в конструкции имеется встроенный аккумулятор на 14,8в – 4,3 ампер-часа. Такой аккумулятор обычно используется для питания планшета или ноутбука;
  • два USB выхода, каждый по 5в – 4,3 ампер-часа. В итоге в сумме получается примерно 5в – 8,6 ампер-час.

Как видим по фото, конструкция имеет вид дипломата. В закрытом виде она полностью предотвращает любого рода повреждения солнечной панели.
По сути такое зарядное устройство для сотового телефона представляет собой два зарядника со встроенными в них аккумуляторами 7,4в — 4,3 ампер-часа.
Чтобы собрать такой прибор, вам понадобятся:

  • две солнечных панели (в примере используются панели на 12в-10 ватт). Можно применять разнообразные модели с алюминиевыми рамками. Все зависит от ваших финансовых возможностей;

Обратите внимание! Можно использовать солнечные панели китайского производства. Они обойдутся гораздо дешевле.

  • петли. С их помощью будут соединяться между собой две панели нашего «дипломата». Их можно снять со старого шкафчика. Обычно нужна одна или две петли;
  • аккумуляторы;
  • USB гнезда. Их берем из старого системного блока. Также их можно отрезать от USB удлинителя;
  • два сверхярких светодиода. Они понадобятся для того чтобы создать индикацию зарядки, а также для подсветки окружающего пространства (если есть такая необходимость);
  • выключатели и прочие небольшие детали.

Некоторые детали для сборки

Так как нельзя допускать полной разрядки аккумулятора, в нашем самодельном устройстве необходимо применять блок контроля за разрядкой АКБ. Он состоит из встроенной батареи. Эта батарея отключается в ситуации
снижения напряжения на имеющихся литиевых аккумуляторах (до 6,1в).
Обратите внимание! Данная батарея легко перестраивается на необходимое вам напряжение.
Батарея может отключаться и при наличии на выходе кроткого замыкания.

Описание сборки

Сборка зарядного устройства для любого типа смартфона строго по схеме. В нашем случае будет использоваться следующая схема.

Здесь представлена полная схема сборки для одного блока будущей зарядки. В данной ситуации допускается запараллеливания панелей для использования их в качестве одного блока.
Обратите внимание! На схеме имеются пунктирные линии, по которым следует делать подключение второй панели к единому блоку стабилизации.
Схема собирается на корпусе, которым могут выступать деревянные доски, сколоченные по типу шахматной доски или другие конструкции аналогичного строения.

Расшифровка обозначений

Как видим, на схеме нанесены специальные пометки, которые являются условными обозначениями деталей. Поэтому чтобы правильно подсоединить между собой составные компоненты, нужно знать расшифровку этих символов:

  • SZ1 – солнечная панель;
  • VD1 и VD2 — диоды. Эти элементы будут предохранять панель от переполюсовки, которая формируется на входе при заряде от сетевого адаптера;
  • DD1,DD2 — стабилизаторы. Они позволяют добиться стабильного напряжения при зарядке;
  • R1,R2 — резисторы. С их помощью устанавливается нужное напряжение для подзарядки аккумуляторов;
  • R4 — резистор, необходимый для ограничения тока при наличии разряженного аккумулятора;
  • R5 — резистор. Он устанавливает ток, идущий через светодиод подсветки и индикации;
  • R6-R9 — резисторы, на которых собраны делители, создающие для USB необходимые уровни;
  • SA1 — клавишный переключатель. С его помощью можно делать выбор режима использования. Если стоит режим 14В, можно производить зарядку аккумуляторов (внешний свинцовый и т.д.), а в режиме 8,4В — подключать в схему встроенный аккумулятор. На встроенный аккумулятор от солнечной панели будет подаваться напряжение.

Зная эту расшифровку, вы без проблем соберете портативный зарядник на солнечных батареях.

Как работать с устройством

Теперь, когда мы знаем, как собирается схема, необходимо разобраться, как она будет работать. При полностью разряженном аккумуляторе включение устройства возможно только в режиме SA1 8,4В. Здесь контактная группа SA1/2 разблокирует аккумулятор, а его подключение на зарядку произойдет автоматически.

При заряженном аккумуляторе включение прибора произойдет в режиме SA1 8,4В в случае быстрого нажатия на кнопку КН1. Когда зарядка мобильного телефона будет завершена, переводим SA1 в положение 14В. Таким образом отключится встроенный аккумулятор, о чем просигнализирует выключившийся светодиод.

Заключение

При точном следовании схемы и правильном подключении всех ее компонентов, вы получите компактное портативное устройство для зарядки мобильного устройства от солнечных панелей. Такой самодельный зарядный прибор позволит вам комфортно отдыхать на природе и всегда оставаться на связи с цивилизацией.

Подробно о выключателе с датчиком движения
Выбираем уличный датчик движения для включения света

Источник https://altenergiya.ru/sun/kak-sdelat-solnechnoe-zaryadnoe-ustrojstvo-dlya-smartfona-svoimi-rukami.html

Источник https://pikabu.ru/story/kak_sdelat_solnechnuyu_batareyu_dlya_zaryadki_mobilnyikh_ustroystv_svoimi_rukami_4790156

Источник https://128gb.ru/solnechnaya-zaryadka-telefona-svoimi-rukami-izgotovlenie-mini-solnechnoi.html