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無線電子工学および電気工学の百科事典 太陽電池を搭載した信号懐中電灯。 無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典
あらゆる種類の危険警告装置が必要であるにもかかわらず、それを持っていない状況に陥ったことはありますか? たとえば、春に花壇の周りに溝を掘ったり、芝生を掘り返したりしたときに、夕方に来客があることを突然思い出したとします。 スイミングプールを建設しているか、敷地の入り口に大きな穴があるかもしれません。 特定の状況に関係なく、危険警告装置が必要となる場合があります。 警告システムの目的は注意を引くことです。 人間の目はそれを動き（変化）として認識するため、常に光を燃やし続けるよりも、フラッシュの方が人の注意を引くのに最も効果的です。 人間の視覚は、静止している物体よりも動いている物体に対してはるかに敏感であることは誰もがよく知っています。 この章で説明する点滅警告灯は、危険が生じた場合に注意を引くことを目的として設計されています。 回路の動作原理 セキュリティ回路は、3909 つの集積回路 LM1 を使用して構築されています。 このチップは、消費電力が非常に少なく、最小限の追加要素を必要とする独自のパルス発生器です。 懐中電灯の設計の単純さは、図の図から判断できます。 XNUMX、必要な吊り下げ要素は XNUMX つだけです。
この超小型回路は本質的に負性抵抗を備えた発電機であり、そのパルス繰り返し周期は内部素子とコンデンサ C1 の静電容量によって決まります。 電源を入れるとコンデンサC1が充電を開始します。 充電速度、つまり時定数は、IC1 によって設定および制御されます。 コンデンサの両端の電圧が設定されたトリガレベルに達すると、IC1 がオンになり、コンデンサ C1 を LED LED1 に放電します。 ダイオードを通る静電容量が放電すると、トランジスタ Q1 のベースに電流が流れ、飽和モードになります。 抵抗 R1 はコンデンサ C1 の放電電流を制限し、放電サイクルの時定数を決定します。これにより、トランジスタのオープン時間が決まります。 抵抗器の抵抗値が高いと、コンデンサの放電が遅くなり、時定数が増加します。抵抗値が低いと、時定数は減少します。 危険警告灯はスイッチングトランジスタと直列に接続されており、トランジスタが通電すると点灯します。 コンデンサの両端の電圧が設定された下限値まで低下すると、IC1 は元の状態に戻り、コンデンサ C1 は再び充電を開始します。 作業サイクルが繰り返されます。 オン状態とオフ状態の継続時間の比率 (デューティ比) は、R1 / C1 の比率によって決まります。私たちの回路は、ランプが全動作期間の約 6% 点灯するように設計されています。 これは、15 分間に約 1 回の光のフラッシュに相当します。 動力源 懐中電灯回路は太陽電池から電力を供給されますが、その主な目的は夜間に危険を警告することです。このとき、私たちの視覚ははるかに低下しており、何らかの障害物に遭遇する可能性が十分にあります。 したがって、夜間に使用するために日中にエネルギーを蓄える必要があります。 この目的のために、比較的一定の放電電圧が存在するため、鉛蓄電池よりも好ましいニッケルカドミウム電池が選択されました。 夜間にバッテリーが放電してライトの明るさが低下するのは、非常に不適切です。 ニッケルカドミウム電池を使用する場合、深放電するまで照明は明るいままです。 回路に電力を供給するには、合計で、はんだ付けされたリード線が付いた 0,5 つの単三形ニッケルカドミウム電池セルが必要になります。各電池セルは XNUMX Ah の電気を蓄えることができます。 要素は反対側の端子で互いにはんだ付けされます。つまり、XNUMX つの要素のプラス端子が次の要素のマイナス端子にはんだ付けされます。 次に、ケーシングとして機能する厚紙のシートが電池の周りに巻き付けられ、製品全体が確実な防湿を目的として適切なポリマー組成物で満たされます。 太陽電池 ニッケルカドミウム電池はソーラーパネルから充電されます。 この設計では、正方形の形状にするために、直径 10 cm の円形要素のセグメントを切断して得られた三日月形の要素が選択されました。 これらの素子の出力電流は 50 ～ 80 mA の範囲ですが、125 mA 以上の電流を発生する素子もあります。 この太陽電池設計によって解決される主な問題は、ニッケルカドミウム電池を再充電せずに常に充電状態に維持することです。 第 10 章で示したように。 XNUMX、ニッケルカドミウム電池は過充電すると簡単に損傷します。 この設計で使用されているディスク バッテリーは、損傷する心配なく 50 mA の電流で充電できます。 そこで、50mA程度の電流を発生する太陽電池を作ります。 危険を知らせる懐中電灯はサイズが小さいので、小型の太陽電池を作った方が良いでしょう。 この目的のために、90 ～ 100 mA の電流を発生する三日月形の要素を選択する必要があります。 三日月を半分に分けます。 これは、ナイフの十字型の刃をエレメントの直線エッジ付近の領域に鋭く押し付けることによって簡単に行うことができます。 三日月型要素が削り取られた元の丸い要素は、劈開線が三日月型要素の直線エッジに対して垂直である結晶材料から得られた。 この端を押すと、要素が XNUMX つの部分に分割されます。 結果として得られる要素のサイズは、クリックされた場所によって決まります。 中央をクリックすると、同じ要素が XNUMX つ表示されます。 知られているように、素子をセグメントに分割しても素子は破壊されず、出力電流が減少するだけです。 したがって、素子を半分に分割すると、それぞれの半分で 45 ～ 50 mA の電流が生成されます。 エレメントを分割する必要はなく、三日月型エレメント全体を使用して、わずか 50 mA の電流を生成できます。 このような要素を選択するのに役立ちます テスター。 低電流セルはバッテリー内でより多くのスペースを占めることになることに注意してください。 14個の素子を直列に接続すると太陽電池が得られます。 小さなプラスチックまたはガラスの上に置き、密閉して風雨から保護します。 ブロッキング ダイオード (D1) は、夜間のソーラー パネルからの放電からバッテリーを保護します。 順方向電圧が約0,3Vと低く、最大電流が200mAのゲルマニウムダイオードです。 信号灯のデザイン 電子回路はプリント回路配線を使用して製造されます。 プリント基板を図に示します。 2、部品の配置 - 図。 3. 製造に複雑なことは何もありません。すべての半導体デバイスの端子の極性を注意深く観察し、接続を慎重にはんだ付けするだけです。
点滅ランプは、外部環境から保護するために、何らかのガラス容器に入れる必要があります。 さらに、ガラス電球はランプの光を幅広い角度に拡散するのに役立ちます。 以前は一部の車のサイドライトで使用されていた球形ディフューザーは、この目的に最適です。 同様のキャップで覆われたランプは、あらゆる方向から見ることができます。 交通安全灯で一般的に使用される設計である、XNUMX つのレンズの間にランプを配置することもできます。 レンズは丸い必要はなく、どんな形でも大丈夫です。 与えられた推奨事項に従ってランプを保護することは難しくありません。 しかし、私自身は特に一方向のみを照らす小信号懐中電灯を必要としていました。 検索の結果、私の要件を正確に満たす安価な照明器が販売されているのを見つけました（詳細についてはパーツリストを参照してください）。 車載用として、金属面への貼り付けに便利なマグネットホルダーと12Vシガーソケットに接続するコネクターを装備しました。 この懐中電灯を信号灯として使用するには、最初のステップは、12 ボルト コネクタとの接続ドライブを切断して、約 10 cm のワイヤが接続されたままにすることでした。シガー ライター コネクタと接続ワイヤは、必要に応じて将来の設計のために保存しておきます。 次に、ワイヤー巻き取りハンドルを固定しているネジを外して、ワイヤー巻き取りハンドルを取り外します。 この懐中電灯の電球は 12 V 用に設計されており、私たちの回路ではうまく動作しません。 電球にアクセスするには、懐中電灯の前面ガラスを保持している外側のリングを反時計回りに緩めます。 ランプを50番ランプに交換し、懐中電灯を組み立てます。 図に示したプリント基板は次のとおりです。 2、12 ボルト コネクタの凹部に正確にフィットするように特別に作られています。 基板とその上のすべての部品は、「横にして」配置する必要があるコンデンサ C1 を除いて、サイズが正確に一致します。 最後に、ランプ、バッテリー、ソーラー端子をボード上の対応するパッドにはんだ付けします。 最終組み立て中に、懐中電灯がバッテリーに取り付けられます。 バッテリーの重量が増えると、懐中電灯の安定性が高まります。 太陽電池は懐中電灯に取り付けられていないため、太陽が当たる場所であればどこにでも設置できます。
ビーコンの使用 懐中電灯には、日中消灯するためのトグルスイッチが装備されていない場合があります。 それは必要ない。 私の経験によると、懐中電灯を 10 週間点灯するには、新しく充電した電池セットで十分です。 完全に放電したニッケルカドミウム電池は XNUMX 太陽時間、つまり XNUMX 日半の太陽電池動作で完全に充電されます。 この動作モードが満足できない場合は、17 mA の電流を生成できるように太陽電池セルのサイズを大きくし、以前のバッテリー セルをより高容量のセル (タイプ C) に交換する必要があります。 この場合、約3倍のエネルギーが蓄えられることになります。 この小さなポータブル懐中電灯の範囲はほぼ無制限です。 もちろん、すでに述べたアプリケーションがすぐに思い浮かびます。くぼみや穴、見えにくい生け垣や目に見えない障害物をタイムリーに光で警告します。 ボート、波止場、高層ビルに警告灯を設置することもお勧めします。 ラジオ愛好家であれば、球形のキャップが付いた点滅ライトをアンテナ マストに取り付けるとよいでしょう。 主婦は、新しく磨かれた床を知らせるためにこのようなデバイスを使用するのが大好きでしょう。 磁気ホルダー付きの懐中電灯は、高速道路の脇に駐車した車の屋根に取り付けることができます。 そして、そのような懐中電灯のおかげで、目がきらめく面白いマスクができあがります！ 著者：バイヤーズT。
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