6. Elektr energiyasining eksperimental manbalari

Klassik kimyoviy oqim manbalaridan tashqari: quruq galvanik elementlar va batareyalar, shuningdek, barcha turdagi konvertorlar (mashina, vibrator, tranzistor) - tajribalarimizda issiqlik, yorug'lik, radio to'lqinlar va tovushni elektr tokiga aylantiruvchi qurilmalardan foydalanamiz. Ammo shuni ta'kidlash kerakki, sxemalarning soddaligiga qaramasdan, bunday energiya konvertorlari, birinchi navbatda, ularning past quvvati va past samaradorligi tufayli, odatda, tartibga solish qiyin. Aynan shu erda qat'iyatli eksperimentchilar uchun katta faoliyat maydoni ochiladi.

6.1. Engil energiya

Atmosferaning tashqi qismiga vertikal ravishda tushadigan quyosh nurlarining kuchi taxminan 1350 Vt / m2 ni tashkil qiladi. Oʻrta kengliklarda Yer yuzasi uchun quvvat yozda 300 Vt/m2, qishda esa 80 Vt/m2 ni tashkil qiladi. Turli yorug'lik manbalarining taxminiy intensivlik qiymatlari (kvadrat metr uchun mikrovattlarda) mos ravishda: quyosh nuri 10 6 va undan yuqori, lyuminestsent chiroq 1...10, oy nuri - 10 -1 ...1, yaxshi elektr yoritish - 10 - 2, zaif yorug'lik (ozgina ko'rinadigan) 10 -10.

Dizaynerlarning sa'y-harakatlari quyosh energiyasini to'g'ridan-to'g'ri elektr energiyasiga aylantirish uchun fotoelementlardan foydalanish yo'lida bormoqda. Quyosh panellari deb ham ataladigan fotokonvertorlar ketma-ket yoki parallel ulangan bir qancha fotoelementlardan iborat. Agar konvertor bulutli vaqtlarda, masalan, radio qurilmani quvvatlaydigan batareyani zaryadlashi kerak bo'lsa, u holda quyosh batareyasining terminallariga parallel ravishda ulanadi (6.1-rasm, b).

Quyosh batareyalarida ishlatiladigan elementlar yuqori samaradorlik, qulay spektral xususiyatlarga, ancha past ichki qarshilikka, arzon narxga, oddiy dizaynga va past og'irliklarga ega bo'lishi kerak. Afsuski, bugungi kunda ma'lum bo'lgan fotosellarning faqat bir nechtasi ushbu talablarga qisman javob beradi. Bu, birinchi navbatda, yarimo'tkazgichli fotoelementlarning ayrim turlari. Ulardan eng oddiyi - selen - 560 nm to'lqin uzunligida maksimal spektral xarakteristikaga ega, bu quyosh spektridagi maksimal radiatsiyaga deyarli to'g'ri keladi. Afsuski, samaradorlik Eng yaxshi selenli fotoelementlar kichik (0,1...1%) bo'lib, ularning ichki qarshiligi (1...50)x10 3 Ohm ga etadi, bu esa ularni kirish qarshiligi past bo'lgan davrlarga ulashga imkon bermaydi va amaliy qiymatini inkor etadi. . Ammo bu elementlar radio havaskorlari tomonidan osongina qo'llaniladi, chunki ular arzon va foydalanish mumkin (ular ko'plab foto ekspozitsiya o'lchagichlarga o'rnatiladi).

Quyosh batareyalarining asosini qalinligi 0,7...1 mm va maydoni 5...8 sm 2 gacha bo'lgan yumaloq yoki to'rtburchaklar shaklidagi silikon fotokonvertorlar tashkil etadi. Tajriba shuni ko'rsatadiki, taxminan 1 sm 2 maydonga ega kichik elementlar yaxshi natijalar beradi. 1 sm 2 ishchi yuzasi bo'lgan fotosel 0,5 V kuchlanishda (0,3 V yuk ostida) 24 mA oqim hosil qiladi va samaradorlikka ega. taxminan 10%

Quyosh xujayralaridan amaliy foydalanishning bir nechta misollari rasmda ko'rsatilgan. 6.1. Ular kimyoviy oqim manbalari bilan birgalikda Yerning sun'iy yo'ldoshlari va ularning modellaridagi qurilmalarni quvvatlantirish uchun ishlatiladi (16.22-rasmga qarang).

Silikon quyosh batareyalari hali ham juda qimmat. Biroq, kelajakda ular uy xo'jaligida keng qo'llanilishi kutilmoqda. 3 A x 110 V quvvatga ega lampalar yordamida xonani yoritish uchun ishqoriy batareyani zaryadlovchi 2 x 2 x 0,05 m o'lchamdagi quyosh batareyasidan foydalanish etarli ekanligi hisoblab chiqilgan.

Fotoelementlar yarimo'tkazgichli materiallardan, masalan, nazariy samaradorligi bilan kadmiy sulfid CdS dan ham yaratilgan. 18% va e.m.f. To'g'ridan-to'g'ri quyosh nurida 2...2,5 V. Aytgancha, amaliy samaradorlik fotoelektrik konvertorlar (taxminan 10%), xususan, samaradorlikdan oshadi. bug'li lokomotiv (8%), quyosh energiyasi samaradorligi flora(1%), shuningdek, samaradorlik. ko'plab gidravlik va shamol qurilmalari. Fotovoltaik konvertorlar deyarli cheksiz chidamlilikka ega.

Taqqoslash uchun samaradorlik qiymatlarini keltiramiz. elektr energiyasining turli manbalari (foizlarda): kombinat issiqlik elektr stansiyasi - 20...30, yarim o'tkazgichli termoelektrik konvertor - 6...8, selenli fotoelement - 0,1...1, quyosh batareyasi - 6...11, yonilg'i elementi - 70, qo'rg'oshin akkumulyatori - 80... 90, ishqoriy batareya - 50...60, kumush-rux batareyasi 88...95.

Guruch. 6.1. Quyosh panellari
a - fotovoltaik elementlarning ketma-ket (yoki parallel) 1 va aralash 2 ulanishi; b - miniatyura batareyalarini zaryad qilish sxemasi; c - qabul qiluvchi korpusga o'rnatilgan quvvat manbai dizayni (bizning holatda, to'rtta elementdan iborat) batareyalarni yoritish burchagi sozlanishi; d - quvvat manbai dizayni; d - parom modeli; e - tranzistorlardan tayyorlangan elementlarning batareyasi.

Fotoelementlar ketma-ket, parallel yoki aralash ulanishi mumkin (6.1-rasm, a). Ular 200...300 Vt quvvatga ega elektr chiroq bilan sun'iy yoritish ostida ham ishlashi mumkin. Bunday holda, siz fotoselning harorati +70 ° C dan oshmasligiga e'tibor berishingiz kerak. Minimal ruxsat etilgan harorat -30 ° S.

1. Selenli quyosh batareyasi. Siz har qanday turdagi selenli fotosellardan foto ekspozitsiya o'lchagichdan yoki uy qurilishi fotosellaridan foydalanishingiz mumkin (2.10-rasmga qarang). Ushbu turdagi quvvat manbai 1...3 tranzistorli qabul qiluvchiga energiya beradi. U ketma-ket ulangan 10 ta fotokonvertordan iborat bo'lishi kerak. Batareya quyosh nuri yoki yuqori quvvatli elektr chiroq bilan yoritilganda 1 mA oqim va 4,5 V kuchlanish hosil qiladi. Yagona tranzistorli qabul qiluvchilarni quvvatlantirish uchun akkumulyator 4...6 elementdan iborat bo‘lishi va nurlantirilganda uning yuzasiga perpendikulyar tushishi kifoya. quyosh nurlari 2...3 V kuchlanishda 1 mA oqim ishlab chiqdi. Kunduzi derazaga o'rnatilgan, lekin quyosh tomonidan yoritilmagan bir xil batareya 1,5 V kuchlanishda faqat 1 mA oqimni ta'minlaydi.

Taxmin qilish mumkinki, maydoni 3 sm 2 bo'lgan bitta selenli fotokonvertor 0,5 V kuchlanishda 1 mA oqim hosil qilishi mumkin (to'liq yoritishda). Agar elektr motorini quvvatlantirish yoki miniatyurani zaryad qilish kerak bo'lsa. batareya, konvertorlar parallel ravishda ulanadi. Shaklda. 6.1d-rasmda 5 mA tokni iste'mol qiladigan elektr motorli parom modeli va quyosh selen batareyasidan quvvat manbai diagrammasi ko'rsatilgan. Model balsadan qilingan [ Balsa daraxti shimolda o'sadi. Andes, uning yog'ochlari majnuntol yog'ochidan olti baravar engilroq, ba'zan esa mantar eman po'stlog'idan ham engilroq.] pervanel milining ishqalanish yo'qotishlarini oldini olish uchun katamaran shaklida. Ushbu yechim bilan pervanel milya rulmanı sifatida simli halqani ishlatish kifoya.

Selenli fotokonvertorlarning aralash ulanishi bilan (sakkizta ketma-ket ulangan guruh, har bir guruh oltita parallel ulangan elementga ega) 4 V kuchlanishda taxminan 20 mA tokni olish mumkinligi eksperimental ravishda aniqlandi. fotokonvertorlarni bahor qisqichlari yordamida ulang (fosfor bronzadan qilingan, 13-rasm, 7, a, b ga qarang), chunki lehim elementni yo'q qilishi mumkin.

2. Kremniyli quyosh batareyasi. U selen batareyasi bilan deyarli bir xil tarzda ishlab chiqariladi, shuning uchun biz faqat batareyani quvvatli qurilmaning tanasiga qanday joylashtirishni ko'rsatamiz (6.1-rasm, b). To'rtta fotoelement ketma-ket ulanadi va to'liq quyosh nurida 1,5 V kuchlanishda taxminan 50 mA oqim hosil qiladi. Xuddi shu akkumulyator 0,5 ... 0,7 V kuchlanishda 90 ... 100 mA tokni ta'minlashi mumkin. kichik elektr ventilyatorga.

3. Uy qurilishi quyosh batareyasi. Deyarli hamma narsa yarimo'tkazgichli diodlar va shisha bilan qoplangan tranzistorlar fotovoltaik konvertor sifatida xizmat qilishi mumkin. Buning uchun ularning shaffof bo'lmagan qobig'ini olib tashlash kifoya. Quyosh batareyasi noto'g'ri tranzistorlardan tayyorlanishi mumkin, agar ular taglik va kollektor yoki tayanch va emitent o'rtasida qisqa tutashuv bo'lmasa. Transistorning kuchi qanchalik katta bo'lsa, u shunchalik yaxshi fotosel hosil qiladi. Metall korpusdagi tranzistorlar uchun korpusni ehtiyotkorlik bilan olib tashlang yoki uning yuqori qismini kesib oling (2.10-rasm, c-e ga qarang). Batareyani yig'ishdan oldin uning har bir elementini tekshirishingiz kerak. Buning uchun taglik va kollektor terminallari o'rtasida o'lchov chegarasi 1 mA gacha bo'lgan milliampermetr ulanadi: qurilmaning "ortiqcha" kollektorga (yoki emitentga) va "minus" bazaga ulanadi. Elementni quyosh nuri yoki sun'iy yorug'lik bilan yoritganda, mikroampermetr 0,2 ... 0,3 mA tokni ko'rsatishi kerak. Element terminallarida o'lchangan kuchlanish taxminan 0,15 V bo'ladi.

Quyosh batareyasi uchun o'xshash oqim kuchlanish xususiyatlariga ega elementlar tanlanadi. Batareya ikkita parallel ulangan fotokonvertor qatoridan iborat bo'lib, har bir qatorda ketma-ket ulangan 10...12 element mavjud (6.1-rasm, e). Fotodetektorning old paneli rasmda ko'rsatilgan. 6.1, d, elementlar yupqa shisha yoki pleksiglas bilan himoyalangan. Batareya cho'ntak yoki stol tortmasida yashiringanida o'zini o'zi o'chirib qo'ygani uchun quvvat o'chirgichiga deyarli ehtiyoj qolmaydi.

TG50 tipidagi tranzistorlar bilan yig'ilgan quyosh batareyasi 1,5 V kuchlanishda 0,5 mA oqim hosil qiladi TG70, P201 ... 203 tranzistorlari yordamida 1,5 V kuchlanishda 3 mA oqim olish mumkin.

Quyosh batareyasi bilan ishlaydigan qabul qilgichning hajmi nafaqat yorug'lik intensivligiga, balki antennaning o'lchamiga va topraklama sifatiga ham bog'liq. Kvartirada topraklama suv quvuri yoki markaziy isitish radiatori bo'lishi mumkin, ochiq maydonda esa - 0,5 ... 0,7 m uzunlikdagi topraklama metall novda, qabul qiluvchining tuproqli rozetkaga simli sim bilan ulangan. Quyosh energiyasi bilan ishlaydigan qabul qiluvchi, ayniqsa, yorqin quyosh va nam qum (yaxshi topraklama) bo'lgan plyajda foydalidir.

6.2. Issiqlik energiyasi

Termoelektrik konvertorlar turli metallar yoki yarimo'tkazgichlardan iborat bo'lgan davrlarda harorat farqlari ta'sirida oqim ko'rinishining ta'siridan foydalanadi. Bu oqim termojuft batareyasining davrlarida sodir bo'ladi, bu erda issiqlik energiyasi elektr energiyasiga aylanadi. Agar, masalan, turli metallardan yasalgan va uchlarini lehimlaydigan ikkita elektr o'tkazgichni oladigan bo'lsak, u holda bir uchi qizdirilganda va ikkinchi uchi sovutilganda, bu termojuft o'tkazgichlarining zanjirida elektr toki o'tadi (shuningdek, bu elektr o'tkazgichlari). termojuft). Shu tarzda yaratilgan e.m.f. harorat farqiga, shuningdek, termoelementni tashkil etuvchi materiallarni tanlashga bog'liq bo'ladi. Metall termoelementlarning yuqori issiqlik o'tkazuvchanligi sezilarli harorat farqiga va shuning uchun yuqori samaradorlikka erishishga imkon bermaydi. manba. Hozirgi vaqtda yarimo'tkazgichli termoelementlar yoki o'tkazgich va yarim o'tkazgichdan iborat elementlar qo'llaniladi.

Transistorli qabul qiluvchilar paydo bo'lishidan oldin termoelektrik konvertorlar (yoki generatorlar) ko'plab mamlakatlarda quvurli batareyali radiostantsiyalarni quvvatlantirish uchun keng qo'llanilgan (ular kerosin yoki gaz lampalari yordamida qizdirilgan). Urush paytida sovet "partizan choynaklari" ma'lum bo'lib, ular ovqat pishirish uchun va shu bilan birga radio-telkielarni quvvatlantirish uchun elektr energiyasini ishlab chiqarish uchun ishlatilgan.

Yarimo'tkazgichli termoelektrik batareyalar sovutgichlarda va hatto uy muzlatgichlarida ham qo'llaniladi. Bunday akkumulyatorlarning ishlash printsipi termoelementlar xossalarining qaytarilishiga asoslanadi. Termoelektrik batareyaning barcha sovutish o'tkazgichlari muzlatgichning ichiga joylashtiriladi va isitish o'tkazgichlari tashqarida joylashgan. Ikkala ulanish tizimi ham metall issiqlik moslamalari bilan jihozlangan. Ichki radiatorlar sovutgich kamerasidan issiqlikni o'zlashtiradi va tashqi radiatorlar (muzlatgichning orqa qismida joylashgan) bunday tizim doimiy to'lqinli batareyaga ulanganda uni chiqaradi. Bunday qurilmalarning afzalligi - harakatlanuvchi qismlarning yo'qligi va chidamliligi.

Termoelektrik akkumulyatorlarning samaradorligi 5...6% ni tashkil etadi, ammo kelajakda u 8...10% ga yetishi kutilmoqda. Shu paytdan boshlab, kichik o'lchamli energiya deb ataladigan texnologiyada shubhasiz inqilob bo'ladi.

Termoelementlar bilan ishlashda tuproq va havoning sirt qatlami orasidagi harorat farqi ham qo'llaniladi. Odatda 2 ... 6 ° S (ba'zi hollarda 8 ... 10 ° S). Shu tarzda, har kvadrat metr sirt uchun 70 ... 160 Vt quvvat olinadi, bu o'rtacha 1000 kVt / ga.

1. Termoelektrik batareya. To'g'rirog'i, tarbiyaviy ahamiyatga ega bo'lgan termoelektr quvvat manbai dizaynini ko'rib chiqaylik, chunki u termoelektr muammolarini boshdan kechirishga imkon beradi. Manba oddiy tranzistorli radiostantsiyalarni, modellarni, kichik fanatlarni va boshqalarni quvvatlantirish uchun ishlatilishi mumkin.

Birinchidan, bir nechta umumiy eslatmalar. Termojuftni isitish mumkin bo'lgan maksimal harorat elementlardan birining erish nuqtasi bilan belgilanadi. Shunday qilib, mis - konstantan jufti 350 ° C gacha, po'lat - konstantan - 315 ... 649 ° S gacha (simning diametriga qarab) qizdirilishi mumkin. Ochiq simlarni himoya qilish isitish haroratini oshirish imkonini beradi. Bir juft xromel - alumel 700 ... 1151 ° S gacha qizdirilishi mumkin Ko'pincha diametri 0,25 ... 3,5 mm bo'lgan sim ishlatiladi va qalin sim yuqori haroratga bardosh bera oladi. Samaradorlikni oshirish uchun termojuftlar, termoelementlarning ulanish joylari (uchlari) orasidagi harorat farqi maksimal darajaga ko'tarilishi kerak, ya'ni metallarning juftlari maksimal termoelektromotor kuchni oladigan tarzda tanlanishi kerak; materiallarning o'rtacha issiqlik o'tkazuvchanligining o'rtacha elektr o'tkazuvchanligiga nisbati minimal bo'lishini ta'minlashga harakat qilish kerak.

Jadvalda 6.1-jadvalda termoelementlarni yaratish uchun ishlatilishi mumkin bo'lgan bir qancha metallar ko'rsatilgan. Eng yaxshi natijalarga erishish uchun ustunda bir-biridan iloji boricha uzoqroq bo'lgan materiallarni tanlashingiz kerak. Misol uchun, po'lat (yuqori) - konstantan (pastki) juftligi yaxshi natijalar beradi, ammo mis va kumush kam faol juftlikdir. Surma-vismut juftligi eng yaxshisidir, ammo havaskor uchun amalda erisha olmaydi: u yuqori termoelektrik kuchlanish beradi - taxminan 112 mkV / ° S. Bundan tashqari, jadvalda keltirilgan har bir material. 6.1, ushbu ustundagi barcha yuqoriroqlarga nisbatan salbiy potentsialga (-) ega. Misol uchun, bir juft po'latda - konstantan (53 mkV / ° C), po'lat ijobiy potentsialga (+) ega bo'ladi. va konstanta manfiy (-). Xromel-alumel termojuftida xromel (+) va alumel (-) bo'ladi.

Termoelektrik batareyaning amaliy dizayni rasmda ko'rsatilgan. 6.2. Termoelementlar batareyasini tayyorlash uchun diametri 0,3 mm va uzunligi 18 m bo'lgan ikkita sim (po'lat va konstantan) kerak bo'ladi. 19 ta termoelementni (6.2-rasm, b) yasagandan so'ng, har bir elementning uchlari zımpara bilan ehtiyotkorlik bilan tozalanadi va pense bilan taxminan uch marta buraladi. Keyin o'ralgan uchlari asetilen mash'al bilan payvandlanadi yoki gaz mash'alasi ustida kumush bilan lehimlanadi. Bundan tashqari, spotli payvandlashdan ham foydalanishingiz mumkin (6.2-rasm, h). Termoelementlar qalinligi 5 mm va undan ko'p bo'lgan eternitdan (asbest tsement) tayyorlangan taxtaga o'rnatiladi, ular 20 mm qalinlikdagi kontrplak yoki yog'ochdan yasalgan taglik ustidagi qavslar bilan mustahkamlanadi. Ulanishni ishlab chiqarish usuli va o'lchamlari rasmda keltirilgan. 6.2, d-j. Tekshirilganda, individual termojuftlar oqim hosil qilishi kerak: gugurt bilan qizdirilganda taxminan 22 mA, alkogolli pech bilan qizdirilgandan keyin taxminan 30 mA.

Tayyor termoelektrik akkumulyator o'rta qismida gaz, spirt yoki benzinli pechda isitiladi. Mis qoplamasi issiqlikni saqlaydi va burner o'chirilgandan so'ng bir necha daqiqa davomida elektr mikromotor kabi elektr energiyasini beradi, bu namoyish paytida eng ajoyib daqiqadir. Bunday sharoitlarda ushbu quvvat manbai terminallariga ulangan o'lchash moslamasi taxminan 0,5 V kuchlanishni ko'rsatadi. Isitgich normal yonayotganda batareya 1,5 V x 0,3 A quvvat ishlab chiqaradi, bu juda etarli, masalan, fan bilan mikromotorni boshqarish uchun. Siz kelajakdagi elektr stantsiyasining modelini qurishingiz, tranzistorli radioni batareyaga ulashingiz va h.k. 6.2 va yuqorida tavsiflangan termoelektrik batareyaning soddalashtirilgan modelini ko'rsatadi. U elektr energiyasiga aylanadi ichki energiya sham alangasi va 50 mm uzunlikdagi 50 termojuftni o'z ichiga oladi, o'rtada (kamin) 6 mm teshikli mis astarni o'rab turgan asbest halqaga biriktirilgan. Batareya 0,6 V kuchlanish va 8 mA oqim (qisqa tutashuv oqimi) ishlab chiqaradi va undan bitta tranzistorli qabul qilgich ishlashi mumkin. Va yana bir kichik eslatma. Har qanday miqdordagi bir xil termojuftlarni ketma-ket ulashda (masalan, po'lat - konstantan - po'lat - konstantan - po'lat va boshqalar), termo-emf qiymati. chiqish terminallarida kuchayadi, lekin batareyaning ichki qarshiligi bir xil miqdorda ortadi.

Guruch. 6.2. Termoelektrik batareya:
a - asbest-sement diski; b - termoelementlar; c - ishchi birikma diskga mis sim bilan biriktirilgan; d - dastlabki o'rnatish; e - disk teshigiga kiritilgan mis astar, shuningdek "issiq" ulanishlarni o'rnatish usuli (ular astar ustida bo'lishi kerak, lekin unga tegmaslik kerak); va - umumiy ko'rinish batareyalar; h - bo'g'inlar uchun payvandlash mashinasi (ishlatilgan galvanik batareyadan uglerod elektrodini olish mumkin); va - dizayn varianti.

6.3. Elektromagnit maydon energiyasi

Quyida tavsiflangan to'g'ridan-to'g'ri oqim manbalarining ishlashi erkin mavjud bo'lgan energiya deb ataladigan narsadan foydalanishga asoslangan, ya'ni. kuchli mahalliy radiostantsiyaning radio to'lqinlaridan energiya. Bunday manbalar tranzistorli qabul qiluvchilarni (1...3 tranzistorlar) quvvatlantirish imkonini beradi. Bunday tajriba o'tkazildi. Shahardan uzoqda, taxminan 30 m uzunlikdagi simli antenna 4 m balandlikda osilgan edi, 9 kOhm yuk uchun 0,9 mVt DC quvvati ajratilgan. Shu bilan birga, quvvati 1 kVt va ish chastotasi 1,6 MGts bo'lgan transmitter taxminan 2,5 km masofada joylashgan edi. Filtr kondansatkichlarining terminallarida taxminan 5 V kuchlanish qayd etilgan (bo'sh holatda) Bunday natijalar faqat transmitterga qaratilgan katta antenna yordamida olinadi.

Amalda, boshqa samaraliroq sxemalar qo'llaniladi. Radiostansiyaning rektifikatsiya qilingan chastotasi kuchlanishidan qabul qiluvchilarni quvvatlantirishning uchta ma'lum usuli mavjud. Birinchisi, radiostansiya ikkita antenna yordamida qabul qilinadi. Ikkinchi antenna tomonidan qabul qilingan radio signallari qabul qiluvchini quvvatlantirish uchun ishlatiladigan to'g'ridan-to'g'ri oqimga aylanadi. Boshqa usul bitta antennadan foydalanadi va u ushlagan energiyaning bir qismi konvertor pallasiga o'tkaziladi. Oxirgi usulda ikkita antenna qo'llaniladi: birinchi antenna tinglanayotgan radioeshittirishlarni qabul qilish uchun, ikkinchisi esa boshqa radiostantsiyadan signallarni qabul qiladi, ular ta'minot kuchlanishiga aylanadi.

Har qanday holatda, qabul qilgichni ishlatish uchun zarur bo'lgan minimal RF quvvati 50 mkVtni tashkil qiladi. Bu faqat bitta tranzistorli qabul qiluvchilar (yoki transmitterlar) uchun etarli. Agar qabul qiluvchimiz, masalan, 3 V kuchlanishda 1 mA oqim talab qilsa, u holda talab qilinadigan RF quvvati 3 mVt ga oshadi va bu qiymat o'rtacha sifatida qabul qilinishi kerak. «Varshava I» radiostantsiyasidan 20...30 km masofada (818 kHz) hali ham 8 mVtga yaqin rektifikatsiya qilingan tok quvvatini amalda olish mumkinligi bunday tajribalar va'da qilinganidan dalolat beradi.

Simsiz radio nuqtasining eng oddiy diagrammasi rasmda ko'rsatilgan. 6.3,a-c. U mahalliy radiostantsiyani, masalan, xuddi shu "Varshava I" ni qabul qilishi va ayni paytda uni emfga aylantirish uchun energiyasidan foydalanishi mumkin. DC. 50 MGts dan yuqori chastotali radio to'lqinlarni, ya'ni VHF transmitterlaridan (masalan, televizor) signallarni qabul qilish uchun RF kuchlanish konvertorida maxsus antenna - pastadir vibrator (dipol) bo'lishi kerak. Ushbu antenna bir vaqtning o'zida o'rta to'lqin oralig'ida ham qabul qiluvchi, ham quvvat manbai sifatida ishlashi mumkin. Agar bitta vibratorning energiyasi etarli bo'lmasa, u holda ushbu turdagi bir nechta antennalar ishlatiladi (6.3-rasm, d), ketma-ket (kuchlanishni oshirish uchun) yoki parallel ravishda (oqimni oshirish uchun) ulanadi.

Rasmda ko'rsatilgan antennadan foydalanish. 6.3, d, 50.. 250 MGts diapazonida ishlaydigan transmitterning 50 kVt radio to'lqinlarining energiyasini ushlash, taxminan 3 mVt DC quvvatiga ega bo'ldi. Antenna uzatuvchidan 1,5 km uzoqlikda joylashgan edi.

Shaklda. 6.3e-rasmda ikkita antennali qabul qiluvchi sxema ko'rsatilgan, ulardan biri (VHF) quvvat manbaida ishlatiladi. O'rta to'lqinli qabul qiluvchi har qanday antenna bilan ishlashi mumkin, quvvat manbai esa dipol antennadan RF energiyasini olishi kerak. B1 kalitining 1-pozitsiyasida qurilma modulyatsiyalangan HF signali bilan boshqariladigan signalizatsiya qurilmasi, 2-pozitsiyada qabul qiluvchi sifatida ishlaydi.

Radio qurilmalarini quvvatlantirish uchun radioto'lqin energiyasidan foydalanishning qiziqarli misoli - rasmda ko'rsatilgan sxema. 6.3, g. Bu avtomobil, kema, planer yoki samolyotda o'rnatilgan transmitterning signali bilan faollashtirilgan radio mayoq (quruqlik, daryo yoki dengiz). So'roq signallari buyda uzatgichni ishga tushiradi, uning javob signallari uning joylashgan joyini aniqlashga xizmat qiladi. Ushbu turdagi 1 qurilmalar dengizda, tog'larda, zich o'rmonlarda va hokazolarda yo'qolgan odamlarni qidirishni osonlashtiradi. Ular sayyohlar va alpinistlarning jihozlarining bir qismidir. Radioto'lqin energiyasidan mohirona foydalanish eshitish asboblari, qabul qiluvchilar, masofadan boshqarish moslamalari, o'yinchoqlar va boshqalar hajmini sezilarli darajada kamaytirishga imkon beradi.

Shunga qaramay, shuni aytish kerakki, tajribalar ko'rsatganidek, qabul qiluvchilarni qabul qilingan radio to'lqinlarning rektifikatsiya qilingan chastotasi kuchlanishidan quvvatlantirishda maqbul natijalarga faqat ehtiyotkorlik bilan sozlangan antennalar va yaxshi topraklama yordamida erishish mumkin. Yana bir kamchilik shundaki, rektifikatsiya qilingan kuchlanish miqdori qabul qilish vaqtida tashuvchining chastotasini modulyatsiya qilish chuqurligiga bog'liq.

Qabul qilgich yaxshiroq ishlaydi, uning sxemasi 6.3-rasm, d da ko'rsatilgan, unda qabul qilingan radiostantsiyaning rektifikatsiyalangan HF kuchlanishi qabul qilgich ishlamayotgan vaqtda miniatyura kadmiy-nikel batareyalarini zaryad qilish uchun ishlatiladi. Varshava I radiostantsiyasidan 20 km masofada va tashqi qabul qiluvchi antennaning uzunligi 40 m bo'lgan 2,5 V batareyaning zaryadlash oqimi 5 mA ni tashkil qiladi. Bunday zaryadlash qabul qiluvchining bir soatlik ishlashi davomida elektr energiyasi iste'molini amalda to'ldiradi.

Guruch. 6.3. Elektromagnit maydon energiyasi bilan radio qurilmalarni quvvatlantirish:
a...c - CB diapazonidagi kuchli radiostantsiyalardan uzatishlarni qabul qilish uchun qabul qiluvchi; d - batareyalarni zaryadlovchi rektifikatorli qabul qilgich (B tugmasi "Zaryadlash" holatida ko'rsatilgan); d - rektifikatorni oziqlantiruvchi VHF antennalari to'plami; c - qabul qiluvchi-signal beruvchi; g - avtomatik buy-mayoq.

6.4 Ovoz tebranishlarining energiyasi

Masalan, miniatyura uzatgichni quvvatlantirish uchun siz elektr energiyasini tovush signallariga aylantiradigan qurilmadan (6.4-rasm, a) foydalanishingiz mumkin. Transduser dinamik mikrofondir. Mikrofonning harakatlanuvchi lasanida induktsiya qilingan kuchlanish kondansatör shaklida tekislashtiruvchi filtrli rektifikatorga beriladi. Bunday konvertor tomonidan quvvatlanadigan transmitterning diapazoni (6.4-rasm, b), albatta, bir necha yuz metrdan oshmaydi. Quvvat manbai quvvati taxminan 0,25 Vt. Ba'zan eng past chastotalarning to'lqinlarini yumshatish uchun rektifikatorning chiqishiga uzoq vaqt doimiy bo'lgan filtrni kiritish foydali bo'ladi.

Agar siz mikrofonni doimiy intensivlikdagi tovush manbaiga (masalan, ishlaydigan dvigatel) yaqin joylashtirsangiz, siz juda barqaror quvvat manbasini olishingiz mumkin. Tajriba shuni ko'rsatadiki, oddiy tovush manbalari (masalan, shahar shovqini) odatda bizning maqsadlarimiz uchun juda zaifdir.

Har xil tovush manbalarining taxminiy intensivlik qiymatlari (mkW/m2) quyidagicha: reaktiv samolyot 10 6, og'riq chegarasi 10 4, poezd 1 dan 10 gacha, ko'cha shovqini 10 -2, oddiy suhbat 10 -4 dan 10 - 3, shivirlash 10 -7, eshitish chegarasi 10 -10.

Guruch. 6.4. Quvvat manbai sifatida mikrofon yoki dinamik dinamik bosh (a, b) va qo'lda boshqariladigan generatordan (elektr chiroqdan) (c) foydalanish (bizning holatda transmitter uchun).

6.5 Qo'lda quvvat manbalari

Ma'lumki, tranzistorlar hatto eng tejamkor vakuumli quvurlarga qaraganda quvvat manbasidan sezilarli darajada kamroq quvvat sarflaydi. Shuning uchun, tranzistorli qurilmalarni quvvatlantirish uchun inson mushaklarining kichik harakatlari bilan boshqariladigan konvertordan foydalanish juda mumkin.

Chiroqlar uchun bir vaqtlar keng qo'llaniladigan mushak (qo'l) generatori 0,25 ... 0,5 Vt quvvatga ega. U bitta tranzistorda ishlaydigan miniatyurali transmitter uchun asosiy quvvat manbai bo'lib xizmat qilishi mumkin (6.4-rasm, b). Bunday uzatgichlar modellarni, maishiy radio jihozlarini masofadan boshqarish uchun (qisqa masofalarda), shuningdek, avtomobildan chiqmasdan, garaj eshiklarini bir necha metr masofadan ochish uchun "kalitlar" sifatida ishlatiladi (7.25-rasmga qarang, c).

Qo'l generatori bilan ishlaydigan radiotelefon (6.4-rasm, v, 1) 1...2 km (ochiq joylarda); u 4...50 MGts diapazonidagi chastotalarda ishlay oladi. Uning quvvat manbai sxemasi rasmdagi kabi. 6.4, c.

6.6. Uy qurilishi kimyoviy quvvat manbalari

Eng oddiy galvanik element (Volta xujayrasi turi) oddiy vodoprovod suviga yoki shunchaki tuprikga namlangan, qurituvchi qog'oz qatlami (15x40 mm) bilan ajratilgan po'lat va mis plitalardan iborat (6.5. a-rasm). Agar element ishlamasa, qog'ozni stol tuzi eritmasiga (bir stakan suv uchun yarim choy qoshiq) namlash kerak. Har qanday qurilmani (radio qabul qilgich, signal va boshqalar) quvvatlantiradigan bunday "suv" quvvat manbai noaniq kuzatuvchilarni hayratda qoldiradi.

Mis, sink yoki qalay plitalardan foydalanish katta ta'sir ko'rsatadi. Bunday element yog'och yoki plastmassa kiyim qisqichi, mis, kumush yoki nikel tanga va nam gazeta qog'ozi yostig'idan iborat (6.5-rasm, b).

Hujayraning elektromotor kuchi (EMF) taxminan 0,1 V bo'ladi va ular batareyani hosil qilish uchun ulanishi mumkin. EMF bilan oqim manbasini olish uchun ikkita o'tkazgichni - temir va misni (6.5-rasm, c) limon, olma yoki tuzlangan bodringga (yoki undan ham yaxshiroq pivoga) kiritish kifoya. 0,1 V. Ushbu elementlarning bir nechtasini ulash orqali biz oddiy radio qabul qilgichni quvvatlantirish uchun mos batareyaga ega bo'lamiz.

Guruch. 6.5. Eksperimental oqim manbalari:
a - eng oddiy elektrokimyoviy element; b - bir xil, lekin tangalar bilan; c - "meva" galvanik elementi; d - tuproqli galvanik element va u bilan ishlaydigan ikki tarmoqli qabul qiluvchi (L1 - PEV 0,25 simning 150 burilishi, L2 - bir xil simning 90 burilishi, L3 - PEV 0,45 simining 900 burilishi; ferrit yadrosi 10x160 mm).

Radioni quvvatlantirish uchun energiya nafaqat antennadan, balki erdan ham olinishi mumkin. Bu ekskursiyalar, chodirlar, lagerlar va hokazolarda radiolarni yoqish uchun yaxshi usul. Agar bizning elementimiz qabrlarga yoki erga chuqur (muzlatish qatlami ostida - o'rtacha 1 m chuqurlikda) joylashtirilsa, u holda yil davomida uzluksiz foydalanish mumkin.

"Yer" galvanik elementining dizayni shaklda ko'rsatilgan. 6.5, g uning ish sifati tuproq turiga, uning namligiga, shuningdek elektrodning o'lchamiga va materialiga bog'liq. Nam, yog'li tuproq eng mos keladi. Elektrodlarning yuzasi qanchalik katta bo'lsa, oqim manbaining ichki qarshiligi shunchalik past bo'ladi. Elektrod materialining turi manbaning elektromotor kuchining kattaligiga juda oz ta'sir qiladi, bu odatda 0,8...1,1 V oralig'ida o'zgaradi. Quyidagi galvanik juftliklar eng yaxshi natijalarni beradi: sink - ko'mir, alyuminiy - mis, sink - mis. . Har qanday yukni elementga ulasangiz, uning kuchlanishi 15 ... 30 daqiqadan so'ng barqarorlashguncha asta-sekin kamayadi. Agar sizda standart sink plitalari (o'lchami 170x210 mm) va katta telefon batareyalaridan uglerod elektrodlari bo'lsa (siz 1,5 voltli hujayralardagi uglerod rodlarini ham ishlatishingiz mumkin), u holda oqim manbai elektrodlari orasidagi masofa 0,3 ... 0,5 bo'lishi mumkin. m Musbat elektrodlardan (ko'mir, mis) qo'rg'oshinlar yalang'och yoki izolyatsiyalangan mis sim bilan amalga oshiriladi. Salbiy terminal (sink, alyuminiy) uchun mis yoki alyuminiy izolyatsiyalangan sim ishlatiladi. Elektrodlarga ulanish lehim yoki payvandlash yo'li bilan amalga oshiriladi. Eng yuqori samaradorlik bunday tuproq elementi 1...2 mA yuk oqimida erishiladi.

Shaklda. 6.5d-rasmda 50 mm masofa bilan ajratilgan ikkita dumaloq novda - po'lat (2,5 x 400 mm) va mis (4 x 400 mm) dan iborat bo'lgan tuproq elementi bilan ishlaydigan detektor qabul qiluvchining diagrammasi ko'rsatilgan. Bunday element quruq tuproqda 0,5 V / 0,25 mA va nam tuproqda 0,75 V / 0,9 mA rejimlarida ishladi.

Tuproq elementi bilan oziqlanadigan oddiy qabul qiluvchining qoniqarli ishlashi uchun kamida 4 m uzunlikdagi tashqi antennani yasash va uni erdan kamida 5 m balandlikda osib qo'yish kerak (qanchalik baland bo'lsa, shuncha yaxshi). Agar bir necha oylik ishlagandan keyin yuk ostida hujayra kuchlanishi pasaysa, elektrod maydonini oshirish kerak.

6.7. Yoqilg'i va biologik hujayralar

Yoqilg'i xujayrasida, havaskor tajribalar uchun mo'ljallangan (6.6-rasm, a), aralashma ishlatiladi: gidroksidi issiqlik (NaOH), vodorod periks (H 2 O 2), metil spirti va katalizator plitalari (kumush va platina). E.m.f. element taxminan 1,5 V, samaradorlik 60...80%. Elementni bir marta to'ldirishda 0,15 A oqimini iste'mol qiladigan elektr motorining ish vaqti 15 daqiqaga etadi.

Biologik batareya(6.6-rasm, b) 12 ta elementdan iborat bo'lib, ular diametri 50 va balandligi 100 mm bo'lgan plastik idishlar bo'lib, ularga guruch parchalaridan kukun quyiladi va elektrodlar (anod va katod) o'rnatiladi. Bakteriyalar (boshqalar uchun xavfsiz), bu muhitda suv borligida ko'payib, 6 V kuchlanishda taxminan 40 mA oqim hosil qiladi (12 tomir bilan). element.

Banan va noorganik tuzlardan tashkil topgan ozuqaviy muhitga ega biologik hujayralar kun davomida 3,7 Vt (0,76 V x 4,92 A) quvvatga ega elektron qurilmalarni quvvatlantiradi. Bananlarni uzum, qovun va boshqalar bilan almashtirish mumkin.

Guruch. 6.6. Eksperimental energiya manbalari:
a - yonilg'i xujayrasi; b - biologik batareya, c - to'ldirish elementi.

6.8. Bir martali ishlatiladigan buyumlar

Ushbu elementlar zahira deb ataladi va birinchi navbatda favqulodda quvvat manbalari sifatida, shuningdek, radiozondlar va geofizik qurilmalarda qo'llaniladi. Ulardan elektr quvvati bilan ishlaydigan uchuvchi modellar va kichik suzuvchi modellarni quvvatlantirish uchun ham foydalanish mumkin. Ular to'ldirilgandan keyin ishlay boshlaydilar dengiz suvi yoki osh tuzining 10...20% eritmasi.

Strukturaviy ravishda elementlar ko'pincha plastik qoplarda tayyorlanadi (6.6-rasm, s). Elementlar ishonchli, engil, past haroratlarda va yuqori balandlikda ishlashga qodir va yuqori oqim oqimiga ega. Ularning asosiy kamchiliklari yuqori narx hisoblanadi.

Yuqoridagi misollardan ko'rinib turibdiki, kam quvvatli tranzistorli qurilmalar uchun asosiy quvvat manbalarini tanlash asosan quyidagilarga bog'liq. ijodiy tasavvur va dizaynerning zukkoligi. Demak, yechimlarning bitmas-tuganmas imkoniyatlari.

Elektr energiyasining qiziqarli manbai "energiya" qog'ozidir. U kaliy persulfat va ko'mir changi bilan singdirilgan quruq tolali qog'ozdan iborat. Ushbu varaq bir tomondan o'tkazgich folga bilan, ikkinchi tomondan, birinchi navbatda, yupqa quruq qog'oz, masalan, osh tuzi kristallari bo'lgan filtr qog'ozi, so'ngra yupqa rux yoki magniy folga bilan qoplangan. Bunday element, masalan, elektr ustara bir martalik quvvat manbai uchun xizmat qilishi mumkin. 1x45x45 mm o'lchamlari bilan 5...7 minut ichida 2 V kuchlanishda 0,5 A oqim beradi, ishlatishdan oldin filtr qog'ozi namlanadi, so'ngra unga rux folga surtiladi. "Energiya" qog'ozidan foydalanib, siz rulonli plyonkali batareya qilishingiz mumkin.