Водяной фонтан с питанием от солнечной батареи

October 12, 2012 by admin Комментировать »

   Вид и звук текущей воды оказывают самое успокаивающее действие, будь то ласково журчащий ручей или ревущий водопад. Ничто не может сравниться с ними. К сожалению, не каждому доступно счастье обладать собственным чудом природы. Однако можно воспользоваться почти равноценной заменой. Воспетый древними греками скульптурный фонтан соединяет в себе спокойствие природы и искусство человека. В нашей конструкции эта гармония проявляется еще более ярко: добавлено технологическое новшество, которое использует энергию Солнца.

   Фонтаны могут быть самых разнообразных форм и размеров — от едва различимых до весьма внушительных. Когда мы думаем о фонтанах, многие из нас вспоминают изящные фигуры мифологических богинь тонкой работы выдающихся мастеров прошлого. Это, конечно, фонтаны классического стиля.

   Однако фонтаны могут быть самыми разнообразными по стилю. В наше время наблюдается тенденция к созданию небольших фонтанов для внутреннего дворика. Большое число разнообразных недорогих фонтанчиков может быть использовано, например, в детских садах и яслях.

   Новым достижением в этой области считается комнатный миниатюрный фонтан, который можно расположить в углу комнаты или на столе. Независимо от типа выбранного фонтана для его изготовления потребуются одни и те же основные компоненты. Во-первых, это резервуар с водой, который обычно находится внутри скульптуры. Во-вторых, приспособление для циркуляции воды.

   Механизм действия фонтана очень прост. Он функционирует по замкнутом циклу, как показано на рис. 1. Прежде всего резервуар задолняется водой. Из него насос подает воду по внутреннему водопроводу в верхнюю часть конструкции, откуда она свободно падает вниз. Вода каскадом сливается в бассейн, и цикл повторяется.

   

   Рис. 1

Водяные насосы

   Поскольку водопроводная система фонтана неотъемлема от его конструкции, нас будут интересовать только циркуляция воды и выбор необходимого вида насоса и фотоэлектрического источника питания для него.

   Как и фонтаны, насосы бывают различных видов и размеров. Насосы выбирают, исходя из двух характеристик. Во-первых, количества воды, которую насос может перекачать за данный промежуток времени. Обычный насос перекачивает 40 литров жидкости в минуту, или 40 л/мин. Во-вторых,давления, под которым подается вода. Давление воды подобно электрическому напряжению в схеме.

   Разумеется, вода имеет вес (1 л воды весит 1 кг). Таким образом, если взять вертикальную трубку и наполнить ее 10 л воды, то общий вес у основания трубки составит 10 кг. Если площадь сечения трубки у основания составляет 5 см^2, необходимо давление не менее 2 * 10^5 Па (2 атм.), чтобы поднять эту колонну воды.

   Поэтому давление на выпускном конце насоса определяет высоту, на которую можно накачать воду. Это давление называют гидростатическим напором. Напор обратно пропорционален скорости потока жидкости: например, при уменьшении напора увеличивается скорость потока.

   Однако вам едва ли придется рассчитывать параметры насоса, если вы не собираетесь самостоятельно изготовить фонтан. Для большинства готовых конструкций фонтанов можно сразу выбрать насос нужных размеров для достижения желаемого результата.

   При выборе насоса для своего фонтана отдайте предпочтение низковольтному устройству. На это есть несколько причин, не последняя из которых — обеспечение безопасности при взаимодействии воды и электричества. Такое сочетание бывает иногда смертельным.

   Опыт подсказывает, что наилучшим является насос на напряжение 12 В. Во-первых, таких насосов много, и их можно приобрести в магазинах запчастей, включая автомагазины. Загляните в отдел, где продаются стеклоочистители, топливные электронасосы и водяные инжекторы.

   Другая причина, по которой необходимо выбрать насос на 12 В, связана с фотоэлектрическими преобразователями, которые будут его питать. Серийно выпускаются модули, предназначенные для заряда 12-вольтовой свинцовой аккумуляторной батареи. Они, как правило, выпускаются секциями, напряжением по 12 В каждая, что весьма подходит для наших целей.

   Такая стандартизация привела к разработке солнечных батарей с большим разнообразием токовых и мощностных характеристик, что дает возможность выбрать необходимый готовый фотоэлектрический преобразователь.

   При использовании 12-вольтовых источника питания и насоса напряжение согласуется автоматически. С другой стороны, выходной ток солнечной батареи должен соответствовать типу насоса.

   

   Рис. 2

   В большинстве случаев можно найти данные о потребляемом токе на корпусе насоса. Однако необходимо знать, что означают эти данные.

   Потребляемый насосом ток обычно измеряют в экстремальных условиях его работы (при максимальных давлении и объеме перекачиваемой воды). Соответствующая этим условиям величина тока и указана на корпусе насоса.

   Однако, если насос используется не на пределе своих возможностей, будет достаточен и меньший ток. Правда, его величину заранее трудно определить. Ниже описывается порядок изготовления фонтана типичной конструкции, что позволит яснее представить себе пооблемѵ в целом. Сначала был заказан фонтан для внутреннего дворика, к которому необходимо было приобрести насос производительностью 10 л/мин при давлении 2*10^5Па(2 атм). Параметры насоса были указаны в инструкции по эксплуатации.

   Затем был найден нагнетательный насос того же типа, что используется в гидросистемах автобусов. Согласно его технической характеристике, насос обеспечивал нужный мне поток при более высоком (чем необходимо) давлении. Мотор был рассчитан на напряжение 12 В и ток 7 А.

   После установки насоса в фонтан он был подсоединен к источнику питания 12 В. При помощи включенного последовательно с источником амперметра было установлено, что в обычных условиях насос потребляет ток 2 А. Необходимо иметь в виду, что это касается конкретного примера. По конструкции фонтан может отличаться от приведенного выше, однако необходимо действовать аналогичным образом. Потребляемый ток оказался значительно меньше величины 7 А, обозначенной на корпусе насоса.

   Следующая задача состояла в выборе солнечной батареи, которая генерировала бы ток 2 А при напряжении 12 В. Это было несложно, хотя, конечно, хотелось остановиться на наиболее удобной конструкции. В конце концов была выбрана батарея типа ASI-2000, которую выпускает фирма ARCO Solar.

   Выбор оказался удачным. При полном солнечном освещении насос выбрасывает струю воды на высоту 30—45 см над верхней точкой фонтана.

   Однако высота струи зависит от условий освещенности. Когда лучи утреннего солнца падают на панель солнечной батареи, появляется небольшая струйка. Хотя оиа не так впечатляет, тем не менее картина приятная. С приближением полудня фонтан предстает во всей красе, так как фотоэлектрический преобразователь вырабатывает максимальную мощность. При заходе солнца снова уменьшается сила струи и, наконец, фонтан прекращает работу. Ясно, что не слишком благоприятные условия солнечного освещения также влияют на работу фонтана.

   Из-за испарения в систему необходимо подливать воду. Вообще насосу не желательно работать без воды, так как может произойти поломка. Зимой, естественно, следует предотвратить возможное замерзание.

   Устройство, которое было использовано, изображено на рис. 1. Как видно, это лишь общий вид конструкции, действие которой описано выше в этой главе.

   В разработанную систему легко внести любые изменения. Можно установить насос другого типа или другую солнечную батарею. Может быть, читателю даже захочется самому изготовить солнечную батарею, а не покупать готовую. Конечный результат зависит только от вашей фантазии.

   

Литература: Байерс Т. 20 конструкций с солнечными элементами: Пер. с англ.— М.: Мир, 1988 год.

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты