Мультиметр на солнечной батарее
+111
denevв блоге Электроброни12 марта 2024, 12:28
Практически все электроизмерительные приборы требуют для своей работы либо подключения к бытовой электросети, либо установки химического источника тока. Но при этом мультиметр потребляет сравнительно небольшой ток, что делает возможным задуматься о том, как организовать его питание от альтернативных источников энергии.
В данном посте проверялась возможность обеспечения питания электроизмерительного прибора от маломощной солнечной батареи. В качестве основы был использован бюджетный аналоговый мультиметр YX-1000A.
Рис 1 Доработанный аналоговый мультиметр YX-1000A
Выбор этой модели объясняется тем, чтоэтот прибор автору было не жалко его конструкция позволяет проводить оценку силы тока и напряжения вообще без источника питания, а оценка сопротивления требует питания всего от одного элемента типоразмера AA, напряжением 1,5 В. Вообще, доставшийся автору экземпляр стоило выбросить на помойку был сильно потрепан жизнью, в частности остатки обозначений вокруг переключателя рода работы и диапазона измерения пришлось закрыть новой табличкой, распечатанной на цветном принтере. Но главное изменение состоит в том, что в этой конструкции элемент питания был заменен следующей схемой
Рис 2 Электрическая принципиальная схема доработки мультиметра YX-1000A
Солнечная батарея GB1 с номинальным напряжением 4В заряжает накопительные электролитические конденсаторы C1-C2 емкостью 2200 мкФ, рассчитанные на напряжение 16 В. Диод VD1 типа Д18 предотвращает разряд конденсаторов через солнечную батарею. Светодиод HL1 типа GNL-5013HT предотвращает попадание на клеммы питания мультиметра напряжения выше 1,8 В [1-2]. Все компоненты схемы кроме солнечной батареи размещаются в батарейном отсеке мультиметра. Солнечная батарея для защиты от механических повреждений закрыта органическим стеклом размером 58 х 32 мм и толщиной 1,5 мм., которая крепится при помощи пары винтов М3 х 10.
Рис 3. Солнечная батарея, также виден светодиод HL1.
Если разместить мультиметр на несколько секунд так, чтобы на солнечную батарею попадал яркий свет, то светодиод HL1 засветится, сигнализируя, что устройство готово к работе (впрочем при ярком освещении это видно не очень хорошо). После этого можно в течении пары минут использовать омметр для проверки целостности электрических соединений. Для того, чтобы использовать омметр для оценки сопротивления, необходимо разместить мультиметр так, чтобы солнечная батарея постоянно была освещена ярким светом порядка 2000 лк.
Разумеется, ожидать от мультиметра высокой точности измерений в таком режиме нельзя, однако использование солнечной батареи вместо химического источника тока позволяет сделать фактически «вечный» измерительный прибор, в котором отсутствуют какие-либо расходуемые компоненты. Кроме этого, в редко используемом приборе батарейка может выйти из строя и залить своим, вызывающим коррозию содержимым все окружающие компоненты. Разумеется, автор не призывает ни кого выкидывать свои современные цифровые мультиметры и возвращаться к стрелочным приборам, такая конструкция может быть востребованав мире ядерного постапокалипсиса (разумеется после того как из стратосферы осядет сажа от сгоревших городов [3]) в не электрифицированном гараже или дачном домике.
Литература
1. Поляков В. Солнечная энергетика своими руками // Юный техник. 2011. № 4. С. 73-77.
2. Подзарядка аккумуляторов от солнечной батареи URL: elwo.ru/publ/podzarjadka_akkumuljatorov_ot_solnechnoj_batarei/1-1-0-939
3. Ядерная зима и её компьютерное моделирование в 80-х URL: habr.com/ru/companies/ruvds/articles/668256/
В данном посте проверялась возможность обеспечения питания электроизмерительного прибора от маломощной солнечной батареи. В качестве основы был использован бюджетный аналоговый мультиметр YX-1000A.
Рис 1 Доработанный аналоговый мультиметр YX-1000A
Выбор этой модели объясняется тем, что
Рис 2 Электрическая принципиальная схема доработки мультиметра YX-1000A
Солнечная батарея GB1 с номинальным напряжением 4В заряжает накопительные электролитические конденсаторы C1-C2 емкостью 2200 мкФ, рассчитанные на напряжение 16 В. Диод VD1 типа Д18 предотвращает разряд конденсаторов через солнечную батарею. Светодиод HL1 типа GNL-5013HT предотвращает попадание на клеммы питания мультиметра напряжения выше 1,8 В [1-2]. Все компоненты схемы кроме солнечной батареи размещаются в батарейном отсеке мультиметра. Солнечная батарея для защиты от механических повреждений закрыта органическим стеклом размером 58 х 32 мм и толщиной 1,5 мм., которая крепится при помощи пары винтов М3 х 10.
Рис 3. Солнечная батарея, также виден светодиод HL1.
Если разместить мультиметр на несколько секунд так, чтобы на солнечную батарею попадал яркий свет, то светодиод HL1 засветится, сигнализируя, что устройство готово к работе (впрочем при ярком освещении это видно не очень хорошо). После этого можно в течении пары минут использовать омметр для проверки целостности электрических соединений. Для того, чтобы использовать омметр для оценки сопротивления, необходимо разместить мультиметр так, чтобы солнечная батарея постоянно была освещена ярким светом порядка 2000 лк.
Разумеется, ожидать от мультиметра высокой точности измерений в таком режиме нельзя, однако использование солнечной батареи вместо химического источника тока позволяет сделать фактически «вечный» измерительный прибор, в котором отсутствуют какие-либо расходуемые компоненты. Кроме этого, в редко используемом приборе батарейка может выйти из строя и залить своим, вызывающим коррозию содержимым все окружающие компоненты. Разумеется, автор не призывает ни кого выкидывать свои современные цифровые мультиметры и возвращаться к стрелочным приборам, такая конструкция может быть востребована
Литература
1. Поляков В. Солнечная энергетика своими руками // Юный техник. 2011. № 4. С. 73-77.
2. Подзарядка аккумуляторов от солнечной батареи URL: elwo.ru/publ/podzarjadka_akkumuljatorov_ot_solnechnoj_batarei/1-1-0-939
3. Ядерная зима и её компьютерное моделирование в 80-х URL: habr.com/ru/companies/ruvds/articles/668256/
159 комментариев
А вот это меня удивило. Правда я со школы не брался за паяльник. Он это повышенное напряжение на себе что ли гасит, пуская в свечение? А порог срабатывания диода — 1.8 В?
Откуда 1,8 взялось?
К слову и у стабилитрона напряжение зависит от тока, в некоторых пределах.
(у меня штуки три таких панельки со сдохшим HDD LED, например, и две — со сдохшим Power LED)
Вы же шутите? Да? На всякий случай вот видео про то, что бывает с теми кто на своем опыте испытал нечто подобное www.youtube.com/watch?v=6X9DHTuOrCQ&rco=1
P.S. вот статья с упоминанием этого частота не указана.
Доводилось видеть энное количество достаточно новых мультиметров\тестеров\авометров которыми их счастливый обладатель померял всё что возможно и напоследок решил измерить силу тока в розетке.
Лол, некоторые телики без проводящего покрытия кинескопа порой со стекла нехило так шарахали, если одновременно за батарею взяться)
Формально там поидее будет полпитания, то есть всегото 110 вольт, но это неточно)
Хотя когда я пропускал через скбя, то ничего особого не слышал. Зато у меня был перегрев в точке выхода тока на правой руке. Там даже след остался на пару дней.
Ну и молниевый рояль видел
(интересно, за всё время существования человечества, сколько людей погибло от падения автомобильного аккумулятора им на голову со шкафа?))
Главное не доиграться, и понимать полностью потенциальные последствия своих действий)
(а если так, то можно сразу танталовый электролит бахнуть, он ещё и задорно и очень жарко горит =)
На работе инженер пару раз вспоминал как в своё время когда он работал в фирме занимающейся электроникой там собирали какието «шкафы» с электронной начинкой (район начала 90х, микросхемы были большими)) и случайно запаяли кучу ЭТОшек попутав полярность, сделали пробное включение.
Такая история была в нашем пособии, по памяти
Звучит как испорченный телефон (благодаря необразованности большинства людей в электротехнике, я не удивлюсь, если они, например, спутали напряжение в 5 вольт с током в 5 ампер или сопротивлением в 5 ом, лол).
И не волгу, а жигули. И не в лотерею, а в карты. И не выиграл, а проиграл.
Ещё бывает немного другой эффект, когда если прибор уже включен в незаземлённую розетку, у него на корпусе может быть половина сетевого напряжения (правда, возможный ток при этом маленький) — потому что там емкостная развязка фазы и нейтрали с корпусом. В заземлённых системах электроснабжения это как раз помогает во-первых, никогда не иметь опасного напряжения на корпусе (потому что оно тут же утечёт в землю через PE, а ещё, в идеале, вырубит УЗО на всякий случай, если оно есть), а во-вторых — защитить устройство от ВЧ-помех в сети. Но когда у нас TN-C (то есть в доме только нейтраль, без земли) — фильтр превращается в делитель между фазой и нейтралью, и на корпусе возникает половина фазного напряжения.От 240 В мышцы, насколько я знаю, не сломает, а вот сердце в фибрилляцию введёт с лёгкостью (если ток пойдёт по наиболее опасному пути — из левой руки в одну из ног).
Разве что, вилка будет раздроблена в хлам и штырьки свободно болтаются, так что надо каждый отдельно засовывать.
Облить это всё святой водой и выкинуть!
Именно чтобы исключить это, незаглублённые розетки под вилки 7/4 и 7/7 запрещены стандартом (хоть их и широко производят), а на вилке 7/16, у которой, в отличие от 7/4, 7/7 и 7/17, нет защитного круга, половина длины штырей покрыта изоляцией.
можно просто «советская розетка (4мм), евророзетка (5мм)( и ...?»)
Самое забавное, что по стандарту «евровилка» — это как раз не 7/7, которую обычно ей называют, а 7/16 (которая узкая и обычно на маломощных приборах без заземления юзается))
Зато они там болтались и весело искрили при любом движении провода)))
Скажем так, доводилось втыкать наощупь вилку в розетку (за шкафом) забыв что у ней нет наружней пластиковой крышки. Неприятное ощущение.
С другой стороны, от родителей доводилось слышать кулстори про их детство, как один схватился за провод, и держит. Второй решил помочь — и стали держать оба. В итоге прибежала их бабка и
диэлектрическойшваброй всех спасла.Так что полагаю возможны варианты, но проверять както не хочется.
(переменка в этом случае куда опаснее — она не просто греет, а вызывает мощные судороги в мышечной ткани, из-за чего сердце, например, сходит с ума уже при мизерных прямых токах меньше ампера)
В случае с тем пареньком на крыше поезда — ему мозг был дан и понимание опасности затеи. Но как обычно случилось «я ж крутой, едрить какой избранный, мне можно!»
Я готов понять этот благородный позыв к защите природы, если за этим стоит желание сохранить здоровый быт Для следующего поколения людей которые будут жить после тебя.
Но я не принимаю сектантскую защиту природы ради самой защиты во имя богини земли. Полностью принизить свой статус как человека ради… животного который когда-нибудь всё равно умрет? Ради зелени который тоже в конце концов умрет и сгниёт? Только чтобы вернуть старый «правильный» порядок который только тебя устроит? Они существуют не ради самоцели просто вырасти, расцвести и умереть. Они все подчиняются одной задаче, помогать кожаным мешкам.
Если ты насмерть разобьешь голову подскользнувшись на банане, знаешь сколько шуток можно придумать по этому поводу? Неважно как умер человек. Смеешь над трупом, вставай в один ряд с нелюдями.
то есть бывают причины смерти когда можно жалеть а когда нельзя?
Это как с Ганди в цивке, только наоборот)
Гугл творит чудеса.
Легко находится что потребляемый ток достигает 15мА, а напряжение 2,7...3,4 В.
Дальше магию творит школьный учебник по физике и ассортимент имеющихся в доступе деталей.
Разумеется можно сделать и так, например, использовать в качестве донора деталей декоративный садовый светильник, в нем обычно стоить аккумулятор на номинальное напряжение 1,2 В. Но у любого химического источника тока срок хранения ограничен, перепады температур в неотапливаемом помещении ему здоровья тоже не добавляют, а вот электролитические конденсаторы в рассматриваемых условиях, как я понимаю, будут практически вечными.
В целом соглашусь что конденсатор в данном случае удобнее, ибо сохранить заряд хоть сколько то надолго всё одно не удастся.
Опять же, в радиотелефонных трубках стационарного телефона они же.
А ещё во всяких светильниках с солнечными панелями вместо аккума может стоять литиевая батарейка типа 2032 и подобных, и даже провода могут быть припаяны от солнечной панели, но толку)
Ионисторы хорошо, но исходя из упоминания германиевого Д18 у нас дендрофекальная сборка, ионистор сюда не вписывается)
(хотя мб это просто китайцы их в своё время напроизводили, а менять что-то в отлаженном процессе не хотят)
Интересно, там внутри обычный 14500? (литий обычно побольше, 18650)О.о Не уверен, что он может хоть что-то освещать адекватное время от 2032 =)
Или это типа как раз чтобы проверить в магазине, что работает, а то, что он 10 минут посветил и перестал в саду — так «да пофиг, сломался наверное, что я, поеду менять в магазин что ли штуку за 50 рублей?», да? =)А, тогда вопрос снят)))
Так там весь светильник — это один светодиод достаточно посредственной яркости, на пару дней хватит)
возвращаясь к никелевым аккумам — в том же «Зуме» штатно используются или батарейки АА, или никелевые аккумы этого же типоразмера.
Плюс как истинные некрофилы — флешка не более 32 гигов и разъем мини (не микро!) юсб.
Правда, это скорее фонарик на посветить себе полминуты, где в палатке потерял телефон, а не подвесить над столиком под тентом, чтобы народу светло было в ближайшие пару часов)хорошо хоть не 2 или 4 (как в девайсах, что не поддерживают не то, что SDXC, но даже SDHC =)Уже одно это говорит о том, что устройство не то, чтобы новое)))
…
Я тут недавно случайно обзавелся карточкой на 8)
Купил срук миниДиВишную камеру чтоб переписать старые кассеты на комп, и в ней оказалась эта флешка)
Так даже у кассет существовал вариант со встроенной флэшкой) но я таких живьем не видел.
Кстати, а почему? Напряжение на батарейке же тоже не то, чтобы стабильное. Разве там внутри нет какой-то схемы стабилизации, которая позволяла бы мультиметру не врать при измерении сопротивления, если напряжение батарейки отличается от стандартного 1,5?
Кстати, интересно, а цифровой мультиметр можно так запитать вместо кроны? (например, двумя такими панелями последовательно). Не представляю, какой там должен быть ток потребления, но если там стоит крона, то не должен быть особо большой…
Полагаю, точнее будет выразиться, что от дешевого аналогового авометра высокой точности нельзя ожидать вообще. А что касается батарейки, то напряжение на ней постепенно снижается, для коррекции этого на авометрах подобного типа есть переменный резистор для установки нуля омметра, на данном экземпляре он работает не очень стабильно, видимо изношен или от рождения такой.
Согласен, я такого не делал, но задача не выглядит необоримой.
… и да, как многие устройства с аккумулятором — когда этот прибор требуется, аккум у него обычно оказывается разряжен.
И цифровой можно. Вопрос где? Одно дело в Крыму, другое в Питере. Одно дело батареей размером с пачку сигарет) и другое батареей размером с банное полотенце.
В цифровом есть схема стабилизации, что хорошо видно по тому как резко он начинает врать при подсевшей батарейке, когда стабилизировать уже некуда.
А от широты в теории сильно не должно зависеть: если Солнце не совсем у горизонта, а панели расположены перпендикулярно его лучам — ну будут вариации в 30-50% (на экваторе атмосфера толще и «грязнее», зато в высоких широтах солнце светит сквозь неё под углом, а значит, путь сквозь неё будет больше в секанс угла к вертикали раз, чем если б оно светило из зенита).
Да, есть такое (к счастью, на них обычно есть индикация разряда батарейки и её можно вовремя заменить, чтобы не допускать такого =)
если по паспорту, например static.chipdip.ru/lib/773/DOC002773614.pdf, прямое напряжение на светодиоде 2,1 вольт?
В случае бэушных светодиодов вангую что подобные резкие отличия характеристики могут быть у деградировавшего элемента
Тем не менее вопрос остался открытым — 1.8 вольт получены опытным путем или все же заявлены в паспорте на светодиод?
К слову, интересно, если заменить раритетный Д18 на ширпотребный 1N4001, а светодиод на пару таких же диодов, то поидее схема сохранит функциональность. у 4001 заявлено падение напряжение в районе 0,9 вольта (хотя в данном приборе напряжение поидее можно вообще не ограничивать, если применять не на экваторе))
Результат получен экспериментально.
Скорее всего, все должно работать.
Не думаю, что такая панелька даёт больше 10 мА даже при прямом поднесении к лампе накаливания. А от светодиодных будут единицы мА. Так и получается 1,8В.