هذا المشروع مخصص لمحبي الألواح الشمسية. بمجرد أن وقعت في أيدينا! هذا القدر ...
ربما كنت تعتقد أننا قررنا تغيير العالم بمساعدة الألواح الشمسية الرخيصة الرخيصة. هههه ، أنت ساذج جداً! الآن سأقول الغرض الحقيقي من تجاربنا "الشمسية".
يعيش صرصور مدغشقر الذي يعمل بالطاقة الشمسية!
هذا الطفل Gromphadorhina portentosa يكلف أقل من النقانق ويتطلب 15 دقيقة فقط من الوقت. مستوحاة من مشاريع مماثلة على بطارية تقليدية (حيث يتحرك جسم صغير نحو مصدر الضوء بفضل الخلية الكهروضوئية) ، قررت إنشاء تماثلي على بطارية شمسية. يمكنك القيام بذلك بسهولة عن طريق وضع وحدة كهروضوئية فوق صندوق "الحيوان". لقد أنشأنا 77 504 صراصير مدغشقر تستمتع في الحياة شيئين فقط - البروتونات ومخاوفك!
قريباً سوف نطلق سراح "أطفالنا" في الحرية ، في متنزه أو في معرض ما في مدينتك. سوف ينقرون على القطط المحلية ويسليونها حتى تتلاشى الشمس ، بمليارات السنين ... الملجأ الوحيد من غزو الصراصير هو مظلة جيدة التركيب!
لنبدأ في إنشاء صرصور سباق.
الخطوة 1: ما الذي تحتاجه لذلك
- بطاقة اللعب (فقط قطعة من الورق السميك ، أكريلوبلاست أو أي مادة أخرى يصل سمكها إلى 2 مم مناسبة أيضًا).
- الشريط على الوجهين: أي شخص سيفعل ، خياري المفضل هو شريط النافذة.
- شرائط من رقائق النحاس اللاصقة: إنه أمر لا بد منه لأي عمل مع الألواح الشمسية. يمكن العثور على مثل هذا الشريط في أي متجر للفنون.
- قطعة أكريليك أو PET أصغر من بطاقة اللعب الخاصة بك: استخدمت مستطيلاً من قماش الأكريليك 70 × 60 مم.
- 5 خلايا ضوئية *
- محرك اهتزاز يهتز بجهد 0.5 - 2 فولت
- لاصق إيبوكسي 5 دقائق ، مصمم لدرجات حرارة لا تقل عن 90 درجة مئوية.
- غراء ساخن ومسدس له
- ورقة تفلون (اختياري)
* إذا كنت لا تزال جديدًا في عالم الروبوتات الضوئية ، فمن الواضح أن مصطلح "الخلية الكهروضوئية" ليس مألوفًا لك. الخلايا الكهروضوئية هي قطع صغيرة من السيليكون الكهروضوئي أحادي أو متعدد البلورات ، مقطوعة بالليزر أو يدويًا إلى أجزاء أصغر من الألواح الشمسية.هذه مجرد بلاط مستطيلة صغيرة من السيليكون السحري مخيط داخل اللوحة. إنهم هم الذين يحولون ضوء الشمس إلى كهرباء.
الخطوة 2: الصق موصل النحاس على بطاقة اللعب
ستحتاج إلى قطعتين من شريط لاصق نحاسي لقطبي اللوحة الشمسية. اقطع القطعة المرغوبة ، ثم انزع الورقة والصقها. مسمار ناعمة احباط تألق :)
نظرًا لأننا سنقوم بعمل لوحة بجهد 2 فولت (مع خلية ضوئية كموصل مزيف) ، ونحتاج إلى 5 خلايا ضوئية ، قمت بترتيب قطعتين من الرقاقة 25 مم على مسافة 45 مم من بعضهما البعض (انظر صورة الظهر والجانب الأمامي).
>> تذكر أن أفضل رقائق نحاسية توصل التيار على سطح بدون غراء. كلما كانت الطبقة أكثر سمكًا ، كلما كانت الموصلية أقل موثوقية.
الخطوة 3: استخدام الشريط المزدوج
على جانبي الرقاقة ، تحتاج إلى لصق شريطين من الشريط اللاصق ذي الوجهين. لا تذهب بأي حال من الأحوال على الرقاقة باستخدام الشريط اللاصق ، لأن هذا يمكن أن يسبب انخفاضًا في طاقة البطارية الشمسية.
الخطوة 4: تحميل Solettes
في هذه الخطوة ، سنقوم بدمج الخلايا الكهروضوئية في بطارية واحدة.
في السابق ، في مثل هذه المشاريع ، استخدمت الغراء الفائق والعجينة الموصلة واللحام. بالنسبة لصرصور مدغشقر الخفيف ، فأنت لا تحتاج إلى أي من هذا ، وسوف تفعله أسهل بكثير. من الضروري وضع حافة خلية ضوئية على حافة أخرى ، دون أي غراء أو التصاقات. سيؤدي هذا التصميم إلى إغلاق دائرة البطارية.
النظرية:
كل خلية ضوئية أو أي نوع آخر من السيليكون الكهروضوئي أحادي أو متعدد البلورات ينتج 0.5 - 0.6 فولت مع تيار صغير لمعظم التطبيقات المفيدة المحتملة لهذه الطاقة. نحتاج إلى تجميع عدد كافٍ من الخلايا الكهروضوئية معًا ، مع دائرة ، بحيث تعطي إجماليًا المزيد من الجهد.
لكي يدور المحرك الاهتزازي ويخلق الاهتزاز اللازم لتحريك الصرصور الآلي ، يجب تطبيق جهد حوالي 2 فولت على أسلاك المحرك. هذا يعني أننا بحاجة إلى بطارية من 4 خلايا ضوئية (والتي ستعطي في المجموع 2.0 فولت).
أوصي باستخدام خلايا ضوئية 13x52 مم ، وسيوفر كل منها تيار إمداد في منطقة 150-200 مللي أمبير لكل خلية ضوئية. هذا أكثر من كافٍ لتحريك الهزاز بأقصى سرعة ، حتى في يوم غائم. نظرًا لأننا نجمع عدة خلايا ضوئية معًا ، يتم إضافة الجهد ، لكن التيار ليس كذلك. 4 خلايا ضوئية على التوالي ستعطي 2.0 فولت وتيار 150-200 مللي أمبير في يوم صاف ، وحوالي ⅓ من هذا التيار في يوم غائم.
عودة للخلايا الكهروضوئية: (+) الإخراج هو الجزء السفلي الرمادي من الخلية الكهروضوئية الأولى في السلسلة. يمكن الحصول على الإخراج (-) من خلال ناقل كهربائي أو خطوط فضية على السطح الأزرق للبطارية الناتجة ، أو باستخدام خلية ضوئية "وهمية" ، والتي لن تنتج الكهرباء ، ولكنها ستعمل فقط كموصل بين السطح الخارجي لخلية ضوئية واحدة وداخل الثانية. هذا هو أفضل نهج ، كما أظهرته في الصورة. ليس من المؤسف أن نضحي بخلية ضوئية بسبب البساطة التي توفرها لنا هذه الطريقة. تجاهل كل ما كتبته في الفقرة السابقة. سنحتاج إلى 5 خلايا ضوئية ، وليس 4 خلايا ، و 1 ستكون الموصل الأساسي.
تدرب:
بالنسبة للخلايا الكهروضوئية الأولى ، تأكد من وجود إطار أبيض في الداخل للتلامس مع رقائق النحاس. لقد استخدمت خلية ضوئية مع بسبار صلب في هذا المثال. ضع ناقل الخلية الكهروضوئية على الرقاقة على الأقل 2 مم لضمان اتصال مستقر. يجب إرفاق الخلية الكهروضوئية جيدًا بالبطاقة بسبب شريطين لاصقين على جانبي البطاقة. لا تنس أن الجانب الأزرق من البطاقة هو الذي سيواجه الشمس.
الآن ضع الخلية الضوئية الثانية على أول 2 مم. ومرة أخرى ، يجب أن يتصل جزء على الأقل من شريط التوصيل تحت الخلية الكهروضوئية الثانية بالحافلة البيضاء أعلى الخلية الكهروضوئية الأولى لضمان الموصلية الجيدة (هذه ليست قاعدة إلزامية لهذه الألواح الشبيهة بالبلاط ، ولكن المزيد عن ذلك في إحدى ورش العمل التالية). ضع جميع الخلايا الضوئية الأربعة فوق بعضها البعض. يجب أن تحتوي الخلية الضوئية الخامسة والأخيرة على إطار صلب على الجانب السفلي ، مما يضمن توصيل الخلية الكهروضوئية رقم 4 بشريط النحاس (-) لحافة اللوحة.تعمل الخلية الكهروضوئية الأخيرة تمامًا مثل الموصل أو قطعة من رقائق الألومنيوم أو موصل مسطح نحاسي مطوي في عدة طبقات. ولكن استخدام الخلية الكهروضوئية "المزيفة" يعطي النتيجة الأكثر موثوقية ، لذلك أوصي بها.
الخطوة 5: التغليف والطلاء
لحماية القطيع المستقبلي من الصراصير الشمسية ، سنستخدم راتنجات 5 دقائق وطبقة من الأكريليك الشفاف. الإيبوكسي ليس الخيار الأفضل لتصنيع الألواح الشمسية ، لأنه يتحول إلى اللون الأصفر في الشمس نتيجة للأشعة فوق البنفسجية. لكن الاكريليك يحجب الأشعة فوق البنفسجية ، لذلك يسمح لك هذا الثنائي بتمديد عمر البطارية الشمسية بجدية وبأسعار رخيصة.
على الأقل نظريا. أنا نفسي لم أختبر هذا النوع من اللوحات لأكثر من بضعة أيام. لذا أخبرني بنفسك إذا كانت نظرية الواقع تتطابق!
امزج حوالي 2 مل من الايبوكسي ، وهذا يكفي لصفع لوحنا الشمسي في الخطوة التالية.
ضع الراتنج على الخلايا الضوئية. أضف طلاء أكريليك (استخدمت ورقة بسماكة 1 مم ، لكن أكريليك أنحف أو أكثر سمكًا سيعمل أيضًا). يجب أن تغطي صفائح الأكريليك ببساطة الخلايا الضوئية وتبرز بعدها ببضعة مم بحيث يكون هناك حوالي 20 مم من البطاقة غير المطلية على الجانبين ، كما هو موضح في الصورة. لديّ قطعة من الأكريليك بقياس 70 × 60 مم.
ثم في الأعلى ، تحتاج إلى وضع وزن 5-10 كجم من أجل ضغط ساندويتش بطاقة الصور الخلوية- الايبوكسي- الأكريليك. نجحت لوحتي في اختبار التصادم بضغط 15 كجم (وهو ما يعادل 2 رطل لكل بوصة مربعة من الضغط على اللوحة). يجب فصل اللوحة عن الصحافة بشيء غير لاصق ، وإلا فإن الصرصور يخاطر بالالتصاق بهذا الشيء الثقيل مدى الحياة. لقد استخدمت ورقة تفلون.
تحتاج البطارية إلى الاستلقاء لمدة 10 دقائق تحت الضغط ، ثم تحتاج إلى تحريرها من هناك. يجب أن تنتج هذه المعجزة حوالي 2.5 فولت و 150-200 مللي أمبير في يوم مشمس جيد. حتى التيار الأقل سيضمن التشغيل العادي للمحرك الاهتزازي بأقصى طاقة ، لأن المحرك يحتاج إلى عشرات مللي أمبير عند 2 فولت.
الخطوة 6: الصق محرك الاهتزاز في الجزء الخلفي من بطاقة اللعب
هناك نوعان أساسيان من المحركات الاهتزازية. الخيار الأكثر شعبية لديه كتلة غير متماثلة في النهايات ، مما يسبب تأثير اهتزاز عدة مئات من هرتز أثناء دوران الكتلة. شكل آخر أقل شعبية هو قرص مملوء بشكل موحد.
إذا كان لديك خيار كتلة غير متناظرة ، فقم بتوسيط الكتلة في منتصف الجزء الخلفي من بطاقة اللعب. تقطر الغراء الساخن ولصق الهزاز حتى لا يقع الغراء على كتلة القصور الذاتي. حتى لو حصلت قطعة من الغراء الساخن عليها ، سوف يتخبط الصرصور على بطنه قبل أن يتم إطلاقه للنزهة. لا تكسر نظامه العضلي الهيكلي!
الخطوة 7: قم بلحام نقاط التلامس بمحرك الهزاز بالنقاط النحاسية للبطارية
اللحيم يضع على النحاس بشكل جيد للغاية. نظرًا لأن الأطفال يحبون حقًا الحصول على صرصور جري ، فقد استخدمت لحامًا خاليًا من الرصاص ومُلحمًا عند درجة حرارة 350 درجة مئوية.
لقد وجدت أنه لا يهم أي سلك ملحوم به أي اتصال على البطارية. ربما بالنسبة لبعض المحركات هذا يهم. إذا كان الأمر كذلك ، ما عليك سوى لحام ملامس المحرك الأحمر لشريط النحاس بالقرب من الخلية الكهروضوئية الأولى ، لأن هذا هو اتصال البطارية (+).
الخطوة 8: ثني القدمين
هذه هي الخطوة الأخيرة والأهم!
اختر أي جانب من البطاقة سيكون "رأس" الصرصور. اطوِ هذين الزوايا أثناء ثني الصفحات في كتاب. يجب أن تكون هذه الانحناءات كبيرة بما فيه الكفاية بحيث عندما يكون الصرصور على "أرجله" ، يمكن للمحرك أن يدور بهدوء.
ثني الزوايا الأخرى أيضًا.
النظرية:
عندما يدور المحرك ، سوف تهتز البطاقة بأكملها. الغرض من هذه "الأرجل" هو إعادة توجيه كل هذه الاهتزازات في نفس الاتجاه. لاحظ في الصورة كيف تبدو الأرجلان الأماميتان في نفس اتجاه الأرجل الخلفية (زوج واحد من الأرجل مثني).هذا سر صغير ، كيفية تعليم الصرصور للمشي وحتى الجري ، وليس الدفع بشكل عشوائي في الزاوية
الصرصور جاهز للسباق!