Continu roterende zonnemotor - Ajarnpa

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:14

Wie droomt er niet van om een apparaat te maken dat continu in beweging is? Non-stop hardlopen, dag en nacht, zomer en winter, bewolkte lucht en interne lichtomstandigheden. Deze pulsmotor draait heel lang, misschien langer dan mijn levensduur.

Licht op het zonnepaneel laadt een supercondensator op via een low-dropout regelaar. Een Hall-sensor detecteert de rotormagneet. De puls passeert de pulsvormer, comperator en driver IC (3 in één) en activeert de pulsspoel.

De twee bollen zijn van een borduurraam. Magnetische lagers worden gebruikt om de wrijving van de rotoras tot een minimum te beperken. Een matrasnaald met een zeer scherpe punt doet het werk. De rotor is gemaakt van een piepschuimbol en heeft 5 magneten rond het midden.

Ik gebruik hele kleine SMD (nanopower) IC's met een stroomverbruik van een paar honderd nano ampère. De schakeling is een ontwerp van mezelf, zeer gevoelig en stabiel. Hij heeft een breed spanningsbereik van 1,7V tot 3 volt.

Benodigdheden

• IC: SM351LT Hall-sensor
• IC: TS881 comperator
• IC: XC 6206 LDO
• Zonnepaneel: 5.5V 90mA, alle panelen tussen 3.5V en 5.5V zijn voldoende.
• SuperCap: 50 Farad, 3V, alles tussen 10F en 50F is voldoende.
• Spoel van een 220V relais, 12.8k Ohm

• Borduurraam 12 cm diameter, matrasnaald en piepschuimbol.

• Neodymium-magneten met een diameter van 1 cm en een hoogte van 2 mm voor rotor en lager

Stap 1: Video

Stap 2: Elektronisch circuit

Ik bouw het circuit vanaf nul. Dit zijn de voorwaarden:

• Alle IC's moeten ultra laag vermogen hebben
• SM351LT Hall-sensor, stroom 360nA, spanning 1,65V - 5,5V.
• TS881 comperator, stroom 210nA, spanning 0,85V - 5,5V
• XC6206 LDO, stroom 1uA, spanning ingang 6V max, uitgang 3V
• Equivalent IC: Comperator LMC7215, Hall DRV5032
• Pulsspoel van een 220V AC relais met 12kOhm weerstand

Door aan de potmeter Rv te draaien kan de pulsbreedte geregeld worden tussen 20 en 60 msec. De foto van de oscilloscoop toont de uitgangspuls van de Hall-sensor in het geel. De rode vorm is de output van de TS881 die de spoel activeert. De TS881 triggert op de neergaande flank en maakt een mooie regelmatige puls van 50 msec op de uitgang. Deze pulseshaper is zeer energiezuinig, want minder pulstijd is minder stroom.

In het schema zie je ook de pinout van de SMD-chips. Zorg ervoor dat ze erg klein zijn en solderen is een vaardigheid. Foto's laten zien hoe ik de klus heb geklaard. De TS881 is gesoldeerd op een DIL8 socket, dat is goed gelukt.

Stap 3: Enkele details

Stap 4: De constructie

Een borduurraam met een diameter van 12 cm is de basis van deze constructie. Binnen draait een 6cm piepschuim bol als rotor van de pulsmotor. Een ring is verbonden met een zwaar onderstuk. Hierop rust het elektronische circuit. Alleen de hall-sensor en de pulsspoel leiden via elektrische draden naar het globe-gedeelte.

Binnen de tweede ring zijn de lagers verbonden op aluminium strips. Aan de ene kant zit de magneet en aan de andere kant is de glasplaat verbonden met tweede lijm. De onderste strip verbindt ook de hall-sensor en de pulsspoel met een dikke koperdraad. Ze kunnen worden gepositioneerd om de beste timing voor de pulsspoel te krijgen. Dat is een heel precies werk.

De rotoras is een zeer scherpe matrasnaald die op de glasplaat staat en door de magneet op zijn plaats wordt getrokken. Het bovenste deel van de schacht raakt het glas niet, het draait vrij en wordt door de magneet omhoog getrokken. Hierdoor is de wrijving zeer laag. Foto's en video laten zien hoe alles tot in detail gemaakt wordt.

Stap 5: Conclusie

Wat ik wil laten zien is een zeer efficiënte pulsmotor aangedreven door een klein en stabiel nanopower-circuit. De voeding door een klein zonnepaneel en een supercap als energieopslag hebben bewezen dat deze pulsmotor zeer lang kan draaien. Het is een uitdaging om batterijloos te gaan. Ultra low power circuits en supercaps maken het mogelijk.

Dit is een onderzoek en een leuk project. Veel vaardigheden komen samen om dit werkend te krijgen. Het leukste is het spelen met elektromagnetische, magnetische en zwaartekrachtvelden. Je kunt alleen hun verschijnselen zien. Goede tools en meetinstrumenten maken het makkelijker om lopende problemen op weg naar continuïteit op te lossen. Ten slotte beweer ik niet zoiets als perpetuum mobile, eeuwige run, gratis energie, enz. Maar dit project komt daar vrij dicht bij in de buurt.