Kontinuierlich rotierender Solarmotor - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:15

Wer träumt nicht davon, ein Gerät zu bauen, das ständig in Bewegung ist? Dauerlauf, Tag und Nacht, Sommer und Winter, bewölkter Himmel und hausinterne Lichtverhältnisse. Dieser Schrittmotor läuft sehr lange, vielleicht länger als meine Lebensdauer.

Licht auf dem Solarpanel lädt über einen Low-Dropout-Regler einen Superkondensator. Ein Hallsensor erkennt den Rotormagneten. Der Puls passiert Pulsformer, Komparator und Treiber-IC (3 in einem) und aktiviert die Pulsspule.

Die beiden Kugeln stammen von einem Stickrahmen. Magnetlager werden verwendet, um die Reibung der Rotorwelle auf ein Minimum zu reduzieren. Eine Matratzennadel mit einer sehr scharfen Spitze erledigt die Arbeit. Der Rotor besteht aus einer Styroporkugel und hat 5 Magnete in der Mitte.

Ich verwende sehr kleine SMD (Nanopower) ICs mit einigen hundert Nanoampere Stromaufnahme. Die Schaltung ist ein Design von mir, sehr sensibel und stabil. Es hat einen weiten Spannungsversorgungsbereich von 1,7 V bis 3 Volt.

Lieferungen

• IC: SM351LT Hallsensor
• IC: TS881-Komparator
• IC: XC 6206 LDO
• Solarpanel: 5,5V 90mA, alle Panels zwischen 3,5V und 5,5V reichen aus.
• SuperCap: 50 Farad, 3V, alle zwischen 10F und 50F reichen aus.
• Spule von einem 220V Relais, 12.8k Ohm

• Stickrahmen 12 cm Durchmesser, Matratzennadel und Styroporkugel.

• Neodym-Magnete mit 1 cm Durchmesser und 2 mm Höhe für Rotor und Lager

Schritt 1: Video

Schritt 2: Elektronische Schaltung

Ich baue die Schaltung von Grund auf. Dies sind die Bedingungen:

• Alle ICs müssen extrem stromsparend sein
• SM351LT Hall-Sensor, Strom 360nA, Spannung 1,65V - 5,5V.
• TS881 Komparator, Strom 210nA, Spannung 0,85V - 5,5V
• XC6206 LDO, Strom 1uA, Spannungseingang 6V max, Ausgang 3V
• Äquivalenter IC: Komperator LMC7215, Halle DRV5032
• Impulsspule von einem 220V AC Relais mit 12kOhm Widerstand

Durch Drehen des Potentiometers Rv kann die Pulsbreite zwischen 20 und 60 ms reguliert werden. Das Foto des Oszilloskops zeigt den Ausgangsimpuls des Hall-Sensors in Gelb. Die rote Form ist der Ausgang des TS881, der die Spule aktiviert. Der TS881 triggert auf der nach unten gehenden Flanke und erzeugt einen schönen regelmäßigen 50-ms-Impuls am Ausgang. Dieser Pulsformer ist sehr energieeffizient, da weniger Pulszeit weniger Strom bedeutet.

Im Schema sehen Sie auch die Pinbelegung der SMD-Chips. Passen Sie auf, dass sie sehr klein sind und das Löten eine Fertigkeit ist. Fotos zeigen, wie ich die Arbeit gemacht habe. Das TS881 ist auf einen DIL8 Sockel gelötet, das hat gut geklappt.

Schritt 3: Einige Details

Schritt 4: Die Konstruktion

Grundlage dieser Konstruktion ist ein Stickrahmen mit 12 cm Durchmesser. Innerhalb von Umdrehungen eine 6cm Styroporkugel als Rotor des Schrittmotors. Ein Ring ist mit einem schweren Unterteil verbunden. Darauf ruht die elektronische Schaltung. Lediglich der Hallsensor und die Pulsspule führen über elektrische Leitungen zum Globenabschnitt.

Im zweiten Ring sind die Lager auf Aluminiumbändern verbunden. Auf der einen Seite ist der Magnet und auf der anderen Seite ist die Glasplatte mit Sekundenkleber verbunden. Der untere Streifen verbindet auch den Hallsensor und die Pulsspule mit einem dicken Kupferdraht. Sie können positioniert werden, um das beste Timing für die Impulsspule zu erhalten. Das ist eine sehr präzise Arbeit.

Die Rotorwelle ist eine sehr scharfe Matratzennadel, die auf der Glasplatte steht und vom Magneten in Position gezogen wird. Der obere Teil des Schaftes berührt das Glas nicht, er dreht sich frei und wird vom Magneten nach oben gezogen. Dadurch ist die Reibung sehr gering. Fotos und Videos zeigen, wie alles im Detail gemacht wird.

Schritt 5: Fazit

Was ich zeigen möchte, ist ein sehr effizienter Schrittmotor, der von einer kleinen und stabilen Nanopower-Schaltung angetrieben wird. Die Stromversorgung durch ein kleines Solarpanel und ein Supercap als Energiespeicher haben bewiesen, dass dieser Schrittmotor sehr lange laufen kann. Es ist eine Herausforderung, ohne Batterien zu arbeiten. Ultra-Low-Power-Schaltungen und Supercaps machen es möglich.

Dies ist ein Forschungs- und Spaßprojekt. Viele Fähigkeiten kommen zusammen, um dies zum Laufen zu bringen. Das Beste daran ist, mit elektromagnetischen, magnetischen und Schwerkraftfeldern zu spielen. Sie können nur ihre Phänomene sehen. Gute Werkzeuge und Messgeräte erleichtern die Lösung laufender Probleme auf dem Weg zur Kontinuität. Schließlich behaupte ich nichts wie Perpetuum Mobile, Ewiger Lauf, Freie Energie usw., aber dieses Projekt kommt dem schon ziemlich nahe.