Inline graphics op deze pagina: 6K totaal

Bijdrage van een lezer

Een fundamentele bouwsteen in BEAM robotica ( ref. en tweede ref. ) is de Solar Engine, een uiterst simpele twee-transistor schakeling, oorspronkelijk ontworpen door Mark Tilden, De Solar Engine maakt het mogelijk om energie op te slaan in een condensator, tot de lading groot genoeg is om een kleine motor kort te laten werken. Zo kun je heel eenvoudig een mechanisch apparaat laten 'leven' van zonne-energie, met een klein zonnepaneel in heel wat minder dan direct zonlicht - zolang de werking niet continu hoeft te zijn. Een apparaat op basis van de Solar Engine is actief in korte sprints, afgewisseld door pauzes. De lengte van een pauze wordt bepaald door de beschikbare hoeveelheid zonnestroom.
In zijn oorspronkelijke vorm heeft de Solar Engine het voordeel van extreme eenvoud, maar ook enkele nadelen. Een daarvan is de manier waarop reset wordt bereikt. Dat gebeurt alleen als de belasting de condensator bijna volledig ontlaadt. Afhankelijk van het soort apparaat kan zo energie worden verspild, doordat de elektromotor stopt lang voordat de condensator helemaal leeg is. In andere gevallen wordt reset verhinderd, doordat het apparaat niet in staat is om de condensator voldoende ver te legen.
Voor het aan- en uitschakelen van de Fotovoor gebruikte ik een schakeling die sterk lijkt op de Solar Engine. De belangrijkste wijziging is een reset die onafhankelijk is van de belasting. De Canadese BEAMer Ken Huntington gebruikte mijn schakeling als uitgangspunt voor een Solar Engine met groter rendement; hieronder zie je zijn schema en zijn (door mij vertaalde) beschrijving ervan. Enkele door hem gemaakte oscilloscoopbeelden geven inzicht in de werking van de schakeling.

Micro Power Solar Engine

door Ken (K.G.A.) Huntington


Vanaf mijn kennismaking met BEAM robotica is een 'micro power solar engine' 
het doel geweest waar ik naar streefde. Ik geloof dat zoiets nog niet
bestond, maar nu is er een beschikbaar. Wat ik hier laat zien lijkt sterk
op een schakeling die te vinden is op de Webpagina's van Steven Bolt.
Ik heb slechts kleine veranderingen aangebracht, en niet zonder hulp.
Mijn bijdrage bestaat uit het zien van de mogelijkheden van de schakeling,
en uit het bouwen en testen ervan. Het resultaat kan een stroompje van 
slechts 10uA bij 2,5V gelijkspanning benutten voor aandrijving van een 
pager motor [Kleine elektromotor, toegepast in pagers en 'buzzers' om een 
trilling te veroorzaken. SB]. De motor wordt gestart bij 2,3 à 2,5V en 
uitgeschakeld bij 1,2 à 1,5V.

Het schema van Ken H.

Zowel Steven als ik hebben de schakeling gebouwd en vergelijkbare 
resultaten bereikt. Misschien zal het niet bij iedereen direct goed werken,
maar de kans op succes is in ieder geval groot.
[Ik gebruikte een BC559C (Q1), een BC549C (Q2), een BC559B (Q3) en
een BC337-25 (Q4), die ik toevallig had liggen. SB]

Het enige struikelblok is de instelbare weerstand R1. De procedure voor 
correcte instelling is alsvolgt:

1) Stel R1 in op zijn maximale waarde (1.0M).
2) Meet de spanning over de opslagcondensator C1 met een voltmeter.
3) Voorzie de schakeling van energie. [Door aansluiting van een
   zonnepaneeltje. SB]

Als de schakeling goed functioneert, zal het voltage toenemen tot
het triggerpunt is bereikt, waarna de motor begint te draaien en 
de spanning over de condensator daalt. Er zal een niveau worden 
bereikt waarop de motor nauwelijks meer werkt, maar de transistors
blijven geleiden. Op dat niveau...

4) Moet R1 voorzichtig worden teruggedraaid, tot de spanning weer
   begint te stijgen. [Doordat de transistors sperren. SB]

Dit is de laagste bedrijfsspanning.

5) Schroef R1 nog iets verder terug om betrouwbare werking te 
   garanderen.

Na instelling verwijderde ik R1, mat de weerstand en verving hem
door een gewone weerstand met 5 tot 10% kleinere waarde. Zowel Steven
als ik kwamen uit op 560K, wat aangeeft hoe nabouwzeker het ontwerp 
is - of hoeveel geluk we hadden.

Opmerking: Ik realiseer me dat mijn beschrijving niet glashelder en
volledig is. Maar als ik de tekst in de kast had gelegd in afwachting
van een printlayout en complete schemabeschrijving, was er misschien
nooit iets op het Web verschenen. Veel mensen realiseren zich niet
hoeveel tijd en moeite het kost om prints te maken, precies de juiste
onderdelen te vinden, een bouwpakket samen te stellen en de documentatie
te schrijven. De kosten en risico's zijn niet zo heel klein.

Als deze schakeling zijn nut bewijst, zal het er nog wel van komen.

KG

Een layout werd kort geleden gepubliceerd door Eric Platt, op deze pagina, geïllustreerd met een aardige foto van het uiterst compacte resultaat.

Sinds Ken dit schreef, heb ik zelf een beetje geliefhebberd in Solar Engines. Dat heeft geleid tot twee "SunEaters". Ze vonden een plek op deze pagina, bijgehouden door Brian O. Bush.

De meest recente is SunEater_IV, die je hier kunt vinden.