손전등이나 토치 는 정전과 같은 비상 상황에서 매우 유용합니다. 이 손전등은 배터리로 작동되며 특정 간격으로 정기적으로 충전해야합니다. 하지만 전기가없고 손전등이 꺼져 있다면 어떨까요? 그런 상황에서 기계식 충전식 손전등 은 부착 된 레버를 돌려서 충전 할 수있는 매우 좋은 옵션입니다. 기계적 에너지를 전기 에너지로 변환하여 내부의 배터리를 충전하는 메커니즘과 기어가 있습니다. 여기에서는 동일한 원리를 사용하여 슈퍼 커패시터가 있는 비상 플래시 라이트를 만들고이 슈퍼 커패시터는 연결된 DC 모터를 회전하여 충전 할 수 있습니다.
그래서이 튜토리얼에서는 부착 된 소형 DC 모터를 회전시켜 충전 할 수있는 비상 손전등을 만들 것입니다. 이를 구축하기 위해 슈퍼 커패시터, LED 및 쇼트 키 다이오드를 사용하고 있습니다. 수퍼은 LED에 전력을 공급하기 위해 사용되고, DC 모터는 수퍼 커패시터를 충전하는데 사용된다. 쇼트 키 다이오드 는 슈퍼 커패시터에서 모터로의 전류 흐름을 막는 데 사용됩니다. 따라서 슈퍼 커패시터에서 모터로 흐르는 전류를 차단하는 유일한 방법은 다이오드를 사용하는 것입니다. 다른 PN 접합 다이오드를 사용할 수 있지만 쇼트 키 다이오드 다른 PN 접합 다이오드에 비해 전압 강하가 낮습니다.
필요한 구성 요소
- DC 모터
- 슈퍼 커패시터
- 쇼트 키 다이오드
- 저항기 (200 옴)
- 스위치
- LED
DC 모터 :
DC 모터는 매우 일반적인 유형의 모터이며 저렴한 가격으로 쉽게 구할 수 있습니다. 이 모터에는 자석이 장착되어 있습니다. 전기자가이 자기장에 배치되므로 전류가 전기자를 통과 할 때마다 원래 위치에 대해 로터를 회전시키는 힘을 경험합니다.
DC 모터 는 모양, 크기 및 작동에 따라 여러 유형으로 나눌 수 있습니다. 주로 DC 모터는 네 가지 유형으로 나뉩니다.
- 영구 자석 DC 모터
- 시리즈 DC 모터
- 션트 DC 모터
- 복합 DC 모터
이 프로젝트에서는 Toy \ Hobby DC 모터를 사용합니다. 극성없이 단자 2 개만있는 일반 DC 모터입니다. 작동 전압은 4.5 ~ 9V입니다. 또한 아래 자습서에서 DC 모터 및 다양한 제어 방법에 대해 자세히 알아보십시오.
슈퍼 커패시터:
슈퍼 커패시터는 커패시턴스 값이 일반 커패시터보다 훨씬 높지만 전압 제한이 낮은 고용량 커패시터입니다. 슈퍼 커패시터는 커패시터와 배터리의 특성을 하나의 장치로 결합합니다. 슈퍼 커패시터는 전해 커패시터보다 10 ~ 100 배 더 많은 에너지를 저장할 수 있으며 배터리보다 훨씬 빠르게 충전을 수신하고 전달할 수 있으며 충전식 배터리보다 충전-방전주기가 더 많습니다. 여기에서 슈퍼 커패시터에 대해 자세히 알아보십시오.
이 프로젝트에서는 5. 5V 1F 코인 슈퍼 커패시터를 사용하고 있습니다. 계속하기 전에이 슈퍼 커패시터가 저장할 수있는 에너지의 양을 확인합니다. 다음 공식을 사용하여 에너지 저장소를 계산할 수 있습니다.
E = 1 / 2CV 2
E = 에너지
C = 커패시턴스
V = 전압
우리의 경우 C = 1F 및 V = 5.5V입니다.
E = ½ * 1 * 5.5 * 5.5 E = 15 줄
슈퍼 커패시터의 극성은 아래 이미지에 나와 있습니다. 화살표 방향은 양극에서 음극 단자로의 전류 흐름을 나타냅니다.
쇼트 키 다이오드:
쇼트 키 다이오드는 핫 캐리어 다이오드 / 배리어 다이오드라고도합니다. 이름에서 알 수 있듯이 역방향으로 전류 흐름을 막는 장벽으로 사용됩니다. 전류는 양극을 통해 들어오고 음극을 통해 나갑니다. PN 접합 다이오드에 비해 쇼트 키 다이오드는 순방향 전압 강하가 적고 스위칭 속도가 빠릅니다.
쇼트 키 다이오드 전압 강하는 일반적으로 0.15 ~ 0.45V 사이이지만 일반 PN 접합 다이오드의 전압 강하는 0.6 ~ 1.7V 입니다.
전기 발전기로서의 DC 모터
전체 회로를 만들기 전에 DC 모터를 사용하여 AC 전압을 생성 하는 방법을 살펴 보겠습니다 . 모터를 연결하고 아래 회로와 같이 led:
모터에는 극성이 없으므로 첫 번째 와이어를 LED의 양극 핀에 연결 한 다음 두 번째 와이어를 LED의 음극 핀에 연결합니다. 이제 공기를 불어서 모터를 최대 속도로 돌리면 LED가 켜집니다. LED가 켜지지 않으면 연결을 반대로 한 다음 다시 회전하십시오.
실제 하드웨어 이미지는 다음과 같습니다.
회로도 및 작동 설명
이제 모터가 전기를 생산하는 방법을 살펴 보았습니다. 모터를 사용하여 슈퍼 커패시터를 충전하고 LED에 전원을 공급합니다.
슈퍼 커패시터는 여기에서 충전을 저장하는 데 사용되어 LED에 더 오랜 시간 동안 전원을 공급할 수 있습니다. 슈퍼 커패시터의 음극 단자를 모터의 첫 번째 전선과 연결하고 양극 단자를 Schottky 다이오드를 통해 모터의 두 번째 전선에 연결합니다.
앞에서 말했듯이 쇼트 키 다이오드는 반대 방향의 전류 흐름을 차단하는 데 사용됩니다. 따라서 Schottky 다이오드의 양극 단자를 모터에 연결하고 음극 단자를 슈퍼 커패시터에 연결하십시오. 이제 전류는 양극에서 음극으로 흐르고 음극에서 양극으로의 전류 흐름을 차단할 것입니다. 즉, 전류는 모터에서 슈퍼 커패시터로만 흐를 것입니다. 쇼트 키 다이오드는 일반 다이오드보다 전력 강하가 적기 때문에 여기에 사용됩니다.
이제 LED를 슈퍼 커패시터에 연결하고 저항을 사용하여 전력 소비를 제한합니다. 슬라이더 스위치는 LED를 켜고 끄는데도 사용됩니다. 2 수퍼와 LED의 양극을 연결 핀 차 및 3 번째의 스위치의 핀 및 상기 스위치의 제 1 핀에 LED의 마이너스 단자를 연결한다.
연결 후 손전등 프로토 타입은 아래 그림과 같습니다. 나는 판지를 사용하여 파이프와 같은 구조를 만들었습니다.
마지막으로 기계식 비상 손전등 이 준비되었습니다. 팬에 공기를 불어 넣어 회전 시키면됩니다. 모터는 슈퍼 커패시터를 충전하고 슈퍼 커패시터는 LED에 전원을 공급합니다. 더 많은 빛을 위해 더 밝은 LED를 사용할 수 있습니다. 슈퍼 커패시터가 완전히 충전되면 약 1 시간 동안 LED에 전원을 공급할 수 있습니다. 10 분. 모터를 회전시키기 위해 공기를 불어 넣는 대신 좀 더 효율적인 기어와 레버 메커니즘을 만들 수 있습니다.
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전체 데모 비디오 는 다음과 같습니다.