Как можно с помощью Электо Механических часов измерить продолжительность светового дня?
Эта схема сделана по письму моего зрителя астронома-любителя Евгения Арсюхина, который решил провести замечательный опыт по измерению светлого времени суток с помощью часов работающих от батареек и небольшой солнечной панели от садового фонарика.
Ограничения по ресурсам и деталям очень часто не дают возможности творческим людям собирать приборы и установки для своих опытов и экспериментов, именно по этому я решил показать одну из самых простых схем собранную из ограниченного количества легко доступных каждому материалов и деталей.
Схема которая позволяет запускать электромеханические часы во время светлого дня собрана на паре транзисторов соединенных в Пару Дарлингтона. для увеличения её чувствительности можно в состав добавить еще один транзистор подключив его третьим каскадом. Такое соединение не годится ля усиления звука или чистых сигналов, но хорошо подходит для чувствительных пороговых схем в которых шумы и самовозбуждение не критичны.
Тока маленькой солнечной панели даже от калькулятора вполне достаточно для открывания составного транзистора и пропускания тока достаточного для работы электрических часов во время светлого дня. В темноте схема отключает питание и часы останавливаются.
Конечно можно пробовать запускать часы просто от солнечной панели, но такое включение возможно только при наличии мощной солнечной батареи. В наших широтах даже панели размером 15 на 15 см не хватает чтобы зимой запустить механические часы с рассветом. Только при ярком солнце такие системы работоспособны.
Показанный мною пример это только макет, для каждых часов и каждой панели стоит подбирать свои параметры работы, возможно что имея чувствительный транзистор с большим коэффициентом усиления можно использовать только его (без пары), а может быть и наоборот - малочувствительные транзисторы не смогут открыться от слабой солнечной панельки и придется составлять три и даже четыре транзистора чтобы добиться нужного результата.
В всем есть нюансы и их обязательно придется учитывать строя схемы и делая опыты =)
С удовольствием покажу текст письма адресованного мне
Дорогой Дмитрий! Перво-наперво огромное спасибо за Ваш канал, работы у Вас потрясающие и труд колоссальный. В одиночку Вы делаете больше иного Сколково.
Рискнул обратиться к Вам с вопросом. Ко мне в свою очередь обратились технически мотивированные подростки, задумали они самоделку,и ничего не вышло.
Они хотели взять аналоговые часы со стрелками. Вместо батарейки поставить солнечную панельку от садового фонарика (собственно, бюджет почти ограничен этим фонариком и что сцедят у родителей). Часы ставим на 12 и ночью выставляем на улицу. Солнце взошло, часы пошли, а к вечеру остановились и показали реально наблюдаемую долготу дня. Мы живем в деревне и это был бы сельский хит.
Предсказуемо ничего не получилось, потому что утром тока слишком мало, днем слишком много. Я предложил взять транзистор, часы запитать от батарейки, а транзистор бы открывался фотоэлементом. Это хотя бы работало, но транзисторы открываются от 0,6 вольта, а надо бы их открывать в сумерки, а там не более 0,01 вольта.
И началось. Я даже обратился на международный форум самодельщиков, насоветовали ардуино да рапсберри, я им говорю, нам надо просто и наглядно. Вызов уму. Понятно, что ардуиной все можно сделать.
У меня были три версии. Первая: усилить фототок транзисторов, а потом уже им открывать второй транзистор. Сделали, мучились, настроить не можем. Дурит, то все подряд открывает, то ничего. Вторая: вечером загорается светодиод, который в фонарике, свет попадает на фотодиод (он у нас есть), и он каким-то образом запирает схему питания часов. Страдали-страдали, по нулям. Да и плохо это. Ну возьмем мы аккумулятор помощнее той таблетки, что есть в часах. Хватит аккума на ночь, допустим. Но ведь это неправильно, мы по сути меряем темноту, а не свет. Наконец, третье. Взять ту микросхемку, про которую Вы делали видео, из садового светильника, которая контроллер и проч. Перепаять ее так, чтобы она, напротив, выключала светодиод, когда темно. Вместо светодиода поставить часы. Опять ничего не вышло, хотя мы даташит микросхемы до дыр зачитали.
Я прямо чувстувую, решение будет очень простым, но додуматься не можем. Вдруг Вам это покажется интересным. Подписчики скажут спасибо. Я перерыл всю сеть, какой-то школьник из США делал такое, но в итоге у него оказалось суперсложно наковердякано и неизящно.
С уважением, Евгений Арсюхин.
Здравствуйте Евгений!
Почту проверяю крайне редко =) ваше письмо прочитал случайно.
Задача конечно забавная и есть ней изюминка. Тут сразу будет проблемка вот такого плана - У нас да и у Вас я думаю рассвет и закат не резкий а с сумерками. Облака туман и прочее любую схему введут в заблуждение и сложную и простую. Потому придется подумать про чувствительность к свету и её регулировку делать - проще всего шторками (из бумаги или еще чего) без батарейки не обойтись - ток потребления часов (утром вечером) довольно приличный (его померить можно - я к стати промерю ради интереса). Запуск часов от батареи днем можно сделать по схеме садового фонарика - я её описывал не раз на канале (щас гляну) https://www.youtube.com/watch?v=XCEiTl_oWbw
только в схему нужно внести изменение - днем и заряжает и питает часы . По идее можно последовательно с солнечной мини-панелькой включить часы с батарейкой - но это надо проверить . Жаль у меня панели такой нет - я бы точно сказал получится или нет. А так в схеме просто ставим панельку между базой и эмиттером, ограничиваем резистором 10-50 ом и всё. Транзистор при освещении панельки откроется и часы пойдут.
Ради интереса соберу и на технический канал выложу то что получится
Удачи Вам!
Всего наилучшего и побольше!
Дмитрий К.
Уважаемый Дмитрий!
Огромное спасибо за ответ. Я буду очень рад, если такое видео появится – думаю, не мне одному будет интересно.
По поводу калибровки и сумерек – могу дать пояснения, поскольку я астроном-любитель, и тут я вступаю в зону комфорта. Если брать ясное небо, освещенность однозначно определяется всего одним параметром – глубиной (в градусах) погружения Солнца под горизонт. Такие наблюдения можно вести вообще без фотометра, глазом. Индикатором служит начало видимости первых звезд (не планет вроде Юпитера и Венеры). Это – момент наступления гражданских сумерек, и они наступают, если мне не изменяет память, при глубине погружения Солнца в 5 градусов. Кстати, простая солнечная панелька с тестером без усилителей и проч еще дает в этот момент вполне приличные 0,1 или 0,05 вольта (точно не помню, мерил весной), если направить панельку в сектор заката, и как раз перестает генерировать заметные вольты, если направить в точку зенита.
Серьезные исследователи направляют как раз в зенит, потому что там намного проще геометрия и сразу можно вычислить воздушную массу и проч. Такие измерения серьезные исследователи (есть, например, такая база в Подмосковье) ведут ради изучения прозрачности тех слоев атмосферы, которые выше зоны самолетов и воздушных шаров, но ниже спутников и туда никак не добраться. Прозрачность меняется от лесных пожаров, вулканов и метеорных потоков. Скажем, весной (почему я и мерил) до европейской части дошел пепел не помню уже какого вулкана, и на форумах любителей призывали фотографировать сектор заката и мерить освещенность любым доступным способом. Любопытно, что Перседы (звездопад в августе) заметно снижают прозрачность атмосферы. Если строить простой график, «напряжение на фотометре – глубина погружения Солнца», там прямо видны слои пыли. В норме график плавный, а каждый слой дает горб вниз. Конечно, ученые обрабатывают такие данные, строя всякие производные, учитывая неравномерный отклик фотометра и вообще с помощью математики, но даже без математики там все видно.
Мне и виделось, что, когда я соберу такую схему, я ее настрою по ясному небу. Дождусь, например, первой звезды, потенциометром или как-то еще отрублю схему, вот нуль. А в облака тем интереснее, что небо будет темнеть намного раньше. И мы получим реальную долготу дня не по астрономии, а по освещенности. Скажем, на ясном небе долгота дня по календарю сегодня 8 часов (условно), а у меня часы показали лишь 6 часов 30 минут, полтора часа освещенности съели облака. Это мой уникальный результат для моей местности, уже в соседнем городе результат будет немного другой, и ряды таких результатов имели бы даже некоторое научное значение, если собирать их долго.
На Западе строят сумеречные фотометры и побуждают любителей делать такие измерения массово, а данные сдавать в некий центр. Но типовая схема такого фотометра достаточно сложна и использует резисторы с невероятно большим сопротивлением, в России таких достать трудно. Да и не собираемся мы никакие данные никуда сдавать, конечно. А вот заставить подростка из наших каждый день снимать с часов показания – это полезно и для малой науки, и ему как элемент педагогики. У нас история какая – все подростки знают, что я астроном-любитель и ко мне бегают, а молодежь сейчас интересующаяся. Ну а я им что могу дать, а что не могу. После того, как я починил соседу гирлянду, прошел слух, что я мегаэлектронщик, а это, увы, не так.
Калибровка тем более нужна, что фотопанели в садовых фонариках очень разные. Даже в одной партии разные выдают разные реакции на ту же освещенность. Но в нашем случае это не беда, индивидуально калибруем для конкретной панели и ее не меняем, да и все.
Я, когда читал даташит микросхемки, запутался, как ее подключить в обратку, потому что там же важна еще индуктивность, которую я сначала принял за резистор, и я так сяк тыкался, не сообразил. Я даже думал с нуля собрать схему джоуль вора, и питать вора панелькой, а на выходе иметь тока побольше, но что-то мне интуитивно подсказало, что так просто не получится.
За ссылку на видео огромное спасибо – я такого ролика не видел. Буду очень рад, если что-то получится.
С уважением, Евгений Арсюхин.