Moteur solaire à rotation continue : 5 étapes (avec photos)

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:05

Qui ne rêve pas de fabriquer un appareil en mouvement continu ? Course ininterrompue, jour et nuit, été comme hiver, ciel nuageux et conditions d'éclairage internes. Ce moteur à impulsions fonctionne très longtemps, peut-être plus longtemps que ma durée de vie.

La lumière sur le panneau solaire charge un super condensateur via un régulateur à faible chute de tension. Un capteur à effet Hall détecte l'aimant du rotor. L'impulsion passe par le générateur d'impulsions, le comparateur et le circuit intégré de commande (3 en un) et active la bobine d'impulsion.

Les deux sphères proviennent d'un cadre de broderie. Des paliers magnétiques sont utilisés pour réduire au minimum le frottement de l'arbre du rotor. Une aiguille à matelas avec une pointe très pointue fait le travail. Le rotor est composé d'un globe en polystyrène et possède 5 aimants placés autour du milieu.

J'utilise de très petits circuits intégrés SMD (nanopower) avec une consommation de courant de quelques centaines de nanoampères. Le circuit est une conception de moi-même, très sensible et stable. Il a une large plage de tension d'alimentation de 1,7 V à 3 volts.

Fournitures

• CI: capteur à effet Hall SM351LT
• IC: TS881 comparateur
• CI: XC 6206 LDO
• Panneau solaire: 5.5V 90mA, tous les panneaux entre 3.5V et 5.5V feront l'affaire.
• SuperCap: 50 Farad, 3V, tous entre 10F et 50F feront l'affaire.
• Bobine d'un relais 220V, 12,8k Ohm

• Cadre à broder de 12 cm de diamètre, aiguille à matelas et globe en polystyrène.

• Aimants en néodyme de 1 cm de diamètre sur 2 mm de haut pour le rotor et le roulement

Étape 1: vidéo

Étape 2: Circuit électronique

Je construis le circuit à partir de zéro. Voici les conditions:

• Tous les circuits intégrés doivent être à ultra faible consommation
• Capteur Hall SM351LT, courant 360nA, tension 1.65V - 5.5V.
• Comparateur TS881, courant 210nA, tension 0.85V - 5.5V
• XC6206 LDO, courant 1uA, entrée tension 6V max, sortie 3V
• CI équivalent: Comperator LMC7215, Hall DRV5032
• Bobine d'impulsion d'un relais 220V AC avec résistance 12kOhm

En tournant le potmètre Rv, la largeur d'impulsion peut être réglée entre 20 et 60 msec. La photo de l'oscilloscope montre l'impulsion de sortie du capteur Hall en jaune. La forme rouge est la sortie du TS881 activant la bobine. Le TS881 se déclenche sur le front descendant et produit une belle impulsion régulière de 50 ms en sortie. Ce pulseshaper est très économe en énergie, car moins de temps d'impulsion est moins courant.

Dans le schéma, vous voyez également le brochage des puces SMD. Faites attention, ils sont très petits et la soudure est une compétence. Les photos montrent comment j'ai fait le travail. Le TS881 est soudé sur un socket DIL8, cela a bien fonctionné.

Étape 3: quelques détails

Étape 4: La construction

Un cadre à broder de 12 cm de diamètre est à la base de cette construction. À l'intérieur tourne un globe en polystyrène de 6 cm comme rotor du moteur à impulsions. Un anneau est relié à une pièce inférieure lourde. Sur ce repose le circuit électronique. Seuls le capteur à effet Hall et la bobine à impulsions mènent à la section du globe via des fils électriques.

Dans le deuxième anneau, les roulements sont connectés sur des bandes d'aluminium. D'un côté se trouve l'aimant et de l'autre côté se trouve la plaque de verre reliée par une seconde colle. La bande inférieure relie également le capteur à effet Hall et la bobine d'impulsion avec un fil de cuivre épais. Ils peuvent être positionnés pour obtenir le meilleur timing pour la bobine d'impulsion. C'est un travail très précis.

L'arbre du rotor est une aiguille à matelas très pointue posée sur la plaque de verre et tirée en position par l'aimant. La partie supérieure de la tige ne touche pas le verre, elle se libère et est tirée vers le haut par l'aimant. Cela rend le frottement très faible. Les photos et la vidéo montrent comment tout est fait en détail.

Étape 5: Conclusion

Ce que je veux montrer, c'est un moteur à impulsions très efficace entraîné par un petit circuit de nanopuissance stable. L'alimentation par un petit panneau solaire et un supercap comme stockage d'énergie ont prouvé que ce moteur à impulsions peut fonctionner très longtemps. C'est un défi d'aller sans batterie. Les circuits à très faible consommation et les supercondensateurs le permettent.

Il s'agit d'un projet de recherche et amusant. De nombreuses compétences sont réunies pour que cela fonctionne. La meilleure partie est de jouer avec les champs de force électromagnétiques, magnétiques et gravitationnels. Vous ne pouvez voir que leurs phénomènes. De bons outils et instruments de mesure permettent de résoudre plus facilement les problèmes en cours sur la voie de la continuité. Enfin, je ne revendique rien de tel que le perpetuum mobile, la course éternelle, l'énergie gratuite, etc. mais ce projet s'en rapproche assez.