第1步：新的超級電容器

上圖顯示了一個容量超大的超級電容器500法拉。這些現(xiàn)在可以在eBay上廉價獲得，并用于汽車工程實踐。它們比我第一篇文章時常規(guī)提供的20或50法拉單位大得多。您可以在圖片中看到它們在物理上相當(dāng)大，并且不適合大多數(shù)時鐘，并且必須單獨安裝。

對于我們的目的非常重要的是，當(dāng)充電至1.5伏時，存儲的足夠500法拉電容器中的能量運行一個典型的電池時鐘大約三周，然后電壓下降到剛剛超過伏特并且時鐘停止。這意味著電容器可以在冬天太陽能短缺的情況下使時鐘保持平穩(wěn)，然后在明亮的一天趕上。

這里也可以提到大型戶外時鐘有最近成為時尚，這些將非常適合文章中所示的技術(shù)。 （這些室外時鐘是否足夠強大，可以在長時間內(nèi)持續(xù)到外面是一個有爭議的問題。）

步驟2：所需組件

您需要一個電池時鐘。本文所示的直徑為12英寸，由英國Anthorn的無線電控制，以60 kHz的頻率傳輸。它是在當(dāng)?shù)厣痰曩徺I的。

其他組件如上圖所示。

一個500法拉的超級電容器。

一個6伏100mA太陽能電池陣列。

其余組件可從電子元件供應(yīng)商處廣泛獲得

1 2N3904硅NPN晶體管。一個好的主力，但任何硅NPN都可以工作。

4 1N4148硅二極管。并不重要，但所需數(shù)量可能會有所不同，請參閱后面的文字。

1 100 x 75 x 40mm ABS外殼。我使用黑色，因為太陽能電池是黑色的。在我的情況下，超級電容器只有很小的余地 - 你可能需要選擇下一個盒子尺寸！

一塊條形板。我從一塊127x95mm切割出來，并將正確的寬度插入ABS盒中。

你將需要紅色和黑色絞線，為了最后的組裝，我使用了一塊空白的印刷電路板和柔性硅膠

你需要適當(dāng)?shù)碾娮咏Y(jié)構(gòu)工具，包括烙鐵。

第3步：電路

超級電容器的最大額定電壓為2.7伏。為了運行我們的時鐘，我們需要1.1到1.5伏特。普通電池電子時鐘的移動可能會承受高于此電壓，但無線電時鐘的電子電路可能會因電源電壓過高而變得不穩(wěn)定。

上面的電路顯示了一個解決方案。該電路基本上是射極跟隨器。太陽能電池輸出通過22k歐姆電阻器施加到2N3904晶體管的集電極和基極。從基極到地面，我們有一系列4個1N4148硅信號二極管，由22k歐姆電阻供電，在晶體管基極上產(chǎn)生約2.1伏的電壓，因為每個二極管的正向壓降約為半伏。條件。由于晶體管中存在0.6伏的電壓降，因此饋送超級電容器的晶體管發(fā)射極上產(chǎn)生的電壓約為所需的1.5伏。不需要用于防止電流通過太陽能電池泄漏所需的正常阻塞二極管，因為晶體管的基極發(fā)射極結(jié)可以完成這項工作。

這是原油但非常有效且便宜。單個齊納二極管可以取代二極管鏈，但低壓齊納二極管并不像高壓二極管那么廣泛。通過在鏈中使用更多或更少的二極管或使用具有不同正向電壓特性的不同二極管，可以獲得更高或更低的電壓。

步驟4：測試我們的電路1

在制作最終的“硬”版本之前，我們需要測試我們的電路以檢查一切是否良好以及我們是否為超級電容產(chǎn)生正確的電壓，最重要的是，產(chǎn)生的電壓不能超過2.7伏額定值。

在上圖中，您將看到測試電路與上一步驟中顯示的原理圖非常相似，但這里的超級電容已被1000 microFarad電解電容替代，該電容并聯(lián)一個47 kOhm的電阻。當(dāng)光輸入變化時，電阻允許電壓泄漏以提供最新讀數(shù)。

步驟5：測試我們的電路2

在上圖中，您可以看到電路如何在無焊面包板上以臨時形式連接，并在萬用表上測量電壓輸出。電路布置在靠近窗戶的位置，窗戶可以通過百葉窗改變光線到達光電管。

萬用表顯示一個令人滿意的1.48伏特，當(dāng)光輸入變化時，它的正負0.05伏特變化。這正是所需要的，可以使用這個組件集合。

如果結(jié)果不正確，可以在此階段添加或刪除鏈中的二極管以增加或減少輸出電壓或試驗具有不同前向特性的不同二極管。

步驟6：切割條板

在我的情況下，這很容易條形板的寬度為127毫米，鋸成一塊，插入ABS盒的模制件中。

步驟7：準備太陽能電池。

對于某些太陽能電池陣列，您可能會發(fā)現(xiàn)紅色和黑色電線已焊接到太陽能電池上的觸點，否則將一段黑色絞合線焊接到太陽能電池的負極連接和類似物紅色絞合線的長度為正極連接。為了防止連接在施工期間被拉離太陽能電池板，我使用柔性硅膠將電線固定在太陽能電池體上并將其固定下來。

步驟8：應(yīng)用太陽能電池到ABS盒

在ABS盒底部鉆一個小孔，用于連接導(dǎo)線。如圖所示，涂上四塊大的硅膠，將連接導(dǎo)線穿過孔，輕輕涂抹太陽能電池。太陽能電池將以ABS盒為榮，讓連接導(dǎo)線從下面通過，因此大量的膠水確實需要很大 - 在這個階段改變你的想法會非?；靵y！離開去設(shè)定。

第9步：檢查你的工作

你現(xiàn)在應(yīng)該有類似上圖中的結(jié)果。

步驟10：為電源鉆孔以退出太陽能電源模塊

在這個階段我們需要提前思考并考慮如何電源離開電源并供給時鐘，我們需要在ABS盒中鉆一個孔來實現(xiàn)這一點。上面的圖片顯示了我是如何做到這一點的，但是我可以通過向中間走更遠而做得更好，從而將電線置于不太明顯的位置。你的時鐘很可能是不同的，所以提供功率單元，并確定你的孔的最佳位置，現(xiàn)在應(yīng)該在盒子裝配各種組件之前鉆孔。

步驟11：將元件焊接到剝離板

將元件焊接到剝線板，如上圖所示。電路很簡單，有足夠的空間來擴展組件。隨意讓焊料橋接兩排銅線，以便連接到地，正極和輸出?，F(xiàn)代條形板相當(dāng)精致，如果你花費太長時間焊接和拆焊，軌道可能會升起。

步驟12：組裝太陽能發(fā)電機組

使用黑色和紅色絞合線并且 嚴格遵守極性 將太陽能電池板引線連接至條形板，并將輸出電源連接至超級電容器，然后再將其連接至一對18英寸的引線最終將連接到時鐘。使用足夠的電線，以便在盒子外部進行組裝?，F(xiàn)在將條形板組件插入ABS盒上的槽中，然后使用Blu-Tack墊將超級電容器固定到位。為了安全起見，使用遮蔽膠帶將輸出引線的裸露端部分開以防止它們短路。輕輕地將多余的電線放入盒子的剩余空間，然后擰上蓋子。

步驟13：將單元連接到時鐘

每個時鐘都會有所不同。在我的情況下，將時鐘與太陽能發(fā)電裝置結(jié)合只是一個問題，就是使用一塊普通的單面印刷電路板，大約四點半，兩英寸粘在時鐘上，而太陽能裝置用硅膠粘合并允許固定。地板層壓板可能就足夠了。不要將設(shè)備電氣連接，而是將時鐘和太陽能電池板放在陽光下或明亮的地方，并讓超級電容器充電至1.4V。

一旦電容器充電，使用一段木制銷釘將引線連接到時鐘以保持連接?，F(xiàn)在應(yīng)該運行時鐘。

在附圖中注意到松散的電線有已經(jīng)整理了幾個Blu-Tack blob。

第14步：完成了！

上面的圖片顯示了我的時鐘在我們的音樂學(xué)院快樂地跑步，在那里應(yīng)該跑步，并應(yīng)對八小時的冬季和“春季前進后退”。盡管我們已經(jīng)超過秋分并且縮短了天數(shù)，但供電電壓仍為1.48伏。

這種設(shè)置可能會在房屋內(nèi)部署，但這需要成為實驗的主題。有一個這些天英國的房屋傾向于有較小的窗戶，環(huán)境光可能有點昏暗，但人造光可能會糾正平衡。

第15步：最后的想法

有些人可能會指出電池很便宜，為什么還要費心呢？這不是一個容易回答的問題，但對我來說，開始一些可能在無人看管的情況下可能會在一個偏遠且無法進入的地方長時間無人看管。

另一個有效的問題是“為什么不使用Ni/Mh可充電電池而不是超級電容？“這樣可以工作，電子設(shè)備可以更加簡單，并且這種電池的1.2伏運行電壓幾乎可以滿足電池時鐘的最低電壓要求。然而，可充電電池確實具有有限的壽命，而我們希望超級電容器具有我們期望的任何其他電子元件的壽命，盡管還有待觀察。

該項目已經(jīng)證明了高值超級電容器現(xiàn)在用于汽車工程可以很容易地使用太陽能充電。這可能會帶來許多可能性：

遠程應(yīng)用，例如無線電信標(biāo)，其中包括太陽能電池在內(nèi)的所有東西都可以安全地放置在堅固的玻璃外殼中，例如甜罐。

適用于Joule Thief型電路，帶有一個超級電容器，可同時為多個電路供電。

超級電容器可以像所有電容器一樣輕松并聯(lián)，也可以串聯(lián)兩個電容器而不會產(chǎn)生平衡復(fù)雜性電阻器。我可以看到有足夠的后面這些單元并行為移動電話充電的可能性，例如，通過專有的升壓轉(zhuǎn)換器非?？?。