Как работают солнечные батареи для калькулятор

2 Схемы

Принципиальные электросхемы, подключение устройств и распиновка разъёмов

Установка на калькулятор солнечной панели

Место творчества радиолюбителя всегда компактно, это удобно когда всё необходимое находится на расстоянии максимум вытянутой руки, однако при этом каждый сантиметр полезной площади «в деле», на ней размещено то, что постоянно востребовано, при этом у всего есть своё раз и навсегда определённое место. Перестановки и замены тут недопустимы. Так в уголке внутренней полочки секретера, с краю, «прописался» совсем не большой калькулятор.

Калькулятор на солнечной панели

На днях он перестал функционировать, не припомню чтобы менял в нём батарейку, да это и правда ни к чему, потому как он с солнечной панелью. Так думал пока не вскрыл корпус. Ну и ладно, положил на его место другой, чуть побольше, считать тоже умеет вот только постоянно падает – места ему мало. Нервирует это, решил восстановить работоспособность старого. Достал из отсека питания батарейку дискового типа, марганцево-щелочную, типоразмер L-1131, вольтаж 1,5 В. Её диаметр 11.6 мм, высота (толщина) 3.1 мм, ёмкость 70 мА. Подзарядил – калькулятор заработал.

Тест солнечной батареи

Но на этом не остановился, уже давно имелась в наличии и лежала без дела солнечная панель Panasonic 828 BP-2911C4. Пусть она с обломанным краешком, но на солнышке средней интенсивности выдаёт 2,22 В, через германиевый диод Д310 потеря меньше 0,1 В. Соединил её с калькулятором на прямую – к сожалению увы, не «тянет» она данную конкретную схему.

Устанавливаем в калькулятор солнечную батарею

Нашёл подходящую схему повышающего преобразователя, собрал, но опять разочарование — поставленный германиевый транзистор ГТ309, вместо указанного автором ГТ109, не захотел в схеме работать (не открывается). Вот оригинальная схема с описанием, если вдруг у кого есть нужный транзистор и он захочет её собрать.

Повышающий преобразователь для солнечной панели преобразователя

Стало любопытно, как же устроена схема соединения солнечной панели в настоящих калькуляторах двойного питания, батарейка + солнечная панель. Не поленился открыть имеющиеся. Между прочим оказалось, что оба калькулятора прекрасно работают и без батареек, только на энергии солнечной панели.

Принципиальная схема подключения

Схема соединения в обоих была идентичной, недаром они и называются одинаково. Ну с диодом, зачем он здесь, всё понятно, а вот светодиод.

Схема заряда 1,5 В от солнечной панели

Так как схема ремонтируемого калькулятора не пожелала работать напрямую от солнечной панели – настаивать не стал и решил использовать её только на подзарядку батарейки соединив через германиевый диод Д310 (соединён он правильно анодом к плюсу панели, это маркировка на его корпусе сделана наоборот).

Диод в калькуляторе

Но перед тем как это сделать испытал панель на возможность её использования в качестве зарядки. На батарейку с солнечной панели было подано напряжение в 1,9 вольта. Зарядный ток составил 0,186 мА, совсем не много, но нужно учесть, что батарейка была уже подзаряжена, а вот когда она в процессе работы будет разряжена в большей мере соответственно и «потянет» на себя и больший ток. Тут главное, что процесс пошёл.

Калькулятор после доработки — ток

Калькулятор снова полностью работоспособен, находится на привычном ему и мне месте. Помимо чистой прагматичности в его восстановлении однозначно присутствует и положительный моральный аспект или сказать проще — реализация творческого потенциала. Автор Babay iz Barnaula.

Источник

Как Зарядить Калькулятор На Солнечной Батарее

Калькулятор: от истоков к современному воплощению

• Немного истории
• Устройство калькулятора на солнечной энергии

Каждый школьник, студент или абсолютно любой человек, чья трудовая деятельность связана с проведением расчетов, будь то бухгалтер или инженер, каждодневно и неотъемлемо связаны с таким простейшим устройством как калькулятор. Беря его в руки каждый раз, когда необходимо провести расчеты или вычисления, мы не задумываемся о том, как работает это незамысловатое изобретение и какие процессы протекают в его сердце.

Самым современным, на данный момент, считается калькулятор на солнечных батареях. Применяемая в вычислительной технике солнечная батарея относиться к виду самых простых и маломощных источников электрического тока, но для калькулятора этого объема вполне достаточно.

Немного истории

Самым первым калькулятором, а точнее его отдаленным подобием, можно считать устройство для расчета перемещения небесных объектов. Впервые это артефакт был найден в 1902 году недалеко от Греции, на морском дне. Позднее находки подобного рода были обнаружены в Риме и в самой России. В наших краях использование подобных изобретений началось еще с 15 века. Конечно, устройство было совершенно не похоже на современную счетную машину, но являлось первым вычислительным агрегатом.

Позднее, под руководством Блеза Паскаля, на свет появилась суммирующая машина. Из названия можно видеть, что основной операцией, которую позволял осуществить такой аппарат, являлось выполнение операции сложения. В 1673 году великий математик Вильгельм Лейбниц создал первый аналог нынешнего вычислительного устройства, позволяющий производить умножение и деление чисел.

V220812 12 33_4

Спец выпуск, для упреждения домыслов, у калькулятора отключена солнечная батарея, питание только от батаре…

Фиксики — Солнечная батарея / Fixiki — cartoon for kids

Все новые серии Фиксиков здесь «Фиксиков» — образовательные мультики для школьников и мален.

Массовый и стремительный подъем вычислительной техники начался с середины 19 века. С этого времени калькуляторы, и другие приборы подобного типа, плотно входят в обиход и трудовую деятельность человека. Приступают к выпуску электронно-вычислительных приборов в промышленных масштабах. Ближе к концу столетия появляется тот самый калькулятор на солнечных батареях, который каждый из нас держал в руках.

Устройство калькулятора на солнечной энергии

Альтернативная батарея, которая является источником питания в счетном устройстве, работает как и обычная солнечная батарея, устанавливаемая на крышах домов или на мачтах городского освещения, а именно за счет попадания на поверхность панели света, солнечная энергия преобразовывается в электрическую и снабжает энергией механизмы позволяющие работать устройству.

Калькулятор на солнечных батареях, в зависимости от используемых видов питания, может выпускаться в следующих вариациях:

• питание исключительно за счет солнечной панели,
• два источника питания – щелочная и солнечная батарея,
• солнечный модуль и аккумулирующее устройство.

Наиболее часто встречающиеся модели используют первые две схемы комплектации. Они наиболее дешевы в оснащении и просты в техническом плане. Но у таких калькуляторов есть значительный минус. Если источника света не достаточно, а вспомогательный источник питания разрядился, то солнечная батарея от калькулятора не сможет выдавать достаточный объем энергии для работы устройства. Конечно такая ситуация не может встречаться часто, но она возможна.

Наиболее предпочтительнее последний вариант – сочетание полного комплекса рабочей схемы солнечных панелей. Как известно любая солнечная батарея не может бесперебойно выдавать напряжение. Для выравнивая потока энергии используют аккумуляторы, которые накапливают в себе ток и отдают его в момент частичной работы модулей. По такому принципу работает и калькулятор с, так называемым, накопителем. В течение светового дня он накапливает в себе некий объем заряда, и в темное время, или во время недостаточной освещенности, помогает солнечному блоку добиться стабильной работы схемы.

Применение калькуляторов с накопителем солнечной энергии становиться более актуальным в настоящее время, так как появились калькуляторы на сенсорной основе, что дополнительно расходует необходимый для работы заряд, и требует более стабильной подачи электроэнергии.

Источник

Как устроен и работает калькулятор

Я обратил внимание, что довольно часто спрашивают, как работает обычный калькулятор. Думал, что в интернете должно быть много статей по этому поводу, но что-то мне ничего дельного не попалось. Википедия, как обычно, слишком мудрит, и я подумал, что будет неплохо, если вкратце опишу принцип его работы.

Существует огромное количество всевозможных моделей калькуляторов. Есть простые, есть сложные. С питанием от солнечных батарей или от сети. Есть обычные, программируемые, бухгалтерские, специализированные модели. Порой, и не найдешь той грани, которая отделяет калькулятор от компьютера.

Я буду описывать работу самой простой модели калькулятора.

Это калькулятор CASIO HS-8LU. Они примерно все работают одинаково. По большому счету, в простых моделях ничего не меняется уже лет тридцать.

Калькулятор состоит из корпуса, клавиатуры с резиновыми кнопками и платы.

В данной модели плата сделана в виде пленки с нанесенными на нее проводниками. Питание — от солнечной батареи. Над солнечной батареей расположен жидкокристаллический индикатор.
На задней крышке корпуса расположены токопроводящие контакты. При нажатии на кнопку она прижимает пленку к задней крышке и происходит электрический контакт. Часто токопроводящий контакт наносят на обратную сторону кнопки. В том случае сама кнопка прижимается к плате для создания контакта.

С обратной стороны под солнечной батареей расположен чип микропроцессора. Он управляет работой калькулятора.

Как работает индикатор на жидких кристаллах.

Жидкие кристаллы — это специальные молекулы, которые при приложении между ними напряжения поворачиваются и меняют поляризацию света.

Это картиночка для одного пиксела цветного ЖКИ, но в монохромных там то же самое, только нет светофильтра.

Спереди и сзади жидких кристаллов ставят так называемый поляризационный фильтр. Он обычный свет преобразует в поляризованный (например, образно говоря, в «вертикальный»). Если напряжение не приложено, то «вертикально» поляризованный свет проходит через жидкие кристаллы, поворачивает плоскость поляризации, отражается от задней поверхности и идет обратно. Мы видим прозрачный экран. На стекле индикатора спереди нарисованы прозрачные токопроводящие линии в форме сегментов цифр, точек или других символов. Сзади также есть токопроводящая область. Когда возникает напряжение между токопроводящими проводниками (спереди и сзади), то между ними жидкие кристаллы поворачиваются и меняют свою плоскость поляризации так, что через задний поляризационный фильтр уже не проходят. Оттого на том сегменте, где есть напряжение между передней и задней поверхностью стекла, возникает невидимая область — сегмент «светится».

Если приглядеться под определенным углом, то в отраженном свете будут видны эти прозрачные проводники.

На самом деле ориентация поляризации не «вертикальная» и «горизонтальная», а «наклоненная» под углом в 45 градусов «вправо» или «влево». Если взять светофильтр и перевернуть вверх ногами, то поляризация будет не «вправо», а «влево». И изначально он будет не пропускать свет, а задерживать.

Для экономии количества один проводник отображает и подведен не к одному сегменту, а к нескольким сразу. Чтобы они не зажигались сразу все, с задней стороны стекла рисуют не один общий проводник, а тоже несколько. Получается, что спереди контакты подведены к нескольким сегментами по вертикали, а с задней стороны по горизонтали. На схеме ниже показана схема индикатора.
Там есть еще такая хитрость, что напряжение нужно прикладывать не постоянное, а переменное (прямоугольные импульсы частотой 20-40 Гц). Иначе деградирует индикатор.

Для простых индикаторов с одним общим проводником импульсы совпадают по фазе, когда не надо отображать сегмент (спереди и сзади разность потенциалов будет одинаковой) и не совпадают по фазе, когда надо отобразить (тогда спереди будет «0», и сзади «1», а через некоторое время полярность поменяется, и будет спереди «1», а сзади — «0», и так далее). В тех индикаторах на общий проводник подается меандр (просто частота), а на отображаемые сегменты — совпадение логического уровня с общим (не горит) и не совпадение (горит).

В индикаторе нашего калькулятора используется три общих проводника. Там все сложнее. Простыми логическими уровнями не обойдешься. Чтобы обеспечить переменное напряжение и отсутствие постоянной составляющей используются уровни напряжений в 1/3 и 2/3 от максимума. В итоге форма импульсов будет ступенчатой. На схеме ниже показаны эпюры таких импульсов.

А теперь самое главное и самое интересное — микросхема процессора.

Это фотографии кристаллов отечественных калькуляторов, сделанных на микросхемах К145ИП7 (слева) и К145ИП11 (справа). Фотографии взяты с интересного сайта «Радиокартинки».

Микропроцессор калькулятора принципом работы очень мало отличается от обычного персонального компьютера с процессором, памятью, клавиатурой и видеокартой.
Если быстро посмотреть на фото кристаллов, то можно примерно поделить на три области: область постоянного запоминающего устройства (ПЗУ) с программной («прошивкой»), область оперативного запоминающего устройства (ОЗУ), где хранятся регистры памяти калькулятора, и остальные цепи процессора, которые включают арифметическо-логическое устройство (АЛУ), драйвер индикатора, драйвер клавиатуры, преобразователи напряжения и другие вспомогательные цепи.

Это структурная схема процессора калькулятора МК-62.
В верхней части мы видим, что есть блоки:
— генератор опорной частоты (ГОЧ), который задает частоту, с которой регенерируется изображение на индикаторе;
— схема удвоения напряжения, умножающая напряжение солнечное батареи на два, чтобы хватило для индикатора;
— генератор, формирователь импульсов общих электродов и регистр-формирователь сегментного кода постоянно выводят заданные для вывода сегменты на индикатор. Там есть специальный регистр памяти, куда микропроцессор записывает информацию, какие надо отображать сегменты, а какие не надо. После этого процессор не отвлекается на отображение, и эти блоки выводят все сами;
— ОЗУ с регистрами данных и ПЗУ с прошивкой;
— и узел с процессором, состоящим из АЛУ с обвязкой. Счетчик адреса АЛУ выбирает очередное слово программы из ПЗУ. Разрядность этого слова может быть разной в разных калькуляторах. Отдельные биты в слове определяют работу АЛУ: например, сложить два 4-х битных числа из регистров, или считать из ОЗУ цифру, или сравнить два числа, или сдвинуть на один разряд и т. д.

Как работает микропроцессор.

Сначала срабатывает сброс по питанию. При подаче электричества специальный узел заставляет программу работать с начального адреса. Команда за командой извлекается из ПЗУ и исполняется. Вначале происходит обнуление регистров, формирование числа «0.», сброс всяких признаков переполнения, операций и прочее. После сброса программа ожидает события от клавиатуры (нажатие кнопки).
Когда нажата кнопка, то процессор через некоторое время еще раз опрашивает клавиатуру, чтобы подавить дребезг кнопок (когда из-за плохого контакта может произойти одновременно несколько нажатий).
А дальше, в зависимости от предыдущих состояний, он по программе определяет, что с этим нажатием делать. Например, если идет ввод числа и введена цифра, то продолжить ввод. Если нажата кнопка операции, то выполнить операцию.
Сам алгоритм и логика выполнения операций целиком лежит на ПЗУ и программистах, которые писали прошивки.
Что интересно, все простые операции выполняются так, как их учат в школе.
— сложение и вычитание. В столбик. Выравниваются порядки двух введенных чисел и происходит сложение или вычитание.
— умножение и деление. Так же в столбик. Разряд за разрядом. Сначала последовательным сложением умножают на младшую цифру множителя, затем вторую и так далее до старшей. Деление — последовательным вычитанием.
После выполнения операции отдельная подпрограмма нормализует результат: отбрасывает незначащие нули и сдвигает его вправо.
Если в калькуляторе есть тригонометрические функции, то они также выполняются, как их запрограммировал программист. Есть разные способы вычисления элементарных функций: разложение в ряд Тейлора или по методу «Cordic».

Вот примерно так работает калькулятор.

Я вам дам ссылку на несколько сайтов. В одном вы можете еще прочитать про то, как они работают: http://datamath.org/Story/Intel.htm#The.

А еще две ссылки — очень познавательный интерактивный сайт, где обратным реверсом считали прошивку и сделали симулятор. Там можно «прогнать» работу процессора реального калькулятора.
http://files.righto.com/calculator/TI_calculator_simulator.html и
http://files.righto.com/calculator/sinclair_scientific_simulator.html.

А также заходите в мой музей, где я собираю советскую цифровую электронику: http://www.leningrad.su/museum/

Вот, наверно, и все. Надеюсь, я вас не сильно утомил. 🙂

Источник