书城教材教辅培养学生动手能力小丛书:教你制作车辆模型
47698800000025

第25章 太阳能电动车模型

这里介绍的太阳能电动车辆模型是一种以太阳能电池作动力源的车辆模型。太阳能电池是直接把光能转变成电能的半导体器件,是一种效率高、无污染的新型能源。

一、太阳能电动客车模型

太阳能电动客车模型的外形如图4-9-1所示,这种车辆模型的电动机功率小,车顶受光面积要大,能适应太阳能电池供电的特点。图4-9-1太阳能电动客车模型外形图

1.结构原理

太阳能电动客车模型由前轮、前桥、后轮、后桥、底盘、车壳、电动机和太阳能电池等部分组成。它的传动机构采用单轮直接传动方式,采用太阳能电池供电。

太阳能电池也就是光电池,它由PN结、薄膜受光面、电极和引线等组成,如图4-9-2所示。当光电池的引线和电极之间接上负载的时候,如果无光照射,外电路没有电流通过;如果有光照射,大量的空穴从P区进入N区,大量的电子从N区进入P区,使电极和引线之间产生电压,外电路就会有电流通过。这时候光电池就作为电源向外供电。

图4-9-2光电池的结构和电路

2.光电池的选用和安装

光电池可以选用2DR4型的低阻硅光电池。它的每块面积是20毫米×20毫米,开路电压是550~580毫伏,短路电流是90~110毫安。在使用之前,要认真测试每一块光电池的好坏,并且挑选出参数相同或相近的32块光电池。按图4-9-3的方式每8块串联起来又相互并联,以满足电动机对电压和电流的需要。图4-9-3光电池的串并联方式由于采用这种连接方式,当某块光电池损坏失效的时候,也不会影响其他光电池供电。业余制作对光电池的要求不太严格。一般处理品也可以使用。

如果对光电池的型号不清楚,可以用万用电表进行测试。万用电表的选择开关旋到直流电压0.5伏档。红表棒接在光电池受光栅线上,黑表棒接在底板引线上,如图4-9-4所示。当有光照射的时候,指针正向偏转,说明光电池是2CR型,反之是2DR型。

图4-9-4硅光电池型号的测试

硅光电池很薄,质脆易碎,在它上面的一氧化硅蓝薄膜又容易脱落。因此,要把它们安放在透光性能好的电池盒内。电池盒的尺寸如图4-9-5所示,用1毫米厚的有机玻璃制作,用氯仿黏结。先把分组串并联好的硅光电池黏在有机玻璃底板上,再黏合边框,最后盖上面的透明面板。电池盒用4对直径2毫米的螺丝螺母固定在车顶上。电池的正负引线从车顶孔中穿入车内,焊在开关和电动机上。

图4-9-5硅光电池盒的尺寸

3.供电方式的改进

硅光电池体积小、重量轻、寿命长,但它只能在有光照射的情况下使用。为了持续供电,通常把硅光电池组和镍镉电池组配合使用。当有光照射的时候,由硅光电池组向负载供电,同时也给镍镉电池组充电。无光照射的时候,再由镍镉电池组向负载供电。图4-9-6是硅光电池组和镍镉电池组互补供电原理图。图中接入一只防止电流逆流的保护二极管,它的耐压要大于硅光电池组的最高输出电压,它的最大允许通过电流要大于硅光电池组的最大输出电流。图4-9-6硅光电池组和镍镉电池组互补供电原理图

二、双轮直接驱动太阳能电动

车模

双轮直接驱动太阳能电动车模是一种制作较为简单又可进行竞速比赛的太阳能车模,它使用一种能直接将光能转变为电能的硅太阳能电池片作动力源,驱动小功率电动机,从而带动模型行驶。

1.材料

硅光电池板1块(受光面积8平方厘米、开路电压5伏、短路电流100毫安左右的市售成品)两头加长轴131玩具电动机1只,直径0.1毫米漆包线1卷,单股塑料电线1根,3毫米×8毫米×200毫米桐木条1根,海绵双面胶带1条,8毫米宽易拉罐铝皮2条、M2螺丝钉及螺母各3只,502胶水,松香,焊锡,内径2毫米塑料套管1段,直径2毫米×20毫米钢丝1根,直径10毫米有机玻璃纽扣2粒,直径28毫米有机玻璃纽扣2粒。

2.制作

(1)电动机的改绕

由于太阳能电池片的供电特点,在制作太阳能车横前必须对电动机进行改绕。先将电动机端盖拆下,取出转子,将三组线圈分别拆下(拆线圈时应注意它们的绕法及焊法),再用直径0.1毫米漆包线按原来绕法分别绕上(每组线圈绕250圈左右),并将线头用细砂纸清擦再用电烙铁焊牢,然后按原样装进电动机壳内,盖上端盖。

(2)车身的制作

取3毫米×8毫米×250毫米桐木条,按图4-9-7中所示用手摇钻钻孔,并将后端面用砂纸磨成内凹弧形。

图4-9-7车身的制作(3)电动机及前后轮的安装

用8毫米宽易拉罐铝皮一条,包在电动机外,并用2只M2螺丝钉及螺母和百得胶将铝皮两端如图4-9-8所示固定在车身上。取另一条8毫米宽铝皮包在塑料套管外面,并如图4-9-8所示用M2螺丝钉及螺母固定在车身前端。塑料套管内穿入直径2×20(毫米)钢丝,将直径10毫米的有机玻璃纽扣2粒的中心分别钻出直径2毫米的孔,套在前轮轴两端,用502胶水胶牢。再将直径28毫米的2粒纽扣中心分别钻出62毫米的孔,分别套在电动机轴两端,也用502胶水胶牢。

图4-9-8车体装配图

(4)试车

将电池片用双面胶带黏在车身上面(黏时电池片中心线要对齐车身中心线)。用电烙铁将电池片正负极引出线分别焊在电动机正负极上,然后将模型置于直射阳光下,模型就行驶了。若光线斜射,可将电池片位置进行调整,使之受光面正对着阳光,模型动能恢复正常行驶。

3.比赛

双轮直接驱动太阳能电动车模可进行直线行驶方向及速度竞赛。选一狭长平地,设一端为启航线,另一端为终点线,终点线设若干个标门,中央标门分值最高,向两侧方向标门分值递减。竞赛时以能进入高分值标门的车模为优胜者。