Maak je eigen solar power station - Jet-Net

Maak je eigen solar power station
natuurkunde 4 havo en 3/4 vwo
Maak je eigen
solar power station
een natuurkundeopdracht voor 4 havo en 3/4 vwo
achtergrondinformatie
Helmut Zahn
Philips Applied Technologies, Eindhoven
Maak je eigen solar power station
natuurkunde 4 havo en 3/4 vwo
Colofon
Auteur:
Helmut Zahn
Philips Applied Technologies, Eindhoven
Adviezen:
Annemieke Vennix
Christiaan Huygens College, Eindhoven
Paul Cramer
Scholengemeenschap Augustinianum, Eindhoven
Eindredactie: Betty Majoor
In Profiel Tekstontwerp, Eindhoven
Dit is een uitgave van:
Philips Human Resources Benelux / Jet-Net
Gebouw VB-12
Postbus 80003
5600 JZ Eindhoven
Uitgave: versie 1.0, maart 2010
© Koninklijke Philips N.V. 2010, All rights reserved.
Maak je eigen solar power station
natuurkunde 4 havo en 3/4 vwo
Inhoud
1. Introductie............................................................................... 4
2. De opbouw van het solar power station ........................................ 6
Bijlage A
Hoe werkt een zonnecel?.............................................. 16
Bijlage B
De potmeter als spanningsdeler .................................... 19
Bijlage C
Het monteren van de componenten op de printplaat ........ 20
Bijlage D
Hoe moet je solderen? ................................................. 22
Bijlage E
Fouten zoeken in de schakeling: een aantal tips............... 23
Bijlage F
Ontwerpen: doe meer met het solar power station ........... 25
Maak je eigen solar power station
natuurkunde 4 havo en 3/4 vwo
1. Introductie
In deze les bouw je een batterijoplader op basis van zonne-energie.
Met de opgeladen batterij kun je bijvoorbeeld een mobiele telefoon
van energie voorzien zonder gebruik van een stopcontact. Dit zou wel
eens handig kunnen zijn als je op vakantie op een eenvoudige
camping zit of ergens in de natuur bent verdwaald, waar in de verste
verte geen stopcontact te bekennen valt. Daarnaast is het gebruik
van oplaadbare batterijen, die met zonne-energie worden ‘bijgetankt’
ook goed voor het milieu.
Je hebt vast wel eens een huis met zonnepanelen op het dak gezien.
Zonnepanelen zien er meestal blauw uit en glinsteren in de zon.
Zonnepanelen hebben de interessante eigenschap dat ze de energie
van het zonlicht dat op het paneel valt, omzetten in elektrische
energie. Die kun je dan gebruiken om elektrische apparaten aan te
drijven of lampen te laten branden.
Figuur 1.
Philips straatverlichting ‘light blossom’ met zonnecellen in het bloemblad.
De gewonnen energie wordt ’s nachts gebruikt om de weg te verlichten.
Licht in -> stroom uit. Hoe doen zonnepanelen dat?
Elk zonnepaneel bestaat uit 50 tot 100 zonnecellen. Deze zijn
gemaakt van een bijzonder materiaal, kristallijn silicium. In een
kristallijn materiaal zijn de atomen erg netjes geordend met een
vaste onderlinge afstand. (Deze ordening leidt trouwens ook in de
natuur tot mooie fenomenen, zoals ijs- of zoutkristallen, en is ook de
oorzaak voor het glinsteren van de zonnecellen.) Als er lichtdeeltjes
4
Maak je eigen solar power station
natuurkunde 4 havo en 3/4 vwo
(fotonen) op dit materiaal vallen worden elektronen losgeslagen.
Deze worden door een elektrisch veld in het silicium naar één kant
van de siliciumplaat gedrukt. Daardoor ontstaat tussen de twee
aansluitpunten aan de boven- en onderkant van de zonnecel een
elektrische spanning.
De precieze werking van een zonnecel is vrij ingewikkeld en wordt
voor de echte liefhebber van techniek in meer detail beschreven in
bijlage A.
Figuur 2.
Zonnecellen zijn een handige bron van energie op afgezonderde locaties.
Links zijn ze onderdeel van een powerstation ver op zee (foto: Shell).
Rechts zijn ze de energiebron voor een lamp waarmee je altijd licht bij de hand
hebt, bijvoorbeeld in afgelegen dorpen in ontwikkelingslanden.
5
Maak je eigen solar power station
natuurkunde 4 havo en 3/4 vwo
2. De opbouw van het solar power station
Je weet nu waarvoor je een zonnecel kunt gebruiken en hoe een
zonnecel werkt. In dit project ga je een elektronische schakeling met
een zonnecel bouwen, waarmee je – in de zomer – een batterij kunt
opladen: een solar power station.
In figuur 3 zie je hoe het solar power station er uiteindelijk uit komt
te zien.
Figuur 3. Een solar power station
Links zie je de zonnecel die de lichtenergie moet opvangen en rechts
zie je de oplaadbare batterij. Daartussen zit een printplaatje met
elektrische verbindingen en componenten die ervoor zorgen dat:
a. de stroom van de zonnecel naar de batterij kan lopen,
b. je het functioneren van je opstelling kunt testen,
c. je kunt checken of de batterij vol is.
6
Maak je eigen solar power station
natuurkunde 4 havo en 3/4 vwo
De componenten
In figuur 4 zie je de verschillende componenten waaruit de batterijoplader bestaat.
Figuur 4. De onderdelen voor het solar power station
1
printplaat,
2
LED (light emitting diode),
3
zonnecel,
4
drukschakelaar (2 keer),
5
diode,
6
jumper,
7
oplaadbare batterij 1,2 V,
8
batterijhouder,
9
luidspreker,
10
transistor,
11
potentiometer.
We leggen bij elk onderdeel uit waar het voor dient en hoe het werkt.
7
Maak je eigen solar power station
natuurkunde 4 havo en 3/4 vwo
Printplaat
Een printplaat is een kunststof plaatje
waarop geleidende ‘draadjes’ zitten. De
draadjes maken de verbindingen
tussen de onderdelen van een circuit.
Op deze manier is het mogelijk om
makkelijk en snel veel onderdelen met
elkaar te verbinden op een klein
oppervlak.
Zonnecel
Een zonnecel zet de energie van het
invallende licht om in elektrische
energie: lichtdeeltjes die op de cel
vallen, slaan elektrische ladingen los
waardoor tussen de aansluitpunten een
elektrische spanning ontstaat met een
pluspool en een minpool. Het is
belangrijk om de cel goed op het
printplaatje aan te sluiten: ‘+’ aan ‘+’
en ‘-’ aan ‘-’.
Oplaadbare batterij
De meeste batterijen kun je maar één
keer gebruiken tot ze leeg zijn. Maar er
zijn ook batterijen die je weer op kunt
laden. Deze zijn duurder dan
wegwerpbatterijen maar je hebt er veel
langer iets aan. En met het gebruik
van deze batterijen reduceer je de
hoeveelheid chemisch afval.
Of een oplaadbare batterij vol is, kun
je meten: als de elektrische spanning
van de batterij hoger is dan een
drempelwaarde van 1,3 V is dan is de
batterij tenminste voor 90%
opgeladen.
Het is belangrijk om de batterij in de
juiste richting (plus- en minpool) in de
batterijoplader te leggen omdat de
batterij anders kapot kan gaan.
8
Maak je eigen solar power station
natuurkunde 4 havo en 3/4 vwo
Batterijhouder
De batterijhouder zorgt voor een
stevig, elektrisch contact tussen de
batterij en het printplaatje. Op de
houder is aangegeven aan welke kant
de pluspool van de batterij moet
komen.
LED’s
LED’s (Light Emitting Diodes) zijn
kleine, elektronische lampjes. Door een
LED kan de stroom maar in één
richting stromen en daarom moet je
goed opletten hoe je de LED aansluit.
Op de foto zie je dat bij de gebruikte
LED de plus-poot iets langer is dan de
min-poot.
Diode
Een diode geleidt elektrische stroom
heel goed in één richting, maar
praktisch niet in de andere richting.
Het is dus belangrijk dat je de diode
goed aansluit. De zwarte streep is de
min-kant van de diode. In de
batterijoplader moet de diode
voorkomen dat er stroom terugloopt
van de batterij naar de zonnecel als er
niet genoeg licht op de cel valt.
Daardoor zou de batterij zich weer
ontladen.
Jumper
Een jumper is niet meer dan een kleine
brug die de uiteinden van twee draden
op de printplaat met elkaar verbindt en
die geopend en gesloten kan worden
zoals een schakelaar. Hij heeft dezelfde
functie als een schakelaar maar is veel
goedkoper. De jumper wordt met de
korte pootjes op de printplaat
gemonteerd.
9
Maak je eigen solar power station
natuurkunde 4 havo en 3/4 vwo
Drukschakelaar
Een schakelaar opent of sluit een
elektrische verbinding afhankelijk van
de stand van de schakelaar. Onze
schakelaar is een zogenoemde
drukschakelaar die de elektrische
verbinding sluit als het knopje wordt
ingedrukt.
Het is misschien een beetje verwarrend
dat onze drukschakelaar 4 pootjes
heeft omdat twee aansluitpunten
voldoende zouden zijn. Als de
schakelaar wordt ingedrukt, ontstaat er
een elektrische verbinding van de twee
pootjes aan de ene lange zijde van de
schakelaar naar de twee pootjes aan
de andere lange zijde.
Gelukkig past de drukschakelaar maar
op één manier op het printje waardoor
hij niet fout gemonteerd kan worden.
Transistor
Een transistor is een elektronische
schakelaar. De transistor opent of sluit
de elektrische verbinding tussen de
aansluitpunten C en E. Dit gebeurt
echter niet mechanisch (door het
indrukken van een knopje of het
omzetten van een hendel) maar
elektrisch door het aanleggen van een
elektrische spanning aan het derde
aansluitpunt B: als de spanning bij B
hoog genoeg is wordt de elektrische
verbinding tussen C en E gesloten en
kan er een elektrische stroom lopen
tussen C en E. Als de spanning bij B te
laag is, blijft de verbinding
onderbroken en kan er geen stroom
lopen van C naar E.
In het solar power station gebruiken
we een transistor die stroom doorlaat
bij ongeveer 0,8 Volt tussen B en E.
10
Maak je eigen solar power station
natuurkunde 4 havo en 3/4 vwo
Potentiometer
Je kunt je een potentiometer – of
kortweg ‘potmeter’ – voorstellen als
twee weerstanden in serie met drie
aansluitpunten, zoals in het bovenste
plaatje te zien. Het bijzondere aan een
potentiometer is echter dat de
verhouding tussen de waarden van de
beide weerstanden met een stelknop
ingesteld kan worden. Dit zie je in het
middelste plaatje. Kijk in bijlage B hoe
je de spanning tussen A en B bepaalt.
In ons geval wordt de stelknop met
een schroevendraaier ingesteld.
Door aan de potmeter te draaien kun
je de spanning over de transistor
instellen.
Luidspreker
Bij een luidspreker wordt een
elektrische spanning tussen de
aansluitpunten omgezet in geluid. Ook
de luidspreker moet goed worden
aangesloten. Op de achterkant van de
luidspreker staat welk aansluitpunt
plus is en welke min.
11
B
A
C
B
A
C
Maak je eigen solar power station
natuurkunde 4 havo en 3/4 vwo
Het elektrische schema
Het elektrische schema van het solar power station bestaat uit drie in
elkaar geschoven circuits: een hoofdcircuit en twee testcircuits.
Met het hoofdcircuit (zie figuur 5) wordt de batterij opgeladen. Aan
de linkerkant van het schema zie je de zonnecel die de stroom moet
opwekken. De pluspool van de zonnecel is via een diode en een
jumper met de pluspool van de oplaadbare batterij verbonden, en de
minpool van de zonnecel met de minpool van de batterij.
De diode moet voorkomen dat er van de batterij stroom terugloopt
naar de zonnecel als er niet genoeg licht op de cel valt.
Voor het opladen van de batterij moet de jumper gesloten zijn. Maar
voor het testen van de opstelling en voor de meet- en rekenopdracht
is het handig als je de zonnecel en de batterij kunt ontkoppelen. Dan
wordt de jumper geopend.
Tussen de contactpunten S+ en S- kun je de spanning tussen de
uiteinden van de zonnecel meten, en tussen de punten L+ en L- (bij
geopende jumper) de laadstroom naar de batterij.
Figuur 5. Het hoofdcircuit
12
Maak je eigen solar power station
natuurkunde 4 havo en 3/4 vwo
Het tweede circuit bestaat uit de zonnecel, een drukschakelaar en
een LED, zoals je in figuur 6 kunt zien.
Figuur 6. Zonnecel testcircuit (2e circuit)
Met dit circuit kun je testen hoeveel stroom de zonnecel levert: als de
drukschakelaar wordt ingedrukt loopt er een elektrische stroom van
de pluspool van de zonnecel door de LED naar de minpool van de
zonnecel. Hoe sterker de LED begint te branden, hoe groter de
stroom.
13
Maak je eigen solar power station
natuurkunde 4 havo en 3/4 vwo
Met het derde circuit (zie figuur 7) kun je testen of de batterij al
volledig is opgeladen of nog niet.
Figuur 7. Batterij testcircuit (3e circuit)
Dit circuit werkt als volgt: als de drukschakelaar wordt ingedrukt
loopt er een stroom van de pluspool van de batterij naar de minpool
van de batterij via de schakeling met de spanningsdeler, luidspreker
en transistor.
De transistor is een elektronische schakelaar: als de batterij niet
volledig is opgeladen, is de spanning aan aansluitpunt B van de
transistor te laag en wordt de verbinding tussen C en E onderbroken.
Daardoor kan er geen stroom door de luidspreker lopen en blijft de
luidspreker stil. Als de batterij echter voldoende is opgeladen, is het
spanningsniveau bij B voldoende hoog waardoor de transistor een
elektrisch geleidende verbinding tussen C en E opent. In dit geval
kan een stroom door de luidspreker lopen en begint deze te piepen.
Door de instelling van de potentiometer wordt bepaald bij welke
laadtoestand van de batterij de transistor van ‘gesloten’ naar ‘open’
schakelt.
14
Maak je eigen solar power station
natuurkunde 4 havo en 3/4 vwo
Figuur 8 toont het complete elektrische schema met de drie in elkaar
geschoven circuits. Dit schema staat ook op de printplaat zoals te
zien in figuur 9.
Figuur 8. Elektrisch schema van het solar power station
Figuur 9. Elektrisch schema op de printplaat
15
Maak je eigen solar power station
Bijlage A
natuurkunde 4 havo en 3/4 vwo
Hoe werkt een zonnecel?
Iets meer in detail ziet het er zo uit: het basismateriaal van
zonnecellen zijn siliciumkristallen. Silicium staat in de vierde kolom
van het periodiek systeem van de elementen. Een siliciumatoom
heeft 4 vrije elektronen om bindingen met 4 elektronen van
buuratomen in te gaan.
Si
Si
Si
Si
Si
Figuur 10.
De kristalbindingen in zuiver silicium
Om het silicium beter elektrisch geleidend te maken, worden in het
siliciumkristal atomen ingebouwd uit de vijfde of derde kolom van het
periodiek systeem van de elementen.
Als een atoom uit de vijfde kolom – bijvoorbeeld fosfor – wordt
ingebouwd, blijft er per atoom een elektron over dat niet in een
binding is vastgelegd. Deze elektronen kunnen zich vrij door het
kristal bewegen.
Een siliciumkristal dat op deze manier ‘verontreinigd’ is heet
n- gedoteerd. De ‘n’ staat voor ‘negatief’, omdat de bewegende
lading elektrisch negatief geladen is.
Si
Si
P
Si
Si
Figuur 11.
N-gedoteerd silicium, let op het extra elektron
16
Maak je eigen solar power station
natuurkunde 4 havo en 3/4 vwo
Als een atoom uit de derde colom van het periodiek systeem wordt
ingebouwd – bijvoorbeeld boor – blijft er per donoratoom een plek
vrij in de bindingen met de silicium buuratomen. In deze plek kunnen
elektronen uit nabije bindingen springen waardoor de vrije plek
verschuift. Men zegt dan dat zich een positief geladen gat door het
kristal beweegt. Zo’n kristal heet daarom p-gedoteerd, ‘p’ voor
positief geladen.
Si
Si
B
Si
Si
Figuur 12.
P-gedoteerd silicium, let op het ontbrekende elektron
Voor een zonnecel worden n- en p-gedoteerd silicium bij elkaar
gebracht. In het n-type silicium zijn de vrije ladingen negatief en de
donoratomen, die een elektron verloren hebben, positief geladen. In
het p-type silicium is het andersom.
Als n- en p-type silicium met elkaar in contact zijn – dat noemt men
een ‘pn-overgang’ – komen er door de ‘wilde’ thermische beweging
van de deeltjes elektronen van het n-type silicium naar het p-type
silicium en gaten van het p-type silicium naar het n-type.
‐
+
‐
+
+
+
‐
‐
‐
‐
+
+
‐
‐
+
‐
+ ‐
+
‐
p‐type
+
+
‐
+
‐
+
‐
+
+
‐
+
‐
n‐type
Figuur 13.
De diffusie van ladingen over de pn-overgang
Dit gaat door totdat door deze stroom van geladen deeltjes aan het
grensvlak tussen de twee materialen muren van elektrische ladingen
zijn opgebouwd: negatieve ladingen in het p-materiaal en positieve
ladingen in het n-materiaal. Er ontstaat een elektrisch veld van n
naar p. De negatieve ladingen stoten de positieve gaten af waardoor
17
Maak je eigen solar power station
natuurkunde 4 havo en 3/4 vwo
deze niet meer van p naar n kunnen stromen en de positieven stoten
de negatieve elektronen af waardoor deze niet meer van n naar p
kunnen. De stroom valt helemaal stil.
+
‐
+
‐
+
‐
+
+
‐
+
‐
+
‐
+
‐
‐
+
+
‐
+
‐
+
‐
+
‐
‐
+
+
‐
p‐type
‐
n‐type
elektrisch
veld
Figuur 14.
Het elektrisch veld dat ontstaat bij een pn-overgang
En pas nu komt de zon in het spel. Als een lichtdeeltje, een ‘foton’, in
het overgangsgebied tussen p- en n-materiaal op een siliciumatoom
valt en een elektron uit een binding losslaat, ontstaat een
elektron-gat-paar van vrije ladingen. Het elektron wordt door het
elektrische veld in het overgangsgebied naar het n-type silicium toe
gezogen en het gat door hetzelfde elektrische veld naar het p-type
silicium. Als de uiteinden van p- en n-materiaal met een elektrische
draad worden verbonden dan gaat er voor elke elektron die het nmateriaal ingedrukt wordt een elektron de draad in en voor elke gat
die het p-materiaal ingedrukt wordt een gat. Zo begint er een
elektrische stroom te vloeien.
A
foton
‐
+
‐
+
+
+
‐
‐
‐
+
‐
+
‐
+
‐
+
‐
+ ‐
+
‐
+
+
‐
+
‐
+
+
p‐type
+
‐
‐
‐
+
‐
n‐type
elektron‐gat generatie
Figuur 15.
De generatie van elektriciteit onder de invloed van zonlicht
18
Maak je eigen solar power station
Bijlage B
natuurkunde 4 havo en 3/4 vwo
De potmeter als spanningsdeler
Zoals je al gezien hebt, kun je een potentiometer beschouwen als
twee weerstanden in serie met drie aansluitpunten. Dit is in het
bovenste deel van figuur 16 te zien. Het bijzondere aan een
potentiometer is dat de verhouding tussen de waarden van de beide
weerstanden ingesteld kan worden, zoals onder in figuur 16.
B
A
C
B
A
C
Figuur 16.
Het principe van een potentiometer
Potentiometers worden vaak gebruikt als spanningsdeler: als er
tussen de aansluitpunten A en C een spanning UAC wordt aangelegd
dan is de spanning tussen B en C:
U BC =
RBC
U AC
R AB + RBC
Je kunt met een potentiometer dus elke spanning UBC instellen tussen
0 V en UAC . Voor de batterijoplader wordt de spanningsdeler gebruikt
om de schakelspanning van de transistor nauwkeurig in te stellen.
19
Maak je eigen solar power station
natuurkunde 4 havo en 3/4 vwo
Bijlage C
Het monteren van de componenten
op de printplaat
Het monteren van de componenten met pootjes
De verschillende componenten worden aan de voorkant van de
printplaat – daar waar het elektrische schema wit opgeprint is geplaatst en aan de achterkant gesoldeerd.
y Het is handig als de printplaat vastgeklemd is tijdens het solderen.
y Plaats de kleinste componenten als eerste.
y Buig de pootjes van een component in model zodat ze in de
daarvoor bedoelde gaten van de printplaat passen.
y Soldeer elk pootjes vast op de achterkant van de printplaat.
y Knip de pootjes daarna buiten de soldeerverbinding af.
y Zorg ervoor dat de ruimte tussen een gaatje in de printplaat en
een er doorheen stekend pootje aan de onderzijde van de
printplaat rondom wordt opgevuld met een holle bocht met
soldeertin (zie figuur 17).
onderzijde
Pootje van component
Opvulling met soldeertin
Printplaat
bovenzijde
Tinrandje op printplaat
Figuur 17.
Een gesoldeerd pootje van een elektronisch onderdeel
Het bevestigen van elektrische draden
Een elektrische draad bestaat meestal uit een geleidende
binnendraad en een niet geleidende bekleding. Dit wordt de mantel
genoemd. Om zo’n draad te kunnen solderen moet je er eerst de
geleidende binnendraad blootleggen.
y Verwijder de mantel met behulp van een striptang.
20
Maak je eigen solar power station
natuurkunde 4 havo en 3/4 vwo
y Draai de bundel dunne draadjes waaruit binnendraad bestaat
stevig in elkaar. De kale binnendraad wordt dan op de juiste plek
gesoldeerd.
y Als het gestripte uiteinde niet door een gaatje op de printplaat
gaat, verwijder dan bijvoorbeeld vijf van de twintig draadjes van
de bundel.
Aan de kant van de zonnecel zijn geen gaten voor de draden. Hier
kun je de draden op de volgende manier solderen.
y Leg eerst op elk van de beide vierkante aansluitpunten aan de
onderkant van de zonnecel een druppel soldeertin.
y Druk dan de draadeinden vlak tegen de bubbel tin aan terwijl je de
bubbel nog een keer opwarmt met de soldeerbout tot het tin smelt
en over de draad heen vloeit.
21
Maak je eigen solar power station
Bijlage D
natuurkunde 4 havo en 3/4 vwo
Hoe moet je solderen?
Wat is solderen en waarvoor wordt het gebruikt?
Solderen is het verbinden van twee metalen door middel van een
ander metaal. Bij solderen smelten de beide aan elkaar te verbinden
delen niet. Solderen is eigenlijk een soort lijmen met gesmolten
metaal als lijm. Solderen wordt onder andere gebruikt om
metaaldraden met elektronische onderdelen te verbinden en om
componenten op een printplaat vast te maken.
Om te kunnen solderen heb je een soldeerbout en soldeertin nodig.
Hoe soldeer ik een component aan de printplaat in 10
stappen?
1. Zet de soldeerbout aan.
Pas op : soldeerijzers worden heet (~ 350° C)
2. Als het mogelijk is, zet je de printplaat vast.
3. Controleer of de printplaat en het component goed schoon zijn.
4. Als de soldeerbout warm is, smelt je een kleine hoeveelheid
soldeertin aan de punt.
5. Veeg de punt met een nat sponsje schoon.
(Smelt eventueel weer een kleine hoeveelheid soldeertin aan de
punt.)
6. Maak de soldeerplaats op de printplaat en op de component
tegelijkertijd warm met de stift van je soldeerbout.
Let op: beide elementen moeten even warm zijn.
Let op: soldeer snel, laat de onderdelen niet te heet worden!
7. Houd de punt van de bout stevig tegen de soldeerplaats aan
terwijl je een dun laagje soldeertin laat smelten op de
soldeerplaats. Gebruik weinig soldeertin want de pootjes van de
componenten zitten vaak dicht op elkaar.
Let op: breng het soldeertin aan op de soldeerplaats, niet op de
bout!
Let op: twee verschillende soldeertinverbindingen mogen elkaar
niet aanraken (kortsluiting)!
8. Haal de soldeerbout weg en laat de verbinding een aantal
seconden afkoelen.
Let op: beweeg de verbinding niet voordat het soldeertin koud is
geworden!
9. Controleer of je verbinding stevig genoeg is.
10. Als je klaar bent met solderen, was je je handen met water en
zeep.
22
Maak je eigen solar power station
natuurkunde 4 havo en 3/4 vwo
Bijlage E
Fouten zoeken in de schakeling:
een aantal tips
Test 1 – Wekt de zonnecel voldoende elektrische spanning op?
Meet je geen spanning tussen de 1V en 2,5V? Ga dan de volgende
stappen na:
1. Valt het licht van de lamp op de zonnecel?
2. Zijn de draden tussen printplaatje en zonnecel goed aangesloten?
Heb je deze vragen met ‘ja’ beantwoord en meet je nog steeds geen
spanning tussen 1V en 2,5V?
VRAAG dan pas OM HULP.
Test 2 – Loopt er een oplaadstroom naar de batterij?
Meet je geen stroom boven de 10 mA? Ga dan de volgende stappen
na:
3. Valt het licht van de lamp op de zonnecel?
4. Zit de batterij in de goede stand in de houder?
5. Zijn de plus- en de min-kant van de batterijhouder in de goede
richting aangesloten?
6. Zijn de plus en de min van de zonnecel met de goede polen
aangesloten?
7. Is de diode in de goede richting aangesloten?
Heb je alle vragen met ‘ja’ beantwoord en meet je nog steeds geen
stroom boven de 10 mA?
VRAAG dan pas OM HULP.
23
Maak je eigen solar power station
natuurkunde 4 havo en 3/4 vwo
Test 3 – Werkt de tester om te meten of er stroom door de
zonnecel wordt opgewekt?
Als de LED niet gaat branden, kan het zijn dat je de LED per ongeluk
verkeerd om hebt gemonteerd. Je kunt dit nu niet meer aan de hand
van de pootjes van de LED zien omdat je die al hebt afgeknipt.
y Controleer nu het volgende:
Als je goed kijkt, zie je dat de vorm van de twee elektroden in de
LED verschillend is. In figuur 18 kun je zien welke elektrode de
pluspool en welke elektrode de minpool van de LED is.
Figuur 18.
De vorm van de plus- en minpool in het kapje van de LED
Is de LED goed aangesloten?
VRAAG dan pas OM HULP.
Test 4 en afregeling – is de batterij al vol?
Gaat de luidspreker niet piepen?Ga dan de volgende punten na:
1. Zit de luidspreker met de pluspool aan de kant van de transistor
in de schakeling?
2. Is de transistor goed aangesloten, met de ronde kant naar de
potentiometer.
3. Is de potentiometer goed aangesloten, met de middelste pin naar
de transistor?
Doet de luidspreker het nog steeds niet?
VRAAG dan pas OM HULP.
24
Maak je eigen solar power station
natuurkunde 4 havo en 3/4 vwo
Bijlage F
Ontwerpen: doe meer met het
solar power station
Nu het solar power station klaar is, wil je het natuurlijk gaan
gebruiken. Ga je hem binnen voor het raam zetten om de zon te
‘vangen’ of wil je hem liever buiten zetten om nog meer licht op te
vangen? In het laatste geval wil je hem waarschijnlijk inbouwen in
een waterdichte behuizing. Of misschien wil je met studiegenoten
twee sets in een modelauto bouwen om die echt te laten rijden. Of
wil je nog effectiever de zon vangen met een paraboolspiegel zodat
de batterij sneller wordt geladen. Kortom kies eerst je doel.
‘Ontwerpen’ = ‘vooraf bedenken’. Dit is zeer belangrijk bij industriële
productie. Het ontwerpproces bestaat uit meerdere stappen, van het
uitzoeken aan welke eisen het product moet voldoen tot het maken
van een prototype. Je kunt door middel van een discussie een ‘pakket
van eisen’ samenstellen waaraan het product moet voldoen. Denk
bijvoorbeeld aan: Gebruik ik het power station alleen binnen of moet
het ook regenwaterbestendig zijn? Hoe kan ik ervoor zorgen dat de
batterij gemakkelijk te plaatsen en te verwijderen is? Wil ik de
techniek zichtbaar laten of wil ik liever een chique uitstraling?
Je kunt ook een creatief ontwerp maken voor de behuizing. Het
bedenken en uitvoeren van een design is heel inspirerend!
Gebruik de ontwerpmethode die bij jou op school gangbaar is. Je
kunt ernaar vragen bij je docent. Ontwerpen gaat het gemakkelijkst
als je de ontwerpstappen volgt, dus: sluit eerst een ontwerpstap af
voor je aan de volgende begint.
Als je inspiratie op wilt doen, kun je bijvoorbeeld eens kijken op:
http://www.domusaegis.nl/duurzame_energie/zonneenergie
http://www.natuurkunde.nl/artikelen/view.do?supportId=836546
http://www.engineering-online.nl/?com=content&action=solar_energy
Veel succes met het ontwerpen (en uitvoeren) van een
spannende toepassing voor je solar power station!
25
Maak je eigen solar power station
natuurkunde 4 havo en 3/4 vwo
Aantekeningen
26
Maak je eigen solar power station
natuurkunde 4 havo en 3/4 vwo
27
Kijk voor meer informatie over Jet-Net op:
www.jet-net.nl