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