Калькулятор: от истоков к современному воплощению.

Калькулятор: от истоков к современному воплощению.

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.

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.

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.

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.

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

• Резистор R1 и конденсатор C1 согласно схемы.
• Транзистор V2 германиевый, так как он работает в качестве генератора даже при напряжении 0,4 В.
• Трансформатор наматывается на ферритовом колечке. Первичная обмотка содержит 20 витков провода диаметром 0,1 мм (10 витков + 10 витков). Вторичная обмотка содержит 100 витков того же провода.
• К выходу вторичной обмотки подключен диодный мост V3.
• На выходе параллельно заряжаемой батарейке подключается емкость от 0,1 до 1 мкф.
• Предусматривается возможность подзарядки от солнечной панели калькулятора батареек до 3-х вольт включительно.

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.

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).

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 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.

Калькулятор на солнечной батарее

В современном мире, учебу школьника и студента, работу бухгалтера и инженера, невозможно представить без использования калькулятора. Наиболее востребованы в этом сегменте электронных устройств – калькуляторы, работающие на солнечных батареях.

Как работает

По своей конструкции, внешнему виду и количеству выполняемых операций, калькуляторы могут сильно различаться, но тем не менее, по принципу работы, они схожи.

Калькулятор, работающий на солнечной батарее, имеет в своем составе следующие элементы:

1. Корпус – может быть выполнен из различного вида пластика или иного прочного и легкого материала, различной расцветки и дизайна.
2. Клавиатура, оснащенная резиновыми кнопками, служащая для набора необходимых значений и требуемых функций.
3. Электронная плата – являющаяся основой устройства, обеспечивающая выполнение необходимых операций.
4. Дисплей жидкокристаллический – отражает выполнение операций.
5. Солнечная батарея – служит источником энергии устройства, обеспечивающая его работу.

Аккумулятор – источник питания, обеспечивающий работу калькулятора, при недостаточном освещении (на приведенном ниже рисунке не указан).

Электронная плата – это основной элемент калькулятора, который может быть выполнен из различных комплектующих, что определяется количеством выполняемых операций и функций. Главной составной частью платы является микросхема. При нажатии на клавиши клавиатуры, происходит замыкание определенной электрической цепи, что вызывает прохождение электрического тока и как следствие, выполнение определенных действий. Жидкокристаллический дисплей отображает выполняемые действия и получаемый результат.

Для работы электрической схемы устройство оснащено солнечной батарей, принцип работы которой основан на преобразовании энергии солнечного или искусственного света в электрическую энергию путем создания разности потенциалов в фотоэлементах, являющихся основой этого элемента устройства.

Принцип работы фотоэлементов, изготавливаемых из двух слоев кремния, заключается в создании электрического поля между этими слоями, в результате воздействия света на них.
В верхний слой, обращенный в сторону источника света, добавляется фосфор, в нижний – бор. Когда свет попадает на фотоэлемент, внутри слоев происходит образование дополнительного количества отрицательно заряженных электронов – в верхнем слое, и «дырок» — в нижнем. Между слоями образуется электрическое поле и как следствие, разность потенциалов между ними. При подключении нагрузки (замыкание цепи), отрицательно заряженные частицы движутся в нижний слой, положительно заряженные – в верхний, в цепи протекает электрический ток, устройство работает.

Популярные модели

В настоящее время промышленностью выпускается большое количество различных калькуляторов, поэтому всегда есть возможность выбрать требуемую модель, в соответствии с предъявляемыми к ней требованиями, дизайну и габаритными размерами.

Вот некоторые из популярных моделей, и их характеристики:

• Citizen SDC-640II – так называемый, бухгалтерский, настольный калькулятор. Изготовлен из пластика и оснащен ЖК дисплеем с 14-ю разрядами. Работает от солнечной батареи и имеет в своей конструкции обычную, плоскую батарейку.

• Canon WS-1210T – настольный калькулятор, оснащенный 12-ти разрядным дисплеем и возможностью изменять его угол наклона по отношению к плоскости клавиатуры. Имеет в составе предусмотренных функций некоторые бухгалтерские операции (расчет наценки, налоговые операции и т. д.). При перегреве элементов питания, аппарат автоматически выключается. В качестве источника электрической энергии служит солнечная батарея и плоская батарейка.

• Сенсорный прозрачный калькулятор – одна из новинок подобных устройств. Модель изготовлена из прозрачного пластика и оборудована сенсорными клавишами. Единственным источником энергии служит солнечная батарея. ЖК дисплей обладает 8-ю разрядами.

Калькулятор кредитная карта

Еще одной из разновидностей калькуляторов, использующих в качестве источника питания энергию света, является «калькулятор кредитная карта».

Данный тип портативных устройств, по своей форме, напоминает кредитную карту и имеет очень малую толщину и габаритные размеры — 86 х 53 х 28 мм. Калькулятор практичен и удобен при эксплуатации, выполняет следующие функции: умножение, деление, сложение и вычитание.

Восьми разрядный ЖК дисплей, источник питания — солнечная батарея.

Средние цены

Стоимость калькулятора зависит от его назначения, мощности и количества функций, которые он способен выполнять, марки и бренда производителя, а также торговой сети, где он реализуется.

Для того, чтобы определить порядок цен, на данные устройства, ниже приведены цены на уже рассмотренные модели, это:

1. Модель Citizen SDC-640II, в зависимости от торговой сети и региона продажи, стоимость составляет от 700,00 до 1100,00 рублей.
2. Модель Canon WS-1210T, у различных продавцов, стоит от 600,00 до 1100,00 рублей.
3. Сенсорный прозрачный калькулятор, в различных торговых сетях, стоит от 400,00 до 800,00 рублей.
4. Калькулятор кредитная карта – стоит от 100,00 до 600,00 рублей.

Как зарядить

Электронные устройства, в том числе и калькуляторы, использующие в качестве источника энергии солнечную батарею, не требуют выполнения отдельной операции по зарядке элемента питания.
После включения в работу, подобные устройства готовы к работе и способны выполнять необходимые вычисления. Резервный источник питания, которым является плоская батарейка, служит для резервного электроснабжения устройств, в случае выхода из строя солнечной батареи или при условии работы без наличия источников света.

Что делать если не работает

Как любое электронное устройство, калькулятор также может выйти из строя и причин может быть несколько, это:

• Поврежден ЖК дисплей – при подобной неисправности необходимо его заменить аналогичным;
• Западают клавиши (кнопки) – корпус необходимо вскрыть и прочистить замыкаемые контакты;
• Калькулятор не производит вычисления – вышла из строя микросхема, устройство подлежит утилизации, т.к. ремонт будет нерентабельным;
• При выходе из строя плоской батарейки или солнечной панели – элементы питания заменяются на аналогичные.

Источник https://ekobatarei.ru/kalkulyator-ot-istokov-k-sovremennomu-voploshheniyu

Источник https://2shemi.ru/ustanovka-na-kalkulyator-solnechnoj-paneli/

Источник https://alter220.ru/solnce/kalkulyator-na-solnechnoj-bataree.html