ස්ථාවර විදුලි රැහැන් ඇදීමට නොහැකි එළිමහන් ස්ථානවල ආරක්ෂිත කැමරා සවි කිරීමේදී, බලශක්ති අවශ්යතාවය ස්වාධීනව සපුරා ගැනීම ප්රධාන අභියෝගයකි. මේ සඳහා සූර්ය පැනල සහ ප්රතිචක්රීකරණය කළ හැකි බැටරි තාක්ෂණය භාවිතයෙන් ක්රියාත්මක වන පද්ධති භෞතික විද්යාත්මක හා රසායනික මූලධර්මයන්ට අනුකූලව සැලසුම් කළ යුතුය.
ලිතියම් බැටරිවල රසායන විද්යාව සහ උෂ්ණත්වයේ බලපෑම
ස්ථාවර විදුලියක් නොමැති කැමරාවක හෘද ස්පන්දනය වන්නේ එහි අඩංගු බැටරියයි. වර්තමානයේ මේ සඳහා බහුලවම භාවිත වන්නේ ලිතියම්-අයන (Lithium-ion) සහ ලිතියම් අයන් පොස්පේට් (LiFePO4) බැටරි තාක්ෂණයන්ය. ලිතියම්-අයන බැටරි ඉහළ ශක්ති ඝනත්වයකින් යුක්ත වන අතර කුඩා ඉඩක වැඩි විදුලි ධාරිතාවක් ගබඩා කර තබා ගත හැක. කෙසේ වෙතත්, එළිමහන් පරිසර උෂ්ණත්වය මෙම රසායනික ක්රියාවලීන්ට සෘජුවම බලපායි.
උෂ්ණත්වය සෙල්සියස් අංශක 0 ට වඩා අඩු වන විට, බැටරිය තුළ ඇති ඉලෙක්ට්රොලයිට් ද්රාවණයේ දුස්ස්රාවිතාව ඉහළ යයි. මෙහි ප්රතිඵලයක් ලෙස ලිතියම් අයනවල චලිතය මන්දගාමී වන අතර බැටරියේ අභ්යන්තර ප්රතිරෝධය ඉහළ යයි. මෙය ඇරීනියස් සමීකරණයට (Arrhenius equation) අනුකූලව රසායනික ප්රතික්රියා වේගය අඩාල වීමක් ලෙස පැහැදිලි කළ හැකිය. ශීත දේශගුණය තුළ බැටරියේ ධාරිතාව තාවකාලිකව 20% සිට 30% දක්වා අඩු විය හැක. LiFePO4 බැටරි මෙම තත්ත්වයන්ට වඩා හොඳින් ඔරොත්තු දෙන අතර ඒවායේ ආයු කාලය (charge-discharge cycles) සාමාන්ය ලිතියම් බැටරිවලට වඩා තුන් ගුණයකින් පමණ වැඩි වේ.
සූර්ය පැනල මඟින් ශක්තිය පරිවර්තනය කිරීමේ භෞතික විද්යාව
ස්වාධීන කැමරා පද්ධතියක අඛණ්ඩ ක්රියාකාරිත්වය සඳහා සූර්ය පැනලයක් මඟින් බැටරිය නිරන්තරයෙන් ආරෝපණය කිරීම අත්යවශ්ය වේ. මෙහිදී සිදුවන්නේ ෆොටෝවෝල්ටීයතා ආචරණය (photovoltaic effect) හරහා සූර්යාලෝකයේ ඇති ෆෝටෝන අර්ධ සන්නායක ද්රව්යයක් මත ගැටී නිදහස් ඉලෙක්ට්රෝන නිපදවීමයි. එළිමහන් කැමරා සඳහා ප්රධාන වශයෙන් මොනොක්රිස්ටලයින් (monocrystalline) සහ පොලික්රිස්ටලයින් (polycrystalline) පැනල භාවිත වේ. මොනොක්රිස්ටලයින් පැනලවල කාර්යක්ෂමතාව 15-20% අතර ඉහළ මට්ටමක පවතින අතර අඳුරු හෝ වලාකුළු සහිත දිනවලදී පවා ඒවා වඩාත් හොඳින් ක්රියා කරයි.
සූර්ය පැනලයේ පිහිටීම සහ ඇලවීමේ කෝණය (tilt angle) උපරිම සූර්ය විකිරණය (solar irradiance) ලබා ගැනීමට තීරණාත්මක වේ. පැනලය ස්ථාපනය කළ යුත්තේ වසරේ වැඩිම සූර්යාලෝකයක් ලැබෙන දකුණු දිශාවට (උත්තර අර්ධගෝලයේදී) හෝ උතුරු දිශාවට (දක්ෂිණ අර්ධගෝලයේදී) මුහුණ ලා ය. පැනලයේ ඇලවීමේ කෝණය එම ප්රදේශයේ අක්ෂාංශයට ගැලපෙන සේ සකස් කළ යුතුය. ශීත සෘතුවේදී සූර්යයා ක්ෂිතිජයට ආසන්නව ගමන් කරන බැවින්, පැනලය වඩාත් සිරස් අතට (vertical tilt) තැබීමෙන් හිම රැඳීම වැළැක්වීමට සහ අඩු කෝණයකින් වැටෙන හිරු එළිය උපරිමයෙන් ග්රහණය කර ගැනීමට උපකාරී වේ.
බලශක්ති පරිභෝජනය කළමනාකරණය සහ PIR සංවේදක
ස්ථාවර විදුලියක් නොමැතිව දිගු කාලයක් ක්රියා කිරීමට නම්, කැමරාවේ බලශක්ති පරිභෝජනය අවම මට්ටමක තබා ගත යුතුය. පැය 24 පුරාම අඛණ්ඩව වීඩියෝ පටිගත කිරීම සිදු කළහොත් කුඩා බැටරියක් පැය කිහිපයකින් ක්රියාවිරහිත වේ. මේ නිසා, නවීන ස්වාධීන කැමරා ක්රියාත්මක වන්නේ "අවදි-නිද්රා" (wake-sleep cycle) ක්රියාවලියක් මඟිනි.
මෙම කාර්යය සඳහා PIR (Passive Infrared) හෙවත් පැසිව් අධෝරක්ත සංවේදක භාවිත කෙරේ. PIR සංවේදකය ක්රියා කරන්නේ පරිසරයේ ඇති වස්තූන්ගෙන් නිකුත් වන තාප විකිරණයේ (thermal radiation) වෙනස්වීම් හඳුනා ගැනීමෙනි. සාමාන්ය වීඩියෝ චලන හඳුනාගැනීමේ ක්රමවේදවලදී (pixel-change detection) කැමරාවේ ප්රොසෙසරය නිරන්තරයෙන් ක්රියාත්මක විය යුතු අතර ඒ සඳහා විශාල විදුලි බලයක් වැය වේ. නමුත් PIR සංවේදකය ඉතා අඩු ක්ෂුද්ර ඇම්පියර් (microamps) ප්රමාණයකින් ක්රියාත්මක වන අතර, මිනිසෙකු හෝ සතෙකු වැනි උණුසුම් වස්තුවක් පසුකර යන විට පමණක් කැමරාවේ ප්රධාන පද්ධතිය මිලි තත්පර කිහිපයකින් සක්රීය කරයි. මෙමඟින් බැටරි ආයු කාලය මාස කිහිපයක් දක්වා දීර්ඝ කරගත හැක.
පද්ධතියේ ප්රායෝගික සැකසුම සහ නඩත්තුව
විදුලි කාන්දුවීම් සහ වෝල්ටීයතා හානි වැළැක්වීම සඳහා සියලුම සම්බන්ධතා නිසි පරිදි පරිවරණය කළ යුතුය. අඩු වෝල්ටීයතා සෘජු ධාරා (DC) රැහැන් භාවිත කිරීමේදී සිදුවන වෝල්ටීයතා පරිහානිය (voltage drop) වැළැක්වීම සඳහා කේබල් දිග අවම මට්ටමක තබා ගත යුතුය. එළිමහන් සම්බන්ධක ජලයෙන් ආරක්ෂා කිරීම සඳහා ස්වයං-ඇලවුම් රබර් ටේප් (self-amalgamating tape) භාවිත කිරීම සුදුසුය. මෙය කේශාකර්ෂණ ක්රියාවලිය (capillary action) මඟින් වයර් ඇතුළට ජලය කාන්දු වීම වළක්වයි.
සූර්ය පැනලය මත දූවිලි, පරාග හෝ කුරුළු වසූරි තැන්පත් වීමෙන් ආලෝක කිරණ අවහිර වී එහි කාර්යක්ෂමතාව සීඝ්රයෙන් පහත වැටේ. මේ නිසා වසරකට කිහිප වතාවක් මෘදු රෙදි කඩක් සහ පිරිසිදු ජලය භාවිතයෙන් පැනලයේ මතුපිට පිසදැමීම සිදු කළ යුතුය. කිසිවිටකත් රසායනික සේදුම්කාරක හෝ රළු ස්පන්ච් භාවිත නොකළ යුත්තේ ඒවායින් පැනලයේ ආරක්ෂිත ආලේපනයට හානි සිදු විය හැකි බැවිනි.
