Pri bývaní mimo mesta je veľa prípadov, možno budete potrebovať malé množstvo elektriny na napájanie nízkoenergetického zariadenia. Napríklad na prevádzku kompaktnej meteorologickej stanice, monitorovanie hladiny vody v nádrži, riadenie automatizácie skleníka, núdzové osvetlenie záhradnej cesty alebo malej miestnosti a ďalších zariadení. Pre každý z nich je potrebné mať zdroj energie - batériu, batériu alebo sieťové napájanie (PSU). V prípade pravidelného nabíjania zariadenia sa odporúča použiť napájaciu jednotku napájanú z batérie. Navyše, pre nabíjanie pomocou zariadení v týchto podmienkach je najvýhodnejšie použiť obnoviteľnú veternú energiu, ktorá zabezpečí úspornosť a autonómnosť dodávky energie.
V našom prípade zvážime možnosť využitia veternej energie na núdzové osvetlenie záhradnej toalety, ktorá stojí osobitne na okraji pozemku. Pretože jasné osvetlenie tohto objektu nie je potrebné, na vyriešenie tohto problému postačuje nízka energia. Počas dňa je batéria nabíjaná vetrovou energiou av tme ju podľa potreby dodáva.
Na výrobu energie potrebujete veterný generátor s výkonom niekoľkých wattov, batériu s malou kapacitou a nabíjačku, zariadenie na prispôsobenie napätia.
Generátor vetra
Ako elektrický generátor sa používa modifikovaný kompaktný permanentný štartér do automobilu. Výkon generátora: striedavý prúd s výkonom 1,0 ... 6,5 W (v závislosti od rýchlosti vetra). Napätie - 1 ... 6 v; prúd - 0,2 ... 1,1 a (v rozsahu: malá - priemerná rýchlosť vetra).
V článku je opísaný variant premeny štartéra na generátor.
Na pohon elektrického generátora sa vyrobila rotorová turbína so zvislou osou rotácie. Táto veterná turbína stojí takmer nič a dá sa ľahko vyrobiť domov podmienky. Okrem toho takáto turbína pracuje takmer ticho a bez ohľadu na to, kde vietor fúka. Účinnosť tejto turbíny je malá, ale to je dostatočné na fungovanie tohto zariadenia. Všetko je zabezpečené dĺžkou práce a oplatí sa jednoduchosťou a spoľahlivosťou dizajnu. Varianta výroby turbíny je opísaná v článok
Batéria a nabíjačka.
Ako zariadenie na uchovávanie energie je použiteľná lítium-iónová batéria z mobilného telefónu. Uvádzame schému a výrobný postup nabíjačky (nabíjačky) pre túto batériu v článku.
Vstupné údaje nabíjačky: jednosmerné napätie 5,5 ... 30 V. Výstupné napätie navrhovanej nabíjačky v rozsahu 4,18 - 4,20 V. Pri použití inej batérie s vhodným nastavením umožňuje nabíjačka získať výstupné napätie do 2,5 ... 27 V.
Zhoda napätia
Napätie a prúd z veternej turbíny sa líšia v závislosti od rýchlosti vetra, takže pre praktické použitie musíme byť schopní nabiť batériu a ušetriť energiu, aby sme ju mohli použiť. Na tento účel sa musí elektrina z veterného generátora previesť zo striedavého prúdu na jednosmerný, s napätím dostatočným na fungovanie nabíjačky batérií.
Navrhovaný veterný generátor, ako je zrejmé z výstupných charakteristík, nie je schopný vyrábať potrebné napätie kvôli nízkej rýchlosti. Pri priemernej rýchlosti vetra je možné na výstupe získať napätie približne 2 ... 5 V a na nabitie batérie je potrebné napätie vyššie ako 5,5 V. Cesta von je použitie jednoduchého meniča napätia, zostaveného na základe štvornásobného multiplikátora napätia. Aplikovaním 2 ... 5 V striedavého prúdu na vstup prevodníka dostaneme 5,5 ... 12 V jednosmerného prúdu na výstupe, čo je dosť na nabitie batérie. Jeden z variantov multiplikátora štvornásobného napätia použitého v navrhovanom zariadení je znázornený na diagrame.
Táto verzia multiplikátora má symetrický dizajn a dobrú nosnosť, vyrobená z lacných a cenovo dostupných prvkov. Použitie multiplikátora namiesto zosilňovacieho transformátora umožňuje zmenšiť rozmery a hmotnosť zariadenia a eliminovať usmerňovač napätia.
Výsledkom je, že obvod autonómneho napájania má nasledujúcu formu.
Schéma pozostáva zo 4 blokov:
A1 - veterný generátor;
A2 - multiplikátor napätia;
A3 - batéria a nabíjačka;
Osvetľovacia jednotka A4.
Výroba autonómneho zdroja energie
1. Násobiteľ napätia (blok A2), podľa vyššie uvedeného diagramu, zostavujeme a spájkujeme na dosku 65 x 35 mm vyrezanú z univerzálnej montážnej textitovej dosky.
Na namontovanie obvodu boli použité predtým nerealizované domáce diódy D226G s účinným chladičom. Dovezené elektrolytické kondenzátory. Ak je to potrebné, je možné tento obvod zostaviť kompaktnejšie pomocou moderných dovezených diód s najnižším možným priamym napätím, aby sa zvýšila účinnosť meniča napätia.
Malo by sa poznamenať, že počas prevádzky zariadenia sa maximálny prúd tečúci cez diódy bude rovnať dvojnásobku záťažového prúdu a na elektrolytoch sa zdvojnásobí amplitúda vstupného napätia. Preto musia byť na tieto parametre navrhnuté kondenzátory a diódy.
Ďalej sa do bloku multiplikátora napätia pridá rezistor R6 na obmedzenie maximálneho prúdu a na obmedzenie napätia sa použije Zenerova dióda D5. Tieto prvky by mali pracovať na ochrane zariadenia pri silnom vetre. Aby sa vyhlo zvlnenie, výstup multiplikátora napätia je pripojený k elektrolytu C5 (prenesený do bloku A3 v diagrame).
2. Batéria a nabíjačka (A3). Ako zariadenie na uchovávanie energie je použiteľná lítium-iónová batéria z mobilného telefónu. Uvádzame schému a výrobný postup nabíjačky pre túto batériu v článku.
Nastavenie nabíjacieho prúdu obvodu. Po pripojení vybitého akumulátora k obvodu (keď sa rozsvieti LED), sme pomocou testera R2 nastavili hodnotu nabíjacieho prúdu - 100 ... 150 mA.
3. Osvetľovacia jednotka (A4) obsahuje obvod pozostávajúci z troch sériovo zapojených superľahkých LED, obmedzovacieho odporu R5 a výkonového spínača pre LED. LED diód obmedzovacieho odporu sú namontované na samostatnej doske.
4. Vytvorme dosku na inštaláciu lítium-iónovej batérie, Z univerzálneho montážneho DPS sme vyrezali obdĺžnik s rozmermi 40 x 55 mm, pre inštaláciu kontaktov sme do doštičky nakrájali dve drážky v šírke 0,7 ... 1,0 mm.Rozmiestnenie kolíkov závisí od modelu použitej lítium-iónovej batérie. Z medenej alebo mosadznej platne s hrúbkou 0,5 ... 0,7 mm sme vystrihli kontakty tvaru L a pripevnili ich na zadnú stranu dosky pomocou spájkovania alebo iného spojenia. Spájkujte kontakty na zodpovedajúcich výstupných svorkách nabíjačky a osvetľovacej jednotky. Na doske tohto zariadenia sú vytvorené dve skupiny kontaktov rôznych výšok na paralelné pripojenie dvoch batérií (na zvýšenie kapacity) inštalovaných na seba.
5. Zostava napájacieho zdroja, Zostavené bloky zostavujeme podľa horeuvedenej schémy pomocou montážneho drôtu. V takom prípade je možné použiť krabicu vhodnej veľkosti, lampu. Žiaduce v prevedení odolnom voči prachu a vode (práca vonku). V tomto prípade sa použilo plastové puzdro zo starej baterky.
6. Kontrola činnosti zariadenia.
Na vstup zariadenia dodávame striedavý prúd s napätím 2,3 V.
Pri tomto napätí na výstupe multiplikátora dostaneme jednosmerné napätie 6,43 V.
V prípade potreby skontrolujte výstupné napätie nabíjačky.
Sme presvedčení o správnom fungovaní vyrábaného zariadenia.
7. Namontujte zostavené bloky do puzdra, Indikátor stavu nabitia batérie umiestnime na nápadné miesto. Z krytu vychádza drôt (skupina kontaktov) na pripojenie k generátoru a spínaču svetla.
8. Pokiaľ je to možné, medzery utesňujeme pred prachom a vlhkosťou.
