Obserwując stale rosnącą energię w otaczającej nas naturze (wiatr, światło słoneczne, energia wody), pragnie się użyć tej darmowej energii. Oczywiście, żyjąc wśród kontynentu i w klimacie umiarkowanym, alternatywna energia, która do nas dociera, jest niewielka, nie mamy wiatrów przybrzeżnych i pustynnego słońca. Tak, energia nie jest wielka, ale dociera do nas prawie stale. A jeśli stworzysz urządzenie do jego akumulacji i użytkowania, zrób to sam, z improwizowanych materiałów, ta energia jest darmowa.
W niektórych przypadkach może być potrzebna niewielka ilość energii elektrycznej do zasilania urządzenia o niskiej mocy. Do obsługi kompaktowej stacji pogodowej, monitorowania poziomu wody w zbiorniku, oświetlenia awaryjnego i sterowania automatyzacją szklarni. Dla każdego z tych urządzeń musisz mieć źródło zasilania. Przy okresowym korzystaniu z urządzenia (na przykład w ciemności) zaleca się stosowanie adresu IP zasilanego z baterii. Co więcej, do jego ładowania najkorzystniej jest zastosować odnawialne źródło energii, które sprawi, że IP stanie się ekonomiczny i autonomiczny. A w przypadku korzystania z energii wiatrowej i słonecznej urządzenie będzie ponadto kompaktowe i mobilne.
W tym artykule zaproponowano produkcję ładowalnej lampy LED z ładowaniem z alternatywnych naturalnych źródeł energii. Baza dla domowej roboty służył jako obudowa i zregenerowane ogniwa akumulatorowe NiMH do śrubokrętu, omówione w artykuł.
Schemat urządzenia
Obwód jest łańcuchem generatora energii, konwertera energii, baterii i źródła światła. Konwerter energii jest stabilizowanym konwerterem napięcia. Przekształca niskie napięcie wyjściowe DC ze źródła Gen (generator wiatru lub panel słoneczny) w podwyższone napięcie wystarczające do naładowania akumulatora czterech akumulatorów NiMH Bat1. Urządzenie jest w stanie zwiększyć napięcie wejściowe z 0,8 ... 6,0 woltów do mocy wyjściowej 8 ... 30 woltów. W tym obwodzie napięcie wyjściowe jest ustabilizowane i nie przekracza maksymalnego ładunku (1,8 V x 4 = 7,2 V).
Rozważ działanie konwertera.
Układ oparty jest na generatorze blokującym, składającym się z transformatora, tranzystora VT2, rezystora R1 (wybranego w zakresie 360 ... 1200 omów) i kondensatora ceramicznego 0,33 ... 1,0 mikrofaradów. Podczas działania generatora blokującego, ze względu na indukcję własną indukcji indukowaną przez uzwojenie pierwotne, na wyjściu transformatora generowane jest wysokie napięcie impulsu. Napięcie to jest prostowane przez diodę VD1, a następnie doprowadzane do akumulatora.
Stabilizacja napięcia wyjściowego konwertera.
Wiele akumulatorów nie może być ładowanych, ponieważ skraca to ich żywotność. Dlatego w rozpatrywanym obwodzie stosowana jest stabilizacja napięcia wyjściowego. W tym celu do obwodu dodaje się tranzystor BC548 typu VT1, diodę Zenera VD2 (wybiera się napięcie stabilizujące), rezystory R2, R3.
Kiedy wyprostowane napięcie wyjściowe z generatora blokującego przekroczy próg napięcia stabilizującego, dioda Zenera zaczyna przepuszczać przez siebie prąd. Prąd ten płynie do podstawy tranzystora VT1. Tranzystor ten z kolei zaczyna się otwierać i przetaczać generator VT2 tranzystora z podstawowym emiterem. Powoduje to odpowiednio zmniejszenie wzmocnienia tego tranzystora, zmniejsza amplitudę sygnału wyjściowego.
Z uwagi na fakt, że akumulator NiMH ma znaczną pojemność i może być ładowany prądami do 1C, a prąd wyjściowy przetwornicy napięcia nie jest wysoki w normalnych warunkach, nie brano pod uwagę stabilizacji przetwornika prądem.
Produkcja przetwornika napięcia.
1. Szczegóły dotyczące produkcji konwertera.
Podstawą generatora blokującego jest transformator, który należy kupić lub wykonać własnymi rękami. Możliwe są opcje projektowania transformatora:
Uzwojenie pierwotne transformatora składa się z 45 zwojów drutu o średnicy 0,3 ... 0,5 mm, nawiniętych na rdzeń ferrytowy o średnicy 10 i długości 50 mm. Uzwojenie wtórne (uzwojenie zwrotne) składa się z 15 ... 20 zwojów tego samego drutu nawiniętego na uzwojenie pierwotne.
Transformator jest uzwojony na pierścieniu ferrytowym 2000NM o wielkości K7x4x2 ... K12x7x5 i zawiera dwa zwoje 20 ... 30 zwojów drutu szytego 0,3 ... 0,5.
W naszym przypadku zrobimy to jeszcze łatwiej. Bierzemy gotowy induktor od 300 mH i więcej, nad jego uzwojeniem nawijamy 20 ... 25 zwojów drutem 0,2 ... 0,5 mm, w tym samym kierunku. Uzwojenia łączymy zgodnie ze schematem, biorąc pod uwagę początek uzwojenia (oznaczony kropką). Nowe uzwojenie naprawiamy za pomocą folii termokurczliwej, taśmy klejącej, kleju. Taki transformator pompuje nie gorzej niż pierścień.
Tranzystor VT1 dowolnego typu n-p-n małej mocy - KT315, BC548. Tranzystor VT2 typu n-p-n jest wybierany w zależności od obciążenia. Tranzystor VT2 nie potrzebuje radiatora chłodzącego, ponieważ generator blokujący działa w trybie pulsacyjnym.
Wskazane jest stosowanie diody VD1 z „szybkiej” serii 1N4148, 1N5819 (Schottky), KD522 - odpowiedniej do prądu.
Na diodzie Zenera VD2 napięcie stabilizujące wybiera się w zależności od wymaganego napięcia wyjściowego. Dioda VD3 odpowiedni prąd.
Kondensator C1 wygładza wahania napięcia wejściowego, a kondensator C3 napięcia wyjściowego. Dioda VD3 zapobiega rozładowaniu baterii Bat1, jeśli nie ma na niej wystarczającego napięcia wejściowego. Mikroamperomierz służy jako wizualny wskaźnik prądu ładowania akumulatora.
2. Montaż przetwornicy napięcia.
Uzupełniamy konwerter o części zgodnie ze schematem. Montujemy części konwertera na uniwersalnej płytce drukowanej. Podłączamy obwód do regulowanego źródła napięcia.
3. Konfigurowanie i debugowanie działania konwertera.
Odłączamy diodę Zenera VD2 od obwodu, zamiast R1 ustawiamy rezystancję strojenia wynoszącą 4,7 kom. Jako obciążenie konwertera instalujemy rezystor 1kΩ. Zmieniając rezystancję R1, osiągamy maksymalne napięcie przy obciążeniu. Bez obciążenia obwód ten może wytwarzać 100 woltów lub więcej, dlatego podczas debugowania zaleca się ustawienie kondensatora wyjściowego C3 na napięcie co najmniej 200 V i nie zapomnij go rozładować. Ponieważ amplituda napięcia na uzwojeniu wyjściowym może być dość wysoka, zaleca się włączenie rezystora gaszącego o rezystancji 10 ... 100 k szeregowo z multimetrem. Pomoże to zapobiec uszkodzeniu urządzenia podczas pomiarów w różnych punktach obwodu. Aby zmierzyć stałe napięcie z wyjścia diody prostowniczej, kondensator o pojemności do 10 μF i napięciu co najmniej 250 V. należy podłączyć równolegle z woltomierzem.W tym przypadku odczyty woltomierza będą dokładniejsze, ponieważ zmierzymy również napięcie impulsu.
Mierzymy wartość optymalnej rezystancji rezystora zmiennego R1 i zastępujemy ją w obwodzie odpowiednim rezystorem stałym. Instalujemy diodę Zenera VD2 w obwodzie, najbliżej pożądanej mocy wyjściowej, napięcia stabilizującego. Wybierając diodę Zenera, osiągamy wymagane napięcie wyjściowe. To jest napięcie, którego użyjemy do naładowania akumulatora.
Jeśli konwerter się nie uruchamia, zamieniamy końce jednego z uzwojeń transformatora.
4. Przygotowujemy blankiet do deski roboczej, wycinając pożądany rozmiar z typowej tablicy uniwersalnej. Wymiary płyty roboczej dobiera się na podstawie wymiarów proponowanej obudowy przetwornika i miejsca w niej do zainstalowania płyty.
5. Przeprowadzamy okablowanie debugowanego obwodu do płyty roboczej.
6. Zainstaluj płytkę konwertera w przewidzianym miejscu podstawy obudowy z akumulatora NiMH dla śrubokręta. Umieszczamy blok czterech przywróconych elementów tej baterii w wolnej przestrzeni.
7. Na małej płytce PCB montujemy źródło światła dla produkowanej lampy akumulatorowej. Przylutujemy na nim matrycę trzech równolegle połączonych diod LED i ograniczymy rezystancję (patrz schemat). Aby naprawić diody LED w lampie, wiercimy otwór w rogu płyty.
8. Aby pomieścić źródło światła LED, wybieramy małą plastikową ochronną obudowę reflektora. Produkujemy metalowy wspornik przejściowy do regulowanego montażu odbłyśnika w obudowie przetwornika. Instalujemy i naprawiamy tablicę LED na miejscu.
9. Montujemy górną część obudowy konwertera.
10. Jako wizualny wskaźnik obecności i względnej wielkości prądu ładowania akumulatora, w wolnej przestrzeni górnej części obudowy przetwornika, umieszczamy mikroamperomierz - wskaźnik ze starego magnetofonu. Mikroamperomierz jest przeznaczony dla niskiego prądu, dlatego obliczamy, wybieramy i podłączamy rezystor bocznikowy do urządzenia, aby kontrolować wartość oczekiwanego prądu ładowania akumulatora.
11. Podłącz przewody do wszystkich części w jednym obwodzie.
Łączymy płytkę konwertera z akumulatorem baterii poprzez diodę ochronną VD3 i mikroamperomierz kontrolny. Wydobywamy złącze do podłączenia konwertera do alternatywnego źródła energii (generatora wiatrowego lub paneli słonecznych). Źródło światła LED podłączamy do akumulatora za pomocą zewnętrznego przełącznika. Połącz wszystko w jednym budynku.
12. Planowane jest użycie wyprodukowanej lampy LED do wielokrotnego ładowania w połączeniu z generatorem wiatrowym opartym na silniku z magnesem stałym o napięciu 24v / 0,7A. Ale to inna historia.
