Istnieje wiele przypadków, gdy mieszkając poza miastem, możesz potrzebować niewielkiej ilości prądu, aby zasilić urządzenie o niskiej mocy. Na przykład do pracy kompaktowej stacji pogodowej, monitorowania poziomu wody w zbiorniku, kontrolowania automatyzacji szklarni, do awaryjnego oświetlenia ścieżki ogrodowej lub małego pokoju i innych urządzeń. Do każdego z nich niezbędne jest źródło zasilania - bateria, bateria lub zasilacz sieciowy (PSU). W przypadku okresowego obciążenia urządzenia zaleca się stosowanie zasilacza bateryjnego. Co więcej, do ładowania go, przy użyciu urządzeń w takich warunkach, najkorzystniejsze jest stosowanie odnawialnej energii wiatrowej, która sprawi, że zasilacz będzie ekonomiczny i autonomiczny.
W naszym przypadku rozważymy opcję wykorzystania energii wiatru do awaryjnego oświetlenia toalety ogrodowej, stojącej osobno na krawędzi działki. Ponieważ jasne oświetlenie tego obiektu nie jest konieczne, wystarczy mała moc, aby rozwiązać ten problem. W ciągu dnia akumulator jest ładowany energią wiatru, aw ciemności daje go w razie potrzeby.
Aby wykonać zasilacz, potrzebujesz generatora wiatrowego o mocy kilku watów, baterii o małej pojemności i ładowarki do niego, urządzenia dopasowującego napięcie.
Generator wiatrowy
Jako generator elektryczny zastosowano zmodyfikowany kompaktowy rozrusznik samochodowy z rozrusznikiem stałym. Moc generatora: prąd przemienny o mocy 1,0 ... 6,5 W (w zależności od prędkości wiatru). Napięcie - 1 ... 6 v; prąd - 0,2 ... 1,1 a (w zakresie: mała - średnia prędkość wiatru).
W artykule opisano wariant konwersji rozrusznika na generator.
Aby napędzać generator elektryczny, wykonano turbinę typu wirnikowego o pionowej osi obrotu. Ta turbina wiatrowa kosztuje prawie nic i można ją łatwo wyprodukować dom warunki. Co więcej, taka turbina działa prawie bezgłośnie i niezależnie od tego, gdzie wieje wiatr. Wydajność tej turbiny jest niewielka, ale to wystarcza do działania tego urządzenia. Wszystko zapewnia czas pracy, a opłaca się prostota i niezawodność projektu. Opcja produkcji turbiny jest opisana w artykuł
Bateria i ładowarka.
Jako urządzenie do przechowywania energii ma zastosowanie bateria litowo-jonowa z telefonu komórkowego. Przedstawiono schemat i procedurę produkcji ładowarki (ładowarki) dla tego akumulatora w artykule.
Dane wejściowe ładowarki: napięcie prądu stałego 5,5 ... 30 V. Napięcie wyjściowe proponowanej ładowarki w zakresie 4,18 - 4,20 V. Przy zastosowaniu innego akumulatora, z odpowiednią regulacją, ładowarka pozwala uzyskać napięcie wyjściowe w granicach 2,5 ... 27 V.
Dopasowanie napięcia
Napięcie i prąd z turbiny wiatrowej różnią się w zależności od prędkości wiatru, więc w celu praktycznego zastosowania musimy być w stanie naładować akumulator i zaoszczędzić energię. W tym celu energia elektryczna z generatora wiatrowego musi zostać przetworzona z prądu przemiennego na bezpośredni, przy napięciu wystarczającym do działania ładowarki.
Proponowany generator wiatrowy, jak widać na podstawie charakterystyk wyjściowych, nie jest w stanie wytworzyć niezbędnego napięcia z powodu niskiej prędkości. Przy średniej prędkości wiatru na wyjściu można uzyskać napięcie około 2 ... 5 V, a do naładowania akumulatora wymagane jest napięcie większe niż 5,5 V. Rozwiązaniem jest zastosowanie prostego konwertera napięcia, zmontowanego na podstawie czterokrotnego mnożnika napięcia. Dzięki zastosowaniu 2 ... 5 V prądu przemiennego na wejściu przetwornika otrzymujemy 5,5 ... 12 V prądu stałego na wyjściu, co wystarcza do naładowania akumulatora. Jeden z wariantów czterokrotnego mnożnika napięcia zastosowanego w proponowanym urządzeniu pokazano na schemacie.
Ta wersja multiplikatora ma symetryczną konstrukcję i dobrą nośność, wykonaną z tanich i niedrogich elementów. Zastosowanie multiplikatora zamiast transformatora podwyższającego pozwala zmniejszyć wymiary i wagę urządzenia, aby wyeliminować prostownik napięcia.
W rezultacie obwód autonomicznego zasilacza przybiera następującą postać.
Schemat składa się z 4 bloków:
A1 - generator wiatru;
A2 - mnożnik napięcia;
A3 - bateria i ładowarka;
A4 - jednostka oświetleniowa.
Produkcja autonomicznego zasilacza
1. Mnożnik napięcia (blok A2), zgodnie z powyższym schematem, montujemy i lutujemy na płycie 65 x 35 mm wyciętej z uniwersalnej płyty montażowej textolite.
Do montażu obwodu wykorzystano wcześniej niezrealizowane diody domowe D226G posiadające skuteczny radiator. Importowane kondensatory elektrolityczne. W razie potrzeby możliwe jest bardziej kompaktowe złożenie tego obwodu za pomocą nowoczesnych importowanych diod o możliwie najniższym napięciu stałym, aby zwiększyć sprawność przetwornicy napięcia.
Należy wziąć pod uwagę, że podczas pracy urządzenia maksymalny prąd przepływający przez diody będzie równy dwukrotności prądu obciążenia, a dwukrotna wartość amplitudy napięcia wejściowego rozwija się na elektrolitach. W związku z tym kondensatory i diody muszą być zaprojektowane dla tych parametrów.
Dodatkowo do bloku mnożnika napięcia dodaje się rezystor R6, aby ograniczyć maksymalny prąd, a do ograniczenia napięcia stosuje się diodę Zenera D5. Elementy te powinny działać, aby chronić urządzenie przed silnym wiatrem. Aby wygładzić tętnienie, wyjście multiplikatora napięcia jest podłączone do elektrolitu C5 (przeniesionego do bloku A3 na schemacie).
2. Bateria i ładowarka (A3). Jako urządzenie do przechowywania energii ma zastosowanie bateria litowo-jonowa z telefonu komórkowego. Przedstawiono schemat i procedurę produkcji ładowarki dla tego akumulatora w artykule.
Ustawienie prądu ładowania obwodu. Po podłączeniu rozładowanego akumulatora do obwodu (gdy zaświeci się dioda LED), ustawiamy wartość prądu ładowania - 100 ... 150 mA za pomocą testera R2.
3. Jednostka oświetleniowa (A4) obejmuje obwód składający się z trzech szeregowo połączonych super jasnych diod LED, rezystora ograniczającego R5 i wyłącznika zasilania dla diod LED. Diody LED rezystora ograniczającego są zamontowane na osobnej płytce.
4. Zróbmy tablicę do instalacji baterii litowo-jonowej. Wycinamy prostokąt o wymiarach 40 x 55 mm z uniwersalnej płytki montażowej; wycinamy dwa rowki w płycie o szerokości 0,7 ... 1,0 mm w celu zainstalowania styków.Rozmieszczenie pinów zależy od modelu zastosowanej baterii litowo-jonowej. Z miedzianej lub mosiężnej płyty o grubości 0,5 ... 0,7 mm wycinamy styki w kształcie litery L i mocujemy je z tyłu płyty za pomocą lutowania lub innego połączenia. Przylutuj styki do odpowiednich zacisków wyjściowych ładowarki i jednostki oświetleniowej. Na płycie tego urządzenia wykonano dwie grupy styków o różnych wysokościach do równoległego połączenia dwóch akumulatorów (w celu zwiększenia pojemności) zainstalowanych jeden na drugim.
5. Zespół zasilacza. Produkowane bloki montujemy zgodnie z powyższym schematem za pomocą drutu montażowego. W takim przypadku można zastosować pudełko o odpowiedniej wielkości, lampę. Pożądany w kurzu i wodoodporności (praca na zewnątrz). W tym przypadku zastosowano plastikową obudowę ze starej latarki.
6. Sprawdzanie działania urządzenia.
Na wejściu urządzenia dostarczamy prąd przemienny o napięciu 2,3 V.
Przy tym napięciu na wyjściu multiplikatora otrzymujemy napięcie prądu stałego 6,43 V.
Sprawdzamy, jeśli to konieczne, dostosowujemy napięcie wyjściowe ładowarki.
Jesteśmy przekonani o poprawnym działaniu produkowanego urządzenia.
7. Zainstaluj zmontowane bloki w obudowie. Naprawiamy wskaźnik naładowania baterii w widocznym miejscu. Przewód (grupa styków) wychodzi z obudowy w celu połączenia z generatorem i włącznikiem światła.
8. Jeśli to możliwe, uszczelniamy szczeliny przed kurzem i wilgocią.
