Guardando l'energia in costante aumento nella natura che ci circonda (vento, luce solare, energia dell'acqua), c'è il desiderio di provare a usare questa energia libera. Certo, vivendo nel mezzo del continente e in un clima temperato, l'energia alternativa che viene da noi è piccola, non abbiamo venti costieri e un sole del deserto. Sì, l'energia non è eccezionale, ma ci arriva quasi costantemente. E se crei un dispositivo per il suo accumulo e utilizzo, fallo da solo, da materiali improvvisati, quindi questa energia è gratuita.
In alcuni casi, potrebbe essere necessaria una piccola quantità di elettricità per alimentare un dispositivo a bassa potenza. Per il funzionamento di una stazione meteorologica compatta, il monitoraggio del livello dell'acqua nel serbatoio, l'illuminazione di emergenza e il controllo dell'automazione della serra. Per ciascuno di questi dispositivi, è necessario disporre di una fonte di alimentazione. Con l'uso periodico del dispositivo (ad esempio al buio), è consigliabile utilizzare un IP alimentato a batteria. Inoltre, per la sua ricarica, è molto vantaggioso utilizzare una fonte di energia rinnovabile, che renderà il PI economico ed autonomo. E quando si utilizza l'energia eolica e solare, il dispositivo, inoltre, sarà compatto e mobile.
Questo articolo propone di produrre una lampada a LED ricaricabile con ricarica da fonti naturali alternative di energia. Base per fatto in casa servito da alloggiamento e ricondizionato celle della batteria NiMH per un cacciavite, discusso in articolo.
Schema del dispositivo
Il circuito è una catena di un generatore di energia, convertitore di energia, batteria e sorgente luminosa. Il convertitore di energia è un convertitore di tensione stabilizzato. Converte una bassa tensione di uscita CC da una sorgente Gen (generatore eolico o pannello solare) in una tensione maggiore sufficiente per caricare una batteria di quattro batterie Bat1 NiMH. Il dispositivo è in grado di aumentare la tensione di ingresso da 0,8 ... 6,0 volt all'uscita 8 ... 30 volt. In questo circuito, la tensione di uscita è stabilizzata e non supera la carica massima (1,8 v x 4 = 7,2 v).
Considerare il funzionamento del convertitore.
Il circuito si basa su un generatore di blocco costituito da un trasformatore, un transistor VT2, un resistore R1 (selezionato tra 360 ... 1200 ohm) e un condensatore ceramico 0,33 ... 1,0 microfarad. Durante il funzionamento del generatore di blocco, dovuto all'EMF di autoinduzione, che è sviluppato dall'avvolgimento primario, si forma un'alta tensione di impulso all'uscita del trasformatore. Questa tensione viene rettificata dal diodo VD1 e quindi fornita a una batteria ricaricabile.
Stabilizzazione della tensione di uscita del convertitore.
Molte batterie ricaricabili non possono essere ricaricate, poiché ciò riduce la loro durata. Pertanto, nel circuito considerato, viene utilizzata la stabilizzazione della tensione di uscita. Per fare questo, un transistor tipo BC1 BC548, un diodo Zener VD2 (viene selezionata la tensione di stabilizzazione), resistori R2, R3 vengono aggiunti al circuito.
Quando la tensione di uscita rettificata dal generatore di blocco supera la soglia della tensione di stabilizzazione, il diodo zener inizia a passare corrente attraverso se stesso. Questa corrente scorre alla base del transistor VT1. Questo transistor, a sua volta, inizia ad aprire e deviare il transistor emettitore di base del generatore VT2. Ciò provoca una diminuzione del guadagno di questo transistor, rispettivamente, diminuisce l'ampiezza del segnale di uscita.
A causa del fatto che la batteria NiMH ha una capacità significativa e può essere caricata con correnti fino a 1C e la corrente di uscita del convertitore di tensione non è elevata in condizioni normali, la stabilizzazione del convertitore per corrente non è stata considerata.
Fabbricazione di un convertitore di tensione.
1. Dettagli per la fabbricazione del convertitore.
La base del generatore di blocchi è un trasformatore, che deve essere acquistato o realizzato con le proprie mani. Sono possibili opzioni di progettazione del trasformatore:
L'avvolgimento primario del trasformatore è costituito da 45 giri di filo con un diametro di 0,3 ... 0,5 mm, avvolto su un nucleo di ferrite con un diametro di 10 e una lunghezza di 50 mm. L'avvolgimento secondario (avvolgimento di retroazione) è costituito da 15 ... 20 giri dello stesso filo avvolto sull'avvolgimento primario.
Il trasformatore è avvolto su un anello di ferrite 2000NM di dimensioni K7x4x2 ... K12x7x5 e contiene due avvolgimenti di 20-30 giri di filo PEV 0,3 ... 0,5.
Nel nostro caso, lo faremo ancora più facilmente. Prendiamo lo starter finito da 300 mH e oltre, sopra il suo avvolgimento avvolgiamo 20 ... 25 giri con un filo di 0,2 ... 0,5 mm, nella stessa direzione. Colleghiamo gli avvolgimenti secondo lo schema, tenendo conto dell'inizio dell'avvolgimento (indicato da un punto). Ripariamo il nuovo avvolgimento con termoretraibile, nastro adesivo, colla. Un tale trasformatore non pompa peggio di un anello.
Transistor VT1 qualsiasi tipo n-p-n a bassa potenza - KT315, BC548. Il transistor VT2, tipo n-p-n, viene selezionato in base al carico. Il transistor VT2 non ha bisogno di un radiatore di raffreddamento, poiché il generatore di blocco funziona in modalità pulsata.
Si consiglia di utilizzare il diodo VD1 della serie "fast" 1N4148, 1N5819 (Schottky), KD522 - adatto per la corrente.
Sul diodo Zener VD2, la tensione di stabilizzazione viene selezionata in base alla tensione di uscita richiesta. Diodo VD3 qualsiasi corrente adatta.
Il condensatore C1 attenua le fluttuazioni della tensione in ingresso e il condensatore C3 della tensione di uscita. Il diodo VD3 impedisce la scarica delle batterie Bat1 se non vi è abbastanza tensione in ingresso su di essa. Il microammetro funge da indicatore visivo della corrente di carica della batteria.
2. Montaggio del convertitore di tensione.
Completiamo il convertitore con parti secondo lo schema. Montiamo le parti del convertitore su un circuito universale. Colleghiamo il circuito a una fonte di tensione regolata.
3. Configurazione e debug del funzionamento del convertitore.
Scolleghiamo il diodo Zener VD2 dal circuito, invece di R1 impostiamo una resistenza di sintonizzazione di 4,7 kom. Come carico del convertitore, installiamo una resistenza da 1kΩ. Modificando la resistenza R1, otteniamo la massima tensione al carico. Senza carico, questo circuito può produrre 100 volt o più, quindi durante il debug è consigliabile impostare il condensatore di uscita C3 su una tensione di almeno 200 V e non dimenticare di scaricarlo. Poiché l'ampiezza della tensione sull'avvolgimento di uscita può essere piuttosto elevata, si consiglia di accendere la resistenza di spegnimento con una resistenza di 10 ... 100 k in serie con il multimetro, contribuendo a prevenire danni al dispositivo durante le misurazioni in vari punti del circuito. Per misurare la tensione costante dall'uscita del diodo raddrizzatore, un condensatore con una capacità fino a 10 μF e una tensione di almeno 250 V deve essere collegato in parallelo con il voltmetro, in questo caso le letture del voltmetro saranno più accurate, poiché misureremo anche la tensione dell'impulso.
Misuriamo il valore della resistenza ottimale del resistore variabile R1 e lo sostituiamo nel circuito con il corrispondente resistore costante. Installiamo il diodo Zener VD2 nel circuito, alla tensione di stabilizzazione più vicina all'uscita desiderata. Selezionando un diodo zener, otteniamo la tensione di uscita richiesta. Questa è la tensione che useremo per caricare la batteria.
Se il convertitore non si avvia, scambiamo le estremità di uno degli avvolgimenti del trasformatore.
4. Prepariamo il pezzo grezzo per il tavolo da lavoro tagliando le dimensioni desiderate da un tipico pannello universale. Le dimensioni del piano di lavoro sono selezionate in base alle dimensioni dell'alloggiamento del trasduttore proposto e al posto in esso per l'installazione del pannello.
5. Effettuiamo il cablaggio del circuito di debug sul tavolo di lavoro.
6. Installare la scheda del convertitore nella posizione prevista della base del case dalla batteria NiMH per un cacciavite. Mettiamo un blocco di quattro elementi ripristinati di questa batteria nello spazio libero.
7. Su una piccola scheda PCB assembliamo una sorgente luminosa per la lampada della batteria prodotta. Abbiamo saldato su di essa una matrice dei loro tre LED collegati in parallelo e abbiamo limitato la resistenza (vedi diagramma). Per fissare i LED nella lampada, facciamo un buco nell'angolo della scheda.
8. Per accogliere la sorgente luminosa a LED, selezioniamo una piccola custodia protettiva in plastica per riflettore. Produciamo una staffa di metallo di transizione per l'installazione regolabile del riflettore sull'alloggiamento del convertitore. Installiamo e ripariamo la scheda LED in posizione.
9. Montiamo la parte superiore dell'alloggiamento del convertitore.
10. Come indicatore visivo della presenza e della grandezza relativa della corrente di carica della batteria, nello spazio libero della parte superiore dell'alloggiamento del convertitore, posizioniamo un microammetro, un indicatore di un vecchio registratore. Il microammetro è progettato per bassa corrente, quindi calcoliamo, selezioniamo e colleghiamo un resistore shunt al dispositivo per controllare il valore della corrente di carica prevista della batteria.
11. Collegare i conduttori a tutte le parti in un singolo circuito.
Colleghiamo la scheda del convertitore alla batteria della batteria attraverso il diodo di protezione VD3 e un microammetro di controllo. Mettiamo in evidenza il connettore per il collegamento del convertitore a una fonte di energia alternativa (generatore eolico o pannelli solari). Colleghiamo la sorgente luminosa a LED alla batteria tramite un interruttore esterno. Combina tutto in un unico edificio.
12. Si prevede di utilizzare la lampada a LED ricaricabile fabbricata in combinazione con un generatore eolico basato su un motore a magnete permanente a magneti permanenti 24v / 0,7A. Ma questa è un'altra storia.
