Promatrajući stalno nastalu energiju u prirodi oko nas (vjetar, sunčeva svjetlost, energija vode), postoji želja da se pokuša iskoristiti ta besplatna energija. Naravno, živeći među kopnom i u umjerenom podneblju, alternativna energija koja dolazi do nas je mala, nemamo obalne vjetrove i pustinjsko sunce. Da, energija nije velika, ali dolazi nam gotovo stalno. A ako napravite uređaj za njegovo nakupljanje i upotrebu, učinite to sami, od improviziranih materijala, tada je ta energija besplatna.
U nekim će vam slučajevima trebati mala količina električne energije za napajanje uređaja male snage. Za rad kompaktne meteorološke stanice, nadzor nivoa vode u spremniku, za hitno osvjetljenje i kontrolu automatizacije staklenika. Za svaki od ovih uređaja morate imati izvor napajanja. Uz periodičnu upotrebu uređaja (na primjer, u mraku), preporučljivo je koristiti IP uređaj s baterijama. Štoviše, za njegovo punjenje najkorisnije je koristiti obnovljivi izvor energije, koji će IP učiniti ekonomičnim i autonomnim. A kad koristi vjetar i solarnu energiju, uređaj će, osim toga, biti kompaktan i mobilan.
U ovom se članku predlaže proizvodnja punjiva LED svjetiljka s punjenjem iz alternativnih prirodnih izvora energije. Baza za domaći poslužili su kao kućište i prepravljeni NiMH baterijski ćelije za odvijač, o kojima je govora u članak.
Dijagram uređaja
Krug je lanac generatora energije, pretvarača energije, baterije i izvora svjetlosti. Pretvarač energije je stabilizirani pretvarač napona. Pretvara niski istosmjerni izlazni napon iz Gen izvora (generator vjetra ili solarna ploča) u povećani napon dovoljan za punjenje baterije od četiri Bat1 NiMH baterije. Uređaj je u mogućnosti povećati ulazni napon s 0,8 ... 6,0 volti na izlazni 8 ... 30 volti. U ovom krugu izlazni napon se stabilizira i ne prelazi maksimalno napunjenje (1,8 V x 4 = 7,2 V).
Razmislite o radu pretvarača.
Krug se temelji na blokirajućem generatoru koji se sastoji od transformatora, tranzistora VT2, otpornika R1 (odabranog unutar 360 ... 1200 ohma) i keramičkog kondenzatora 0,33 ... 1,0 mikrofarada. Tijekom rada generatora koji blokira, zbog EMF samoindukcije, koji se razvija primarnim namotom, na izlazu transformatora formira se visoki impulsni napon. Taj napon ispravlja VD1 dioda, a zatim se dovodi u punjivu bateriju.
Stabilizacija izlaznog napona pretvarača.
Mnoge punjive baterije se ne mogu napuniti, jer ovo skraćuje njihov životni vijek. Stoga se u razmatranom krugu koristi stabilizacija izlaznog napona. Da biste to učinili, u krug se dodaju tranzistor tipa VT1 BC548, zener dioda VD2 (stabilizacijski napon), otpornici R2, R3.
Kad ispravljeni izlazni napon iz blokade generatora premaši prag stabilizacijskog napona, zener dioda počinje propuštati struju kroz sebe. Ova struja teče prema bazi tranzistora VT1. Ovaj tranzistor, zauzvrat, počinje otvarati i aktivirati tranzistor osnovnog emiter VT2. To uzrokuje smanjenje pojačanja ovog tranzistora, odnosno smanjuje amplitudu izlaznog signala.
Zbog činjenice da NiMH baterija ima značajan kapacitet i može se puniti strujom do 1C, a izlazna struja pretvarača napona nije visoka u normalnim uvjetima, stabilizacija pretvarača strujom nije razmatrana.
Izrada pretvarača napona.
1. Pojedinosti za proizvodnju pretvarača.
Osnova blokatora generatora je transformator, koji se mora kupiti ili izraditi vlastitim rukama. Moguće su opcije dizajna transformatora:
Primarno navijanje transformatora sastoji se od 45 navoja žice promjera 0,3 ... 0,5 mm, namotanih na feritnu jezgru promjera 10 i duljine 50 mm. Sekundarno navijanje (povratno navijanje) sastoji se od 15 ... 20 okretaja iste žice namotane nad primarnim namotom.
Transformator je namotan na feritni prsten od 2000 NM veličine K7x4x2 ... K12x7x5 i sadrži dva namota od 20 ... 30 okretaja PEV žice 0,3 ... 0,5.
U našem slučaju to ćemo učiniti još lakše. Gotov prigušnik uzimamo od 300 mH i više, preko njegovog navijanja namatamo 20 ... 25 okretaja žicom od 0,2 ... 0,5 mm, u istom smjeru. Namota povezujemo prema shemi, uzimajući u obzir početak namotaja (označeno točkom). Novo namotavanje popravljamo toplinskim skupljanjem, ljepljivom trakom, ljepilom. Takav transformator pumpa ništa gore od prstena.
Tranzistor VT1 bilo koje vrste niske snage n-p-n - KT315, BC548. Tranzistor VT2, n-p-n tip, odabran je ovisno o opterećenju. Tranzistor VT2 ne treba radijator za hlađenje, budući da generator koji blokira djeluje u pulsnom načinu rada.
Preporučljivo je koristiti VD1 diodu iz "brze" serije 1N4148, 1N5819 (Schottky), KD522 - pogodnu za struju.
Na Zener diodi VD2 stabilizacijski napon se bira ovisno o potrebnom izlaznom naponu. VD3 dioda bilo koje pogodne struje.
Kondenzator C1 izravnava fluktuacije dolaznog napona i kondenzatora C3 izlaznog napona. VD3 dioda sprječava pražnjenje Bat1 baterija ako na njemu nema dovoljno ulaznog napona. Mikroammetar služi kao vizualni pokazatelj struje punjenja baterije.
2. Montaža pretvarača napona.
Pretvarač dovršavamo s dijelovima prema shemi. Sastavljamo dijelove pretvarača na univerzalnoj pločici. Spojimo krug na regulirani izvor napona.
3. Konfiguriranje i uklanjanje pogrešaka u radu pretvarača.
Isključujemo Zener diodu VD2 iz kruga, umjesto R1 postavljamo podešavajući otpor od 4,7 kom. Kao opterećenje pretvarača ugrađujemo otpornik od 1kΩ. Promjenom otpora R1 postižemo maksimalni napon pri opterećenju. Bez opterećenja ovaj krug može proizvesti 100 volti ili više, pa prilikom uklanjanja pogrešaka preporučljivo je postaviti izlazni kondenzator C3 na napon od najmanje 200V i ne zaboravite ga isprazniti. Budući da amplituda napona na izlaznom namotu može biti prilično velika, preporučuje se s multimeterom uključiti otpornik za gašenje s otporom od 10 ... 100 k.To će pomoći u sprječavanju oštećenja uređaja tijekom mjerenja u različitim točkama u krugu. Za mjerenje konstantnog napona s izlaza ispravljačke diode, paralelno s voltmetrom treba spojiti kondenzator kapaciteta do 10 μF i napona najmanje 250 V. U tom slučaju će očitanja voltmetra biti preciznija, jer ćemo također izmjeriti napon impulsa.
Izmjerimo vrijednost optimalnog otpora varijabilnog otpora R1 i zamijenimo ga u krugu s odgovarajućim konstantnim otpornikom. Instaliramo Zener diodu VD2 u krug, na najbliži željenom izlazu, stabilizacijski napon. Odabirom zener diode postižemo potrebni izlazni napon. Ovo je napon koji ćemo koristiti za punjenje baterije.
Ako se pretvarač ne pokrene, tada izmjenjujemo krajeve jednog od namotaja transformatora.
4. Praznu ploču radne ploče pripremamo izrezujući željenu veličinu iz tipične univerzalne ploče. Dimenzije radne ploče odabiru se na temelju dimenzija predloženog kućišta sonde i mjesta u kojem se postavlja ploča.
5. Izvedimo ožičenje ispravljenog kruga na radnoj ploči.
6. Odvijte ploču pretvarača na predviđeno mjesto podnožja kućišta od NiMH baterije na odvijač. Blok od četiri obnovljena elementa ove baterije postavljamo u slobodni prostor.
7. Na maloj ploči PCB-a sastavljamo izvor svjetla za proizvedenu svjetiljku za baterije. Na njemu lemimo matricu njihova tri paralelno povezana LED-a i graničnog otpora (vidi dijagram). Da popravimo LED u žarulji, bušimo rupu u kutu ploče.
8. Za smještaj izvora svjetlosti odabiremo malu plastičnu zaštitnu futrolu sa reflektorima. Izrađujemo držač od prijelaznog metala za podesivu ugradnju reflektora na kućište pretvarača. Instaliramo i popravimo LED ploču na svoje mjesto.
9. Montiramo gornji dio kućišta pretvarača.
10. Kao vizualni pokazatelj prisutnosti i relativne veličine struje punjenja baterije, u slobodni prostor gornjeg dijela kućišta pretvarača stavljamo mikroammetar - indikator sa starog magnetofona. Mikroammetar je dizajniran za malu struju, pa izračunavamo, odaberemo i spojimo shunt otpornik na uređaj da bismo kontrolirali vrijednost očekivane struje punjenja baterije.
11. Spojite vodiče na sve dijelove u jednom krugu.
Na bateriju pretvarača povežemo zaštitnu diodu VD3 i upravljački mikroammetar. Izlažemo konektor za spajanje pretvarača na alternativni izvor energije (generator vjetra ili solarni paneli). Izvor svjetlosti LED-a spajamo na bateriju preko vanjskog prekidača. Kombinirajte sve u jednoj zgradi.
12. Planirano je koristiti proizvedenu punjivu LED svjetiljku, zajedno s generatorom vjetra temeljenim na 24v / 0.7A trajnom magnetnom motoru sa stalnim magnetom. Ali to je druga priča.
