Mnogo je slučajeva kada živite izvan grada, možda će vam trebati mala količina električne energije da biste napajali uređaj slabe potrošnje. Na primjer, za rad kompaktne meteorološke stanice, nadzor nivoa vode u spremniku, kontrolu automatizacije staklenika, za hitno osvjetljenje vrtne staze ili male sobe i drugih uređaja. Za svaki od njih potrebno je imati izvor napajanja - bateriju, bateriju ili mrežni izvor napajanja (PSU). U slučaju povremenog opterećenja uređaja, preporučljivo je koristiti PSU s napajanjem iz baterije. Štoviše, za njegovo punjenje, korištenjem uređaja u ovim uvjetima, najkorisnije je koristiti obnovljivu energiju vjetra, što će PSU učiniti ekonomičnim i autonomnim.
U našem slučaju razmotrit ćemo mogućnost korištenja energije vjetra za hitno osvjetljenje vrtnog toaleta, koji stoji odvojeno na rubu parcele. Budući da jarko osvjetljenje na ovom objektu nije potrebno, tada je mala snaga dovoljna za rješavanje ovog problema. Tijekom dana, baterija se puni energijom vjetra, a u mraku je daje po potrebi.
Da biste napravili napajanje, trebat će generator vjetra snage nekoliko vata, baterija malog kapaciteta i punjač za njega, uređaj za usklađivanje napona.
Generator vjetra
Kao električni generator koristi se modificirani kompaktni starter automobilski starter. Izlaz generatora: izmjenična struja snage 1,0 ... 6,5 W (ovisno o brzini vjetra). Napon - 1 ... 6 v; struja - 0,2 ... 1,1 a (u rasponu: mala - prosječna brzina vjetra).
U članku je opisana varijanta pretvaranja startera u generator.
Za pogon električnog generatora napravljena je turbina tipa rotora s vertikalnom osi rotacije. Ova vjetroturbina ne košta gotovo ništa i lako se može u nju ugraditi dom uvjeti. Štoviše, takva turbina djeluje gotovo nečujno i bez obzira na to gdje vjetar puše. Učinkovitost ove turbine je mala, ali to je dovoljno za rad ovog uređaja. Sve je osigurano trajanjem rada, a isplati se jednostavnošću i pouzdanošću dizajna. Opcija za proizvodnju turbina opisana je u članak
Baterija i punjač.
Kao uređaj za pohranu energije primjenjiva se litij-ionska baterija iz mobilnog telefona. Predstavljeni su shema i postupak izrade punjača (punjača) za ovu bateriju u članku.
Ulazni podaci punjača: napon istosmjerne struje od 5,5 ... 30 V. Izlazni napon predloženog punjača u rasponu od 4,18 - 4,20 V. Kada koristite drugu bateriju, uz odgovarajuće podešavanje, punjač vam omogućuje da dobijete izlazni napon unutar 2,5 ... 27 V.
Podudaranje napona
Napon i struja vjetroagregata variraju ovisno o brzini vjetra, tako da za praktičnu upotrebu moramo biti u stanju napuniti bateriju i uštedjeti energiju za njezinu upotrebu. Za to se električna energija iz generatora vjetra mora pretvoriti iz izmjenične struje u izravnu, s naponom koji je dovoljan za rad punjača akumulatora.
Predloženi generator vjetra, kao što se vidi iz izlaznih karakteristika, nije u stanju proizvesti potrebni napon zbog male brzine. Pri prosječnoj brzini vjetra na izlazu se može dobiti napon od oko 2 ... 5 V, a za punjenje baterije potreban je napon veći od 5,5 V. Izlaz je upotreba jednostavnog pretvarača napona, sastavljenog na osnovi četverostrukog naponskog multiplikatora. Primjenjujući 2 ... 5 V izmjenične struje na ulaz pretvarača, dobivamo 5,5 ... 12 V istosmjerne struje na izlazu, što je sasvim dovoljno za punjenje baterije. Jedna od varijanti četverostrukog multiplikatora napona koji se koristi u predloženom uređaju prikazana je na dijagramu.
Ova verzija multiplikatora ima simetričan dizajn i dobru nosivost, izrađenu od jeftinih i pristupačnih elemenata. Upotreba množitelja, umjesto transformatora za povećanje, omogućuje smanjenje dimenzija i težine uređaja, uklanjanje naponskog ispravljača.
Kao rezultat, autonomni strujni dovodni krug ima sljedeći oblik.
Shema se sastoji od 4 bloka:
A1 - generator vjetra;
A2 - množitelj napona;
A3 - baterija i punjač;
A4 - rasvjetna jedinica.
Proizvodnja autonomnog napajanja
1. Multiplikator napona (blok A2), prema gornjem dijagramu sastavljamo i lemimo na ploči dimenzija 65 x 35 mm izrezanu iz univerzalne montažne ploče od tekstolita.
Za montiranje kruga korištene su prethodno nerealizirane domaće diode D226G s učinkovitim hladnjakom. Uvezeni elektrolitički kondenzatori Ako je potrebno, moguće je kompaktnije sastaviti ovaj krug koristeći moderne uvezene diode s najnižim mogućim izravnim naponom kako biste povećali učinkovitost pretvarača napona.
Mora se uzeti u obzir da će tijekom rada uređaja, maksimalna struja koja teče kroz diode biti jednaka dvostrukoj struji opterećenja, a na elektrolitima se razvija dvostruka vrijednost amplitude ulaznog napona. U skladu s tim, kondenzatori i diode moraju biti dizajnirani za ove parametre.
Uz to, u blok množitelja napona dodaje se otpornik R6 radi ograničavanja maksimalne struje, a za ograničavanje napona koristi se zener dioda D5. Ti bi elementi trebali raditi na zaštiti uređaja kod jakih vjetrova. Za izglađivanje pukotine, izlaz multiplikatora napona povezan je s elektrolitom C5 (prenosi se na blok A3 na dijagramu).
2. Baterija i punjač (A3). Kao uređaj za pohranu energije primjenjiva se litij-ionska baterija iz mobilnog telefona. Predstavljeni su shema i postupak izrade punjača za ovu bateriju u članku.
Postavljanje struje punjenja u krugu. Priključili ispražnjenu bateriju u krug (kako se LED uključuje), postavili smo otpornik R2 na struju punjenja prema ispitivaču - 100 ... 150 mA.
3. Rasvjetna jedinica (A4) uključuje krug koji se sastoji od tri serijski povezana super svijetla LED-a, ograničavajući otpornik R5 i prekidač za napajanje LED-ova. Ograničavajući LED otpornici ugrađeni su na zasebnoj ploči.
4. Napravimo ploču za ugradnju litij-ionske baterije, Iz univerzalnog montažnog PCB-a izrezali smo pravokutnik veličine 40 x 55 mm; u ploči smo izrezali dva utora širine 0,7 ... 1,0 mm za ugradnju kontakata.Izgled igle ovisi o modelu litij-ionske baterije koja se koristi. Iz bakrene ili mesingane ploče debljine 0,5 ... 0,7 mm izrezali smo kontakte u obliku slova L i učvrstili ih na stražnjoj strani ploče pomoću lemljenja ili drugog spoja. Zalemite kontakte na odgovarajuće izlazne izvode punjača i rasvjetne jedinice. Na ploči ovog uređaja napravljene su dvije skupine kontakata različite visine za paralelno spajanje dviju baterija (radi povećanja kapaciteta) postavljenih jedna na drugu.
5. Sklop napajanja, Montiramo proizvedene blokove prema gornjem dijagramu pomoću žice za montažu. Kao slučaj, moguće je koristiti kutiju odgovarajuće veličine, svjetiljku. Poželjno je u prašini i vodootpornom dizajnu (radite vani). U ovom slučaju korišteno je plastično kućište iz stare svjetiljke.
6. Provjera rada uređaja.
Na ulazu uređaja dovodimo izmjeničnu struju s naponom od 2,3 V.
Pri ovom naponu na izlazu množitelja dobivamo napon istosmjerne struje od 6,43 V.
Provjeravamo, ako je potrebno, podešavanje izlaznog napona punjača.
Provjeravamo ispravnost rada proizvedenog uređaja.
7. Ugradite sklopljene blokove u kućište, Na vidljivom mjestu popravljamo indikator napunjenosti baterije. Iz kućišta izlazi žica (kontaktna skupina) za spajanje na generator i prekidač svjetla.
8. Ako je moguće, praznine brtvimo od prašine i vlage.
