Al observar la energía que surge constantemente en la naturaleza que nos rodea (viento, luz solar, energía del agua), existe el deseo de tratar de usar esta energía libre. Por supuesto, viviendo entre el continente y en un clima templado, la energía alternativa que nos llega es pequeña, no tenemos vientos costeros y un sol desértico. Sí, la energía no es excelente, pero nos llega casi constantemente. Y si crea un dispositivo para su acumulación y uso, hazlo tu mismo, de materiales improvisados, entonces esta energía es gratis.
En algunos casos, es posible que necesite una pequeña cantidad de electricidad para alimentar un dispositivo de baja potencia. Para la operación de una estación meteorológica compacta, monitoreando el nivel del agua en el tanque, para el alumbrado de emergencia y controlando la automatización del invernadero. Para cada uno de estos dispositivos debe tener una fuente de alimentación. Con el uso periódico del dispositivo (por ejemplo, en la oscuridad), es aconsejable utilizar una IP alimentada por batería. Además, para su carga, es más beneficioso utilizar una fuente de energía renovable, lo que hará que la IP sea económica y autónoma. Y cuando se usa energía eólica y solar, el dispositivo, además, será compacto y móvil.
Este artículo propone fabricar una lámpara LED recargable con carga de fuentes naturales alternativas de energía. Base para hecho en casa sirvió como cuerpo y elementos reacondicionados de una batería NiMH para un destornillador, discutido en articulo.
Diagrama del dispositivo
El circuito es una cadena de un generador de energía, convertidor de energía, batería y fuente de luz. El convertidor de energía es un convertidor de voltaje estabilizado. Convierte un bajo voltaje de salida de CC de una fuente Gen (generador de viento o panel solar) a un voltaje mayor suficiente para cargar una batería de cuatro baterías Bat1 NiMH. El dispositivo es capaz de aumentar el voltaje de entrada de 0.8 ... 6.0 voltios a la salida de 8 ... 30 voltios. En este circuito, el voltaje de salida se estabiliza y no excede la carga máxima (1.8v x 4 = 7.2v).
Considere la operación del convertidor.
El circuito se basa en un generador de bloqueo, que consiste en un transformador, un transistor VT2, una resistencia R1 (seleccionada dentro de 360 ... 1200 ohmios) y un condensador de cerámica de 0.33 ... 1.0 microfaradios. Durante el funcionamiento del generador de bloqueo, debido a la EMF de autoinducción, que se desarrolla mediante el devanado primario, se genera un alto voltaje de pulso en la salida del transformador. Este voltaje es rectificado por el diodo VD1 y luego suministrado a una batería recargable.
Estabilización de la tensión de salida del convertidor.
Muchas baterías recargables no se pueden recargar, ya que esto acorta su vida útil. Por lo tanto, en el circuito considerado, se usa la estabilización de la tensión de salida. Para esto, un transistor VT1 tipo BC548, un diodo Zener VD2 (se selecciona voltaje de estabilización), las resistencias R2, R3 se agregan al circuito.
Cuando el voltaje de salida rectificado del generador de bloqueo excede el umbral de voltaje de estabilización, el diodo zener comienza a pasar corriente a través de sí mismo. Esta corriente fluye a la base del transistor VT1. Este transistor, a su vez, comienza a abrir y derivar el generador de transistor VT2 de emisor base. Esto provoca una disminución en la ganancia de este transistor, respectivamente, disminuye la amplitud de la señal de salida.
Debido a que la batería de NiMH tiene una capacidad significativa y puede cargarse con corrientes de hasta 1C, y la corriente de salida del convertidor de voltaje no es alta en condiciones normales, no se consideró la estabilización del convertidor por corriente.
Fabricación de un convertidor de voltaje.
1. Detalles para la fabricación del convertidor.
La base del generador de bloqueo es un transformador, que debe comprarse o fabricarse con sus propias manos. Las opciones de diseño del transformador son posibles:
El devanado primario del transformador consta de 45 vueltas de alambre con un diámetro de 0.3 ... 0.5 mm, enrollado en un núcleo de ferrita con un diámetro de 10 y una longitud de 50 mm. El devanado secundario (devanado de retroalimentación) consta de 15 ... 20 vueltas del mismo cable enrollado sobre el devanado primario.
El transformador se enrolla en un anillo de ferrita 2000NM de tamaño K7x4x2 ... K12x7x5 y contiene dos devanados de 20 ... 30 vueltas de cable PEV 0.3 ... 0.5.
En nuestro caso, lo haremos aún más fácil. Tomamos un inductor ya preparado a partir de 300 mH y más, sobre su devanado enrollamos 20 ... 25 vueltas con un cable de 0.2 ... 0.5 mm, en la misma dirección. Conectamos los devanados de acuerdo con el esquema, teniendo en cuenta el comienzo del devanado (indicado por un punto). Arreglamos el nuevo devanado con termocontraíble, cinta adhesiva, pegamento. Tal transformador no bombea peor que un anillo.
Transistor VT1 de cualquier tipo n-p-n de baja potencia: KT315, BC548. El transistor VT2, tipo n-p-n, se selecciona según la carga. El transistor VT2 no necesita un radiador de enfriamiento, ya que el generador de bloqueo funciona en modo pulsado.
Se recomienda utilizar el diodo VD1 de la serie "rápida" 1N4148, 1N5819 (Schottky), KD522, adecuado para corriente.
En el diodo Zener VD2, el voltaje de estabilización se selecciona dependiendo del voltaje de salida requerido. Diodo VD3 cualquier corriente adecuada.
El condensador C1 suaviza las fluctuaciones en el voltaje entrante y el condensador C3 del voltaje de salida. El diodo VD3 evita la descarga de las baterías Bat1 si no hay suficiente voltaje de entrada. El microamperímetro sirve como un indicador visual de la corriente de carga de la batería.
2. Montaje del convertidor de tensión.
Completamos el convertidor con piezas según el esquema. Ensamblamos las piezas del convertidor en una placa de circuito universal. Conectamos el circuito a una fuente de voltaje regulada.
3. Configuración y depuración del funcionamiento del convertidor.
Desconectamos el diodo Zener VD2 del circuito, en lugar de R1 establecemos una resistencia de sintonización de 4.7 kom. Como carga del convertidor, instalamos una resistencia de 1kΩ. Al cambiar la resistencia R1, logramos el voltaje máximo en la carga. Sin carga, este circuito puede producir 100 voltios o más, por lo tanto, al depurar, es aconsejable configurar el condensador de salida C3 a un voltaje de al menos 200 V y no olvide descargarlo. Dado que la amplitud de voltaje en el devanado de salida puede ser bastante alta, se recomienda encender la resistencia de enfriamiento con una resistencia de 10 ... 100 k en serie con el multímetro. Esto ayudará a evitar daños al dispositivo durante las mediciones en varios puntos del circuito. Para medir el voltaje constante de la salida del diodo rectificador, se debe conectar un condensador con una capacidad de hasta 10 μF y un voltaje de al menos 250 V en paralelo con el voltímetro. En este caso, las lecturas del voltímetro serán más precisas, ya que también mediremos el voltaje del pulso.
Medimos el valor de la resistencia óptima de la resistencia variable R1 y la reemplazamos en el circuito con la resistencia constante correspondiente. Instalamos el diodo Zener VD2 en el circuito, en el más cercano a la salida deseada, voltaje de estabilización. Al seleccionar un diodo zener, logramos el voltaje de salida requerido. Este es el voltaje que usaremos para cargar la batería.
Si el convertidor no arranca, entonces intercambiamos los extremos de uno de los devanados del transformador.
4. Preparamos el blanco para el tablero de trabajo cortando el tamaño deseado de un tablero universal típico. Las dimensiones de la placa de trabajo se seleccionan en función de las dimensiones de la carcasa del transductor propuesta y el lugar en el que se encuentra para instalar la placa.
5. Realizamos el cableado del circuito depurado a la placa de trabajo.
6. Instale la placa del convertidor en el lugar previsto de la base de la caja de la batería NiMH para un destornillador. Colocamos un bloque de cuatro elementos restaurados de esta batería en espacio libre.
7. En una placa PCB pequeña, ensamblamos una fuente de luz para la lámpara de batería fabricada. Soldamos en él una matriz de sus tres LED conectados en paralelo y limitamos la resistencia (ver diagrama). Para arreglar los LED en la lámpara, perforamos un agujero en la esquina del tablero.
8. Para acomodar la fuente de luz LED, seleccionamos una pequeña caja reflectora protectora de plástico. Fabricamos un soporte de metal de transición para la instalación ajustable del reflector en la carcasa del convertidor. Instalamos y arreglamos la placa LED en su lugar.
9. Montamos la parte superior de la carcasa del convertidor.
10. Como un indicador visual de la presencia y la magnitud relativa de la corriente de carga de la batería, en el espacio libre de la parte superior de la caja del convertidor, colocamos un microamperímetro, un indicador de una vieja grabadora de cinta. El microamperímetro está diseñado para baja corriente, por lo que calculamos, seleccionamos y conectamos una resistencia de derivación al dispositivo para controlar el valor de la corriente de carga de batería esperada.
11. Conecte los conductores a todas las partes en un solo circuito.
Conectamos la placa del convertidor a la batería de la batería a través del diodo protector VD3 y un microamperímetro de control. Sacamos el conector para conectar el convertidor a una fuente de energía alternativa (generador eólico o paneles solares). Conectamos la fuente de luz LED a la batería a través de un interruptor externo. Combina todo en un solo edificio.
12. Está previsto utilizar la lámpara LED recargable fabricada, junto con un generador eólico basado en un motor de imán permanente de imán permanente de 24v / 0.7A. Pero esa es otra historia.
