Existen muchos casos cuando se vive fuera de la ciudad, es posible que necesite una pequeña cantidad de electricidad para alimentar un dispositivo de baja potencia. Por ejemplo, para la operación de una estación meteorológica compacta, monitoreando el nivel del agua en un tanque, controlando la automatización de un invernadero, para la iluminación de emergencia de un camino de jardín o una habitación pequeña y otros dispositivos. Para cada uno de ellos es necesario tener una fuente de alimentación: una batería, una batería o una fuente de alimentación de red (PSU). En caso de carga periódica del dispositivo, es aconsejable utilizar una fuente de alimentación con batería. Además, para cargarlo, utilizando el dispositivo en estas condiciones, es más beneficioso utilizar energía eólica renovable, lo que hará que la fuente de alimentación sea económica y autónoma.
En nuestro caso, consideraremos la opción de usar energía eólica para la iluminación de emergencia de un inodoro de jardín, de pie por separado en el borde de la parcela. Dado que no es necesaria una iluminación brillante en este objeto, la baja potencia es suficiente para resolver este problema. Durante el día, la energía del viento carga la batería y, en la oscuridad, la carga según sea necesario.
Para hacer una fuente de alimentación, un generador eólico con una potencia de varios vatios, una batería de pequeña capacidad y un cargador, se necesitará un dispositivo de adaptación de voltaje.
Generador de viento
Como generador eléctrico, se utiliza un arrancador de automóvil de arranque permanente compacto modificado. Salida del generador: corriente alterna con una potencia de 1.0 ... 6.5 W (dependiendo de la velocidad del viento). Voltaje - 1 ... 6 v; actual - 0.2 ... 1.1 a (en el rango: pequeño - velocidad media del viento).
En el artículo se describe una variante para convertir un motor de arranque en un generador..
Para conducir un generador eléctrico, se hizo una turbina de tipo rotor con un eje vertical de rotación. Esta turbina eólica no cuesta casi nada y se puede fabricar fácilmente en casa condiciones Además, una turbina de este tipo funciona casi en silencio e independientemente de dónde sopla el viento. La eficiencia de esta turbina es pequeña, pero esto es suficiente para el funcionamiento de este dispositivo. Todo está garantizado por la duración del trabajo y vale la pena por la simplicidad y confiabilidad del diseño. Una opción de fabricación de turbina se describe en articulo
Batería y cargador.
Como dispositivo de almacenamiento de energía, se aplica una batería de iones de litio de un teléfono móvil. Se presentan el esquema y el procedimiento de fabricación del cargador (cargador) para esta batería. en articulo.
Datos de entrada del cargador: voltaje de corriente continua de 5.5 ... 30 V. El voltaje de salida del cargador propuesto en el rango de 4.18 - 4.20 V. Cuando usa otra batería, con el ajuste apropiado, el cargador le permite obtener el voltaje de salida dentro de 2.5 ... 27 V.
Coincidencia de voltaje
El voltaje y la corriente de la turbina eólica varían según la velocidad del viento, por lo que, para un uso práctico, debemos poder cargar la batería y ahorrar energía para su uso allí. Para esto, la electricidad del generador eólico debe convertirse de corriente alterna a directa, con un voltaje suficiente para operar el cargador de batería.
El generador eólico propuesto, como se puede ver en las características de salida, no puede producir el voltaje necesario debido a la baja velocidad. A una velocidad media del viento, se puede obtener un voltaje de aproximadamente 2 ... 5 V en la salida, y se requiere un voltaje de más de 5,5 voltios para cargar la batería. La salida es el uso de un convertidor de voltaje simple, montado sobre la base de un multiplicador de voltaje cuádruple. Al aplicar 2 ... 5 V de corriente alterna a la entrada del convertidor, obtenemos 5,5 ... 12 V de corriente continua en la salida, que es suficiente para cargar la batería. En el diagrama se muestra una de las variantes del multiplicador de voltaje cuádruple utilizado en el dispositivo propuesto.
Esta versión del multiplicador tiene un diseño simétrico y una buena capacidad de carga, hecha de elementos baratos y asequibles. El uso de un multiplicador, en lugar de un transformador elevador, permite reducir las dimensiones y el peso del dispositivo, para eliminar el rectificador de voltaje.
Como resultado, el circuito de una fuente de alimentación autónoma toma la siguiente forma.
El esquema consta de 4 bloques:
A1 - generador de viento;
A2 - multiplicador de voltaje;
A3 - batería y cargador;
A4 - unidad de iluminación.
Producción de una fuente de alimentación autónoma.
1. Multiplicador de voltaje (bloque A2), de acuerdo con el diagrama anterior, ensamblamos y soldamos en una placa de 65 x 35 mm cortada de una placa de textolita de montaje universal.
Para montar el circuito se utilizaron diodos domésticos D226G no realizados previamente que tienen un disipador de calor efectivo. Condensadores electrolíticos importados. Si es necesario, es posible ensamblar este circuito de manera más compacta usando diodos importados modernos con el voltaje directo más bajo posible para aumentar la eficiencia del convertidor de voltaje.
Debe tenerse en cuenta que durante el funcionamiento del dispositivo, la corriente máxima que fluye a través de los diodos será igual al doble de la corriente de carga, y el doble del valor de amplitud del voltaje de entrada se desarrolla en los electrolitos. En consecuencia, los condensadores y diodos deben diseñarse para estos parámetros.
Además, se agrega una resistencia R6 al bloque multiplicador de voltaje para limitar la corriente máxima y se usa un diodo Zener D5 para limitar el voltaje. Estos elementos deberían funcionar para proteger el dispositivo en vientos fuertes. Para suavizar la ondulación, la salida del multiplicador de voltaje está conectada al electrolito C5 (transferido al bloque A3 en el diagrama).
2. Batería y cargador (A3). Como dispositivo de almacenamiento de energía, se aplica una batería de iones de litio de un teléfono móvil. Se presentan el esquema y el procedimiento de fabricación del cargador para esta batería. en articulo.
Configuración de la corriente de carga del circuito. Después de conectar la batería descargada al circuito (cuando se enciende el LED), establecemos el valor de la corriente de carga: 100 ... 150 mA usando el probador R2.
3. Unidad de iluminación (A4) incluye un circuito que consta de tres LED superbrillantes conectados en serie, una resistencia limitadora R5 y un interruptor de alimentación para los LED. Los LED de resistencia limitadora están montados en una placa separada.
4. Hagamos una placa para instalar una batería de iones de litio. Cortamos un rectángulo de 40 x 55 mm de la PCB de montaje universal; cortamos dos ranuras en el tablero de 0.7 ... 1.0 mm de ancho para instalar contactos.El diseño del pin depende del modelo de batería de iones de litio utilizada. Desde una placa de cobre o latón con un espesor de 0.5 ... 0.7 mm, cortamos los contactos en forma de L y los fijamos en la parte posterior de la placa mediante soldadura u otra conexión. Suelde los contactos a los terminales de salida correspondientes del cargador y la unidad de iluminación. En la placa de este dispositivo, se hacen dos grupos de contactos de diferentes alturas para la conexión paralela de dos baterías (para aumentar la capacidad) instaladas una encima de la otra.
5. Conjunto de fuente de alimentación. Ensamblamos los bloques fabricados de acuerdo con el diagrama anterior, utilizando el cable de montaje. Como caso, es posible usar una caja del tamaño adecuado, una lámpara. Deseable en polvo y diseño impermeable (trabajo al aire libre). En este caso, se utilizó el estuche de plástico de la vieja linterna.
6. Comprobación del funcionamiento del dispositivo..
En la entrada del dispositivo suministramos corriente alterna con un voltaje de 2.3 V.
A este voltaje, a la salida del multiplicador obtenemos un voltaje de corriente continua de 6.43 V.
Verificamos, si es necesario, ajustamos el voltaje de salida del cargador.
Estamos convencidos del correcto funcionamiento del dispositivo fabricado.
7. Instale los bloques ensamblados en la caja.. Arreglamos el indicador de carga de la batería en un lugar visible. Un cable (grupo de contacto) sale de la carcasa para la conexión a un generador y un interruptor de luz.
8. Si es posible, sellamos los huecos del polvo y la humedad.
