Det finns många fall när du bor utanför staden, du kan behöva en liten mängd el för att driva en lågströmsenhet. Till exempel för drift av en kompakt väderstation, övervaka vattennivån i en tank, kontrollera automatiseringen av ett växthus, för nödbelysning av en trädgårdsväg eller ett litet rum och andra enheter. För var och en av dem är det nödvändigt att ha en strömkälla - ett batteri, ett batteri eller en nätströmförsörjning (PSU). Vid periodisk belastning av enheten rekommenderas att använda en batteridriven PSU. För att ladda den med hjälp av enheter under dessa förhållanden är det dessutom mest fördelaktigt att använda förnybar vindkraft, vilket gör energiförsörjningen ekonomisk och autonom.
I vårt fall kommer vi att överväga möjligheten att använda vindkraft för nödbelysning av en trädgårdstoalett, som står separat på tomten. Eftersom ljus belysning på detta objekt inte är nödvändigt, är låg effekt tillräcklig för att lösa detta problem. Under dagen laddas batteriet av vindkraft, och i mörkret ger det det efter behov.
För att göra en strömförsörjning behöver du en vindgenerator med en effekt på flera watt, ett batteri med liten kapacitet och en laddare för den, en spänningsmatchningsenhet.
Vindgenerator
Som en elektrisk generator används en modifierad kompakt permanent startbil. Generatorutgång: växelström med en effekt på 1,0 ... 6,5 W (beroende på vindhastighet). Spänning - 1 ... 6 v; ström - 0,2 ... 1,1 a (i intervallet: liten - genomsnittlig vindhastighet).
En variant av att konvertera en starter till en generator beskrivs i artikeln.
För att driva en elektrisk generator gjordes en turbin av rotortyp med en vertikal rotationsaxel. Denna vindkraftverk kostar nästan ingenting och kan enkelt tillverkas hem villkor. Dessutom fungerar en sådan turbin nästan tyst och oavsett var vinden blåser. Effektiviteten hos denna turbin är liten, men det är tillräckligt för drift av denna enhet. Allt säkerställs av arbetets varaktighet och lönar sig genom designens enkelhet och tillförlitlighet. Ett turbintillverkningsalternativ beskrivs i Artikel
Batteri och laddare.
Som en energilagringsenhet är ett litiumjonbatteri från en mobiltelefon tillämpligt. Schemat och tillverkningsförfarandet för laddaren (laddaren) för detta batteri presenteras i artikeln.
Laddarens ingångsdata: likström på 5,5 ... 30 V. Utgångsspänningen för den föreslagna laddaren i intervallet 4,18 - 4,20 V. När du använder ett annat batteri, med lämplig justering, låter laddaren dig att få utspänningen inom 2,5 ... 27 V.
Spänningsmatchning
Spänningen och strömmen från vindturbinen varierar beroende på vindhastigheten, så för praktisk användning måste vi kunna ladda batteriet och spara energi för användning där. För detta måste elektriciteten från vindgeneratorn omvandlas från växelström till likström, med en spänning som är tillräcklig för att använda batteriladdaren.
Den föreslagna vindgeneratorn, som framgår av utgångskaraktäristiken, kan inte producera den nödvändiga spänningen på grund av den låga hastigheten. Vid en genomsnittlig vindhastighet kan en spänning på cirka 2 ... 5 V erhållas vid utgången, och en spänning på mer än 5,5 volt krävs för att ladda batteriet. Vägen ut är användningen av en enkel spänningsomvandlare, monterad på basis av en fyrfaldig spänningsmultiplikator. Genom att applicera 2 ... 5 V växelström på omvandlarens ingång får vi 5,5 ... 12 V likström vid utgången, vilket är tillräckligt för att ladda batteriet. En av varianterna av den fyrfaldiga spänningsmultiplikatorn som används i den föreslagna anordningen visas i diagrammet.
Denna version av multiplikatorn har en symmetrisk design och god lastkapacitet, tillverkad av billiga och prisvärda element. Användningen av en multiplikator istället för en trapptransformator gör det möjligt att minska enhetens dimensioner och vikt för att eliminera spänningslikriktaren.
Som ett resultat har kretsen för en autonom strömförsörjning följande form.
Schemat består av fyra block:
A1 - vindgenerator;
A2 - spänningsmultiplikator;
A3 - batteri och laddare;
A4 - belysningsenhet.
Produktion av en autonom kraftförsörjning
1. Spänningsmultiplikator (block A2), enligt diagrammet ovan, sätter vi ihop och lödar på ett 65 x 35 mm kort som är klippt ut från ett universalmonterat textolitplatta.
För montering av kretsen användes tidigare orealiserade inhemska dioder D226G med en effektiv kylfläns. Importerade elektrolytiska kondensatorer. Om det är nödvändigt är det möjligt att montera denna krets mer kompakt med hjälp av moderna importerade dioder med lägsta möjliga direktspänning för att öka spänningsomvandlarens effektivitet.
Det bör noteras att under drift av anordningen kommer den maximala strömmen som strömmar genom dioderna att vara lika med dubbla belastningsströmmen, och på elektrolyter dubbelt utvecklas amplitudvärdet för insignalen. Följaktligen måste kondensatorer och dioder utformas för dessa parametrar.
Dessutom läggs ett motstånd R6 till spänningsmultiplikatorblocket för att begränsa den maximala strömmen och en Zener-diod D5 används för att begränsa spänningen. Dessa element bör fungera för att skydda enheten i höga vindar. För att jämna ut krusningen kopplas utgången från spänningsmultiplikatorn till elektrolyt C5 (överförs till block A3 i diagrammet).
2. Batteri och laddare (A3). Som en energilagringsenhet är ett litiumjonbatteri från en mobiltelefon tillämpligt. Schemat och tillverkningsförfarandet för laddaren för detta batteri presenteras i artikeln.
Ställa in laddningsströmmen för kretsen. Efter att ha anslutit det urladdade batteriet till kretsen (när lysdioden tänds) ställer vi in laddningsströmvärdet - 100 ... 150 mA med testaren R2.
3. Belysningsenhet (A4) inkluderar en krets bestående av tre seriellt anslutna superbright-lysdioder, ett begränsande motstånd R5 och en strömbrytare för lysdioderna. De begränsande motståndslamporna är monterade på ett separat kort.
4. Låt oss skapa ett bräde för installation av ett litiumjonbatteri. Vi skär en rektangel på 40 x 55 mm från universalmonterings-kretskortet; vi skär två spår i kortet 0,7 ... 1,0 mm bredt för att installera kontakter.Stiftlayouten beror på vilken litiumjonbatteri som används. Från en koppar- eller mässingsplatta med en tjocklek av 0,5 ... 0,7 mm skär vi ut de L-formade kontakterna och fixerar dem på baksidan av brädet med lödning eller annan anslutning. Löd kontakterna till motsvarande utgångar på laddaren och belysningsenheten. På kortets enhet anordnas två grupper av kontakter med olika höjder för parallellanslutning av två batterier (för att öka kapaciteten) installerade ovanpå varandra.
5. Strömförsörjningsenhet. Vi monterar de tillverkade blocken enligt diagrammet ovan med hjälp av monteringstråden. Som ett fall är det möjligt att använda en låda med lämplig storlek, en lampa. Önskvärt i damm och vattentät design (arbeta utomhus). I detta fall användes plastfodralet från den gamla ficklampan.
6. Kontrollera enhetens funktion.
Vid ingången till enheten levererar vi växelström med en spänning på 2,3 V.
Vid denna spänning, vid multiplikatorns utgång, får vi en likströmspänning på 6,43 V.
Vi kontrollerar, om det är nödvändigt, justera laddarens utgångsspänning.
Vi är övertygade om att den tillverkade enheten fungerar korrekt.
7. Installera de monterade blocken i fodralet. Vi fixar batteriladdningsindikatorn på en synlig plats. En tråd (kontaktgrupp) kommer ut ur huset för anslutning till en generator och en ljusströmbrytare.
8. Om möjligt tätar vi mellanrummen från damm och fukt.
