Wenn man die ständig entstehende Energie in der Natur um uns herum beobachtet (Wind, Sonnenlicht, Wasserenergie), besteht der Wunsch, diese freie Energie zu nutzen. Natürlich leben wir auf dem Festland und in einem gemäßigten Klima. Die alternative Energie, die zu uns kommt, ist gering. Wir haben keine Küstenwinde und keine Wüstensonne. Ja, die Energie ist nicht großartig, aber sie kommt fast ständig zu uns. Und wenn Sie ein Gerät für seine Akkumulation und Verwendung machen, mit seinen eigenen HändenAus improvisierten Materialien ist diese Energie dann frei.
In einigen Fällen benötigen Sie möglicherweise eine kleine Menge Strom, um ein Gerät mit geringem Stromverbrauch mit Strom zu versorgen. Für den Betrieb einer kompakten Wetterstation, Überwachung des Wasserstandes im Tank, Notbeleuchtung und Steuerung der Automatisierung des Gewächshauses. Für jedes dieser Geräte benötigen Sie eine Stromquelle. Bei regelmäßiger Verwendung des Geräts (z. B. im Dunkeln) ist es ratsam, eine batteriebetriebene IP zu verwenden. Darüber hinaus ist es für die Aufladung am vorteilhaftesten, eine erneuerbare Energiequelle zu verwenden, wodurch das geistige Eigentum wirtschaftlich und autonom wird. Bei der Nutzung von Wind- und Sonnenenergie ist das Gerät außerdem kompakt und mobil.
In diesem Artikel wird vorgeschlagen, eine wiederaufladbare LED-Lampe herzustellen, die aus alternativen natürlichen Energiequellen aufgeladen wird. Basis für hausgemacht diente als Karosserie und überholte Elemente einer NiMH-Batterie für einen Schraubendreher Artikel.
Gerätediagramm
Die Schaltung ist eine Kette aus Energieerzeuger, Energiewandler, Batterie und Lichtquelle. Der Energiewandler ist ein stabilisierter Spannungswandler. Es wandelt eine niedrige DC-Ausgangsspannung von einer Gen-Quelle (Windgenerator oder Solarpanel) in eine erhöhte Spannung um, die ausreicht, um eine Batterie mit vier Bat1 NiMH-Batterien aufzuladen. Das Gerät kann die Eingangsspannung von 0,8 ... 6,0 Volt auf den Ausgang 8 ... 30 Volt erhöhen. In dieser Schaltung ist die Ausgangsspannung stabilisiert und überschreitet nicht die maximale Ladung (1,8 V x 4 = 7,2 V).
Betrachten Sie den Betrieb des Konverters.
Die Schaltung basiert auf einem Sperrgenerator, der aus einem Transformator, einem Transistor VT2, einem Widerstand R1 (ausgewählt innerhalb von 360 ... 1200 Ohm) und einem Keramikkondensator mit 0,33 ... 1,0 Mikrofarad besteht. Während des Betriebs des Sperrgenerators wird aufgrund der EMK der Selbstinduktion, die von der Primärwicklung entwickelt wird, eine hohe Impulsspannung am Transformatorausgang erzeugt. Diese Spannung wird von der VD1-Diode gleichgerichtet und dann einer wiederaufladbaren Batterie zugeführt.
Stabilisierung der Ausgangsspannung des Wandlers.
Viele wiederaufladbare Batterien können nicht aufgeladen werden, da dies ihre Lebensdauer verkürzt. Daher wird in der betrachteten Schaltung eine Stabilisierung der Ausgangsspannung verwendet. Hierzu werden der Schaltung ein VT1-Typ BC548-Transistor, eine Zenerdiode VD2 (Stabilisierungsspannung ist ausgewählt), Widerstände R2, R3 hinzugefügt.
Wenn die gleichgerichtete Ausgangsspannung vom Sperrgenerator die Stabilisierungsspannungsschwelle überschreitet, beginnt die Zenerdiode, Strom durch sich selbst zu leiten. Dieser Strom fließt zur Basis des Transistors VT1. Dieser Transistor beginnt wiederum, den Basis-Emitter-Transistor-VT2-Generator zu öffnen und zu überbrücken. Dies bewirkt eine Verringerung der Verstärkung dieses Transistors bzw. verringert die Amplitude des Ausgangssignals.
Aufgrund der Tatsache, dass der NiMH-Akku eine erhebliche Kapazität hat und mit Strömen bis zu 1 ° C aufgeladen werden kann und der Ausgangsstrom des Spannungswandlers unter normalen Bedingungen nicht hoch ist, wurde die Stabilisierung des Wandlers durch Strom nicht berücksichtigt.
Herstellung eines Spannungswandlers.
1. Details zur Herstellung des Konverters.
Die Basis des Sperrgenerators ist ein Transformator, der gekauft oder mit eigenen Händen hergestellt werden muss. Transformator-Designoptionen sind möglich:
Die Primärwicklung des Transformators besteht aus 45 Drahtwindungen mit einem Durchmesser von 0,3 ... 0,5 mm, die auf einen Ferritkern mit einem Durchmesser von 10 und einer Länge von 50 mm gewickelt sind. Die Sekundärwicklung (Rückkopplungswicklung) besteht aus 15 ... 20 Windungen desselben Drahtes, der über die Primärwicklung gewickelt ist.
Der Transformator ist auf einen 2000-nm-Ferritring der Größe K7x4x2 ... K12x7x5 gewickelt und enthält zwei Wicklungen mit 20 ... 30 Windungen PEV-Draht 0,3 ... 0,5.
In unserem Fall machen wir es noch einfacher. Wir nehmen den fertigen Induktor ab 300 mH und wickeln über seine Wicklung 20 ... 25 Windungen mit einem Draht von 0,2 ... 0,5 mm in die gleiche Richtung. Wir verbinden die Wicklungen gemäß dem Schema unter Berücksichtigung des Beginns der Wicklung (angezeigt durch einen Punkt). Wir befestigen die neue Wicklung mit Schrumpfschlauch, Klebeband, Kleber. Ein solcher Transformator pumpt nicht schlechter als ein Ring.
Transistor VT1 jeder n-p-n-Typ mit geringer Leistung - KT315, BC548. Der Transistor VT2 vom Typ n-p-n wird abhängig von der Last ausgewählt. Der Transistor VT2 benötigt keinen Kühlstrahler, da der Sperrgenerator in einem gepulsten Modus arbeitet.
Es wird empfohlen, die VD1-Diode aus der „schnellen“ Serie 1N4148, 1N5819 (Schottky), KD522 zu verwenden - geeignet für Strom.
Bei der Zenerdiode VD2 wird die Stabilisierungsspannung in Abhängigkeit von der erforderlichen Ausgangsspannung gewählt. VD3 Diode jeden geeigneten Strom.
Der Kondensator C1 glättet die Schwankungen der Eingangsspannung und des Kondensators C3 der Ausgangsspannung. Die VD3-Diode verhindert das Entladen von Bat1-Batterien, wenn nicht genügend Eingangsspannung vorhanden ist. Das Mikroammeter dient als visuelle Anzeige des Ladestroms des Akkus.
2. Montage des Spannungswandlers.
Wir vervollständigen den Konverter mit Teilen gemäß dem Schema. Wir montieren die Wandlerteile auf einer Universalplatine. Wir verbinden den Stromkreis mit einer geregelten Spannungsquelle.
3. Konfigurieren und Debuggen des Konverters.
Wir trennen die Zenerdiode VD2 von der Schaltung, statt R1 stellen wir einen Abstimmwiderstand von 4,7 kom ein. Als Last des Konverters installieren wir einen 1kΩ Widerstand. Durch Ändern des Widerstands R1 erreichen wir die maximale Spannung an der Last. Ohne Last kann diese Schaltung 100 Volt oder mehr erzeugen. Daher ist es beim Debuggen ratsam, den Ausgangskondensator C3 auf eine Spannung von mindestens 200 V einzustellen und nicht zu vergessen, ihn zu entladen. Da die Spannungsamplitude an der Ausgangswicklung sehr hoch sein kann, wird empfohlen, den Löschwiderstand mit einem Widerstand von 10 ... 100 k in Reihe mit dem Multimeter einzuschalten. Dies verhindert eine Beschädigung des Geräts während der Messungen an verschiedenen Stellen im Stromkreis. Um die konstante Spannung am Ausgang der Gleichrichterdiode zu messen, sollte ein Kondensator mit einer Kapazität von bis zu 10 μF und einer Spannung von mindestens 250 V parallel zum Voltmeter geschaltet werden. In diesem Fall sind die Voltmeterwerte genauer, da wir auch die Impulsspannung messen.
Wir messen den Wert des optimalen Widerstands des variablen Widerstands R1 und ersetzen ihn in der Schaltung durch den entsprechenden konstanten Widerstand. Wir installieren die Zenerdiode VD2 in der Schaltung, die der gewünschten Ausgangsstabilisierungsspannung am nächsten kommt. Durch Auswahl einer Zenerdiode erreichen wir die erforderliche Ausgangsspannung. Dies ist die Spannung, mit der wir den Akku aufladen.
Wenn der Wandler nicht startet, tauschen wir die Enden einer der Transformatorwicklungen aus.
4. Wir bereiten den Rohling für die Arbeitsplatte vor, indem wir die gewünschte Größe aus einer typischen Universalplatte herausschneiden. Die Abmessungen der Arbeitsplatine werden basierend auf den Abmessungen des vorgeschlagenen Wandlergehäuses und der Stelle darin für die Installation der Platine ausgewählt.
5. Wir führen die Verdrahtung der debuggten Schaltung mit der Arbeitsplatine durch.
6. Installieren Sie die Konverterplatine an der vorgesehenen Stelle am Gehäuseboden des NiMH-Akkus für einen Schraubendreher. Wir platzieren einen Block mit vier restaurierten Elementen dieser Batterie im freien Raum.
7. Auf einer kleinen Leiterplatte montieren wir eine Lichtquelle für die hergestellte Batterielampe. Wir löten darauf eine Matrix ihrer drei parallel geschalteten LEDs und begrenzen den Widerstand (siehe Abbildung). Um die LEDs in der Lampe zu befestigen, bohren wir ein Loch in die Ecke der Platine.
8. Um die LED-Lichtquelle unterzubringen, wählen wir ein kleines Schutzgehäuse aus Kunststoff. Wir fertigen eine Übergangsmetallhalterung für die einstellbare Installation des Reflektors am Konvertergehäuse. Wir installieren und befestigen die LED-Platine.
9. Wir montieren den oberen Teil des Wandlergehäuses.
10. Als visuelle Anzeige für das Vorhandensein und die relative Größe des Ladestroms der Batterie platzieren wir im freien Raum des oberen Teils des Konvertergehäuses ein Mikroammeter - eine Anzeige eines alten Tonbandgeräts. Das Mikroammeter ist für niedrigen Strom ausgelegt. Daher berechnen, wählen und schließen wir einen Nebenschlusswiderstand an das Gerät an, um den Wert des erwarteten Batterieladestroms zu steuern.
11. Verbinden Sie die Leiter mit allen Teilen in einem einzigen Stromkreis.
Wir verbinden die Konverterplatine über die Schutzdiode VD3 und ein Kontrollmikroammeter mit der Batterie der Batterie. Wir bringen den Stecker für den Anschluss des Konverters an eine alternative Energiequelle (Windgenerator oder Sonnenkollektoren) heraus. Wir verbinden die LED-Lichtquelle über einen externen Schalter mit der Batterie. Kombinieren Sie alles in einem einzigen Gebäude.
12. Es ist geplant, die hergestellte wiederaufladbare LED-Lampe in Verbindung mit einem Windgenerator zu verwenden, der auf einem Permanentmagnet-Permanentmagnetmotor mit 24 V / 0,7 A basiert. Aber das ist eine andere Geschichte.
