Es gibt viele Fälle, in denen Sie außerhalb der Stadt leben und möglicherweise eine kleine Menge Strom benötigen, um ein Gerät mit geringem Stromverbrauch mit Strom zu versorgen. Zum Beispiel für den Betrieb einer kompakten Wetterstation, zur Überwachung des Wasserstandes in einem Tank, zur Steuerung der Automatisierung eines Gewächshauses, zur Notbeleuchtung eines Gartenwegs oder eines kleinen Raums und anderer Geräte. Für jeden von ihnen ist eine Stromquelle erforderlich - eine Batterie, eine Batterie oder ein Netzwerknetzteil (PSU). Bei regelmäßiger Belastung des Geräts wird empfohlen, ein batteriebetriebenes Netzteil zu verwenden. Darüber hinaus ist es zum Laden mit dem Gerät unter diesen Bedingungen am vorteilhaftesten, erneuerbare Windenergie zu verwenden, wodurch das Netzteil wirtschaftlich und autonom wird.
In unserem Fall werden wir die Möglichkeit in Betracht ziehen, Windenergie für die Notbeleuchtung einer Gartentoilette zu verwenden, die separat am Rand des Grundstücks steht. Da an diesem Objekt keine helle Beleuchtung erforderlich ist, reicht eine geringe Leistung aus, um dieses Problem zu lösen. Tagsüber wird der Akku durch Windenergie aufgeladen und im Dunkeln nach Bedarf abgegeben.
Für eine Stromversorgung, einen Windgenerator mit einer Leistung von mehreren Watt, einen Akku mit geringer Kapazität und ein Ladegerät ist ein Spannungsanpassungsgerät erforderlich.
Windgenerator
Als elektrischer Generator wird ein modifizierter kompakter Permanentstarter verwendet. Generatorausgang: Wechselstrom mit einer Leistung von 1,0 ... 6,5 W (abhängig von der Windgeschwindigkeit). Spannung - 1 ... 6 V; Strom - 0,2 ... 1,1 a (im Bereich: klein - durchschnittliche Windgeschwindigkeit).
Eine Variante zur Umwandlung eines Anlassers in einen Generator ist im Artikel beschrieben.
Um einen elektrischen Generator anzutreiben, wurde eine Turbine vom Rotortyp mit einer vertikalen Drehachse hergestellt. Diese Windkraftanlage kostet fast nichts und kann problemlos eingebaut werden nach Hause Bedingungen. Darüber hinaus arbeitet eine solche Turbine fast geräuschlos und unabhängig davon, wo der Wind weht. Der Wirkungsgrad dieser Turbine ist gering, dies reicht jedoch für den Betrieb dieses Geräts aus. Alles wird durch die Dauer der Arbeit sichergestellt und zahlt sich durch die Einfachheit und Zuverlässigkeit des Designs aus. Eine Turbinenherstellungsoption ist in beschrieben Artikel
Akku und Ladegerät.
Als Energiespeicher ist ein Lithium-Ionen-Akku eines Mobiltelefons anwendbar. Das Schema und das Herstellungsverfahren des Ladegeräts (Ladegeräts) für diesen Akku werden vorgestellt im Artikel.
Eingangsdaten des Ladegeräts: Gleichspannung von 5,5 ... 30 V. Die Ausgangsspannung des vorgeschlagenen Ladegeräts liegt im Bereich von 4,18 bis 4,20 V. Wenn Sie eine andere Batterie verwenden, können Sie mit der entsprechenden Einstellung des Ladegeräts die Ausgangsspannung auf 2,5 einstellen ... 27 V.
Spannungsanpassung
Die Spannung und der Strom der Windkraftanlage variieren je nach Windgeschwindigkeit. Für den praktischen Gebrauch müssen wir in der Lage sein, die Batterie aufzuladen und Energie für den Einsatz dort zu sparen. Dazu muss der Strom des Windgenerators von Wechselstrom in Gleichstrom umgewandelt werden, wobei eine Spannung ausreicht, um das Batterieladegerät zu betreiben.
Der vorgeschlagene Windgenerator kann, wie aus den Ausgangseigenschaften ersichtlich, aufgrund der niedrigen Drehzahl nicht die erforderliche Spannung erzeugen. Bei einer durchschnittlichen Windgeschwindigkeit kann am Ausgang eine Spannung von etwa 2 ... 5 V erhalten werden, und zum Laden der Batterie ist eine Spannung von mehr als 5,5 Volt erforderlich. Der Ausweg ist die Verwendung eines einfachen Spannungswandlers, der auf der Basis eines vierfachen Spannungsvervielfachers zusammengebaut wird. Durch Anlegen von 2 ... 5 V Wechselstrom an den Eingang des Wandlers erhalten wir 5,5 ... 12 V Gleichstrom am Ausgang, was völlig ausreicht, um die Batterie aufzuladen. Eine der Varianten des in der vorgeschlagenen Vorrichtung verwendeten vierfachen Spannungsvervielfachers ist in der Abbildung dargestellt.
Diese Version des Multiplikators hat ein symmetrisches Design und eine gute Tragfähigkeit aus billigen und erschwinglichen Elementen. Die Verwendung eines Multiplikators anstelle eines Aufwärtstransformators ermöglicht es, die Abmessungen und das Gewicht des Geräts zu reduzieren, um den Spannungsgleichrichter zu eliminieren.
Infolgedessen nimmt die Schaltung einer autonomen Stromversorgung die folgende Form an.
Das Schema besteht aus 4 Blöcken:
A1 - Windgenerator;
A2 - Spannungsvervielfacher;
A3 - Akku und Ladegerät;
A4 - Beleuchtungseinheit.
Herstellung einer autonomen Stromversorgung
1. Spannungsvervielfacher (Block A2), gemäß dem obigen Diagramm, montieren und löten wir eine 65 x 35 mm große Platte, die aus einer universell montierbaren Textolithplatte herausgeschnitten ist.
Zur Montage der Schaltung wurden bisher nicht realisierte Haushaltsdioden D226G mit einem effektiven Kühlkörper verwendet. Importierte Elektrolytkondensatoren. Bei Bedarf ist es möglich, diese Schaltung mit modernen importierten Dioden mit der niedrigstmöglichen Gleichspannung kompakter zusammenzubauen, um den Wirkungsgrad des Spannungswandlers zu erhöhen.
Es ist zu beachten, dass während des Betriebs der Vorrichtung der maximale Strom, der durch die Dioden fließt, dem doppelten Laststrom entspricht und sich bei Elektrolyten der doppelte Amplitudenwert der Eingangsspannung entwickelt. Dementsprechend müssen Kondensatoren und Dioden für diese Parameter ausgelegt sein.
Zusätzlich wird dem Spannungsvervielfacherblock ein Widerstand R6 hinzugefügt, um den Maximalstrom zu begrenzen, und eine Zenerdiode D5 wird verwendet, um die Spannung zu begrenzen. Diese Elemente sollten das Gerät bei starkem Wind schützen. Um die Welligkeit zu glätten, wird der Ausgang des Spannungsvervielfachers mit dem Elektrolyten C5 verbunden (im Diagramm auf Block A3 übertragen).
2. Akku und Ladegerät (A3). Als Energiespeicher ist ein Lithium-Ionen-Akku eines Mobiltelefons anwendbar. Das Schema und das Herstellungsverfahren des Ladegeräts für diesen Akku werden vorgestellt im Artikel.
Einstellen des Ladestroms der Schaltung. Nachdem wir die entladene Batterie an den Stromkreis angeschlossen haben (während die LED aufleuchtet), stellen wir den Ladestromwert mit dem Tester R2 auf 100 ... 150 mA ein.
3. Beleuchtungseinheit (A4) enthält eine Schaltung bestehend aus drei in Reihe geschalteten Superbright-LEDs, einem Begrenzungswiderstand R5 und einem Leistungsschalter für die LEDs. Die Begrenzungswiderstands-LEDs sind auf einer separaten Platine montiert.
4. Lassen Sie uns eine Platine für die Installation eines Lithium-Ionen-Akkus erstellen. Wir schneiden ein Rechteck von 40 x 55 mm von der Universalmontageplatine ab und schneiden zwei Rillen in die Platine mit einer Breite von 0,7 ... 1,0 mm, um Kontakte zu installieren.Die Pinbelegung hängt vom Modell des verwendeten Lithium-Ionen-Akkus ab. Aus einer Kupfer- oder Messingplatte mit einer Dicke von 0,5 ... 0,7 mm schneiden wir die L-förmigen Kontakte aus und befestigen sie auf der Rückseite der Platine durch Löten oder eine andere Verbindung. Löten Sie die Kontakte an die entsprechenden Ausgangsklemmen des Ladegeräts und der Beleuchtungseinheit. Auf der Platine dieses Geräts befinden sich zwei Kontaktgruppen unterschiedlicher Höhe zum parallelen Anschluss von zwei übereinander installierten Batterien (zur Erhöhung der Kapazität).
5. Netzteilbaugruppe. Wir montieren die hergestellten Blöcke gemäß obigem Diagramm unter Verwendung des Befestigungsdrahtes. Als Fall ist es möglich, eine Box geeigneter Größe, eine Lampe, zu verwenden. Wünschenswert in staub- und wasserdichtem Design (Arbeiten im Freien). In diesem Fall wurde das Kunststoffgehäuse der alten Taschenlampe verwendet.
6. Überprüfen des Betriebs des Geräts.
Am Eingang des Gerätes liefern wir Wechselstrom mit einer Spannung von 2,3 V.
Bei dieser Spannung erhalten wir am Ausgang des Multiplikators eine Gleichspannung von 6,43 V.
Wir überprüfen gegebenenfalls die Ausgangsspannung des Ladegeräts.
Wir sind vom ordnungsgemäßen Betrieb des hergestellten Geräts überzeugt.
7. Installieren Sie die zusammengebauten Blöcke im Gehäuse. Wir befestigen die Batterieladeanzeige an einer auffälligen Stelle. Aus dem Gehäuse kommt ein Kabel (Kontaktgruppe) zum Anschluss an einen Generator und einen Lichtschalter.
8. Wenn möglich, schließen wir die Lücken vor Staub und Feuchtigkeit.
