Observando a energia que surge constantemente na natureza ao nosso redor (vento, luz solar, energia da água), há um desejo de tentar usar essa energia livre. Obviamente, vivendo no meio do continente e em um clima temperado, a energia alternativa que nos chega é pequena, não temos ventos costeiros nem sol do deserto. Sim, a energia não é ótima, mas chega quase sempre a nós. E se você criar um dispositivo para acumulação e uso, faça você mesmo, a partir de materiais improvisados, essa energia é livre.
Em alguns casos, você pode precisar de uma pequena quantidade de eletricidade para alimentar um dispositivo de baixa energia. Para a operação de uma estação meteorológica compacta, monitorando o nível da água no tanque, para iluminação de emergência e controlando a automação da estufa. Para cada um desses dispositivos, você deve ter uma fonte de energia. Com o uso periódico do dispositivo (por exemplo, no escuro), é recomendável usar um IP alimentado por bateria. Além disso, para a cobrança, é mais benéfico usar uma fonte de energia renovável, o que tornará a PI econômica e autônoma. E ao usar energia eólica e solar, o dispositivo, além disso, será compacto e móvel.
Este artigo propõe a fabricação de uma lâmpada LED recarregável com carregamento de fontes naturais alternativas de energia. Base para caseiro serviu como corpo e elementos recondicionados de uma bateria NiMH para uma chave de fenda, discutidos em artigo.
Diagrama do dispositivo
O circuito é uma cadeia de gerador de energia, conversor de energia, bateria e fonte de luz. O conversor de energia é um conversor de tensão estabilizada. Ele converte uma voltagem de saída CC baixa de uma fonte Gen (gerador de vento ou painel solar) em uma voltagem aumentada suficiente para carregar uma bateria de quatro baterias Bat1 NiMH. O dispositivo é capaz de aumentar a tensão de entrada de 0,8 a 6,0 volts para a saída de 8 a 30 volts. Nesse circuito, a tensão de saída é estabilizada e não excede a carga máxima (1,8v x 4 = 7,2v).
Considere a operação do conversor.
O circuito é baseado em um gerador de bloqueio composto por um transformador, um transistor VT2, um resistor R1 (selecionado dentro de 360 ... 1200 ohms) e um capacitor de cerâmica 0,33 ... 1,0 microfarads. Durante a operação do gerador de bloqueio, devido ao EMF de auto-indução, que é desenvolvido pelo enrolamento primário, uma alta tensão de pulso é gerada na saída do transformador. Essa tensão é retificada pelo diodo VD1 e, em seguida, fornecida a uma bateria recarregável.
Estabilização da tensão de saída do conversor.
Muitas baterias recarregáveis não podem ser recarregadas, pois isso reduz sua vida útil. Portanto, no circuito considerado, a estabilização da tensão de saída é usada. Para isso, um transistor VT1 do tipo BC548, um diodo Zener VD2 (a tensão de estabilização é selecionada), os resistores R2, R3 são adicionados ao circuito.
Quando a tensão de saída retificada do gerador de bloqueio excede o limite de tensão de estabilização, o diodo zener começa a passar a corrente por si próprio. Essa corrente flui para a base do transistor VT1. Este transistor, por sua vez, começa a abrir e desviar o gerador VT2 do transistor emissor de base. Isso causa uma diminuição no ganho deste transistor, respectivamente, diminui a amplitude do sinal de saída.
Devido ao fato de a bateria NiMH ter uma capacidade significativa e poder ser carregada com correntes de até 1C, e a corrente de saída do conversor de tensão não for alta em condições normais, a estabilização do conversor por corrente não foi considerada.
Fabricando um conversor de voltagem.
1. Detalhes para a fabricação do conversor.
A base do gerador de bloqueio é um transformador, que deve ser comprado ou fabricado com suas próprias mãos. As opções de projeto do transformador são possíveis:
O enrolamento primário do transformador consiste em 45 voltas de fio com um diâmetro de 0,3 ... 0,5 mm, enroladas em um núcleo de ferrite com um diâmetro de 10 e um comprimento de 50 mm. O enrolamento secundário (enrolamento de realimentação) consiste em 15 ... 20 voltas do mesmo fio enrolado no enrolamento primário.
O transformador é enrolado em um anel de ferrite de 2000NM de tamanho K7x4x2 ... K12x7x5 e contém dois enrolamentos de 20 a 30 voltas de fio de PEV 0,3 a 0,5.
No nosso caso, faremos isso ainda mais fácil. Tomamos o indutor acabado de 300 mH e acima, sobre o enrolamento, enrolamos 20 ... 25 voltas com um fio de 0,2 ... 0,5 mm, na mesma direção. Conectamos os enrolamentos de acordo com o esquema, levando em consideração o início do enrolamento (indicado por um ponto). Consertamos o novo enrolamento com termorretrátil, fita adesiva e cola. Um transformador desse tipo bombeia nada menos que um anel.
Transistor VT1 de qualquer tipo n-p-n de baixa potência - KT315, BC548. O transistor VT2, do tipo n-p-n, é selecionado dependendo da carga. O transistor VT2 não precisa de um radiador de resfriamento, pois o gerador de bloqueio opera em modo pulsado.
É aconselhável usar o diodo VD1 das séries "rápida" 1N4148, 1N5819 (Schottky), KD522 - adequado para corrente.
No diodo Zener VD2, a tensão de estabilização é selecionada dependendo da tensão de saída necessária. VD3 diodo qualquer corrente adequada.
O capacitor C1 suaviza as flutuações na tensão de entrada e o capacitor C3 da tensão de saída. O diodo VD3 impede a descarga das baterias Bat1 se não houver tensão de entrada suficiente. O microamperímetro serve como um indicador visual da corrente de carga da bateria.
2. Montagem do conversor de tensão.
Concluímos o conversor com peças de acordo com o esquema. Montamos as peças do conversor em uma placa de circuito universal. Conectamos o circuito a uma fonte de tensão regulada.
3. Configurando e depurando a operação do conversor.
Desconectamos o diodo Zener VD2 do circuito, em vez de R1, estabelecemos uma resistência de 4,7 kom. Como carga do conversor, instalamos um resistor de 1kΩ. Ao alterar a resistência R1, atingimos a tensão máxima na carga. Sem carga, este circuito pode produzir 100 volts ou mais; portanto, ao depurar, é aconselhável definir o capacitor de saída C3 para uma tensão de pelo menos 200V e não se esqueça de descarregá-lo. Como a amplitude de tensão no enrolamento de saída pode ser bastante alta, é recomendável ligar o resistor de amortecimento com uma resistência de 10 ... 100 k em série com o multímetro, o que ajudará a evitar danos ao dispositivo durante medições em vários pontos do circuito. Para medir a tensão constante da saída do diodo retificador, um capacitor com capacidade de até 10 μF e uma tensão de pelo menos 250 V deve ser conectado em paralelo com o voltímetro.Neste caso, as leituras do voltímetro serão mais precisas, pois também mediremos a tensão de pulso.
Medimos o valor da resistência ideal do resistor variável R1 e o substituímos no circuito pelo resistor constante correspondente. Instalamos o diodo Zener VD2 no circuito, no mais próximo da saída desejada, tensão de estabilização. Ao selecionar um diodo zener, atingimos a tensão de saída necessária. Essa é a voltagem que usaremos para carregar a bateria.
Se o conversor não iniciar, trocamos as extremidades de um dos enrolamentos do transformador.
4. Preparamos o espaço em branco para a placa de trabalho cortando o tamanho desejado de uma placa universal típica. As dimensões da placa de trabalho são selecionadas com base nas dimensões do alojamento do transdutor proposto e no local para instalação da placa.
5. Realizamos a fiação do circuito depurado na placa de trabalho.
6. Instale a placa conversora no local pretendido da base do gabinete a partir da bateria NiMH para uma chave de fenda. Colocamos um bloco de quatro elementos restaurados dessa bateria no espaço livre.
7. Em uma pequena placa PCB, montamos uma fonte de luz para a lâmpada da bateria fabricada. Soldamos nela uma matriz de seus três LEDs conectados em paralelo e limitamos a resistência (veja o diagrama). Para consertar os LEDs na lâmpada, fazemos um furo no canto da placa.
8. Para acomodar a fonte de luz LED, selecionamos uma pequena caixa refletora de proteção plástica. Fabricamos um suporte de metal de transição para instalação ajustável do refletor na carcaça do conversor. Instalamos e consertamos a placa de LED no lugar.
9. Montamos a parte superior da caixa do conversor.
10. Como um indicador visual da presença e magnitude relativa da corrente de carga da bateria, no espaço livre da parte superior da caixa do conversor, colocamos um microamperímetro - um indicador de um gravador antigo. O microamperímetro foi projetado para baixa corrente, portanto calculamos, selecionamos e conectamos um resistor shunt ao dispositivo para controlar o valor da corrente de carga da bateria esperada.
11. Conecte os condutores a todas as partes em um único circuito.
Conectamos a placa conversora à bateria da bateria através do diodo de proteção VD3 e um microamperímetro de controle. Trazemos o conector para conectar o conversor a uma fonte de energia alternativa (gerador de vento ou painéis solares). Conectamos a fonte de luz LED à bateria através de um comutador externo. Combine tudo em um único edifício.
12. Está planejado usar a lâmpada LED recarregável fabricada em conjunto com um gerador eólico baseado em um motor de ímã permanente de ímã permanente de 24v / 0.7A. Mas isso é outra história.
