Em muitos casos, quando morando fora da cidade, você pode precisar de uma pequena quantidade de eletricidade para alimentar um dispositivo de baixa energia. Por exemplo, para a operação de uma estação meteorológica compacta, monitorando o nível da água em um tanque, controlando a automação de uma estufa, para iluminação de emergência de um caminho de jardim ou uma pequena sala e outros dispositivos. Para cada um deles é necessário ter uma fonte de energia - uma bateria, uma bateria ou uma fonte de alimentação de rede (PSU). Em caso de carga periódica do dispositivo, é aconselhável usar uma PSU alimentada por bateria. Além disso, para carregá-lo, usando dispositivos nessas condições, é mais benéfico usar energia eólica renovável, o que tornará a fonte de energia econômica e autônoma.
No nosso caso, consideraremos a opção de usar energia eólica para a iluminação de emergência de um vaso sanitário de jardim, em pé separadamente na borda da trama. Como a iluminação brilhante neste objeto não é necessária, a baixa energia é suficiente para resolver esse problema. Durante o dia, a bateria é carregada pela energia eólica e, no escuro, fornece-a conforme necessário.
Para fazer uma fonte de alimentação, você precisa de um gerador eólico com uma potência de vários watts, uma bateria de pequena capacidade e um carregador para ela, um dispositivo de correspondência de tensão.
Gerador de vento
Como gerador elétrico, um acionador de partida permanente compacto modificado é usado. Saída do gerador: corrente alternada com potência de 1,0 ... 6,5 W (dependendo da velocidade do vento). Tensão - 1 ... 6 v; corrente - 0,2 ... 1,1 a (na faixa: pequeno - velocidade média do vento).
Uma variante de converter um iniciador em um gerador é descrita no artigo.
Para acionar um gerador elétrico, foi feita uma turbina do tipo rotor com um eixo de rotação vertical. Esta turbina eólica custa quase nada e pode ser facilmente fabricada em casa condições. Além disso, essa turbina opera quase silenciosamente e independentemente de onde o vento sopra. A eficiência desta turbina é pequena, mas é suficiente para a operação deste dispositivo. Tudo é garantido pela duração do trabalho e compensa pela simplicidade e confiabilidade do design. Uma opção de fabricação de turbina é descrita em artigo
Bateria e carregador.
Como dispositivo de armazenamento de energia, é aplicável uma bateria de íons de lítio de um telefone celular. O esquema e o procedimento de fabricação do carregador (carregador) para esta bateria são apresentados no artigo.
Dados de entrada do carregador: tensão de corrente contínua de 5,5 ... 30 V. A tensão de saída do carregador proposto na faixa de 4,18 - 4,20 V. Ao usar outra bateria, com o ajuste apropriado, o carregador permite obter a tensão de saída dentro de 2,5 ... 27 V.
Correspondência de tensão
A tensão e a corrente da turbina eólica variam de acordo com a velocidade do vento; portanto, para uso prático, precisamos carregar a bateria e economizar energia para uso nela. Para isso, a eletricidade do gerador eólico deve ser convertida de corrente alternada em direta, com uma tensão suficiente para operar o carregador de bateria.
O gerador de vento proposto, como pode ser visto pelas características de saída, não é capaz de produzir a tensão necessária devido à baixa velocidade. A uma velocidade média do vento, é possível obter uma tensão de cerca de 2 ... 5 V na saída e é necessária uma tensão de mais de 5,5 volts para carregar a bateria. A saída é o uso de um simples conversor de tensão, montado com base em um multiplicador de tensão de quatro vezes. Aplicando 2 ... 5 V de corrente alternada à entrada do conversor, obtemos 5,5 ... 12 V de corrente contínua na saída, o que é suficiente para carregar a bateria. Uma das variantes do multiplicador de tensão quádruplo usado no dispositivo proposto é mostrada no diagrama.
Esta versão do multiplicador possui um design simétrico e boa capacidade de carga, feita de elementos baratos e acessíveis. O uso de um multiplicador, em vez de um transformador de expansão, permite reduzir as dimensões e o peso do dispositivo, para eliminar o retificador de tensão.
Como resultado, o circuito de uma fonte de alimentação autônoma assume a seguinte forma.
O esquema consiste em 4 blocos:
A1 - gerador eólico;
A2 - multiplicador de tensão;
A3 - bateria e carregador;
A4 - unidade de iluminação.
Produção de uma fonte de alimentação autônoma
1. Multiplicador de tensão (bloco A2), de acordo com o diagrama acima, montamos e soldamos em uma placa de 65 x 35 mm recortada em uma placa textolite de montagem universal.
Para montar o circuito usado diodos domésticos D226G não realizados anteriormente com um dissipador de calor eficaz. Capacitores eletrolíticos importados. Se necessário, é possível montar esse circuito de forma mais compacta usando diodos importados modernos com a menor tensão direta possível para aumentar a eficiência do conversor de tensão.
Deve-se notar que, durante a operação do dispositivo, a corrente máxima que flui pelos diodos será igual ao dobro da corrente de carga e, nos eletrólitos, o dobro do valor de amplitude da tensão de entrada se desenvolve. Conseqüentemente, capacitores e diodos devem ser projetados para esses parâmetros.
Além disso, um resistor R6 é adicionado ao bloco multiplicador de tensão para limitar a corrente máxima e um diodo Zener D5 é usado para limitar a tensão. Esses elementos devem funcionar para proteger o dispositivo em ventos fortes. Para suavizar a ondulação, a saída do multiplicador de tensão é conectada ao eletrólito C5 (transferido para o bloco A3 no diagrama).
2. Bateria e carregador (A3) Como dispositivo de armazenamento de energia, é aplicável uma bateria de íons de lítio de um telefone celular. O esquema e o procedimento de fabricação do carregador para esta bateria são apresentados no artigo.
Configurando a corrente de carga do circuito. Depois de conectar a bateria descarregada ao circuito (quando o LED acende), ajustamos o valor da corrente de carga - 100 ... 150 mA usando o testador R2.
3. Unidade de iluminação (A4) inclui um circuito que consiste em três LEDs super brilhantes conectados em série, um resistor limitador R5 e um interruptor de energia para os LEDs. Os LEDs do resistor limitador são montados em uma placa separada.
4. Vamos fazer uma placa para instalar uma bateria de íon de lítio. Cortamos um retângulo de 40 x 55 mm da placa de montagem universal; cortamos duas ranhuras na placa com 0,7 ... 1,0 mm de largura para a instalação de contatos.O layout dos pinos depende do modelo de bateria de íons de lítio usada. A partir de uma placa de cobre ou latão com uma espessura de 0,5 ... 0,7 mm, cortamos os contatos em forma de L e os fixamos na parte traseira da placa usando solda ou outra conexão. Solde os contatos aos terminais de saída correspondentes do carregador e da unidade de iluminação. Na placa deste dispositivo, dois grupos de contatos de diferentes alturas são feitos para a conexão paralela de duas baterias (para aumentar a capacidade) instaladas umas sobre as outras.
5. Conjunto da fonte de alimentação. Montamos os blocos fabricados de acordo com o diagrama acima, usando o fio de montagem. Como caso, é possível usar uma caixa de tamanho adequado, uma lâmpada. Desejável em poeira e design à prova d'água (trabalho ao ar livre). Nesse caso, foi usada a caixa de plástico da lanterna antiga.
6. Verificando o funcionamento do dispositivo.
Na entrada do dispositivo, fornecemos corrente alternada com tensão de 2,3 V.
Nesta tensão, na saída do multiplicador, obtemos uma tensão de corrente contínua de 6,43 V.
Verificamos, se necessário, ajustamos a tensão de saída do carregador.
Estamos convencidos da operação correta do dispositivo fabricado.
7. Instale os blocos montados no gabinete. Consertamos o indicador de carga da bateria em um local visível. Um fio (grupo de contato) sai da carcaça para conexão com um gerador e um interruptor de luz.
8. Se possível, selamos as lacunas contra poeira e umidade.
