Yra daugybė atvejų, kai gyvenate už miesto, gali reikėti nedidelio elektros energijos kiekio, kad galėtumėte naudoti mažos galios įrenginį. Pavyzdžiui, kompaktiškos oro stoties darbui, vandens lygio stebėjimui rezervuare, šiltnamio automatikos valdymui, sodo tako ar mažos patalpos avariniam apšvietimui ir kitiems įrenginiams. Kiekvienam iš jų būtina turėti energijos šaltinį - akumuliatorių, akumuliatorių ar tinklo maitinimo šaltinį (PSU). Jei prietaisas periodiškai kraunamas, patartina naudoti su baterijomis maitinamą PSU. Be to, norint įkrauti, naudojant prietaisus tokiomis sąlygomis, naudingiausia naudoti atsinaujinančią vėjo energiją, kuri energijos tiekimą padarys ekonomišką ir autonomišką.
Mūsų atveju mes apsvarstysime galimybę panaudoti vėjo energiją avariniam sodo tualeto apšvietimui, atskirai stovint ant sklypo krašto. Kadangi ryškus apšvietimas šiame objekte nėra būtinas, šiai problemai išspręsti pakanka mažai energijos. Dienos metu akumuliatorius įkraunamas vėjo energija, o tamsiu paros metu jis tiekiamas, kiek reikia.
Norint pagaminti elektros energiją, kelių vatų galios vėjo generatorių, mažos talpos bateriją ir jai skirtą įkroviklį, reikės įtampos suderinimo įtaiso.
Vėjo generatorius
Kaip elektros generatorius naudojamas modifikuotas kompaktiškas nuolatinis automobilio starteris. Generatoriaus išėjimas: kintama srovė, kurios galia yra 1,0 ... 6,5 W (priklausomai nuo vėjo greičio). Įtampa - 1 ... 6 v; srovė - 0,2 ... 1,1 a (diapazone: mažas - vidutinis vėjo greitis).
Straipsnyje aprašytas starterio pavertimo generatoriumi variantas.
Elektriniam generatoriui valdyti buvo pagaminta rotoriaus tipo turbina su vertikalia sukimosi ašimi. Ši vėjo turbina beveik nieko nekainuoja ir lengvai pagaminama namo sąlygos. Be to, tokia turbina veikia beveik tyliai ir nepriklausomai nuo to, kur pučia vėjas. Šios turbinos efektyvumas yra mažas, tačiau to pakanka šio prietaiso veikimui. Viską užtikrina darbo trukmė ir atsiperka dėl dizaino paprastumo ir patikimumo. Turbinos gamybos galimybė aprašyta straipsnis
Baterija ir įkroviklis.
Kaip energijos kaupimo įtaisas naudojamas ličio jonų akumuliatorius iš mobiliojo telefono. Pateikiama šios baterijos įkroviklio (įkroviklio) schema ir gamybos tvarka straipsnyje.
Įkroviklio įvesties duomenys: nuolatinės srovės įtampa 5,5 ... 30 V. Siūlomo įkroviklio išėjimo įtampa yra nuo 4,18 iki 4,20 V. Naudojant kitą bateriją, tinkamai sureguliavus, įkroviklis leidžia išėjimo įtampą pasiekti 2,5 ... 27 V.
Įtampos atitikimas
Vėjo turbinos įtampa ir srovė skiriasi priklausomai nuo vėjo greičio, todėl praktiniam naudojimui turime sugebėti įkrauti akumuliatorių ir taupyti joje naudojamą energiją. Tam vėjo generatoriaus elektra turi būti keičiama iš kintamos srovės į nuolatinę, o įtampa turi būti pakankama akumuliatoriaus krovikliui valdyti.
Siūlomas vėjo generatorius, kaip matyti iš išėjimo charakteristikų, dėl mažo greičio nesugeba sukurti reikiamos įtampos. Esant vidutiniam vėjo greičiui, išėjimo įtampa gali būti apie 2 ... 5 V, o akumuliatoriui įkrauti reikalinga didesnė kaip 5,5 volto įtampa. Išeitis yra naudoti paprastą įtampos keitiklį, surinktą remiantis keturių kartų įtampos daugikliu. Taikydami keitiklio įvestį 2 ... 5 V kintamos srovės, išvestyje gauname 5,5 ... 12 V nuolatinės srovės, kurios pakanka akumuliatoriui įkrauti. Vienas iš siūlomame įrenginyje naudojamų keturių kartų įtampos daugiklio variantų parodytas diagramoje.
Ši daugiklio versija turi simetrišką dizainą ir didelę keliamąją galią, pagamintą iš pigių ir prieinamų elementų. Naudojant daugiklį, vietoj laiptelio-transformatoriaus, galima sumažinti prietaiso matmenis ir svorį, pašalinti įtampos lygintuvą.
Dėl to autonominio maitinimo šaltinio grandinė įgauna tokią formą.
Schemą sudaro 4 blokai:
A1 - vėjo generatorius;
A2 - įtampos daugiklis;
A3 - akumuliatorius ir įkroviklis;
A4 - apšvietimo blokas.
Autonominio maitinimo šaltinio gamyba
1. Įtampos daugiklis (blokas A2), pagal aukščiau pateiktą schemą, mes surenkame ir litame ant 65 x 35 mm plokštės, iškirptos iš universalios montuojamos tekstolito plokštės.
Grandinės montavimui buvo naudojami anksčiau nerealizuoti buitiniai diodai D226G, turintys efektyvią šilumnešį. Importuoti elektrolitiniai kondensatoriai. Jei reikia, norint padidinti įtampos keitiklio efektyvumą, šią grandinę galima surinkti kompaktiškiau, naudojant šiuolaikinius importuotus diodus su mažiausiu įmanomu tiesioginiu įtampa.
Reikėtų pažymėti, kad prietaiso veikimo metu maksimali srovė, tekanti per diodus, bus lygi dvigubai apkrovos srovei, o elektrolituose dvigubai padidės įėjimo įtampos amplitudės vertė. Atitinkamai, šiems parametrams turi būti suprojektuoti kondensatoriai ir diodai.
Papildomai į įtampos daugiklio bloką pridedamas rezistorius R6, kad būtų apribota maksimali srovė, o įtampai apriboti naudojamas Zenerio diodas D5. Šie elementai turėtų veikti, kad apsaugotų įrenginį esant stipriam vėjui. Norėdami išlyginti virpėjimą, įtampos daugiklio išėjimas yra prijungtas prie elektrolito C5 (schemoje perkeltas į A3 bloką).
2. Baterija ir įkroviklis (A3). Kaip energijos kaupimo įtaisas naudojamas ličio jonų akumuliatorius iš mobiliojo telefono. Pateikiama šios baterijos įkroviklio schema ir gamybos tvarka straipsnyje.
Įkrovimo srovės grandinės nustatymas. Prijungę iškrautą akumuliatorių prie grandinės (kai užsidega šviesos diodas), naudodamiesi testeriu R2, nustatome įkrovimo srovės vertę - 100 ... 150 mA.
3. Apšvietimo įrenginys (A4) apima grandinę, susidedančią iš trijų nuosekliai sujungtų ypač ryškių šviesos diodų, ribojamojo rezistoriaus R5 ir šviesos diodų maitinimo jungiklio. Ribinės varžos šviesos diodai sumontuoti ant atskiros plokštės.
4. Padarysime lentą ličio jonų akumuliatoriui montuoti. Iš universalaus tvirtinimo plokštės išpjaustėme 40 x 55 mm stačiakampį; plokštėje išpjaustėme du 0,7 ... 1,0 mm pločio griovelius kontaktų montavimui.Smeigtukų išdėstymas priklauso nuo naudojamo ličio jonų akumuliatoriaus modelio. Iš varinės arba žalvarinės plokštės, kurios storis 0,5 ... 0,7 mm, mes išpjaustėme L formos kontaktus ir pritvirtiname juos ant plokštės galinės dalies, naudodami litavimą ar kitą jungtį. Lituokite kontaktus prie atitinkamų įkroviklio ir apšvietimo įrenginių išvesties gnybtų. Šio prietaiso lentoje yra padarytos dvi skirtingo aukščio kontaktų grupės, kad būtų galima lygiagrečiai sujungti dvi viena ant kitos įmontuotas baterijas (kad padidėtų talpa).
5. Maitinimo šaltinio surinkimas. Mes surinksime pagamintus blokus pagal aukščiau pateiktą schemą, naudodami tvirtinimo laidą. Galima naudoti tinkamo dydžio dėžutę, lempą. Pageidautina, kad dizainas būtų atsparus dulkėms ir vandeniui (darbas lauke). Šiuo atveju buvo naudojamas plastikinis dėklas iš senojo žibintuvėlio.
6. Įrenginio veikimo tikrinimas.
Prie prietaiso įėjimo mes tiekiame kintamąją srovę, kurios įtampa yra 2,3 V.
Esant šiai įtampai, daugiklio išėjime gauname 6,43 V nuolatinės srovės įtampą.
Mes patikriname, jei reikia, pakoreguojame įkroviklio išėjimo įtampą.
Esame įsitikinę, kad pagamintas įrenginys veikia tinkamai.
7. Įdėkite surinktus blokus į dėklą. Fiksuojame akumuliatoriaus įkrovos indikatorių matomoje vietoje. Iš korpuso išeina viela (kontaktinė grupė), kad būtų galima prijungti prie generatoriaus ir šviesos jungiklio.
8. Jei įmanoma, užpildome tarpus nuo dulkių ir drėgmės.
