Quan sát năng lượng liên tục phát sinh trong tự nhiên xung quanh chúng ta (gió, ánh sáng mặt trời, năng lượng nước), có một mong muốn cố gắng sử dụng năng lượng miễn phí này. Tất nhiên, sống ở giữa lục địa và khí hậu ôn hòa, năng lượng thay thế đến với chúng ta rất nhỏ, chúng ta không có gió ven biển và mặt trời sa mạc. Vâng, năng lượng không lớn, nhưng nó đến với chúng ta gần như liên tục. Và nếu bạn tạo ra một thiết bị để tích lũy và sử dụng, tự làm, từ các vật liệu ngẫu hứng, sau đó năng lượng này là miễn phí.
Trong một số trường hợp, bạn có thể cần một lượng điện nhỏ để cung cấp năng lượng cho một thiết bị năng lượng thấp. Đối với hoạt động của một trạm thời tiết nhỏ gọn, theo dõi mực nước trong bể, để chiếu sáng khẩn cấp và kiểm soát tự động hóa nhà kính. Đối với mỗi thiết bị này, bạn phải có nguồn điện. Với việc sử dụng thiết bị định kỳ (ví dụ, trong bóng tối), nên sử dụng IP chạy bằng pin. Hơn nữa, đối với việc sạc pin, việc sử dụng một nguồn năng lượng tái tạo sẽ có lợi nhất, điều này sẽ giúp IP trở nên kinh tế và tự chủ. Và khi sử dụng năng lượng gió và mặt trời, thiết bị, ngoài ra, sẽ nhỏ gọn và di động.
Bài viết này đề xuất sản xuất một đèn LED có thể sạc lại với việc sạc từ các nguồn năng lượng tự nhiên thay thế. Cơ sở cho tự làm đóng vai trò là bộ phận cơ thể và được phục hồi của pin NiMH cho tuốc nơ vít, được thảo luận trong bài viết.
Sơ đồ thiết bị
Mạch là một chuỗi của một máy phát năng lượng, bộ chuyển đổi năng lượng, pin và nguồn sáng. Bộ chuyển đổi năng lượng là một bộ chuyển đổi điện áp ổn định. Nó chuyển đổi điện áp đầu ra DC thấp từ nguồn Gen (máy phát điện gió hoặc bảng năng lượng mặt trời) thành điện áp tăng đủ để sạc pin của bốn pin Bat1 NiMH. Thiết bị có khả năng tăng điện áp đầu vào từ 0,8 ... 6,0 volt đến đầu ra 8 ... 30 volt. Trong mạch này, điện áp đầu ra được ổn định và không vượt quá mức sạc tối đa (1,8v x 4 = 7,2v).
Hãy xem xét hoạt động của bộ chuyển đổi.
Mạch dựa trên một máy phát chặn, bao gồm một máy biến áp, bóng bán dẫn VT2, điện trở R1 (được chọn trong vòng 360 ... 1200 ohms) và tụ gốm 0,33 ... 1,0 microfarad. Trong quá trình hoạt động của máy phát chặn, do EMF tự cảm ứng được phát triển bởi cuộn sơ cấp, một điện áp xung cao được tạo ra ở đầu ra máy biến áp. Điện áp này được chỉnh lưu bởi diode VD1, sau đó được cung cấp cho pin sạc.
Ổn định điện áp đầu ra của bộ chuyển đổi.
Nhiều pin sạc không thể được sạc lại, vì điều này rút ngắn tuổi thọ của chúng. Do đó, trong mạch được xem xét, ổn định điện áp đầu ra được sử dụng. Đối với điều này, một bóng bán dẫn BC548 loại VT1, một diode Zener VD2 (điện áp ổn định được chọn), các điện trở R2, R3 được thêm vào mạch.
Khi điện áp đầu ra được chỉnh lưu từ máy phát chặn vượt quá ngưỡng điện áp ổn định, diode zener bắt đầu truyền dòng qua chính nó. Dòng điện này chảy đến cơ sở của bóng bán dẫn VT1. Lần lượt, bóng bán dẫn này bắt đầu mở và tắt máy phát VT2 bóng bán dẫn cơ sở. Điều này gây ra sự giảm mức tăng của bóng bán dẫn này, tương ứng, làm giảm biên độ của tín hiệu đầu ra.
Do pin NiMH có dung lượng đáng kể và có thể được sạc với dòng điện lên đến 1C, và dòng điện đầu ra của bộ biến đổi điện áp không cao trong điều kiện bình thường, việc ổn định bộ chuyển đổi bằng dòng điện không được xem xét.
Sản xuất một bộ chuyển đổi điện áp.
1. Chi tiết cho việc sản xuất Bộ chuyển đổi.
Cơ sở của máy phát điện chặn là máy biến áp, phải được mua hoặc chế tạo bằng tay của chính bạn. Tùy chọn thiết kế máy biến áp là có thể:
Cuộn dây sơ cấp của máy biến áp gồm 45 vòng dây có đường kính 0,3 ... 0,5 mm, vết thương trên lõi ferrite có đường kính 10 và chiều dài 50 mm. Cuộn dây thứ cấp (cuộn dây phản hồi) bao gồm 15 ... 20 vòng dây quấn tương tự trên cuộn dây sơ cấp.
Máy biến áp được quấn trên một vòng ferrite 2000NM có kích thước K7x4x2 ... K12x7x5 và chứa hai cuộn dây 20 ... 30 vòng dây PEV 0,3 ... 0,5.
Trong trường hợp của chúng tôi, chúng tôi sẽ làm điều đó dễ dàng hơn. Chúng tôi lấy một cuộn cảm làm sẵn từ 300 mH trở lên, trên cuộn dây của nó, chúng tôi quấn 20 ... 25 vòng với một dây 0,2 ... 0,5 mm, cùng hướng. Chúng tôi kết nối các cuộn dây theo sơ đồ, có tính đến sự bắt đầu của cuộn dây (được biểu thị bằng một dấu chấm). Chúng tôi sửa chữa cuộn dây mới với co nhiệt, băng dính, keo dán. Một máy bơm biến áp như vậy không tệ hơn một vòng.
Transitor VT1 bất kỳ loại n-p-n công suất thấp - KT315, BC548. Transitor VT2, loại n-p-n, được chọn tùy thuộc vào tải. Transitor VT2 không cần bộ tản nhiệt làm mát, vì bộ tạo chặn hoạt động ở chế độ xung.
Nên sử dụng diode VD1 từ sê-ri nhanh chóng 1N4148, 1N5819 (Schottky), KD522 - phù hợp với dòng điện.
Diode Zener VD2, điện áp ổn định được chọn tùy thuộc vào điện áp đầu ra cần thiết. Diode VD3 bất kỳ dòng điện phù hợp.
Tụ điện C1 làm mịn các dao động trong điện áp đến và tụ điện C3 của điện áp đầu ra. Diode VD3 ngăn chặn việc xả pin Bat1 nếu không có đủ điện áp đầu vào trên nó. Microammeter đóng vai trò là một chỉ báo trực quan về dòng sạc của pin.
2. Lắp ráp bộ chuyển đổi điện áp.
Chúng tôi hoàn thành bộ chuyển đổi với các bộ phận theo sơ đồ. Chúng tôi lắp ráp các bộ phận chuyển đổi trên một bảng mạch phổ quát. Chúng tôi kết nối mạch với một nguồn điện áp quy định.
3. Cấu hình và gỡ lỗi hoạt động của bộ chuyển đổi.
Chúng tôi ngắt kết nối diode Zener VD2 khỏi mạch, thay vì R1, chúng tôi đặt điện trở điều chỉnh là 4,7 kom. Khi tải của bộ chuyển đổi, chúng tôi cài đặt điện trở 1kΩ. Bằng cách thay đổi điện trở R1, chúng tôi đạt được điện áp tối đa tại tải. Không có tải, mạch này có thể tạo ra 100 volt trở lên, vì vậy khi gỡ lỗi, nên đặt tụ điện đầu ra C3 thành điện áp ít nhất 200V và đừng quên xả nó. Do biên độ điện áp ở cuộn dây đầu ra có thể khá cao, nên bật điện trở giảm với điện trở 10 ... 100 k nối tiếp với đồng hồ vạn năng. Nó sẽ giúp ngăn ngừa hư hỏng thiết bị trong các phép đo tại các điểm khác nhau trong mạch. Để đo điện áp không đổi từ đầu ra của diode chỉnh lưu, một tụ điện có công suất lên tới 10 μF và điện áp ít nhất 250 V nên được kết nối song song với vôn kế.
Chúng tôi đo giá trị của điện trở tối ưu của biến trở R1 và thay thế nó trong mạch bằng điện trở không đổi tương ứng. Chúng tôi cài đặt diode Zener VD2 trong mạch, ở mức gần nhất với đầu ra mong muốn, điện áp ổn định. Bằng cách chọn một diode zener, chúng tôi đạt được điện áp đầu ra cần thiết. Đây là điện áp chúng ta sẽ sử dụng để sạc pin.
Nếu bộ chuyển đổi không khởi động, thì chúng ta trao đổi các đầu của một trong các cuộn dây máy biến áp.
4. Chúng tôi chuẩn bị trống cho bảng làm việc bằng cách cắt ra kích thước mong muốn từ một bảng phổ thông điển hình. Kích thước của bảng làm việc được chọn dựa trên kích thước của vỏ đầu dò được đề xuất và vị trí trong nó để lắp đặt bảng.
5. Chúng tôi thực hiện nối dây của mạch gỡ lỗi đến bảng làm việc.
6. Lắp đặt bảng chuyển đổi ở vị trí dự định của đế của vỏ từ pin NiMH cho một tuốc nơ vít. Chúng tôi đặt một khối gồm bốn yếu tố được phục hồi của pin này trong không gian trống.
7. Trên một bảng mạch PCB nhỏ, chúng tôi lắp ráp một nguồn sáng cho đèn pin được sản xuất. Chúng tôi hàn trên đó một ma trận gồm ba đèn LED được kết nối song song và điện trở giới hạn (xem sơ đồ). Để sửa đèn LED trong đèn, chúng tôi khoan một lỗ ở góc của bảng.
8. Để phù hợp với nguồn sáng LED, chúng tôi chọn một hộp phản xạ bảo vệ bằng nhựa nhỏ. Chúng tôi sản xuất một khung kim loại chuyển tiếp để điều chỉnh lắp đặt gương phản xạ vào vỏ bộ chuyển đổi. Chúng tôi cài đặt và sửa chữa bảng LED tại chỗ.
9. Chúng tôi lắp ráp phần trên của vỏ chuyển đổi.
10. Là một chỉ báo trực quan về sự hiện diện và cường độ tương đối của dòng sạc của pin, trong không gian trống của phần trên của vỏ bộ chuyển đổi, chúng tôi đặt một microammeter - một chỉ báo từ một máy ghi âm cũ. Microammeter được thiết kế cho dòng điện thấp, vì vậy chúng tôi tính toán, chọn và kết nối một điện trở shunt với thiết bị để kiểm soát giá trị của dòng sạc pin dự kiến.
11. Kết nối các dây dẫn với tất cả các bộ phận trong một mạch đơn.
Chúng tôi kết nối bảng chuyển đổi với pin của pin thông qua diode bảo vệ VD3 và một vi điều khiển. Chúng tôi mang ra đầu nối để kết nối bộ chuyển đổi với nguồn năng lượng thay thế (máy phát điện gió hoặc tấm pin mặt trời). Chúng tôi kết nối nguồn ánh sáng LED với pin thông qua một công tắc bên ngoài. Kết hợp mọi thứ trong một tòa nhà.
12. Dự kiến sẽ sử dụng đèn LED sạc được sản xuất kết hợp với máy phát điện gió dựa trên động cơ nam châm vĩnh cửu 24v / 0,7A. Nhưng đó là một câu chuyện khác.
