Er zijn veel gevallen waarin u buiten de stad woont, u heeft mogelijk een kleine hoeveelheid elektriciteit nodig om een apparaat met een laag vermogen van stroom te voorzien. Bijvoorbeeld voor de bediening van een compact weerstation, bewaking van het waterpeil in een tank, aansturing van de automatisering van een kas, voor noodverlichting van een tuinpad of een kleine kamer en andere apparaten. Voor elk van hen is het nodig om een stroombron te hebben - een batterij, een batterij of een netwerkvoeding (PSU). In het geval van periodieke belasting van het apparaat, is het raadzaam om een batterijgevoede PSU te gebruiken. Bovendien is het voor het opladen ervan, met behulp van apparaten onder deze omstandigheden, het meest voordelig om hernieuwbare windenergie te gebruiken, waardoor de stroomvoorziening economisch en autonoom wordt.
In ons geval bekijken we de mogelijkheid om windenergie te gebruiken voor de noodverlichting van een tuintoilet, apart staande aan de rand van het perceel. Omdat felle verlichting bij dit object niet nodig is, is een laag vermogen voldoende om dit probleem op te lossen. Overdag wordt de batterij opgeladen door windenergie, en in het donker geeft hij deze indien nodig.
Om een stroomvoorziening te maken, heb je een windgenerator nodig met een vermogen van enkele watt, een batterij met kleine capaciteit en een oplader ervoor, een apparaat voor spanningsaanpassing.
Windgenerator
Als elektrische generator wordt een aangepaste compacte permanente startersautostarter gebruikt. Generatorvermogen: wisselstroom met een vermogen van 1,0 ... 6,5 W (afhankelijk van windsnelheid). Spanning - 1 ... 6 v; stroom - 0,2 ... 1,1 a (in het bereik: klein - gemiddelde windsnelheid).
Een variant van het omzetten van een starter in een generator wordt beschreven in het artikel.
Om een elektrische generator aan te drijven, werd een turbine van het rotortype gemaakt met een verticale rotatieas. Deze windturbine kost bijna niets en is gemakkelijk in te bouwen thuis voorwaarden. Bovendien werkt zo'n turbine bijna geruisloos en ongeacht waar de wind waait. Het rendement van deze turbine is klein, maar dit is voldoende voor de werking van dit apparaat. Alles wordt verzekerd door de duur van het werk en betaalt zich uit door de eenvoud en betrouwbaarheid van het ontwerp. Een optie voor het maken van turbines wordt beschreven in artikel
Batterij en oplader.
Als energieopslagapparaat is een lithium-ionbatterij van een mobiele telefoon van toepassing. Het schema en de fabricageprocedure van de oplader (oplader) voor deze batterij worden gepresenteerd in artikel.
Ingangsgegevens van de oplader: gelijkstroomspanning van 5,5 ... 30 V. De uitgangsspanning van de voorgestelde oplader in het bereik van 4,18 - 4,20 V. Bij gebruik van een andere batterij, met de juiste aanpassing, kunt u met de oplader de uitgangsspanning binnen 2,5 ... 27 V.
Spanningsaanpassing
De spanning en stroom van de windturbine variëren afhankelijk van de windsnelheid, dus voor praktisch gebruik moeten we de batterij kunnen opladen en energie kunnen besparen om daar te gebruiken. Hiervoor moet de elektriciteit van de windgenerator worden omgezet van wisselstroom naar direct, met een voldoende spanning om de acculader te laten werken.
De voorgestelde windgenerator kan, zoals blijkt uit de uitgangskarakteristieken, vanwege de lage snelheid niet de benodigde spanning produceren. Bij een gemiddelde windsnelheid kan aan de uitgang een spanning van ongeveer 2 ... 5 V worden verkregen en is een spanning van meer dan 5,5 volt nodig om de accu op te laden. De uitweg is het gebruik van een eenvoudige spanningsomvormer, samengesteld op basis van een viervoudige spanningsvermenigvuldiger. Door 2 ... 5 V wisselstroom op de ingang van de omvormer aan te leggen, krijgen we 5,5 ... 12 V gelijkstroom aan de uitgang, wat voldoende is om de batterij op te laden. Een van de varianten van de viervoudige spanningsvermenigvuldiger die in het voorgestelde apparaat wordt gebruikt, wordt weergegeven in het diagram.
Deze versie van de multiplier heeft een symmetrisch ontwerp en een goed laadvermogen, gemaakt van goedkope en betaalbare elementen. Het gebruik van een multiplier, in plaats van een step-up transformator, maakt het mogelijk om de afmetingen en het gewicht van het apparaat te verminderen, om de spanningsgelijkrichter te elimineren.
Als resultaat heeft het circuit van een autonome voeding de volgende vorm.
Het schema bestaat uit 4 blokken:
A1 - windgenerator;
A2 - spanningsvermenigvuldiger;
A3 - batterij en oplader;
A4 - verlichtingseenheid.
Productie van een autonome stroomvoorziening
1. Spanningsvermenigvuldiger (blok A2), volgens het bovenstaande diagram, monteren en solderen we op een bord van 65 x 35 mm dat is uitgesneden uit een universeel montagebord van textoliet.
Voor het monteren van het circuit gebruikte eerder niet-gerealiseerde huisdiodes D226G met een effectief koellichaam. Geïmporteerde elektrolytische condensatoren. Indien nodig is het mogelijk om dit circuit compacter samen te stellen met behulp van moderne geïmporteerde diodes met de laagst mogelijke gelijkspanning om de efficiëntie van de spanningsomvormer te vergroten.
Er moet rekening mee worden gehouden dat tijdens bedrijf van het apparaat de maximale stroom die door de diodes stroomt, gelijk is aan tweemaal de belastingsstroom en tweemaal de amplitudewaarde van de ingangsspanning op elektrolyten. Daarom moeten condensatoren en diodes worden ontworpen voor deze parameters.
Bovendien wordt een weerstand R6 toegevoegd aan het spanningsvermenigvuldigingsblok om de maximale stroom te beperken en wordt een zenerdiode D5 gebruikt om de spanning te beperken. Deze elementen zouden moeten werken om het apparaat bij harde wind te beschermen. Om de rimpel glad te strijken, wordt de uitgang van de spanningsvermenigvuldiger aangesloten op elektrolyt C5 (overgebracht naar blok A3 in het diagram).
2. Batterij en oplader (A3). Als energieopslagapparaat is een lithium-ionbatterij van een mobiele telefoon van toepassing. Het schema en de fabricageprocedure van de oplader voor deze batterij worden gepresenteerd in artikel.
Instellen van de laadstroom van het circuit. Nadat we de lege batterij op het circuit hebben aangesloten (terwijl de LED aangaat), hebben we de laadstroomwaarde ingesteld - 100 ... 150 mA met behulp van de tester R2.
3. Verlichtingseenheid (A4) bevat een circuit dat bestaat uit drie in serie verbonden superheldere LED's, een begrenzingsweerstand R5 en een aan / uit-schakelaar voor de LED's. De limietweerstands-LED's zijn op een apart bord gemonteerd.
4. Laten we een bord maken voor het installeren van een lithium-ionbatterij. We snijden een rechthoek van 40 x 55 mm van de universele montage-printplaat; we snijden twee groeven in de plaat van 0,7 ... 1,0 mm breed voor het installeren van contacten.De pinindeling is afhankelijk van het model lithium-ionbatterij dat wordt gebruikt. Van een koperen of messing plaat met een dikte van 0,5 ... 0,7 mm, snijden we de L-vormige contacten uit en fixeren ze op de achterkant van het bord met solderen of een andere verbinding. Soldeer de contacten aan de overeenkomstige uitgangsaansluitingen van de oplader en de verlichtingseenheid. Op het bord van dit apparaat zijn twee groepen contacten van verschillende hoogte gemaakt voor parallelle aansluiting van twee batterijen (om de capaciteit te vergroten) die op elkaar zijn geïnstalleerd.
5. Stroomvoorziening. We assembleren de geproduceerde blokken volgens het bovenstaande diagram, met behulp van de montagedraad. Als geval is het mogelijk om een doos van geschikte grootte, een lamp, te gebruiken. Gewenst in stof- en waterdicht ontwerp (buitenshuis werken). In dit geval werd de plastic behuizing van de oude zaklamp gebruikt.
6. De werking van het apparaat controleren.
Aan de ingang van het apparaat leveren we wisselstroom met een spanning van 2,3 V.
Bij deze spanning krijgen we aan de uitgang van de vermenigvuldiger een gelijkstroomspanning van 6,43 V.
We controleren, indien nodig, de uitgangsspanning van de oplader.
We zijn overtuigd van de juiste werking van het gefabriceerde apparaat.
7. Installeer de geassembleerde blokken in de behuizing. We plaatsen de batterij-oplaadindicator op een opvallende plaats. Een draad (contactgroep) komt uit de behuizing voor aansluiting op een generator en een lichtschakelaar.
8. Indien mogelijk sluiten we de openingen af tegen stof en vocht.
