Tenint en compte l’energia que sorgeix constantment a la natura que ens envolta (vent, llum del sol, energia de l’aigua), hi ha el desig d’intentar utilitzar aquesta energia lliure. Per descomptat, vivint a terra continental i en un clima temperat, l’energia alternativa que ens arriba és petita, no tenim vents costaners ni un sol desèrtic. Sí, l’energia no és genial, però ens arriba gairebé constantment. I si creeu un dispositiu per acumular-lo i utilitzar-lo, fes-ho tu mateix, a partir de materials improvisats, aquesta energia és lliure.
En alguns casos, pot ser que necessiteu una petita quantitat d’electricitat per alimentar un dispositiu de poca potència. Per al funcionament d’una estació meteorològica compacta, supervisar el nivell d’aigua al dipòsit, per a l’enllumenat d’emergència i controlar l’automatització de l’hivernacle. Per a cadascun d’aquests dispositius, ha de tenir una font d’alimentació. Amb l'ús periòdic del dispositiu (per exemple, a les fosques), és recomanable utilitzar una IP alimentada per bateries. D'altra banda, pel que fa a la seva càrrega, és més beneficiós l'ús d'una font d'energia renovable, cosa que farà que la PI sigui econòmica i autònoma. I quan s’utilitzi energia eòlica i solar, el dispositiu, a més, serà compacte i mòbil.
Aquest article proposa fabricar una làmpada LED recarregable amb càrrega procedent de fonts d’energia naturals alternatives. Base per a casolans va servir com a carrosseria i elements recondicionats d’una bateria NiMH per a un tornavís, tractada a la secció anterior article.
Diagrama del dispositiu
El circuit és una cadena d’un generador d’energia, un convertidor d’energia, una bateria i una font de llum. El convertidor d’energia és un convertidor de tensió estabilitzat. Converteix un voltatge de sortida de corrent continu d’una font Gen (generador eòlic o panell solar) en un voltatge augmentat suficient per carregar una bateria de quatre bateries Ni1H Bat1. El dispositiu és capaç d’augmentar el voltatge d’entrada de 0,8 ... 6,0 volts a la sortida de 8 ... 30 volts. En aquest circuit, la tensió de sortida s’estabilitza i no supera la càrrega màxima (1,8 v x 4 = 7,2 v).
Considereu el funcionament del convertidor.
El circuit es basa en un generador de bloqueig, format per un transformador, un transistor VT2, una resistència R1 (seleccionada dins de 360 ... 1200 ohms) i un condensador ceràmic de 0,33 ... 1,0 microfarads. Durant el funcionament del generador de bloqueig, a causa de l’EMF d’autoinducció, que es desenvolupa per l’enrotllament primari, es forma una alta tensió d’impuls a la sortida del transformador. Aquesta tensió es rectifica amb el díode VD1 i es subministra a una bateria recarregable.
Estabilització del voltatge de sortida del convertidor.
No es poden recarregar moltes bateries recarregables, ja que això redueix la seva vida útil. Per tant, en el circuit considerat s’utilitza l’estabilització del voltatge de sortida. Per fer-ho, s’afegeixen al circuit un transistor VT1 tipus BC548, un díode Zener VD2 (tensió d’estabilització), resistències R2, R3.
Quan la tensió de sortida rectificada del generador de bloqueig supera el llindar de tensió d’estabilització, el díode zener comença a passar corrent per si mateix. Aquest corrent flueix a la base del transistor VT1. Al seu torn, aquest transistor comença a obrir-se i fer desaparèixer el generador de transistor VT2 d'emissor de bases. Això provoca una disminució del guany d’aquest transistor, respectivament, disminueix l’amplitud del senyal de sortida.
Degut al fet que la bateria NiMH té una capacitat significativa i es pot carregar amb corrents de fins a 1 C, i el corrent de sortida del convertidor de tensió no és elevat en condicions normals, no es va considerar l'estabilització del convertidor per corrent.
Fabricació d’un convertidor de tensió.
1. Detalls per a la fabricació del convertidor.
La base del generador de bloqueig és un transformador, que s’ha de comprar o fer amb les vostres pròpies mans. Les opcions de disseny del transformador són possibles:
El bobinat primari del transformador consisteix en 45 voltes de filferro de diàmetre de 0,3 ... 0,5 mm, enrotllat sobre un nucli de ferrita amb un diàmetre de 10 i una longitud de 50 mm. La bobinada secundària (bobina de retroalimentació) consisteix en 15 ... 20 voltes del mateix filferro enrotllat sobre el bobinat primari.
El transformador s'enrotlla en un anell de ferrita de 2000NM de mida K7x4x2 ... K12x7x5 i conté dos enrotllaments de filferro PEV de 0,3 ... 0,5.
En el nostre cas, ho farem encara més fàcil. Agafem l’agullat acabat a partir de 300 mH i més amunt, per la seva bobinada, engeguem 20 ... 25 voltes amb un filferro de 0,2 ... 0,5 mm, en la mateixa direcció. Connectem els enrotllaments segons l’esquema, tenint en compte l’inici del bobinat (indicat per un punt). Arreglem el nou enrotllament amb contracció tèrmica, cinta adhesiva, cola. Aquest transformador no bombea pitjor que un anell.
Transistor VT1 qualsevol tipus n-p-n de baixa potència - KT315, BC548. El transistor VT2, tipus n-p-n, està seleccionat segons la càrrega. El transistor VT2 no necessita un radiador de refrigeració, ja que el generador de bloqueig funciona en mode polsat.
És recomanable utilitzar el díode VD1 de les sèries "ràpides" 1N4148, 1N5819 (Schottky), KD522 - adequat per a l'actualitat.
Al díode Zener VD2 es selecciona el voltatge d’estabilització en funció del voltatge de sortida necessari. VD3 va diodar qualsevol corrent adequat.
El condensador C1 allisa les fluctuacions del voltatge entrant i el condensador C3 del voltatge de sortida. El díode VD3 impedeix la descàrrega de les bateries Bat1 si no hi ha suficient tensió d’entrada. El microamperímetre serveix d’indicador visual del corrent de càrrega de la bateria.
2. Muntatge del convertidor de tensió.
Completem el convertidor amb peces segons l’esquema. Muntem les peces del convertidor en una placa de circuit universal. Connectem el circuit a una font de tensió regulada.
3. Configuració i depuració del funcionament del convertidor.
Desconnectem el díode Zener VD2 del circuit, en lloc de R1 establim una resistència d’afinació de 4,7 kom. Com a càrrega del convertidor, instal·lem una resistència 1kΩ. Si canviem la resistència R1, aconseguim la tensió màxima a la càrrega. Sense càrrega, aquest circuit pot produir 100 volts o més, per la qual cosa, quan es depura, és recomanable ajustar el condensador de sortida C3 a un voltatge d'almenys 200V i no oblidis descarregar-lo. Com que l’amplitud de la tensió al bobinat de sortida pot ser força alta, es recomana encendre la resistència d’apagat amb una resistència de 10 ... 100 k en sèrie amb el multímetre. Per mesurar la tensió constant de la sortida del díode rectificador, s’hauria de connectar un condensador amb una capacitat de fins a 10 μF i una tensió d’almenys 250 V en paral·lel amb el voltímetre.En aquest cas, les lectures de voltímetre seran més precises, ja que també mesurarem la tensió d’impuls.
Mesurem el valor de la resistència òptima de la resistència variable R1 i la substituïm al circuit per la resistència constant corresponent. Instal·lem el díode Zener VD2 al circuit, el més proper a la sortida desitjada, tensió d’estabilització. Seleccionant un díode zener, obtenim el voltatge de sortida necessari. Aquest és el voltatge que utilitzarem per carregar la bateria.
Si el convertidor no s’inicia, intercanviem els extrems d’un dels bobinats del transformador.
4. Preparem el blanc per a la taula de treball retallant la mida desitjada d’un típic tauler universal. Les dimensions del tauler de treball es seleccionen en funció de les dimensions de l’allotjament del transductor proposat i del lloc on s’instal·la la placa.
5. Realitzem el cablejat del circuit depurat a la taula de treball.
6. Instal·leu la placa del convertidor al lloc previst de la base de la caixa des de la bateria NiMH per a un tornavís. Col·locem un bloc de quatre elements restaurats d’aquesta bateria a l’espai lliure.
7. En una petita placa de PCB muntem una font de llum per a la làmpada de bateria fabricada. Hi vam col·locar una matriu dels seus tres LED connectats en paral·lel i la resistència de límit (vegeu el diagrama). Per arreglar els LED de la làmpada, foradem un forat a la cantonada de la placa.
8. Per allotjar la font de llum LED, seleccionem un petit reflector de plàstic de protecció. Fabriquem un suport de metall de transició per a la instal·lació ajustable del reflector a la carcassa del convertidor. Instal·lem i arreglem la placa LED al seu lloc.
9. Muntem la part superior de la carcassa del convertidor.
10. Com a indicador visual de la presència i la magnitud relativa del corrent de càrrega de la bateria, a l’espai lliure de la part superior del estoig del convertidor, col·locem un microamètre - un indicador d’un registrador de cintes vell. El microamperímetre està dissenyat per a corrents baixos, per la qual cosa calculem, seleccionem i connectem una resistència d’eliminació al dispositiu per controlar el valor del corrent de càrrega prevista de la bateria.
11. Connecteu els conductors a totes les parts d’un circuit únic.
Connectem la placa del convertidor a la bateria de la bateria mitjançant el díode protector VD3 i un microamperímetre de control. Sortim el connector per connectar el convertidor a una font d’energia alternativa (generador eòlic o plaques solars). Connectem la font de llum LED a la bateria mitjançant un interruptor extern. Combina tot en un sol edifici.
12. Està previst utilitzar la làmpada LED recarregable fabricada juntament amb un generador eòlic basat en un motor d’imant permanent de 24v / 0,7A d’imant permanent. Però aquesta és una altra història.
