Походный ветрогенератор на основе велосипедной динамо втулки. Ветрогенератор для телефона: применение устройства
В продолжительных походах возникает ворос зарядки различной портативной техники. В поисках решений данной проблемы рассматривалось множество вареантов от солнечных батарей до химических источников тока. Солнечные панели оказались очень зависящими от солнца и при пасмурной погоде практически ничего не давали. А солнце балует только летом, а в межсезонье и зимой солнца практически не бывает, и уповать на благосклонность природы и наличие солнца не приходится, да и ночью они не работают.
Так-же отпал вареант с большим аккумулятором, который бы зарежал в походе всякую электронику, так-как его заряд быстро кончается, впрочем как и у батареек. Были экспиременты и с химическими элементами, в частности с медно-купаросным элементом, но эффективность его очень низкая.
Идея собрать небольшой ветрячёк пришла сама собой. Ветер хоть и небольшой, но дует каждый день и круглые сутки, а значит ветрогенератор будет работать и ночью, и зарежать электронику пока я отдыхаю. В поисках маленького и лёгкого генератора для ветряка я вспомнил о велодинамках, которые прижимались к колесу велосипеда и вырабатывали ток для свечения фары. Но эти динамки слишком оборотистые и начинают довать ток начиная от 2000об/м. Так-же побродив по прасторам интернета я выяснил, что для этих целей подходят шаговые моторчики с принтеров, но показатели мощности нигде не указаны,а значит скорее всего их мощность очень маленькая.
Выход из положения оказался очень простым, аказывается уже давно для велосипедов выпускают динамо втулки, которые по мимо того, что служат осью колеса, они ещё и вырабатывают ток, средней мощностью 3 ватт, это как раз как мощность стандартного зарядника для телефона, значит это самое то. Так-же эти генераторы специально спроэктированы для работы на малых оборотах, и крутятся на велосипеде со скростью его колеса в отличие от старых динамок, которые прижимались "головкой" к покрышке и за один оборот колеса делали 20-30 оборотов. Прикинув, что на велике колёса крутятся максимум 50-60 об/м при скорости 10км/в час -при этой скорости фара велика начинает хорошо светится. Я понял, что этот генератор идеален, так как тихоходен и на 100 оборотах выйдет на полную мощность, а на ста оборотах втряки крутятся даже от маленького ветерка.
С генератором я определился,и дело остовалось за ма малым, заказать этот генератор и собрать верячёк. Динамо втулку я заказал в интернет магазине.Цены на эти генераторы начинались от 450 рублей, но мне понравилась одна из алюминиевых динамок, её цена с доставкой обошлась 1500 рублей. Впринцепе недорого для подобного генератора, хотя если не гнаться за внешним видом, то можно было и за 450 рублей заказать, но здесь алюминий, а значит и меньший вес.
О деталях и узлах мини ветрогенератора.
Пока ждал заказ решил приступить к сборке осовных частей ветряка.Порывшись у себя в закромах нашол обрезок листа оцинкованой жести, и вырезал из неё лопасти, так как думал, что размер генератора будет немного больше чем оказалось на самом деле, я вырезал большие лопасти длинной по 80см, с перекосом ширины 10 на 15см.Лопасти специально делал широкими, для того, чтобы они работали на слабом ветру.Но лопасти показались мне слишком большими и тяжёлыми для походного ветряка, и я решил вырезать лопасть из ПВХ трубы, для этого распилил отрезок труды вдоль на 4 часть и вырезал 4 лопасти.Длинна лопастей по 75см. Ниже фото этих лопастей.
>
После изготовления двух комплектов лопастей для будущих испытаний ветрячка, я продолжил дольнейшую сборку. За основу, так сказать раму ветряка взял отрезок олюминиевой гардины. В магазине прикупил мелких болтиков для сборки, Г-образную пластину для крепления генератора, провод, и обычную велосипедную втулку, я её использовал в качестве поворотной оси, цена 200 рублей и готовая поворотная ось, правда не полая и провод через неё пропутить не получится.
Но так просто пускать провод от генератора мне не хотелось, ведь он мог мешать поворотам ветряка по направлению к ветру и я решил сделать токосьёмник -Щёточный узел.Порывшись у себя в радиодеталях нашол текстолитовую плату, из неё вырезал кружёчки, на которые припоял самодельные щётки, и всё это дело вклеил на втулку, и получилась гтовая поворотная ось с токосьёмником. Ниже фото поворотной оси.
>
>
>
>
На следующей странице продолжение. Подробные фотографии всех деталей походного ветряка, а так-же сборка и испытания.
На фото видно как к пластине крепится хвостовая балка.Я сделал всё из простых деталей, которые у меня были и собрал всё буквально за компьютерным столиком, так что об эстетике и красоте не думал, для метя главное надёжность и ремонтопригодность в походных условиях, вот и получилась такая невзрачная, но надёжная и прочная конструкция.
Полезные ископаемые, добываемые из недр земли и используемые человечеством в качестве энергоресурсов, к сожалению, не безграничны. С каждым годом их стоимость увеличивается, что объясняется сокращением уровня добычи. Альтернативным и набирающим обороты вариантом энергоснабжения выступают ветряные электростанции для дома. Они позволяют преобразовывать энергию ветра в переменный ток , что дает возможность обеспечивать все потребности в электричестве любых бытовых приборов. Главное преимущество таких генераторов – это абсолютная экологичность, а также бесплатное пользование электричеством неограниченное количество лет. Какие еще преимущества имеет ветрогенератор для дома, а также особенности его эксплуатации, разберем далее.
Еще древние люди заметили, что ветер может стать отличным помощником в осуществлении множества работ. Ветряные мельницы, позволявшие превращать зерно в муку, не затрачивая собственных сил, стали родоначальниками первых ветрогенераторов.
Ветряные электростанции состоят из определенного количества генераторов, способных получать, преобразовывать и накапливать энергию ветра в переменный ток. Они вполне могут обеспечить целый дом электроэнергией, которая берется из ниоткуда.
Однако, нужно сказать, что затраты на оборудование и их обслуживание не всегда дешевле , нежели стоимость центральных электросетей.Преимущества и недостатки
Итак, прежде чем присоединиться к сторонникам бесплатной энергии, нужно осознать, что ветряные электростанции имеют не только преимущества, но и определенные недостатки. Из положительных сторон
использования энергии ветра в быту можно выделить следующие:
- способ абсолютно экологически чистый и не вредит окружающей среды;
- простота конструкции;
- легкость эксплуатации;
- независимость от электросетей.
Домашние мини-генераторы могут, как частично обеспечивать электричеством, так и стать полноценным его заменителем, преобразуясь в электростанции.
Однако не нужно забывать про недостатки , которыми являются:
- высокая стоимость оборудования;
- окупаемость наступает не ранее чем через 5-6 лет использования;
- относительно небольшие коэффициенты полезного действия, отчего страдает мощность;
- требует наличия дорогостоящего оборудования: аккумулятор и генератор, без которого невозможна работа станции в безветренные дни.
Чтобы не потратить уйму денег впустую, перед покупкой всего необходимого оборудования, следует оценить рентабельность электростанции. Для этого высчитывают среднюю мощность дома (сюда входят мощности всех используемых электроприборов), количество ветреных дней в году, а также оценивают местность, где будут располагаться ветряки.
Основные конструктивные элементы
Простота возведения электростанции объясняется примитивностью конструктивных элементов.Чтобы пользоваться энергией ветра, потребуются такие детали
:
- ветряные лопасти – захватывают поток ветра, передавая импульс ветрогенератору;
- ветрогенератор и контроллер – способствуют преобразованию импульса в постоянный ток;
- аккумулятор – накапливает энергию;
- инвертор – помогает преобразовывать постоянный ток в переменный.
Электроника - неотъемлемая часть каждого дня нашей жизни, в том числе активного отдыха на природе. Гаджеты помогают в навигации, регистрируют научные факты или выручают при аварийно-спасательных работах. Однако чем больше мы скрываемся от города, тем сложнее поддерживать жизнь в электронных устройствах. Как правило, проблему решают солнечные батареи, но их работоспособность целиком зависит от погодных условий и достаточного количества света.
Об этом не понаслышке знает Нильс Ферб (Nils Ferbe), выпускник художественной школы в Ренане, Швейцария. Дизайнер несколько раз отправлялся в длительные походы и постоянно задавался вопросом, как заряжают гаджеты профессиональные альпинисты и участники экспедиций. Пара звонков раскрыла секрет: в отдалённых областях они используют солнечные аккумуляторы. При этом из-за недостатка света порой люди остаются без источника энергии по нескольку дней кряду.
Неутешительные комментарии подвигли Нильса на создание миниатюрной ветряной турбины, мощности которой хватает для зарядки смартфонов и другой электротехники.
Идею, конечно, нельзя назвать новаторской, однако её исполнение, по словам создателя, не имеет аналогов. Вес ветрогенератора составляет около 900 грамм, что на 40% легче, чем у ближайшего конкурента. В сложенном состоянии Micro Wind Turbine сравним по длине с горнолыжной палкой. С развёртыванием и установкой гаджета справится любой человек, который представляет, как раскрыть зонт.
Лопасти Micro Wind Turbine улавливают даже незначительные движения воздушных масс, таким образом можно рассчитывать на работу без остановок. Турбина генерирует электрический ток мощностью 5 Вт при скорости ветра 18 км/ч, чего хватает, чтобы заряжать мобильный телефон. Встроенный аккумулятор на 24 Вт⋅ч накапливает энергию про запас.
Нильс говорит, что подобных решений не встретишь в продаже. Сопоставимые концепции, как правило, состоят из множества сложных деталей, они тяжелее и показывают ничтожно малый КПД. Неудивительно, что упомянутые недостатки делают такие устройства бесполезными в реальных ситуациях.
Впрочем, Micro Wind Turbine просто так не купишь. Автор создал рабочий прототип, но не имеет средств, чтобы запустить его в массовое производство. За инвесторами Нильс отправился в богатые ОАЭ - на выставку художественного дизайна Dubai Design Week. Надеемся, что там проект найдёт крепкую опору.
Сборка портативного Ветрогенератора из подручных средств.
Данное весьма полезное приспособление сможет быть полезным вам в походе, на охоте или рыбалке. Оно позволяет пополнить заряд батареи на вашем мобильном телефоне телефон, плеере или фонарике. Так же данная модель ветрогенератора достаточна легка и компактна, что делает ее чрезвычайно мобильной и незаменимой в путешествиях.
Набор материалов, полезных для разработки нашего портативного ветрогенератора:
1) Шаговый двигатель(автор использовал из старого сканера)
2) Выпрямляющие диоды (понадобилось 8 диодов 1N4007 для реализации задумки)
3) Конденсатор 1000 мкФ
4) LM7805 (это стабилизатор, он же регулятор напряжения)
5) Обыкновенная труба на основе ПВХ
6) Некоторое количество пластиковых деталей (более подробное описание будет в процессе создания ветрогенератора)
7) Так же будут необходимы пластины из алюминия или другого метала (желательно полегче весом).
Собственно начнем с шагового двигателя. Автор достал такой из обычного старого сканера, который уже отслужил свое и в принципе был ему не нужен. Собственно его вы и можете лицезреть на фотографии, которая предоставлена ниже. Вот он - четырехфазный шаговый двигатель.
Кстати подобный агрегат можно получить не только из старого сканера, но так же и из дисковода магнитных дисков например. Так что, если у вас завалялся ненужный дисковод, искать сканер не обязательно.
Собственно получив необходимые компоненты из списка материалов указанного в статье, вы смело можете приступать к полномасштабной сборке выпрямителя. Как уже было сказано нам потребуется восемь диодов, то есть по две штуки на каждый шаг двигателя.
Напряжение на выходе мы стабилизируем при помощи конденсатора емкостью не менее чем в 1000мкФ и стабилизатора напряжения LM7805.
Сделанный генератор способен легко выдавать напряжение от пяти вольт и даже больше. Но в рамках именно этого проекта, так как в целях будет зарядка мобильного телефона и других устройств вполне себе достаточно даже пяти вольт.
Следующим шагом будет сбор лопастей. Они то и будут ловить энергию воздуха для нашего генератора.
Вырезая лопасти будьте аккуратны, постарайтесь сделать их наиболее плавными и обтекаемыми. Ведь чем легче и ровнее они будут, тем проще будет поймать ветер необходимой силы, чтобы наш генератор выдавал нужное напряжение.
После изготовления лопастей можно приступить к полной сборке аппарата. Лопасти крепим в трубе из пвх, с другой стороны ставим пластинку для баланса и координации винта по ветру. Собственно подключив ветряк к генератору мы получим готовое устройство.
Какой любитель активного отдыха на природе не хотел бы лишаться таких преимуществ цивилизации, как мобильный телефон, ноутбук или телевизор? Заменить электросеть ему поможет портативный ветрогенератор.
Назначение
Многие автолюбители, отдыхая от городской суеты на лоне природы, в то же время не хотят отказывать себе в таких благах цивилизации, как автомобильный холодильник, телевизор, магнитола и освещение. Практически все из них сталкивались с необходимостью экономить топливо, расходуемое на зарядку аккумулятора, питающего бортовую сеть автомобиля. Помочь справиться с этой проблемой может, предлагаемый ниже, несложный и доступный для самостоятельного изготовления, портативный ветрогенератор.
Основные узлы и конструкция
- Рама;
- Генератор;
- Пластина;
- Спица;
- Лопасть;
- Стабилизатор;
- Мачта;
- Растяжка.
Генератор
Роль генератора предлагаемой конструкции выполняет электромотор постоянного тока (1200 об/мин, при U=48 V, I=15 A), который при желании можно заменить автомобильным генератором. На вале электродвигателя укреплена звёздочка (Z=10), снятая с велосипедного двигателя. Кареточный узел, вместе с ведомой звёздочкой (Z=48) позаимствованы с велосипеда. Раму (рис.2.) следует распилить болгаркой, придать ей необходимую форму, сварить и закрепить на ней электродвигатель болтами М8. Роликовую цепь рекомендуется взять мотоциклетную, т.к. она обладает большим запасом прочности.
Вал каретки
Вал каретки необходимо заменить новым, большей длины, навинтить на него гайку М16, надеть фланец — металлический диск 1 к которому приварена головка торцевого ключа Х24, отрезанная на расстоянии 2-х см от края (рис.3.) и зажать ещё одной гайкой. На фланце болтами М6 закреплён диск (рис.4.), так, что имеющееся на нём отверстие совпадает с выступом на фланце.
Лопасти
Лопасти 6 (рис.1.) вырезаются из 2-х миллиметровой алюминиевой пластины и изгибаются до получения дугообразной формы, после чего крепятся саморезами на спицы 5 (рис.1.), представляющими собой деревянные бруски 36х55х500 мм, крепящиеся к диску двумя болтами М8. При установке 6-ти устойчиво работает при слабом ветре, когда скорость ветра слишком велика, лучше оставить только две лопасти.
Снизу к раме приваривается обрезок трубы (130-150 мм), немного меньшего диаметра, чем труба-мачта. Перед установкой он смазывается и под него кладётся латунная шайба, что позволяет всему узлу легко вращаться и становится по ветру с помощью стабилизатора (рис.5.).
Мачта
Изготавливается из трубы диаметром от 34 мм (рис.1), к нижнему торцу которой приварена опорная площадка 30х30 см. Для того чтобы было удобно крепить растяжки к трубе можно приварить гайки М10.
Рассматриваемый портативный ветрогенератор вполне пригоден и для стационарного применения. В этом случае рекомендуется сделать мачту большей длины. Кроме того, если генератор не будет перевозиться с места на место, мачту можно выполнить не только из трубы, а и из любого другого подручного материала, например, из дерева. Возвращаясь же к походному варианту, стоит отметить, что для облегчения транспортировки устройства, имеет смысл сделать мачту разборной — состоящей из двух половин, скрепляемых, например, муфтой.
Контроль зарядки аккумулятора
В пульте контроля зарядки аккумулятора (рис.6.) можно использовать амперметр, рассчитанный на ток до 20 A, вольтметр на 30 V и диод — на ток до 20A. В качестве реостата используется пятидесяти ватный резистор ППБ-50Г 5-10 Ом, у которого удалены 3-4 витка провода с левого края. Сопротивление необходимо для того, чтобы имелась возможность ненадолго зашунтировать генератор и, таким образом, останавливать его, когда зарядится аккумуляторная батарея. Шунтировать генератор обрезком провода или другим металлическим предметом нельзя, т.к. это может привести к его поломке. Также нельзя и останавливать ветряк вручную за лопасти, что может привести к серьёзной травме даже при относительно слабом ветре. В качестве токоведущего провода следует взять мягкий кабель сечением около 4,0 мм2 и пропустить его внутри мачты.
При желании пульт можно доработать, установив диодный мост и параметрический стабилизатор напряжения, либо (что более экономично) импульсный стабилизатор, что исключит перезаряд аккумулятора. Также в схему можно ввести преобразователь напряжения, что позволит задействовать бытовые электроприборы, питающиеся от сети 220 V.
