Ładowanie akumulatora za pomocą elementów Peltiera. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki

Encyklopedia radioelektroniki i elektrotechniki / Zasilacze

 Komentarze do artykułu

Napięcie wyjściowe generatora termoelektrycznego opartego na elementach Peltiera zależy od warunków temperaturowych i obciążenia. W proponowanej konstrukcji tryb pracy przetwornicy tego napięcia na napięcie potrzebne do ładowania akumulatora kwasowo-ołowiowego jest utrzymywany automatycznie tak, aby generator zawsze dostarczał maksymalną możliwą moc. Dzięki temu można wydobyć z generatora maksymalną możliwą ilość energii i zmagazynować ją w akumulatorze.

Wiadomo, że aby uzyskać maksymalną ilość energii w obwodzie zewnętrznym, konieczne jest, aby rezystancja obciążenia generatora była równa jego rezystancji wewnętrznej, a ta dla elementu Peltiera zależy od warunków pracy. Ponieważ problematyczne jest zapewnienie takich samych warunków nagrzewania dużej liczby elementów i odprowadzania z nich ciepła, rozwiązaniem jest podzielenie całego ich zestawu na osobne grupy o w przybliżeniu takich samych charakterystykach i warunkach termicznych. Optymalne obciążenie podawane jest osobno dla każdej grupy. Na tej zasadzie zbudowane jest omawiane urządzenie, składające się z dwóch identycznych kanałów pracujących na wspólnym obciążeniu - akumulatorze.

Główne parametry techniczne

• Liczba kanałów konwersji .......2
• Minimalne napięcie na wejściu kanału, V ....... 3
• Maksymalne napięcie na wejściu kanału, V .......12
• Maksymalny prąd generatora, A ....... 5
• Maksymalne napięcie wyjściowe, V.......14
• Częstotliwość konwersji, kHz ...... 80
• Sprawność (przy napięciu wejściowym 9 V, prądzie 1 A),%, nie mniej ...... 80
• Pobór prądu z akumulatora w trybie uśpienia, mA.......0,4

Schemat urządzenia pokazano na ryc. 1. Generatory termoelektryczne G1 i G2 są podłączone do wejść dwóch identycznych kanałów konwersji. Każdy kanał jest przetwornikiem napięcia impulsowego podwyższającego, opartym na dławiku magazynującym L1 (L2) i mocnym tranzystorze polowym VT3 (VT4), sterowanym przez modulację szerokości impulsu. Pracą konwerterów steruje mikroprocesor DD1 (ATmega88-20AU). Kody z pliku TERMPR.hex dołączonego do artykułu należy wczytać do jego pamięci FLASH. Konfigurację mikrokontrolera programuje się zgodnie z tabelą, gdzie kolorem zaznaczone są wartości bitów różniące się od ustawionych przez producenta mikroukładu.

Ryż. 1 (kliknij, aby powiększyć)

Na ryc. Na rysunku 2 przedstawiono wykres zmiany napięcia na wyjściu generatora termoelektrycznego jednego kanału podczas cyklu pracy urządzenia. Skala wzdłuż osi czasu nie jest przestrzegana. Cykl rozpoczyna się od zawieszenia konwertera w chwili t₀, po czym napięcie generatora wzrasta do napięcia jałowego U_xx, który na końcu procesu przejściowego mikrokontroler odmierza w czasie t_ism. W czasie t₁ Mikrokontroler załącza przetwornicę i w kilku krokach zmienia czas trwania impulsów sterujących nim, każdorazowo mierząc napięcie generatora.

Po kolejnej zmianie czasu trwania impulsu napięcie generatora opada w strefę wyśrodkowaną w pobliżu U = 0,5U_xx (w tym przypadku jest to moment t₄). Odpowiada to optymalnemu obciążeniu generatora, zatem przekształtnik kontynuuje pracę z zadanym czasem trwania impulsu do momentu, aż na skutek zmieniających się warunków napięcie generatora przekroczy strefę ΔU. Następnie proces się powtarza.

Rys.. 2

W ten sposób ładuje się akumulator GB1. Gdy napięcie akumulatora osiągnie około 14 V, prąd ładowania zostanie zmniejszony, aby zapobiec przeładowaniu. Urządzenie przechodzi w tryb stabilizacji napięcia akumulatora.

Mikrokontroler DD1 może być zasilany albo z baterii GB1 poprzez zintegrowany stabilizator DA1, albo z generatorów termicznych G1 i G2 poprzez stabilizatory prądu na tranzystorach VT5 i VT6. Dzięki temu zasilaczowi na zaciskach dostępne jest napięcie umożliwiające podłączenie akumulatora nawet w przypadku jego braku. Wystarczy, że chociaż jeden termogenerator zadziała.

Jeżeli napięcie obu generatorów termicznych spadnie poniżej wartości minimalnej, mikrokontroler DD1 przechodzi w tryb „uśpienia”, uprzednio zamykając tranzystory VT7 i VT8, a tym samym wyłączając stabilizator DA1. W takim przypadku pobór prądu z akumulatora (jeśli jest podłączony) zmniejsza się do 0,4 mA.

Gdy tylko napięcie choćby jednego generatora wzrośnie powyżej minimum (około 3 V), mikrokontroler „budzi się”, włącza stabilizator DA1 i steruje przetwornicami, jak opisano powyżej. Jeżeli napięcie jałowe generatora przekracza napięcie akumulatora, wówczas akumulator jest ładowany bezpośrednio przez diodę VD7 lub VD8 i ustalenie optymalnego trybu obciążenia staje się niemożliwe. Stąd ograniczenie maksymalnego napięcia termogeneratora.

Diody LED HL1-HL3 sygnalizują odpowiednio włączenie urządzenia i pracę przetwornic napięcia generatorów G1 i G2. Występuje alarm przegrzania termogeneratorów – emiter dźwięku HA1 emituje sygnał dźwiękowy i miga dioda LED.

Temperatura każdego generatora jest kontrolowana za pomocą wyłączników termicznych SK1 i SK2 z temperaturą zadziałania +120 ^оC. Najpopularniejsze i najtańsze elementy Peltiera mogą pracować w temperaturach do +138 ^оC. Jeśli używasz elementów wysokotemperaturowych, musisz zastosować inne przełączniki termiczne lub całkowicie z nich zrezygnować.

Rysunek płytki drukowanej urządzenia pokazano na rys. 3, a rozmieszczenie na nim elementów przedstawiono na ryc. 4. Wiele części potrzebnych do wykonania urządzenia znajduje się na niepotrzebnej płycie głównej komputera. Na przykład tranzystory polowe ARM2014N są stosowane w przetwornikach napięcia do zasilania procesora i pamięci na płytach ASUS. Odpowiednie są również tranzystory polowe STB70NF3LL. Głównym wymaganiem dla tych tranzystorów jest napięcie progowe nie wyższe niż 1,5 V (najlepiej 1 V). Stosowanie urządzeń o wyższym napięciu progowym prowadzi albo do ich nadmiernego nagrzania, albo przetwornica w ogóle nie działa, gdyż dostępne napięcie nie otwiera tranzystorów.

Rys.. 3

Rys.. 4

Dławiki L1 i L2 również są wykonane z tych, które znajdują się na płycie głównej. Zastosowano w nich rdzenie magnetyczne - pierścienie ferrytowe o wymiarach 15x8x6 mm. Nawiniętych jest na nie 15 zwojów drutu o średnicy 1 mm.

Zamiast diod VS80SQ040 i BAS86 można zastosować inne diody Schottky'ego odpowiednio przy 40 V, 10 A i 40 V, 0,1 A.

Program mikrokontrolera można pobrać z ftp://ftp.radio.ru/pub/2014/06/tempr.zip

Autorzy: S. Tkachuk

Zobacz inne artykuły Sekcja Zasilacze.

Czytaj i pisz przydatne komentarze do tego artykułu.

<< Wstecz

Najnowsze wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika:

Otwarto najwyższe obserwatorium astronomiczne na świecie 04.05.2024

Odkrywanie kosmosu i jego tajemnic to zadanie, które przyciąga uwagę astronomów z całego świata. Na świeżym powietrzu wysokich gór, z dala od miejskiego zanieczyszczenia światłem, gwiazdy i planety z większą wyrazistością odkrywają swoje tajemnice. Nowa karta w historii astronomii otwiera się wraz z otwarciem najwyższego na świecie obserwatorium astronomicznego - Obserwatorium Atacama na Uniwersytecie Tokijskim. Obserwatorium Atacama, położone na wysokości 5640 metrów nad poziomem morza, otwiera przed astronomami nowe możliwości w badaniu kosmosu. Miejsce to stało się najwyżej położonym miejscem dla teleskopu naziemnego, zapewniając badaczom unikalne narzędzie do badania fal podczerwonych we Wszechświecie. Chociaż lokalizacja na dużej wysokości zapewnia czystsze niebo i mniej zakłóceń ze strony atmosfery, budowa obserwatorium na wysokiej górze stwarza ogromne trudności i wyzwania. Jednak pomimo trudności nowe obserwatorium otwiera przed astronomami szerokie perspektywy badawcze. ... >>

Sterowanie obiektami za pomocą prądów powietrza 04.05.2024

Rozwój robotyki wciąż otwiera przed nami nowe perspektywy w zakresie automatyzacji i sterowania różnymi obiektami. Niedawno fińscy naukowcy zaprezentowali innowacyjne podejście do sterowania robotami humanoidalnymi za pomocą prądów powietrza. Metoda ta może zrewolucjonizować sposób manipulowania obiektami i otworzyć nowe horyzonty w dziedzinie robotyki. Pomysł sterowania obiektami za pomocą prądów powietrza nie jest nowy, jednak do niedawna realizacja takich koncepcji pozostawała wyzwaniem. Fińscy badacze opracowali innowacyjną metodę, która pozwala robotom manipulować obiektami za pomocą specjalnych strumieni powietrza, takich jak „palce powietrzne”. Algorytm kontroli przepływu powietrza, opracowany przez zespół specjalistów, opiera się na dokładnym badaniu ruchu obiektów w strumieniu powietrza. System sterowania strumieniem powietrza, realizowany za pomocą specjalnych silników, pozwala kierować obiektami bez uciekania się do siły fizycznej ... >>

Psy rasowe chorują nie częściej niż psy rasowe 03.05.2024

Dbanie o zdrowie naszych pupili to ważny aspekt życia każdego właściciela psa. Powszechnie uważa się jednak, że psy rasowe są bardziej podatne na choroby w porównaniu do psów mieszanych. Nowe badania prowadzone przez naukowców z Texas School of Veterinary Medicine and Biomedical Sciences rzucają nową perspektywę na to pytanie. Badanie przeprowadzone w ramach projektu Dog Aging Project (DAP) na ponad 27 000 psów do towarzystwa wykazało, że psy rasowe i mieszane były na ogół jednakowo narażone na różne choroby. Chociaż niektóre rasy mogą być bardziej podatne na pewne choroby, ogólny wskaźnik rozpoznań jest praktycznie taki sam w obu grupach. Główny lekarz weterynarii projektu Dog Aging Project, dr Keith Creevy, zauważa, że ​​istnieje kilka dobrze znanych chorób, które występują częściej u niektórych ras psów, co potwierdza pogląd, że psy rasowe są bardziej podatne na choroby. ... >>

Przypadkowe wiadomości z Archiwum Pająk wegetariański 19.05.2009 Zoolodzy odkryli w Meksyku nowy gatunek pająka, który żywi się prawie wyłącznie liśćmi akacji i nektarem. Pająkowi nie jest tak łatwo zdobyć pożywienie, ponieważ na tej akacji, w jamach wewnątrz jej dużych kolców, żyją również mrówki, które mają te same zasoby. Mrówki mają duży interes: każde drzewo ma swoją własną kolonię, a wydzielenia są zorganizowane, aby strzec źródeł nektaru i młodych liści bogatych w białko i tłuszcz. Pająki muszą omijać patrole mrówek, żeby zjeść. Czasami atakują mrówki niosące larwy, zabierają i zjadają ten ciężar, ale w zasadzie nadal wolą pokarm roślinny.

Inne ciekawe wiadomości:

▪ Teleskop SPHEREx

▪ Swobodne wyświetlacze firmy Sharp

▪ Napoje mięsne

▪ Nowy sposób na poszukiwanie życia pozaziemskiego

▪ Półprzewodniki o dużej szczelinie do samochodów

Wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika

Ciekawe materiały z bezpłatnej biblioteki technicznej:

▪ sekcja serwisu Instalacje kolorowe i muzyczne. Wybór artykułów

▪ artykuł Pożegnanie z bronią! Popularne wyrażenie

▪ artykuł Jaka muzyka najbardziej fascynuje węże? Szczegółowa odpowiedź

▪ Artykuł Księgowy. Standardowe instrukcje dotyczące ochrony pracy

▪ artykuł Regulowany stabilizator napięcia i prądu. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki

▪ artykuł Węzeł sznurowadła do butów. Sekret ostrości

Zostaw swój komentarz do tego artykułu:

Wszystkie języki tej strony

Arabic	Hebrew	Polish
Bengali	Hindi	Portuguese
Chinese	Italian	Spanish
English	Japanese	Turkish
French	Korean	Ukrainian
German	Malay	Vietnamese

Strona główna | biblioteka | Artykuły | Mapa stony | Recenzje witryn

www.diagram.com.ua
2000-2024