Научный проект ЭКСПО-2017

Исследования способов зарядки химических источников питания электронной аппаратуры при отсутствии электрической сети

проблема универсального зарядного устройства, способного заряжать аккумуляторы различных устройств от любого источника тока, подходящего по параметрам, является очень актуальной.

Целью работы является изготовление универсального устройства, позволяющего использовать различные источники энергии постоянного переменного тока.

Доклад для проекта ЭКСПО-2017

1слайд.В современном мире очень много аппаратуры, которое обязательно имеют источники питания.

2 слайд.Источники питания бывают сетевые и индивидуальные. Они используются везде, в мобильной связи, в автомобилях, электронных устройствах. И все они заряжаются от сети 220 вольт, это не очень удобно потому что мы мобильные устройства используем в самых различных условиях, в том числе и в тех когда электрической сети нет.

3 слайд.Поэтому работа направлена на изготовление устройства, которое позволяло бы заряжать аккумуляторы различных устройств вне зависимости от наличия электрической сети. Таким образом, работа является актуальной.

Целью работы является изготовление универсального устройства, позволяющего использовать различные источники энергии постоянного переменного тока, малогабаритного, что бы можно было его брать с собой в походных условиях.

В работе рассмотрены различные источники тока, способы их включения, зарядки.

При написании данной работы мы опирались на 14 источников, один из источников иностранный, на английском языке перевод Владимира Васильева// Руководство по аккумуляторам для неинженеров.6 статей, и 2 литературы за последние 5 лет.

4 слайд.Для решения задачи нами было разработано устройство, показанное на электрической схеме.

Электрическая схема состоит из:

Высокочастотные диоды VD1 - VD4 служат для выпрямления переменного тока или для защиты от неправильного включения источника питания. Выпрямленное напряжение поступает на конденсатор C1, являющийся фильтром для данного устройства и подсоединяются на микросхему LM2574 - 5, который выполняет роль регулятора и стабилизатора тока. Здесь используется импульсное регулирование. Микросхема представляет собой генератор переменного тока, импульсы напряжения которого сглаживаются дросселем L1. На выходе получается высокочастотные импульсы постоянной полярности, которые заряжают конденсатор, выполняющий роль сглаживающего конденсатора и стабилизированное напряжение поступает на вход для зарядки аккумулятора. Особенностью работы этой схемы является то, что на входы можно подавать разные напряжения, одновременно можно подавать и постоянный, и переменный токи. То есть, можно подключать два и более источников тока, они все равно будут соединены, так как им положено, параллельно, и причем диоды защищают их от того что бы один источник питал другой.

Стабилизатор тока помогает нам удерживать нужный нам для зарядки сотового телефона. Каждый из стабилизаторов монтируется для зарядки только одного вида батареи. В этом преобразователе использована микросхема LM2574. Эти микросхемы могут быть рассчитаны на различные напряжения: 3.3, 5,7,9, 12 и 15, это видно на маркировке микросхемы.

5 слайд.Внешний вид устройства показан на слайде.

6 слайд.Для испытания устройства нами была предпринята съемка вольт - вольтной характеристики, которая была сделана на постоянном токе и на переменном токе.

7 слайд.Графики вольт - вольтной характеристики показаны на слайде, где входное напряжение изменялось от 1 до 11 Вольт, а выходное напряжение как видно, по достижении напряжения в 3 вольта стабилизируется и остается постоянным.

8 слайд.Мы провели вольт - амперная характеристику зарядного устройства. Для этого на вход подается напряжение больше 5 Вольт. напряжения для измерения вольт - амперной характеристики будут 5В,7В, 9В и 13В. Все эти напряжения выставляются на блоке питания и на первый вольтметр подаются переменным током.

9 - 10 слайды. Сравнивая графики видно что при различных входных напряжениях, нагрузочные характеристики ложатся на одну и ту же прямую, а это свидетельствует о высоком качестве получаемого напряжения, то есть оно не зависит от изменения входного напряжения.

11 слайд. На следующем слайде видно как телефон можно зарядить от солнечной батареи при помощи универсального зарядного устройства

12 слайд. При питании от солнечной батареи получилось вот такая характеристика.

13 слайд.Для того что бы организовать зарядку в других местах в качестве источника питания мы взяли ветрогенератор выполненный на основе шагового двигателя. На слайде показано как можно заряжать с помощью ветрогенератора. Ветрянная турбинка очень малой мощности, она может быть повешана где угодно и как угодно и можно заряжать телефон.

14 слайд. На следующем слайде показана характеристика зарядки при помощи ветрогенератора.

15 слайд.На следующем слайде показано заряжать с помощью элемента Пельтье. Что бы получить заряд необходимо просто разжечь огонь, или парафиновую свечу. Сверху над огнем закрепить термобатарею, а для того чтобы получить разность тепловых потенциалов, сверху на термоэлектрический заряд поставить очень холодный предмет, например, кружку с водой, но предмет сверху должен быть всегда холодным что бы обеспечить разницу в температурах. Ток от термопреобразователя сначала поступает на зарядное устройство, а затем на телефон, так идет процесс зарядки.

16 слайд.Вот такая характеристика получилось при зарядки с помощью элемента Пельтье

В устройстве использованы современные, недорогие и общедоступные компоненты, оно имеет несложную конструкцию и высокую ремонтопригодность.

Зарядное устройство не требует длительной подготовки к работе, удобно в эксплуатации.

Спасибо за внимание.