ペルチェ素子からバッテリーを充電します。スキーム、説明

無線電子工学および電気工学の百科事典
無料のライブラリ / 無線電子および電気機器のスキーム

ペルチェ素子からバッテリーを充電します。無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典

無料のテクニカルライブラリ

ペルチェ素子を用いた熱電発電機の出力電圧は、温度条件や負荷によって異なります。提案された設計では、この電圧から鉛蓄電池の充電に必要な電圧へのコンバータの動作モードは、発電機が常に可能な最大電力を供給できるように自動的に維持されます。これにより、発電機から最大量のエネルギーを取り出し、バッテリーに蓄えることができます。

外部回路で最大量のエネルギーを得るには、発電機の負荷抵抗がその内部抵抗と等しい必要があり、ペルチェ素子の後者は動作条件に依存することが知られています。多数の要素を加熱し、それらから熱を除去するために同じ条件を提供することには問題があるため、その解決策は、そのセット全体をほぼ同じ特性と熱条件を持つ別個のグループに分割することです。この場合、最適な負荷はグループごとに個別に提供されます。この原理に従って、検討中のデバイスは、共通の負荷である充電式バッテリーで動作する XNUMX つの同一のチャネルで構成されるように構築されました。

主な技術的パラメータ

変換チャネル数.......2
チャネル入力の最小電圧、V ....... 3
チャネル入力での最大電圧、V .......12
最大発電機電流、A ....... 5
最大出力電圧、V.......14
変換周波数、kHz ...... 80
効率 (入力電圧 9 V、電流 1 A における)、%、それ以上 ................... 80
スリープモードでのバッテリーからの消費電流、mA......0,4

デバイスのスキームを図に示します。 1. 熱電発電機 G1 と G2 は 1 つの同一の変換チャネルの入力に接続されています。各チャネルは、パルス幅変調によって制御される、ストレージインダクタ L2 (L3) と強力な電界効果トランジスタ VT4 (VT1) に基づく昇圧パルス電圧コンバータです。 DD88 マイクロプロセッサ (ATmega20-XNUMXAU) はコンバータの動作を制御します。記事に添付されている TERMPR.hex ファイルのコードをフラッシュメモリにロードする必要があります。マイクロコントローラーの構成は表に従ってプログラムされており、数字の値は色で強調表示されており、マイクロ回路のメーカーが設定した値とは異なります。

米。 1（クリックで拡大）

カテゴリ	コンプ。	カテゴリ	コンプ。
RSTDISBL	1	CKDIV8	1
ドウェン	1	CKOUT	1
スパイ	0	SUT1	1
WDTON	0	SUT0	0
保存	1	CKSEL3	0
ボードレベル2	0	CKSEL2	0
ボードレベル1	1	CKSEL1	1
ボードレベル0	0	CKSEL0	0

図上。図２は、装置の動作サイクル中の１つのチャネルの熱電発電機の出力における電圧変化の図を示す。時間軸上のスケールは尊重されません。このサイクルは、時刻 t でのコンバータの停止から始まります。₀、その後、発電機電圧はアイドル電圧 U まで上昇します_xx、過渡プロセスの終わりに、マイクロコントローラーは時間 t を測定します。_改正。時刻tに₁ マイクロコントローラーはコンバーターをオンにし、それを制御するパルスの持続時間をいくつかの段階で変更し、そのたびに発電機の電圧を測定します。

パルスの持続時間がさらに変化すると、発電機の電圧は U = 0,5U 付近を中心とするゾーンに入ります。_xx (この場合、これは t の瞬間です。₄）。これは発電機の最適負荷に対応するため、条件の変化により発電機電圧が ΔU ゾーンを超えるまで、コンバータは設定されたパルス幅で動作し続けます。その後、このプロセスが繰り返されます。

ペルチェセルからのバッテリーの充電
図。 2

GB1 バッテリーの充電方法は次のとおりです。バッテリー電圧が約 14 V に達すると、過充電を防ぐために充電電流が減少します。デバイスはバッテリー電圧安定化モードに入ります。

マイクロコントローラ DD1 は、内蔵スタビライザ DA1 を介してバッテリ GB1 から給電することも、トランジスタ VT1 および VT2 の電流スタビライザを介してサーモジェネレータ G5 および G6 から給電することもできます。この電源構成のおかげで、バッテリーが存在しない場合でも、バッテリーを接続するための端子に電圧がかかります。少なくとも XNUMX つの熱発生器が機能すれば十分です。

両方のサーモジェネレーターの電圧が最小値を下回った場合、トランジスタ VT1 と VT7 を閉じてスタビライザー DA8 をオフにした後、DD1 マイクロコントローラーはスリープモードに入ります。この場合、バッテリ (接続されている場合) からの電流消費は 0,4 mA に減少します。

少なくとも 3 つの発電機の電圧が最小値 (約 1 V) より高くなるとすぐに、マイクロコントローラーが「ウェイクアップ」し、DA7 スタビライザーをオンにしてコンバータを制御します。発電機のアイドル電圧がバッテリー電圧を超えると、バッテリーは VD8 または VDXNUMX ダイオードを通じて直接充電され、最適な負荷モードを設定することができなくなります。したがって、サーモジェネレーターの最大電圧には制限があります。

ＬＥＤＨＬ１〜ＨＬ３は、それぞれ、装置の組み込みおよび発電機Ｇ１およびＧ２の電圧コンバータの動作を信号で知らせるために使用される。サーモジェネレーターの過熱に対してアラームが提供されます。HA1 サウンドエミッターから音声信号が発せられ、LED が点滅します。

各発電機の温度は、応答温度 +1 のサーマルスイッチ SK2 および SK120 によって制御されます。 ^оC. 最も一般的で安価なペルチェ素子は、+138℃までの温度で動作できます。 ^оC. 高温要素を使用する場合は、他の熱スイッチを使用するか、それらを完全に放棄する必要があります。

デバイスのプリント回路基板の図を図に示します。 3、およびその上の要素の配置 - 図。 4. デバイスの製造に必要な部品の多くは、コンピュータの不要なマザーボード上にあります。たとえば、ARM2014N 電界効果トランジスタは、ASUS ボード上のプロセッサとメモリに電力を供給する電圧コンバータに使用されています。 FET STB70NF3LL も良好に動作します。これらのトランジスタの主な要件は、しきい値電圧が 1,5 V (できれば 1 V) 以下であることです。しきい値電圧が高いデバイスを使用すると、デバイスが過度に加熱されたり、トランジスタが利用可能な電圧で開かないためにコンバータがまったく動作しなくなったりします。

ペルチェセルからのバッテリーの充電
図。 3

ペルチェセルからのバッテリーの充電
図。 4

チョーク L1 と L2 もマザーボード上のチョークから作られています。彼らの磁気回路は、15x8x6 mmの寸法のフェライトリングが使用されました。直径 15 mm のワイヤーを 1 回巻き付けます。

ダイオード VS80SQ040 および BAS86 の代わりに、他のショットキーダイオード (それぞれ 40 V、10 A および 40 V、0,1 A) を使用できます。

マイクロコントローラープログラムは、ftp://ftp.radio.ru/pub/2014/06/tempr.zip からダウンロードできます。

著者: S. Tkachuk

他の記事も見る セクション電源.

読み書き 有用なこの記事へのコメント.

<<戻る

科学技術の最新ニュース、新しい電子機器：

庭の花の間引き機 02.05.2024

現代の農業では、植物の世話プロセスの効率を高めることを目的とした技術進歩が進んでいます。収穫段階を最適化するように設計された革新的な Florix 摘花機がイタリアで発表されました。このツールには可動アームが装備されているため、庭のニーズに簡単に適応できます。オペレーターは、ジョイスティックを使用してトラクターの運転台から細いワイヤーを制御することで、細いワイヤーの速度を調整できます。このアプローチにより、花の間引きプロセスの効率が大幅に向上し、庭の特定の条件や、そこで栽培される果物の種類や種類に合わせて個別に調整できる可能性が得られます。 2 年間にわたりさまざまな種類の果物で Florix マシンをテストした結果、非常に有望な結果が得られました。フロリックス機械を数年間使用しているフィリベルト・モンタナリ氏のような農家は、花を摘むのに必要な時間と労力が大幅に削減されたと報告しています。 ... >>

最先端の赤外線顕微鏡 02.05.2024

顕微鏡は科学研究において重要な役割を果たしており、科学者は目に見えない構造やプロセスを詳しく調べることができます。ただし、さまざまな顕微鏡法には限界があり、その中には赤外領域を使用する場合の解像度の限界がありました。しかし、東京大学の日本人研究者らの最新の成果は、ミクロ世界の研究に新たな展望をもたらした。東京大学の科学者らは、赤外顕微鏡の機能に革命をもたらす新しい顕微鏡を発表した。この高度な機器を使用すると、生きた細菌の内部構造をナノメートルスケールで驚くほど鮮明に見ることができます。通常、中赤外顕微鏡は解像度が低いという制限がありますが、日本の研究者による最新の開発はこれらの制限を克服します。科学者によると、開発された顕微鏡では、従来の顕微鏡の解像度の 120 倍である最大 30 ナノメートルの解像度の画像を作成できます。 ... >>

昆虫用エアトラップ 01.05.2024

農業は経済の重要な分野の 1 つであり、害虫駆除はこのプロセスに不可欠な部分です。インド農業研究評議会 - 中央ジャガイモ研究所 (ICAR-CPRI) シムラーの科学者チームは、この問題に対する革新的な解決策、つまり風力発電の昆虫エアトラップを考案しました。このデバイスは、リアルタイムの昆虫個体数データを提供することで、従来の害虫駆除方法の欠点に対処します。このトラップは風力エネルギーのみで駆動されるため、電力を必要としない環境に優しいソリューションです。そのユニークな設計により、有害な昆虫と有益な昆虫の両方を監視することができ、あらゆる農業地域の個体群の完全な概要を提供します。「対象となる害虫を適切なタイミングで評価することで、害虫と病気の両方を制御するために必要な措置を講じることができます」とカピル氏は言います。 ... >>

アーカイブからのランダムなニュース

ニワトリが地理的発見について語る 04.12.2007

ポリネシア人は、コロンブスよりずっと前にアメリカを発見しました。これは、チリの南海岸にある人間の居住地の遺跡で見つかった半分腐敗した鶏の骨の研究の結果です。

炭素年代測定により、骨はコロンブスの発見より少なくとも 1321 年前の 1407 年から 85 年のものであることが示されました。骨からのDNA分析は、鶏がヨーロッパの品種ではなく、ポリネシアの品種であることを示しました.

チリのニワトリに最も近いのはイースター諸島、トンガ、サモアの鳥で、ニワトリは 1500 年頃にスペイン人入植者によって初めてアメリカに持ち込まれたと考えられていました。

その他の興味深いニュース:

▪ アスファルトの下から太陽エネルギー

▪ 自己破壊スマートフォン

▪ あなたのポケットの中の心電計

▪ 車の Wi-Fi は路上での安全性を高めます

▪ 工場のベルトコンベアの上にあるキロメートル単位の太陽光発電所

科学技術、新しいエレクトロニクスのニュースフィード

無料の技術ライブラリの興味深い資料:

▪ ウェブサイトの「電気技術材料」セクション。記事の選択

▪ 記事モデル - ミサイルのコピー。モデラーのためのヒント

▪ 記事雷は地面にどのような物質の痕跡を残すことができますか? 詳細な回答

▪ 記事平らな状態で造林作業を行う。労働保護に関する標準的な指示

▪ ヘリオスタットの記事。無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典

▪ 品目 MC34118 電話機用の多機能超小型回路。無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典

この記事にコメントを残してください：

このページのすべての言語

ホームページ | 図書館 | 物品 | サイトマップ | サイトレビュー