Жижиг салхин турбинуудад зориулсан Boost хөрвүүлэгч: 6 алхам

2024 Зохиолч: John Day | [email protected]. Хамгийн сүүлд өөрчлөгдсөн: 2024-01-30 11:02

Хамгийн сүүлчийн нийтлэлд би салхин турбин, батерей цэнэглэх гэх мэт хувьсах эх үүсвэрээс гарч буй энергийг ашиглах стандарт аргыг харуулсан. Миний ашигладаг генератор бол хямд хөдөлгүүртэй, хаа сайгүй байдаг тул Nema 17 (генератор болгон ашигладаг) хөдөлгүүр байв. Stepper моторын гол давуу тал нь удаан эргэлддэг ч гэсэн өндөр хүчдэл гаргадаг явдал юм.

Энэ нийтлэлд би бага чадалтай сойзгүй тогтмол гүйдлийн хөдөлгүүрт (BLDC) зориулагдсан тусгай хянагчийг танилцуулж байна. Эдгээр мотортой холбоотой асуудал бол ашиглах хүчдэлийг бий болгохын тулд тэд хурдан эргэх ёстой. Удаан ээрэх үед өдөөгдсөн хүчдэл маш бага тул заримдаа диод дамжуулахыг зөвшөөрдөггүй бөгөөд гүйдэл нь маш бага тул турбинаас батерей руу бараг цахилгаан дамждаггүй.

Энэ хэлхээ нь залруулагч ба өргөлтийг нэгэн зэрэг хийдэг. Энэ нь генераторын ороомог дахь урсгалыг хамгийн их байлгах бөгөөд ингэснээр хүчийг бага хурдтай ч ашиглаж болно.

Энэ нийтлэлд хэлхээг хэрхэн яаж хийхийг тайлбарлаагүй боловч хэрэв та сонирхож байгаа бол сүүлийн өгүүллийг үзнэ үү.

Алхам 1: Хэлхээ

Сүүлийн өгүүллийн нэгэн адил би Arduino IDE-тэй Attiny45 микро хянагч ашигладаг. Энэхүү хянагч нь гүйдэл (R1 резистор ба оп-өсгөгч ашиглан) ба хүчдэлийг хэмжиж, хүчийг тооцоолж, гурван шилжих транзистор дахь ажлын мөчлөгийг өөрчилдөг. Эдгээр транзисторууд нь оролтыг харгалзахгүйгээр хоорондоо солигддог.

Энэ нь яаж боломжтой вэ?

Би BLDC моторыг генератор болгон ашигладаг тул BLDC-ийн терминал дахь хурцадмал байдал нь гурван фазын синус юм: Гурван синус 120 ° -аар шилжсэн (2-р зургийг үзнэ үү). Энэ системийн давуу тал бол эдгээр синусын нийлбэр нь ямар ч үед хүчингүй болно. Тиймээс гурван транзистор гүйх үед дотор нь гурван урсгал урсаж байгаа боловч тэд бие биенээ газарт цуцалдаг (3 -р зургийг үзнэ үү). Би эсэргүүцэл багатай ус зайлуулах эх үүсвэртэй MOSFET транзисторыг сонгосон. Ийнхүү (энэ бол заль мэх юм) бага хүчдэлтэй байсан ч ороомгийн гүйдлийг хамгийн их байлгах болно. Одоогоор диод гүйлгээ хийгээгүй байна.

Транзисторууд дамжуулахаа болиход ороомгийн гүйдэл хаа нэгтээ явах ёстой болдог. Одоо диодууд ажиллаж эхэлдэг. Энэ нь дээд диод эсвэл транзистор доторх диод байж болно (транзистор ийм гүйдлийг зохицуулж чадах эсэхийг шалгаарай) (4 -р зургийг үзнэ үү). Та хэлж болно: За гэхдээ одоо энэ нь ердийн гүүр шулуутгагч шиг болсон. Тийм ээ, гэхдээ одоо диодыг ашиглах үед хүчдэл аль хэдийн нэмэгдсэн байна.

Зургаан транзистор (BLDC драйвер гэх мэт) ашигладаг зарим хэлхээ байдаг боловч аль транзисторыг асаах, унтраах ёстойг мэдэхийн тулд та хүчдэлийг хэмжих хэрэгтэй. Энэхүү шийдэл нь илүү энгийн бөгөөд 555 таймер ашиглан хэрэгжүүлж болно.

Оролт нь JP1 бөгөөд энэ нь BLDC мотортой холбогдсон байна. Гаралт нь JP2 бөгөөд энэ нь батерей эсвэл LED -тэй холбогддог.

Алхам 2: Тохиргоо

Хэлхээг туршихын тулд би нэг хөдөлгүүрийн харьцаатай механикаар холбогдсон хоёр мотортой тохиргоог хийв (зураг харна уу). Генератор болгон ашигладаг нэг жижиг сойзтой DC мотор, нэг BLDC байдаг. Би цахилгаан тэжээлийнхээ хүчдэлийг сонгож, жижиг сойзтой хөдөлгүүр нь ойролцоогоор салхин цахилгаан үүсгүүр шиг ажилладаг гэж таамаглаж болно. Хэрэв таслах момент ашиглавал мотор удааширна (манай тохиолдолд эргэлтийн хурд нь шугаман хэлбэртэй байдаг бөгөөд жинхэнэ салхин турбинуудын хувьд ихэвчлэн парабол байдаг).

Жижиг мотор нь цахилгаан тэжээлд холбогдсон, BLDC нь MPPT хэлхээнд холбогдсон бөгөөд ачаалал нь 2.6 вольтын хүчдэл бүхий цахилгаан LED (1W, TDS-P001L4) юм. Энэхүү LED нь ойролцоогоор зай шиг ажилладаг: хэрвээ хүчдэл 2.6 -аас доош байвал LED -д гүйдэл орохгүй, хэрэв хүчдэл 2.6 -аас дээш гарахыг оролдвол гүйдэл үерлэж, хүчдэл 2.6 орчимд тогтворжино.

Код нь өмнөх нийтлэлтэй ижил байна. Би үүнийг микро контроллерт хэрхэн ачаалах, энэ нь хэрхэн ажилладаг талаар энэ нийтлэлд аль хэдийн тайлбарласан болно. Үзүүлсэн үр дүнг гаргахын тулд би энэ кодыг бага зэрэг өөрчилсөн.

Алхам 3: Үр дүн

Энэ туршилтын хувьд би цахилгаан LED -ийг ачаалал болгон ашигласан. Энэ нь урагш 2.6 вольтын хүчдэлтэй. 2.6 орчимд хурцадмал байдал тогтворжсон тул хянагч зөвхөн гүйдлийг хэмждэг.

1) Цахилгаан хангамж 5.6 В (график дээрх улаан шугам)

• генераторын мин хурд 1774 эрг / мин (ажлын мөчлөг = 0.8)
• генераторын хамгийн дээд хурд 2606 эрг / мин (ажлын мөчлөг = 0.2)
• генераторын хамгийн их хүч 156 мВт (0.06 x 2.6)

2) 4 В -ийн цахилгаан хангамж (график дээрх шар шугам)

• генераторын мин хурд 1406 эрг / мин (ажлын мөчлөг = 0.8)
• генераторын хамгийн дээд хурд 1646 эрг / мин (ажлын мөчлөг = 0.2)
• генераторын хамгийн их хүч 52 мВт (0.02 x 2.6)

Ремарк: Би BLDC генераторыг анхны хянагчаар туршиж үзэхэд цахилгаан хангамжийн хүчдэл 9 вольт хүртэл гүйдэл хэмжигдээгүй. Би бас янз бүрийн арааны харьцааг туршиж үзсэн боловч танилцуулсан үр дүнтэй харьцуулахад хүч чадал үнэхээр бага байсан. Би эсрэгээр нь оролдож чадахгүй: Stepper нь гурван фазын синусын хүчдэл үүсгэдэггүй тул энэ хянагч дээр stepper генераторыг (Nema 17) салаалах.

Алхам 4: Хэлэлцүүлэг

Шугаман бус байдал ажиглагдаж байна, учир нь индуктор дамжуулалтыг үргэлжлүүлэх ба таслах хоёрын хооронд шилжиж байна.

Хамгийн их хүч авах цэгийг олохын тулд өөр туршилтыг илүү өндөр үүргийн мөчлөгөөр хийх ёстой.

Одоогийн хэмжилт нь хянагчийг шүүх шаардлагагүй ажиллахад хангалттай цэвэрхэн байна.

Энэхүү топологи нь зөв ажиллаж байгаа юм шиг санагдаж байна, гэхдээ би мэргэжилтэн биш учраас таны сэтгэгдлийг сонсохыг хүсч байна.

Алхам 5: Stepper генератортой харьцуулах

Хамгийн их олборлосон хүч нь BLDC болон түүний хянагчийн тусламжтайгаар илүү сайн байдаг.

Делон хүчдэлийн давхарыг нэмэх нь ялгааг бууруулж болох боловч үүнтэй холбоотой бусад асуудлууд гарч ирэв (Өндөр хурдны хүчдэл нь хүчдэлийн батерейгаас том байж болно, мөн хөрвүүлэгч хэрэгтэй болно).

BLDC систем нь дуу чимээ багатай тул одоогийн хэмжилтийг шүүх шаардлагагүй болно. Энэ нь хянагчийг илүү хурдан хариу үйлдэл үзүүлэх боломжийг олгодог.

Алхам 6: Дүгнэлт

Одоо би үүр хийх алхамаа үргэлжлүүлэхэд бэлэн байна гэж бодож байна: салхин цахилгаан үүсгүүрийг төлөвлөж, газар дээр нь хэмжилт хийж, эцэст нь батерейг салхинд цэнэглээрэй!