|
|
Вечный двигатель уже создан? Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Альтернативные источники энергии
Ответ на вопрос заголовка известен любому школьнику старших классов, а сама идея создания вечного двигателя перешла в ранг фантастических, так как связана с наличием вечного источника энергии. Как бы это парадоксально не прозвучало, предлагаю от фантастических проектов перейти к реальным изделиям и рассмотреть проблему, введя понятие технологии мобильных источников питания (МИП) на базе солнечных батарей (СБ), и применение их для мобильных или переносных электронных устройств. В последнее время в электронике наблюдается устойчивая тенденция к снижению напряжения питания электронных устройств. Большие габариты СБ, собранных из фотоэлектронных преобразователей (ФЭП), до снижения напряжения питания не вписывались в концепцию мобильности и имели стационарный вид или играли роль буферной поддержки к батарейкам. Снижение питающего напряжения с 5 до 3 и даже 1,5 В позволило создать новые конструкции источников питания и применять их как основные блоки питания. Созданный Стэнфордом Овчински никель-лантановый или никель-металлгидридный аккумулятор (Ni/MH) позволил решить проблему "эффекта памяти" при частичных и нецикличных подзарядках, которая у традиционных никель-кадмиевых аккумуляторов (Ni-Cd) является своеобразным камнем преткновения, когда нарушение правил их зарядки приводит к сокращению срока годности, опасности перезаряда и выхода их из строя. От классических устройств МИП отличается наличием спецконструктива, позволяющего эксплуатировать его в походных условиях, предварительно закрепив на переносимом предмете или одежде (рис.1).
МИП на базе СБ ВС809 пригоден для обеспечения работоспособности радиоприемников с напряжением питания от 1,5 до 3 В и может служить как зарядное устройство для двух аккумуляторов, установленных в клипсы или бокс на корпусе, емкостью до 500 мА/ч. Для увеличения мощности МИП, позволяющей обеспечить работоспособность устройства типа CD-плейера, их соединяют параллельно, что позволяет заряжать два аккумулятора емкостью до 1,5 А/ч. При этом легко рассчитать экономический эффект от МИП как зарядного устройства. Расчет зависит от ресурса аккумуляторов, а это до 1000 циклов заряда, учитывая отсутствие сетевого адаптера, зависящего от сети 220 В. Для электронных устройств с мощностями потребления до 5 Вт/ч таких, как мобильные телефоны, магнитофоны, миникомпьютеры, телевизоры, холодильники, видеокамеры, требуется увеличение площади ФЭП и количества аккумуляторов, так как напряжение питания этих устройств достигает 12 В. Применение матриц для установки в клипсы аккумуляторов ведет к уменьшению габаритов конструкции по толщине и позволяет использовать МИП в походных условиях, устанавливая на переносимых предметах (рис.2).
Отдельную нишу в технологии МИП занимает преобразовательная техника. Схемные решения повышающих DC/DC-преобразователей позволяют решить вопрос получения требуемых напряжений до 5 В от одного заряженного аккумулятора (рис.3).
Линейные понижающие DC/DC-преобразователи позволяют получить любое напряжение от 12 В для питания мобильного телефона или цифровых микросхем. Применение специализированных микросхем для зарядных устройств аккумуляторов позволяет увеличить их ресурс, доводя его до максимальных значений, более продуктивно отрабатывая скачки напряжения от затенения солнечной панели и контроля заряда уже заряженного аккумулятора (рис.4).
Последние достижения Национального Института проблем физики полупроводников (НИПФП), а именно, создание гибких солнечных батарей, вписываются в концепцию мобильности. Это конструктивное решение привело к существенному снижению веса СБ и позволило встраивать МИП непосредственно в структуру изделий. В виде примера служит радиокепи с AM/FM приемником, размещенным в передней части головного убора (рис.5).
Перспективной разработкой, применяющей технологию МИП, станет сумка-холодильник. Гибкая солнечная батарея, помещенная на сумке, выполнит двойную задачу. Энергия, полученная от солнечной батареи, будет преобразовываться элементом Пельтье в холод и служить для заряда аккумуляторов, что обеспечит работоспособность переносного музыкального центра или другого электронного устройства, например, ноутбука. Следует отметить, что сроки службы материалов, обрамляющих встроенный МИП, должны быть не менее 5-10 лет, так как работоспособность герметизированных СБ может достигать от 20 до 30 лет и более! Поэтому эту технологию можно по праву считать технологией, направленной в ХХI век. Завершая статью о технологии МИП, продолжаю утверждать, что вечный источник энергии, от которого может работать любой электродвигатель или электронная схема, уже создан - это Солнце. Наша роль не отказываться от этого энергетического подарка природы. Автор: С.Севриков
сборник В помощь радиолюбителю №44 (1974 г) журналы Электрик 2014 (архив за год) книга Танины игрушки. Некрасов А., 1963 книга Справочник по электровакуумным и полупроводниковым приборам. Бройде А.М., 1960 сборник Архив схем и сервис-мануалов мобильных телефонов Fly Bird
|
Смотрите другие статьи раздела