Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
MetalworkMetalwork
Proszę, dodaj wyjątek dla www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Zbieranie energii - nie takie nowatorskie, jak myślimy

ghost666 18 Mar 2020 12:01 2148 6
  • Zbieranie energii - nie takie nowatorskie, jak myślimy
    Rys.1. Schemat gazowego podgrzewacza wody.
    który pokazuje dolny zespół termopary,
    którego wyjście włącza i wyłącza zawór
    sterujący przepływem gazu.
    Pozyskiwanie energii do zasilania urządzeń elektronicznych poprzez wychwytywanie jej z otoczenia, co ma na celu oszczędzanie wykorzystywanej energii elektrycznej ze źródeł konwencjonalnych, to obecnie gorący temat w branży elektronicznej i nie bez powodu.

    Połączenie w jednym systemie przetworników i obwodów do wychwytywania energii, układów scalonych do zarządzania energią, elementów magazynujących energię (akumulatorów lub superkondensatorów) z łączami bezprzewodowymi o superniskim poborze prądu, daje możliwość skutecznego wdrożenia samozasilających się urządzeń do akwizycji danych, monitorowania, rejestrowania i raportowania w systemach Internetu Rzeczy.

    Oprócz praktyczności w wielu - ale nie we wszystkich swoich rzekomych zastosowaniach - pozyskiwanie energii z otoczenia ma również plakietkę otrzymywania czegoś z niczego. Jednakże ta plakieta to poważna przesada. W rzeczywistości potrzeba dużo starannego planowania, pracy i odpowiednich komponentów, aby stworzyć realne rozwiązanie do wydanego zbierania energii. Można myśleć o tym jak o nowinkach, które opracowano dopiero niedawno dzięki postępowi technologii - dzisiejsze wyrafinowane projekty z pewnością takie są. Jednakże sama podstawowa idea zbierania energii i zamiany jej w elektryczność wcale nie jest nowa, pomijając już nawet nieelektryczne systemy zbierania energii z otoczenia, które istnieją od wieków.

    Tego rodzaju rozwiązania są bardzo wyraźnie widoczne w szeregu bardzo specyficznych aplikacji. Przykładem takiej aplikacji mogą być ogrzewacze gazowe. Montaż takiego urządzenia wymaga hydraulika do wykonania montażu rury gazowej, a także rur z wodą, zgodnie z odpowiednimi przepisami, co ma zapewnić bezpieczną eksploatację. Tutaj nie można postępować „prawie dobrze” – instalacja musi być w pełni zgodna z przepisami. Zatem pewnie do instalacji potrzebny jest również elektryk, gdyż urządzenie posiada elektrozawór do sterowania przepływem gazu. Jednakże, po bliższej inspekcji okazuje się, że urządzenie to nie ma zewnętrznego przyłącza elektrycznego - ani linii prądu przemiennego, ani połączenia niskiego napięcia z np. zasilacza wtyczkowego. Co zatem zasila elektrozawór, skoro nie ma żadnego podłączenia elektrycznego do ogrzewacza?

    Odpowiedź jest prosta: chociaż zwykle uważamy termoparę za przetwornik - czujnik temperatury - od dawna wiadomo, że jest ona również przetwornikiem do pozyskiwania energii i może być źródłem zasilania. W podgrzewaczu wody termopara jest umieszczona w zawsze zapalonym płomieniu pilotującym, a wytwarzana przez nią moc jest dostateczna, by zasilić zawór. Uproszczony schemat budowy tego rodzaju ogrzewacza pokazano na rysunku 1.

    Zbieranie energii - nie takie nowatorskie, jak myślimy
    Rys.2. Samozasilające się radio kryształkowe, które
    wykorzystuje moc zdemodulowanego sygnału
    odbieranego z eteru (modulacja wykonywana jest
    przez „detektor obwiedni”) do zasilania
    słuchawek o wysokiej impedancji.
    Jest to podejście nie tylko energooszczędne, ale również bezpieczne: w przypadku zgaśnięcia płomienia pilotującego lub awarii termopary, elektrozawór nie może zostać w żaden inny sposób zasilony, a zatem pozostaje zamknięty, odcinając przepływ gazu. Podobną technikę wytwarzania energii stosuje się do wytworzenia aż kilkuset watów w systemach zasilania wielu statków kosmicznych. Jakkolwiek system ten charakteryzuje się niską wydajnością, to wykorzystując ciepło rozpadu radioaktywnego plutonu wychwycone przez otaczający zestaw termopar i zimno pustki kosmicznej, otrzymuje się dostatecznie dużo energii do zasilania systemów pokładowych. Oczywiście jest to znacznie nowsza i bardziej wyrafinowana implementacja niż termopara w podgrzewaczu do wody, ale podstawowa koncepcja jest taka sama: użycie termopar jako przetworników zbierających energię, a nie jak ma to miejsce zazwyczaj w przypadku czujników do pomiaru temperatury. Zjawisko to wykorzystuje się w dużo bardziej przyziemny sposób, na przykład dostępne są piecyki kempingowe z wbudowanymi układami termopar czy modułów Peltiera (które wykorzystują to samo zjawisko) do wytwarzania energii, aby uruchomić mały wentylator wytwarzający przepływ powietrza przez piecyk czy do zasilania ładowarki USB.

    Jest jeszcze inny system, korzystający z pozyskiwania energii z otoczenia, z którego inżynierowie elektrycy korzystają od około 100 lat: legendarne radio kryształkowe. To konstrukcja składająca się tylko z anteny, cewki do dostrajania układu, diody, kondensatora i pary słuchawek o wysokiej impedancji. Radio to może odbierać i demodulować transmisję AM, bez użycia baterii. Sam odbierany sygnał zapewnia moc do napędzania słuchawek, dlatego wymagane są czułe słuchawki o wysokiej impedancji. Radio kryształkowe to świetny projekt dla każdego hobbysty z skłonnością do budowania zadziwiających urządzeń. W sieci znaleźć można wiele projektów tego rodzaju konstrukcji. Przykład takiego urządzenia pokazano na rysunku 2.

    A może Wy znacie jakieś inne aplikacje korzystające z układów do zbierania energii, które nie wymagają zaawansowanych układów scalonych, a może nawet w ogóle sięgają historią do czasów sprzed wykorzystana tego rodzaju urządzeń półprzewodnikowych? Na jakiej zasadzie działają?

    Źródło: https://www.eetimes.com/energy-harvesting-not-as-new-as-we-think/

    Fajne! Ranking DIY
    Potrafisz napisać podobny artykuł? Wyślij do mnie a otrzymasz kartę SD 64GB.
    O autorze
    ghost666
    Tłumacz Redaktor
    Offline 
    Fizyk z wykształcenia. Po zrobieniu doktoratu i dwóch latach pracy na uczelni, przeszedł do sektora prywatnego, gdzie zajmuje się projektowaniem urządzeń elektronicznych i programowaniem. Od 2003 roku na forum Elektroda.pl, od 2008 roku członek zespołu redakcyjnego.
    ghost666 napisał 9662 postów o ocenie 7751, pomógł 157 razy. Mieszka w mieście Warszawa. Jest z nami od 2003 roku.
  • MetalworkMetalwork
  • #2
    PPK
    Poziom 26  
    Daaaawno temu, na manewrach, Rosjanie (zwiad) mieli taką siatkę/gwiazdę z termopar do ogniska. Służyła do ładowania akumulatorów radiostacji. Dawało to ok 3,5-4,5V i 1 -1,5A. Ładowanie trwało ok 3-4 godzin. Nie chcieli powiedzieć z czego są druty.
  • MetalworkMetalwork
  • #5
    Tomek515
    Poziom 21  
    japko1024 napisał:
    Podobno ktoś skonstruował zegar mechaniczny napędzany zmianami ciśnienia atmosferycznego. W ten sposób można też wytwarzać energię elektryczną.


    Nie podobno a napewno :) zegary te są dość popularne choć bardzo drogie. Muszą być przechowywane w czystości i są wrażliwe na wstrząsy. To bardzo precyzyjne urządzenia.
  • #7
    grawastar1986
    Poziom 14  
    Płytka Peltiera podgrzewana z jednej strony a chłodzona z drugiej zaświeca żarówkę od latarki 3V :) sprawność beznadziejna ale działa. Na zwarciu daje prawie 1A.