АВТОНОМНОЕ ЗАРЯДНОЕ УСТРОЙСТВО

Предлагаемое техническое устройство предназначено для автономной подзарядки аккумуляторных батарей мобильных электронных устройств. Устройство разработано на основе использования явления электромагнитной индукции.
Структурная схема подзарядки аккумуляторных батарей (фиг. 1) состоит из зарядного устройства 1 и аккумуляторной батареи 8. Зарядное устройство состоит из преобразователя 2 механической энергии в электродвижущую силу, преобразователя знакопеременной ЭДС в ЭДС постоянной полярности 3, элемента развязки 4, накопительного элемента 5, сравнивающего элемента 6, и индикатора 7.
На данный момент существуют некоторые аналоги данного устройства. Устройство Soldius 1 позволяет заряжать аккумуляторные батареи от солнечной энергии. При отсутствии солнечного света работа зарядного устройства невозможна, данный недостаток исключается предложенным изобретением. Работа не зависит от солнечной энергии, которая вырабатывается с помощью механических колебаний.
Существует устройство Portable Cell Phone Charger, работа которого основана по принципу динамо-машины. Для заряда необходимо постоянно вращать ручку устройства. В предложенном нами устройстве не надо делать вынужденных колебаний для выработки электроэнергии, заряд будет происходить при ходьбе.
Основная часть преобразователя (фиг. 2) - катушка индуктивности. В качестве обмотки 5 катушки была использована медная проволока диаметром 0.12 мм. Роль каркаса выполняет полый диамагнитный диэлектрический цилиндр 1, на который было намотано 3000 витков в одном направлении.
Внутрь цилиндра помещен сплошной цилиндрический постоянный магнит 2 диаметром 15 мм, размер которого обеспечивает гарантированный зазор Δd между ним и стенками цилиндра.
м
За длину обмотки катушки взята длина в 4-5 раз превышающая длину h магнита. Обмотка намотана не полностью на всю длину цилиндра. От краев сделаны отступы размером, сравнимым с длиной магнита. Торцы цилиндра заткнуты пробковыми заглушками 3, в которых проделаны небольшие отверстия для свободного перемещения магнита в полости цилиндра. Для смягчения соударений к внутренним сторонам заглушек приклеены тонкие поролоновые подкладки.
Электрическая принципиальная схема (фиг. 3) включает источник ЭДС, в качестве которого выступает электромагнитный преобразователь 2, диодный мост VD1-VD4, развязывающий диод Шоттки VD5, накопительный конденсатор C1, компаратор VD1, полевой транзистор VD1 и батарею GB1. К входам компаратора в ветви включены операционные усилители D2, D3 с нагрузкой в цепи обратной связи R1-R4.
Основным элементом электрической принципиальной схемы (фиг. 3) является преобразователь механической энергии в электродвижущую силу, состоящий из катушки индуктивности, намотанной на цилиндрический каркас, и постоянного магнита, свободно перемещающегося в полости этого каркаса. При пересечении магнитными силовыми линиями постоянного магнита витков обмотки в катушке наводится ЭДС индукции.
Форма наводимой ЭДС индукции (фиг. 4) несинусоидальная и знакопеременная. Размах ЭДС зависит от конструкции преобразователя и скорости движения магнита в преобразователе. Диодный мост VD1-VD4 из знакопеременной ЭДС формирует напряжение (фиг. 5).
Полученное пульсирующее напряжение заряжает конденсатор C1 до амплитудного значения (фиг. 6).
Для исключения разрядки конденсатора C1 на выпрямительный диодный мост в схему добавлен диод Шоттки VD1. Для сравнения уровня напряжения на конденсаторе C1 и аккумуляторной батарее GB1 в схеме реализовано сравнивающее устройство на основе компаратора DA3. На входы компаратора подается напряжение с конденсатора и напряжение с аккумулятора. Между компаратором и аккумуляторной батареей включен полевой транзистор VT2, который работает как ключ. В нормальном состоянии, когда в конденсаторе отсутствует напряжение и напряжение аккумуляторной батареи больше напряжения конденсатора, полевой транзистор заперт, так как на затвор подается напряжение отрицательной полярности, ток стока отсутствует. Если напряжение на конденсаторе превышает напряжение на батарее, то на затвор полевого транзистора подается напряжение положительной полярности, и он отпирается, батарея начинает заражаться. К входам компаратора подключены операционные усилители с одинаково подобранными параметрами и коэффициентом усиления k<1.
На фигуре 7 представлена печатная плата для разработанного устройства.