Томас Буи (Thomas Buie) из Америки и Жерар Морин (Gerard Morin) из Канады работали над созданием системы с автономным питанием, которая обеспечивает киловатты избыточной мощности для питания другого оборудования. Томас твердо убежден, что вода и электричество являются частью прав человека, а не привилегией, за которую нужно платить. Они разработали этот генератор с автономным питанием, чтобы обеспечить электроэнергию для домашнего хозяйства. Во-первых, нам нужно знать сколько энергии используют обычные бытовые приборы. Возможно, эта иллюстрация сможет помочь:
Эти уровни мощности являются приблизительными, так как многие устройства имеют разные настройки мощности, которые пользователь может выбрать. Например, в Ираке ночью в некоторых домах коммунальное кондиционирование воздуха составляет всего 1000 ватт, у американцев дневное кондиционирование воздуха составляет не менее 3000 ватт, в то время как в Британии почти ни одно домохозяйство не имеет какого-либо кондиционера, в то время как некоторые взрослые в Индии не знают, что такое электрический огонь.
В любом случае, было бы неплохо иметь возможность подключать электрическое оборудование без необходимости платить за электроэнергию и это то, что эта система позволяет вам делать, будь то 120 вольт 60 циклов в секунду, используемых в Америке, или 240 вольт 50 циклов в секунду используемых в остальном мире.
Электрогенератор с автономным питанием, который может обеспечить вас бесплатным электричеством, по сути очень прост в общих чертах. Батарея используется для питания стандартного инвертора постоянного тока в переменный. Затем напряжение повышается примерно до 400 вольт. Затем используется специальный контроллер для подачи этих 400 вольт на мощный двигатель на высокой частоте и наконец, двигатель используется для вращения генератора переменного тока, называемого «alternator», который вырабатывает электричество, которое мы хотим. Часть этого электричества поступает обратно на вход аккумулятора и инвертора для обеспечения автономного питания системы:
«Волшебство» вызвано импульсами высокого напряжения и высокой скорости, с которыми это напряжение подается на тщательно выбранный тип двигателя. С 700 Вт входной мощности система выдает 10000 Вт мощности.
Наиболее важными компонентами этой системы являются контроллер и двигатель. Вы, вероятно знакомы с наиболее распространенным типом двигателя, который представляет собой однофазный двигатель, но более мощные двигатели используемые в промышленности, являются трёхфазными двигателями. Существует несколько разновидностей трёхфазных двигателей, но тот который мы хотим использовать, имеет 36 катушек соединенных в виде трех наборов из двенадцати обмоток параллельно:
Это очень мощное устройство, поскольку отправка одного импульса тока на каждую из этих трех цепей приводит к повышению скорости двигателя только на 30 градусов. Непосредственно снаружи катушек находится непрерывное кольцо магнитов. Этот мотор используется в стиральной машине Samsung. Трехфазный мотор звучит очень технично, но на самом деле это не так. Это просто двигатель, который имеет три набора катушек привода вместо одной катушки:
Таким образом, в двигателе фактически есть только три катушки и его заставляют вращаться, пульсируя по порядку: катушка 1, затем катушка 2, затем катушка 3, затем катушка 1 снова и так далее. Чем быстрее пульсируют катушки, тем быстрее вращается двигатель и в этой системе это вращение может быть действительно очень быстрым.
Импульс этих трёх катушек устанавливается последовательно, один за другим, осуществляется блоком «контроллера», который является ключевым компонентом в этой конструкции. Двигатель представляет собой синхронный двигатель на постоянных магнитах, в котором нет встроенных датчиков. Это звучит очень впечатляюще, но на самом деле это самый дешёвый тип трёхфазного двигателя и поскольку у него нет датчиков, его сложнее всего надёжно использовать. Существует несколько разновидностей трехфазных двигателей, но тот который мы хотим использовать, имеет 36 катушек соединенных как три набора из двенадцати катушек параллельно.
Контроллер состоит из двух частей. Первая — это плата Arduino, которая является платой общего назначения — по сути, это простой компьютер, который можно запрограммировать с обычного ПК или ноутбука. Он хранит программу в своей памяти и запускает ее всякий раз, когда ему это предписано. Вторая часть — это электронная связь между платой Arduino и двигателем. Эта связь увеличивает мощность, подаваемую на двигатель, используя мощные транзисторы, которые могут подавать высокие токи на двигатель, и некоторые другие провода, которые передают информацию обратно на плату Arduino, чтобы дать ей полный контроль над тем, что происходит с двигателем.
Программа Arduino питает катушки двигателя последовательно и кроме того, она определяет положение фактического ротора при его вращении. Это происходит благодаря постоянному измерению напряжений в каждом из трех наборов катушек.
На сайте здесь Вот Мотор предлагается за £150 и здесь Вот тоже за £150.
Код Arduino показан ниже от Вот.
Код Arduino показан ниже отm Вот а так же может быть загружен как текстовый файл из Вот.
// Sensorless brushless DC (BLDC) motor control with Arduino UNO (Arduino DIY ESC).
// This is a free software without any warranty.
#define SPEED_UP A0
#define SPEED_DOWN A1
#define PWM_MAX_DUTY 255
#define PWM_MIN_DUTY 50
#define PWM_START_DUTY 100
byte bldc_step = 0, motor_speed;
unsigned int i;
void setup() {
DDRD |= 0x38; // Configure pins 3, 4 and 5 as outputs
PORTD = 0x00;
DDRB |= 0x0E; // Configure pins 9, 10 and 11 as outputs
PORTB = 0x31;
// Timer1 module setting: set clock source to clkI/O / 1 (no prescaling)
TCCR1A = 0;
TCCR1B = 0x01;
// Timer2 module setting: set clock source to clkI/O / 1 (no prescaling)
TCCR2A = 0;
TCCR2B = 0x01;
// Analog comparator setting
ACSR = 0x10; // Disable and clear (flag bit) analog comparator interrupt
pinMode(SPEED_UP, INPUT_PULLUP);
pinMode(SPEED_DOWN, INPUT_PULLUP);
}
// Analog comparator ISR
ISR (ANALOG_COMP_vect) {
// BEMF debounce
for(i = 0; i < 10; i++) {
if(bldc_step & 1){
if(!(ACSR & 0x20)) i -= 1;
}
else {
if((ACSR & 0x20)) i -= 1;
}
}
bldc_move();
bldc_step++;
bldc_step %= 6;
}
void bldc_move(){ // BLDC motor commutation function
switch(bldc_step){
case 0:
AH_BL();
BEMF_C_RISING();
break;
case 1:
AH_CL();
BEMF_B_FALLING();
break;
case 2:
BH_CL();
BEMF_A_RISING();
break;
case 3:
BH_AL();
BEMF_C_FALLING();
break;
case 4:
CH_AL();
BEMF_B_RISING();
break;
case 5:
CH_BL();
BEMF_A_FALLING();
break;
}
}
void loop() {
SET_PWM_DUTY(PWM_START_DUTY); // Setup starting PWM with duty cycle = PWM_START_DUTY
i = 5000;
// Motor start
while(i > 100) {
delayMicroseconds(i);
bldc_move();
bldc_step++;
bldc_step %= 6;
i = i — 20;
}
motor_speed = PWM_START_DUTY;
ACSR |= 0x08; // Enable analog comparator interrupt
while(1) {
while(!(digitalRead(SPEED_UP)) && motor_speed < PWM_MAX_DUTY){
motor_speed++;
SET_PWM_DUTY(motor_speed);
delay(100);
}
while(!(digitalRead(SPEED_DOWN)) && motor_speed > PWM_MIN_DUTY){
motor_speed—;
SET_PWM_DUTY(motor_speed);
delay(100);
}
}
}
void BEMF_A_RISING(){
ADCSRB = (0