Андрей Кашкаров — Автономное электроснабжение частного дома своими руками читать онлайн
12 3 4 5 6 7 …31
Андрей Петрович Кашкаров
Автономное электроснабжение частного дома своими руками
Глава 1
Элементы и устройства для автономного электропитания
1.1. Старое-новое изобретение А.С. Попова
О первенстве изобретения Александра Степановича Попова, которому 7 мая 2014 года исполнилось бы 155 лет, возникло гораздо меньше споров, чем о первенстве изобретения радиотелеграфа.
Речь пойдет о детектировании. Детекторный приемник происходит от слова детектор, выпрямитель. Однако, в истории известны несколько способов детектирования сигналов или, иначе говоря, несколько разных устройств, осуществляющих детектирование – трубка Бранли, радиокондуктор Попова, «кошачий ус» Г. Пикарда (США, 1906), «карборунд» Г. Данвуди (США, март 1906), двухэлектродная лампа Флеминга, детектор Д. Боше (Индия, патиент США 1904 года), ртутный когерер Маркони – все они, созданные в разное время и разными исследователями считаются детекторами по своим свойствам.
Каждый из перечисленных по-своему ценен для международной науки, и каждый добавил в нее что-то свое. К примеру, именно Боше ввел понятие «детектор».
Оказывается, над темой детектирующих ток устройств, в свое время работали не только Попов и Маркони. Но А.С. Попов прославился изобретением нового типа когерера, свойства которого связаны с реакцией платины и окисных пленок, что позволило слышать сигнал даже с помощью наушника от телефонов, которые ранее использовали в опытах Минного класса в Кронштадте. Таким образом, доподлинно известно, что в Минном классе «лаборатории Попова» телефон уже употреблялся для изучения электрических колебаний.
Попов запатентовал свое изобретение детекторного приемника в нескольких странах (Российская Империя, Радиокондуктор, 1900, Англия, 1900, Декогер (декогерирующий прибор), США, 1903, Испания, 1900, а также в Швейцарии, и Франции). «Неразбериха» не только с датами, а значит и с первенством, но и с названиями, ведь каждое запатентованное изобретение А.
С. Попова в области детектирования и радио имело разное уточняющее название. Более того, в американском патенте 1903 года фамилия автора записана как Popoff, а в английском патенте, признанном научным сообществом на три года ранее – Popov. Описания его патентов по смыслу отличаются от патентов американских исследователей. К слову, об американском патенте Попова до последнего времени знали лишь единицы.
В одном из двух вариантов, запатентованного (март 1903 года) А.С. Поповым в США детекторного приемника, предложена схема с простым – как сказали бы сегодня – согласующим трансформатором, первичная обмотка которого включена в цепь детектирующего элемента – радиокондуктора. Вторичная обмотка трансформатора (который в патенте Попова 1903 года называется индукционной бобиной) подключена непосредственно к катушке телефона. При экспериментах с этой схемой отмечается «повышенная» слышимость в телефоне за счет резонансного усиления сигнала. Во время Попова
В данном ключе понятия когерер (в некоторых источниках – кохерер) и радиокондуктор, декогерер и детектор по смыслу аналогичны.
По общему правилу первенство научного открытия остается за исследователем, зафиксировавшим его в соответствующем патенте. К примеру, если заявка поступила в 1900 году, а патент выдан в 1903, то и его действие начинается с 1903 года.
Но мы не лишены возможности знать историю радио, в связи с великой датой вновь вспомнить подробности, в части того, что 155 лет назад 7 мая 1895 года А.С. Попов реально продемонстрировал первый приемник радиоволн. Случилось это на заседании Русского физико-химического общества.
За Поповым в части изобретения первого детекторного приемника в научном мире прочно закрепилось первенство изобретения и описания эффект детекторного действия когерера с металлическим окисленным порошком.
Радиокондуктор Попова в одном из наиболее известных его опытов представлял собой хорошо просушенную, герметичную стеклянную трубку, внутри которой с помощью клея установлены две ленточки из платины, опыленные крупинками стали, и «обладающие многочисленными участками с окисленной поверхностью» – в кавычках фраза из описания запатентованного Поповым изобретения.
Мельчайшие частицы угля, помещенные в корпус с вставленными туда двумя электродами-стержнями (в разных опытах – из металла и графита), при подключении этой конструкции в электрическую цепь, показывали интересное явление: при акустическом воздействии на угольный порошок ток в цепи менялся. Так появился угольный микрофон, принцип действия которого на протяжении всего ХХ века оставался неизменным.
Плоские катушки из «пластиковых» карт-меток (другое их название – транспондеры) – как необычный способ тоже можно использовать в современной радиоэлектронике.
На рис. 1.1 представлена катушка к магнитной карте, которая выполняла функцию антенны для трансляции (изменения) информации в чипе, его инициализации в устройствах кодового доступа. Сопротивление постоянному току представленной на рис. 1.1 «антенны» (при замере омметром) составило 18 кОм.
Рис. 1.1. «Плоская» катушка из пластиковой карты-метки
При подключении такой катушки в приемник, построенный по принципу прямого усиления – вместо «магнитной» антенны и использовании вместо выносной антенны телескопического штыря, вытянутого на максимальное расстояние 45 см, обеспечило прием радиосигнала в диапазоне КВ на частотах 182…450 кГц.
Этого локального опыта оказалось достаточно для того, чтобы предположить, что «плоская» антенна из карты доступа может быть применена и в других радиоприемниках.
Такое решение – по форме – катушки, на мой взгляд, вполне оправдано в ряде случае, к примеру, когда требуется создать компактную антенну, дроссель или трансформатор плоской формы. Это еще одна область применения.
В качестве магнитной основы для подобного трансформатора или дросселя могут применяться магнитные пластины соответствующей формы из трансформаторной стали или магнитострикционные сердечники плоской формы, или, в подходящих под определенные задачи, даже фольга, уложенная в «корпус карты» в несколько слоев.
Эта идея для последующей разработки еще ждет своего Попова или Маркони, но уже сегодня по результатам практического опыта очевидно, что плоская катушка из карты доступа может быть и альтернативной антенной для радиоприемника, в том числе и такого, что создан по типу детекторного (классическая схема детекторного приемника) и не имеет отдельного элемента (источника) питания.
1.2. Выявление зоны неблагоприятного электромагнитного излучения автономным способом
Читать дальше
12 3 4 5 6 7 …31
Автономное электроснабжение частного дома своими руками (Андрей Кашкаров)
Купить офлайн
Цена на сайте может отличаться от цены в магазинах сети. Внешний вид книги может отличаться от изображения на сайте.
В наличии в 34 магазинах. Смотреть на карте
Цена на сайте может отличаться от цены в магазинах сети. Внешний вид книги может отличаться от изображения на сайте.
Аварии в электросетях (блекауты), локальные, техногенные и масштабные катастрофы могут вмиг вывести из строя всю отлаженную систему энергообеспечения, связи и комфорта в вашем доме, какой бы «умной» она ни была. Такая опасность присутствует не только в сельской местности (где электричество до сих пор отключается с поразительной периодичностью), но и в крупных городах-мегаполисах, где, сколько ни желай, нет возможности установить в подвале многоквартирного дома собственный «запасной» источник электроэнергии в виде дизельного генератора.
Описание
Характеристики
Аварии в электросетях (блекауты), локальные, техногенные и масштабные катастрофы могут вмиг вывести из строя всю отлаженную систему энергообеспечения, связи и комфорта в вашем доме, какой бы «умной» она ни была. Такая опасность присутствует не только в сельской местности (где электричество до сих пор отключается с поразительной периодичностью), но и в крупных городах-мегаполисах, где, сколько ни желай, нет возможности установить в подвале многоквартирного дома собственный «запасной» источник электроэнергии в виде дизельного генератора. Тем не менее мы не лишены простого способа применения альтернативных видов электроэнергии с использованием промышленных источников бесперебойного питания и генераторов; об их простой доработке пойдет речь в книге, разъясняющей вопросы автономного энергоснабжения.
Феникс
Как получить бонусы за отзыв о товаре
1
Сделайте заказ в интернет-магазине
2
Напишите развёрнутый отзыв от 300 символов только на то, что вы купили
3
Дождитесь, пока отзыв опубликуют.
Если он окажется среди первых десяти, вы получите 30 бонусов на Карту Любимого Покупателя. Можно писать неограниченное количество отзывов к разным покупкам – мы начислим бонусы за каждый, опубликованный в первой десятке.
Правила начисления бонусов
Если он окажется среди первых десяти, вы получите 30 бонусов на Карту Любимого Покупателя.
Можно писать
неограниченное количество отзывов к разным покупкам – мы начислим бонусы за каждый, опубликованный в
первой десятке.
Правила начисления бонусов
Автономное электроснабжение частного дома своими руками
Книга «Автономное электроснабжение частного дома своими руками» есть в наличии в интернет-магазине «Читай-город» по привлекательной цене. Если вы находитесь в Москве, Санкт-Петербурге, Нижнем Новгороде, Казани, Екатеринбурге, Ростове-на-Дону или любом другом регионе России, вы можете оформить заказ на книгу Андрей Кашкаров «Автономное электроснабжение частного дома своими руками» и выбрать удобный способ его получения: самовывоз, доставка курьером или отправка почтой. Чтобы покупать книги вам было ещё приятнее, мы регулярно проводим акции и конкурсы.
Что нужно для создания собственного автономного робота
Вы когда-нибудь хотели построить собственного робота? Это не так сложно, как вы думаете, используя комплект или набор стандартных электронных компонентов.
Основная трудность состоит в том, чтобы сориентироваться в огромном количестве вариантов, доступных для создания колесного робота, включая его микроконтроллер, шасси, двигатели и датчики. Самый простой вариант — купить полный комплект робота, но если вы хотите создать робота по индивидуальному заказу, мы шаг за шагом проведем вас через основные варианты выбора.
1. Микроконтроллер / SBC
Вашему роботу потребуется электронный «мозг» для управления всеми его функциями, включая движение. Два самых популярных варианта — это Raspberry Pi и Arduino.
Raspberry Pi — это одноплатный компьютер (SBC) с микропроцессором Arm, который может работать под управлением полной операционной системы Linux. Основное преимущество создания роботов заключается в том, что они более мощные, чем микроконтроллеры, такие как Arduino, что позволяет запускать более сложные программы. Это идеально подходит для распознавания лиц и других форм ИИ, поэтому вы можете создать действительно умного робота.
Еще одним преимуществом является то, что вы можете программировать практически на любом языке. Один из самых популярных для робототехники на Python, который менее сложен, чем C для новичков в программировании.
Arduino, с другой стороны, идеально подходит для более простых проектов робототехники. Помимо того, что он обычно дешевле, он потребляет меньше энергии, поэтому для разрядки портативного блока питания или аккумуляторной батареи требуется больше времени.
Хотя обычно он программируется на языке C с использованием Arduino IDE на компьютере, для управления роботами Arduino можно использовать графическую IDE под названием Xod.
Другие микроконтроллеры также подходят для робототехники, включая Teensy, BeagleBone, micro:bit и Raspberry Pi Pico.
2. Шасси
Для вашего колесного робота вам понадобится шасси, чтобы сформировать его корпус, разместить электронику и установить двигатели (с помощью кронштейнов).
Доступны многочисленные комплекты шасси различных размеров и материалов, как правило, для двух- или четырехколесных роботов, иногда шестиколесных.
Большинство из них представляют собой простые платформы для монтажа электроники и двигателей; более дорогие варианты могут включать подвесную систему.
Кроме того, вы можете самостоятельно собрать шасси своими руками из таких материалов, как пластик, металл, дерево, кубики Lego или даже картон. Важным соображением является то, насколько прочным должен быть ваш робот. Если вам нужно иметь дело с труднопроходимой местностью, вам понадобится более прочное шасси.
3. Двигатели
Чтобы ваш робот двигался, вам потребуются двигатели. Для колесного робота это будут стандартные двигатели постоянного тока, которые, в отличие от сервоприводов или шаговых двигателей, свободно вращаются с высокой скоростью.
Некоторые двигатели оснащены встроенным редуктором для увеличения крутящего момента и увеличения нагрузки. Проверьте передаточное число (или передаточное отношение): чем оно выше, тем больше крутящий момент и ниже скорость. Более высокие коэффициенты рекомендуются для начинающих проектов.
Если вам требуется точное считывание и контроль скорости двигателя, вы также можете добавить магнитный или оптический датчик скорости на каждый вал двигателя, который будет передавать данные обратно в ваш микроконтроллер.
Скорость каждого двигателя обычно регулируется с помощью ШИМ (широтно-импульсной модуляции), которая включает в себя отправку потока цифровых импульсов включения-выключения: чем больше импульсов в цикле, тем быстрее он вращается.
4. Драйвер двигателя
Вы не можете подключать двигатели постоянного тока напрямую к одноплатному компьютеру или плате микроконтроллера, так как последний не сможет обеспечить достаточную мощность для двигателей, и вы можете повредить плату.
Вместо этого вам понадобится плата драйвера двигателя/контроллера, подключенная между двигателями и вашим микроконтроллером, а также с источником питания. Недорогие платы драйверов часто основаны на двухканальном чипе H-моста L298N или DRV8833. Количество каналов определяет, сколько двигателей можно контролировать независимо, поэтому вам понадобится больше каналов (и драйверов) для 4WD или 6WD.
Хотя человек, разбирающийся в электронике, может создать собственный драйвер двигателя H-bridge, проще купить плату драйвера. Существует множество HAT, доступных для установки на Raspberry Pi, и специальный Motor Shield для Arduino.
Ключевым фактором при выборе драйвера двигателя является обеспечение того, чтобы он мог работать с напряжением, требуемым двигателями, а также с их непрерывным рабочим током. Если вы не можете найти последний в спецификациях двигателей, он обычно на 20–25 % ниже, чем ток останова. Максимальный ток драйвера двигателя должен примерно вдвое превышать непрерывный ток двигателя.
5. Колеса
Естественно, они необходимы для колесного робота! Для начинающих проще всего использовать простого двухколесного робота, который обычно имеет небольшой безмоторный ролик, колесо или салазки спереди, помогающие ему сохранять равновесие.
Четырехколесный робот — это следующий шаг вперед, обеспечивающий дополнительную устойчивость и контроль. Если вам нужно независимое управление каждым мотором/колесом для настоящего полного привода, вам понадобятся два двухканальных чипа драйвера мотора на вашей плате. В качестве альтернативы вы можете использовать один драйвер для управления двумя двигателями на каждом канале, при условии, что он имеет достаточную максимальную токовую мощность для управления ими всеми.
Для бездорожья вы можете даже захотеть установить до шести колес, но для их размещения вам потребуется более длинное шасси. Вы можете добавить гусеницы для дополнительного сцепления или даже систему качающихся тележек, как на марсоходе NASA Perseverance Mars.
Хотя можно иметь управляемые колеса с помощью сервоприводов для вращения их и их двигателей, наиболее распространенным методом управления роботом является простое вращение колес с одной стороны быстрее, чем с другой.
Еще одним интересным вариантом является использование колес Mecanum, чьи специальные ролики позволяют им двигаться вбок, когда четыре колеса вращаются по определенной схеме. Отлично подходит для параллельной парковки!
6. Электропитание
Если ваш робот будет привязан к сетевой розетке, это будет немного ограничено, поэтому вам понадобится портативный источник питания. Существует два основных метода:
- Используйте отдельные источники питания для двигателей и электроники.
- Используйте один источник питания, подключенный к обоим через BEC (цепь выпрямителя батареи). Ваша плата драйвера двигателя может включать BEC.
Какой бы вариант вы ни выбрали, к возможным источникам питания относятся USB-банки питания, аккумуляторные блоки (например, 4x AA) и аккумуляторы LiPo. Просто убедитесь, что вы подаете правильные напряжения и уровни тока. Многие платы драйверов двигателей обеспечивают защиту от перегрузки по току и обратной полярности.
7. Датчики
Хотя робота можно запрограммировать на движение по заданной схеме или управлять им вручную с удаленного устройства, добавление датчиков позволит ему действовать автономно.
Ультразвуковой датчик расстояния, такой как HC-SR04, позволяет роботу обнаруживать стену или другое препятствие перед ним, чтобы он мог уклониться.
Еще один популярный способ заставить робота следовать по пути на полу. Один или несколько ИК-датчиков движения по линии, установленных спереди, позволяют обнаруживать темную линию на полу и двигаться вдоль нее.
Вы даже можете дать своему роботу «глаза», добавив небольшую камеру. Изображения можно интерпретировать с помощью библиотеки компьютерного зрения, такой как OpenCV, для обнаружения объектов или даже лиц.
Создайте собственного автономного робота: успех
Теперь вы знаете, как собрать собственного колесного робота. Мы надеемся, что она вдохновила вас на первое знакомство с удивительным миром робототехники. После того, как вы построили своего первого робота, вы можете захотеть сделать другой тип, например, с ногами или роботизированной рукой.
Как организовать автономное электроснабжение квартиры
Когда в доме или квартире гаснет свет, пропадает не только связь с цивилизацией, но и продукты в холодильнике начинают портиться, особенно летом, особенно в южных регионах. У кого-то была не газовая, а электрическая плита, не говоря уже о компьютере, телевизоре, электрочайнике и т. д. Это в полной мере ощутили те, кто жил в 90-е. На территории России и СНГ в тот непростой период то тут, то там регулярно случались перебои с электричеством, и нередко целые городские кварталы спасались по вечерам только восковыми свечами.
И хотя лихие 90-е остались позади, кое-где и сегодня иногда бывают перебои с электроснабжением. Эта проблема, безусловно, решается применением современных источников бесперебойного питания (ИБП) или генераторов на жидком топливе. Но не каждый домовладелец может себе позволить качественное автономное электроснабжение квартиры, не говоря уже о большом частном доме.
Тем не менее, в рамках данной статьи рассмотрим возможности автономной электрификации дома, оценим примерные затраты применительно к различным вариантам и начнем с элементарной стабилизации.
Как защититься от скачков напряжения
В простейшем случае можно защититься от скачков напряжения зимой, когда горожане прибегают к электрообогревателям и водонагревателям оптом, так что напряжение в сети либо падает , затем снова прыгает, и часть вашего оборудования может пострадать от этих скачков. Здесь спасет самое простое реле или симисторный стабилизатор. Для небольшой квартиры достаточно стабилизатора на 5 кВт, который будет стоить 100-200$.
Такой стабилизатор представляет собой устройство, где трансформатор мощностью 5 кВт имеет вторичную обмотку с несколькими ступенями, и как только входное напряжение падает, реле переключается на часть вторичной обмотки с более высоким напряжением. Если вы установите такой стабилизатор на подаче в квартиру, то вы убережете свой дом от скачков напряжения.
Как защитить домашнюю сеть от перебоев
Для квартиры лучше всего подойдет источник бесперебойного питания, который будет накапливать электричество в батареях, а при исчезновении электричества в сети автоматически переключаться на питание от этих заряжать аккумуляторы через инвертор. Исходя из расчета 5 кВт на 3 часа автономного питания, что эквивалентно 1 кВт на 15 часов, вам потребуется ИБП с блоком аккумуляторов на 12 вольт общей емкостью 1250 Ач.
Все вместе с инвертором обойдется домовладельцу примерно в 2000 — 4000 долларов. Лучшие Образцы ИБП работают в режиме on-line, то есть постоянно работают в режиме стабилизатора, пока есть питание в сети, сохраняя заряженными аккумуляторы, и моментально переходят на питание от аккумуляторов при пропадании электричества в сети.
Мощный ИБП может спокойно запитать электрокотел (особенно если речь идет о частном доме) и бытовую технику квартиры в течение нескольких часов. В самом простом случае вы можете приобрести аккумуляторы, зарядное устройство и инвертор отдельно.
Использование генераторов на горючем топливе
Газовые, бензиновые и дизельные генераторы способны непрерывно вырабатывать электроэнергию, не прибегая к ее накоплению в виде заряда в батареях. Достаточно заправить бак бензином (или соляркой) или закрутить газовый баллон, и подача электроэнергии восстанавливается. Однако необходимо будет позаботиться о выхлопных газах, потому что двигатель внутреннего сгорания непременно будет выделять их в процессе работы в немалом количестве.
Среди электрогенераторов на горючем топливе есть разные модели. У одних воздушное охлаждение, у других жидкостное. Генераторы с воздушным охлаждением наиболее доступны по цене, компактны, неприхотливы в обслуживании, однако долго работать не могут – перегреваются, и для остывания требуется время.
Дизельные генераторы с жидкостным охлаждением способны работать длительное время без перерывов и при этом не перегреваться, однако они более громоздки и требуют специального профессионального монтажа. Лучше всего, если генератор оборудован системой автозапуска по сигналу о прерывании в сети централизованного электроснабжения.
Бензиновый генератор самый дешевый, за 450 долларов можно купить генератор на 5 кВт с баком на 22 литра. Одной полной заправки достаточно для отдачи в нагрузку активной мощности 4 кВт в течение 10 часов. Часто бензиновые генераторы работают на пропан-бутане.
Оптимизация автономного электроснабжения дома
Преимущества и недостатки того или иного решения очевидны. ИБП имеет небольшие размеры, не создает много шума, не выделяет выхлопных газов, но и не рассчитан на длительное время работы, если только не приходится устанавливать много аккумуляторов, что не всегда экономично.
Сгоревший топливный генератор будет работать, пока в баке есть топливо, но его придется периодически выключать, чтобы дать ему остыть. Кроме того, явными минусами такого генератора являются выхлопные газы и шум, не говоря уже о необходимости регулярного обслуживания и дозаправки. Газогенератор работает тише и выхлопа создает меньше, однако для его установки требуется разрешение от его начальства.
Лучше всего организовать совместную автономную систему из топливного генератора и ИБП. Тогда батареи источника бесперебойного питания смогут питать потребителей небольшой мощности: освещение, телевизор, холодильник, а бензогенератор можно оставить для питания котла или использовать для аварийной подзарядки батарей ИБП в течение определенного периода времени. когда ИБП не используется активно.