RU113875U1

RU113875U1 - AUTONOMOUS CHARGER

Info

Publication number: RU113875U1
Application number: RU2011117374/28U
Authority: RU
Inventors: Геннадий Иннокентьевич Васильев
Original assignee: Геннадий Иннокентьевич Васильев
Priority date: 2011-05-04
Filing date: 2011-05-04
Publication date: 2012-02-27

Abstract

Автономное зарядное устройство, содержащее последовательно соединенные полупроводниковый термоэлектрический генератор, повышающий преобразователь напряжения и нагрузку, а также переключатель и блок элементов питания, отличающееся тем, что входы переключателя соединены соответственно с выходами полупроводникового термоэлектрического генератора и блока элементов питания, а выход переключателя подключен к входу повышающего преобразователя напряжения. An autonomous charger containing a semiconductor thermoelectric generator connected in series, a step-up voltage and load converter, as well as a switch and a power supply unit, characterized in that the switch inputs are connected respectively to the outputs of the semiconductor thermoelectric generator and the power supply unit, and the switch output is connected to the step-up input voltage converter.

Description

Предлагаемое техническое решение относится к области прямого преобразования тепловой энергии в электрическую, например, преобразователи тепла газовых горелок, костров и печей в электричество.The proposed technical solution relates to the field of direct conversion of thermal energy into electrical energy, for example, heat converters of gas burners, bonfires and stoves into electricity.

Известен осветительный прибор (см., патент RU №2247896, МПК F21S 09/02, H01L 35/30, публикация от 10.03.2005), содержащий полупроводниковый термоэлектрический генератор, радиатор охлаждения и осветительный элемент.A known lighting device (see, patent RU No. 2247896, IPC F21S 09/02, H01L 35/30, publication of 03/10/2005) containing a semiconductor thermoelectric generator, a cooling radiator and a lighting element.

Недостатком этого устройства является невысокая его эффективность из-за небольшой разницы температур между нагретой и охлаждаемой поверхностью, высокая стоимость, громоздкость и повышенная влажность в помещении ввиду необходимости использования емкости с водой.The disadvantage of this device is its low efficiency due to the small temperature difference between the heated and cooled surfaces, high cost, bulkyness and increased humidity in the room due to the need to use a container of water.

Известно многофункциональное сигнально-осветительное устройство (см., патент RU №82936 МПК H01L 35/28, публикация от 10.06.2009), содержащее полупроводниковый термоэлектрический генератор, радиатор охлаждения, осветительный элемент, повышающий преобразователь напряжения, к которому подключен сигнализатор, а также стабилизатор напряжения, с выходом которого соединены аккумуляторная батарея и осветительный элемент, а также фотореле с датчиком освещения и переключатель режимов работы.Known multifunctional signal-lighting device (see, patent RU No. 82936 IPC H01L 35/28, publication of 10.06.2009) containing a semiconductor thermoelectric generator, a cooling radiator, a lighting element, a step-up voltage converter, to which a signaling device is connected, as well as a stabilizer voltage, the output of which is connected to the battery and the lighting element, as well as a photo relay with a light sensor and a switch of operating modes.

Недостатком данного устройства являются значительные аппаратные затраты на реализацию функции автономного устройства для зарядки аккумуляторов бытовой аппаратуры и средств связи, а также отсутствие возможности зарядки аккумуляторов от батареек и других источников тока.The disadvantage of this device is the significant hardware costs for implementing the function of a stand-alone device for charging batteries of household equipment and communications, as well as the inability to charge batteries from batteries and other current sources.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является универсальное устройство для зарядки мобильных телефонов (см., Р.Касимов, от 12.12.2007, Сборка универсального зарядника для мобильного: картинки и советы, http://www.mobi.ru/Articles/2907/Sborka_universalnogo_zaryadnika_dlya_mobilnogo_kartinki_i_sovety.htm), содержащее блок элементов питания, подключенный через повышающий преобразователь напряжения к нагрузке.The closest in technical essence to the proposed one is a universal device for charging mobile phones (see, R. Kasimov, dated 12.12.2007, Assembling a universal charger for mobile: pictures and tips, http://www.mobi.ru/Articles/2907 /Sborka_universalnogo_zaryadnika_dlya_mobilnogo_kartinki_i_sovety.htm), which contains a battery pack connected via a step-up voltage converter to the load.

Повышающий преобразователь напряжения обеспечивает подачу напряжения до уровня достаточного для зарядки аккумуляторных батарей мобильного телефона и подобных ему потребителей электроэнергии.The step-up voltage converter supplies voltage to a level sufficient to charge the batteries of a mobile phone and similar power consumers.

Недостаток этого устройства состоит в отсутствии возможностей получения зарядного тока, если полностью разрядились элементы питания, предназначенные для зарядки аккумуляторов.The disadvantage of this device is the lack of charging current if the batteries designed to charge the batteries are completely discharged.

Техническим результатом предложенного решения является расширение функциональных возможностей и создание простого устройства, которое может служить как зарядным устройством для аккумуляторных батарей различных потребителей, так и средством получения электричества в автономных условиях, т.е. при отсутствии источников электроэнергии.The technical result of the proposed solution is to expand the functionality and create a simple device that can serve as a charger for rechargeable batteries of various consumers, and as a means of generating electricity in stand-alone conditions, i.e. in the absence of sources of electricity.

Технический результат достигается тем, что в автономное зарядное устройство, содержащее блок элементов питания и последовательно соединенные повышающий преобразователь напряжения и нагрузку, дополнительно введен полупроводниковый термоэлектрический генератор и переключатель режимов работы, входы и выход которого соединены соответственно с выходом полупроводникового термоэлектрического генератора и блока элементов питания, а также с входом повышающего преобразователя напряжения, к выходу которого подключена внешняя нагрузка.The technical result is achieved by the fact that a semiconductor thermoelectric generator and an operating mode switch are additionally introduced into an autonomous charger containing a battery pack and a series-connected step-up voltage converter and load, the inputs and output of which are connected respectively to the output of a semiconductor thermoelectric generator and a battery pack, as well as with the input of a step-up voltage converter, to the output of which an external load is connected.

Сущностью предложенного технического решения является то, что выполнение функции зарядки аккумулятора или питания других потребителей обеспечивается за счет прямого преобразования тепловой энергии в электрическую (эффект Зеебека) путем использования другого состава и иной структуры связей между элементами и узлами известного устройства (термоэлектрический генератор).The essence of the proposed technical solution is that the function of charging the battery or power of other consumers is ensured by the direct conversion of thermal energy into electrical energy (Seebeck effect) by using a different composition and different structure of the connections between elements and nodes of a known device (thermoelectric generator).

Причем, напряжения, вырабатываемое термоэлектрическим генератором будет постоянно колебаться из-за неравномерной теплопередачи от источника тепла термоэлектрическому генератору. Эту задачу решает конвертер напряжения. Он будет повышать напряжение, выдаваемое источником тепла или подсевшей батарейкой и держать его стабильно на этом уровне, не зависимо от входного напряжения.Moreover, the voltage generated by the thermoelectric generator will constantly fluctuate due to uneven heat transfer from the heat source to the thermoelectric generator. This problem is solved by a voltage converter. It will increase the voltage generated by a heat source or a depleted battery and keep it stable at this level, regardless of the input voltage.

Это позволило применять в глухих, труднодоступных местах для подзарядки элементов питания индивидуальных средств связи и навигации, освещения, сотрудникам спасательных специальных служб, вынужденных находиться долгое время вдали от источников центрального энергоснабжения, а также охотникам, туристам.This made it possible to use in communication facilities, in remote, inaccessible places for recharging batteries, individual means of communication and navigation, lighting, special-purpose rescue services employees who had to stay away from sources of central energy supply for a long time, as well as hunters and tourists.

Сравнение предлагаемого решения с известными техническими решениями показывает, что оно обладает новой совокупностью существенных признаков, которые совместно с известными признаками позволяют успешно реализовать поставленную цель.Comparison of the proposed solution with well-known technical solutions shows that it has a new set of essential features that, together with the known features, can successfully achieve the goal.

Сущность технического решения поясняется чертежами, где на фиг.1 приведена функциональная схема прототипа, на фиг.2 - структурная схема предлагаемого устройства, на фиг.3 - общий вид объекта.The essence of the technical solution is illustrated by drawings, where in Fig.1 shows a functional diagram of a prototype, in Fig.2 is a structural diagram of the proposed device, in Fig.3 is a General view of the object.

Состав автономного зарядного устройства:The composition of the stand-alone charger:

1. термоэлектрический генератор;1. thermoelectric generator;

2. радиатор охлаждения;2. cooling radiator;

3. блок элементов питания;3. battery pack;

4. переключатель режимов работы;4. operating mode switch;

5. повышающий преобразователь напряжения (конвертер напряжения);5. step-up voltage converter (voltage converter);

6. нагрузка;6. load;

7. внешняя нагрузка;7. external load;

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Автономное зарядное устройство содержит полупроводниковый термоэлектрический генератор 1, к которому плотно прилегает радиатор охлаждения 2, блок элементов питания 3, переключатель режимов работы 4, конвертер напряжения 5, нагрузка 6, внешняя нагрузка 7, причем выход полупроводникового термоэлектрического генератора 1, плотно соединенного с радиатором 2, подключен к первому входу переключателя 4, выход блока элементов питания подключен ко второму входу переключателя 4, выход переключателя 4 подключен к входу конвертера напряжения 5, выход которого является выходом всего устройства, к которому присоединена нагрузка 6 и может подключаться внешняя нагрузка 7.The self-contained charger contains a semiconductor thermoelectric generator 1, to which the cooling radiator 2, a power supply unit 3, an operating mode switch 4, a voltage converter 5, a load 6, an external load 7 are tightly adjacent, and the output of the semiconductor thermoelectric generator 1 tightly connected to the radiator 2 connected to the first input of switch 4, the output of the battery pack is connected to the second input of switch 4, the output of switch 4 is connected to the input of voltage converter 5, the output to torogo is the output of the whole device, which is attached to the load 6 and can connect the external load 7.

Через переключатель режимов работы 4 имеется возможность подключать вход конвертера напряжения 5 к элементам питания 3, либо к термоэлектрическому генератору 1.Through the switch of operating modes 4, it is possible to connect the input of the voltage converter 5 to the batteries 3, or to a thermoelectric generator 1.

При размещении в блоке элементов 3 нужного количества элементов питания, и переводе переключателя режимов 4 в положение, когда вход конвертера напряжения 5 оказывается подключенным к выходу блока 3, происходит подача напряжения в нагрузку 6.When you place the required number of batteries in the unit 3, and switch the mode switch 4 to the position when the input of the voltage converter 5 is connected to the output of the unit 3, voltage is applied to the load 6.

Термоэлектрический генератор 1 представляет собой совокупность термопар, состоящих из двух разнородных элементов с р- и n- типом проводимости, электрически соединенных последовательно, причем для получения электроэнергии от термоэлектрического генератора 1, одну сторону нагревают с помощью любого источника тепла (огонь костра, свечи, батарея отопления и т.п.).Thermoelectric generator 1 is a set of thermocouples consisting of two dissimilar elements with p- and n-type conductivity, electrically connected in series, and to receive electricity from thermoelectric generator 1, one side is heated using any heat source (bonfire fire, candles, battery heating, etc.).

Другую сторону термоэлектрического генератора 1 охлаждают с помощью радиатора охлаждения 2. При этом, за счет термоэлектрического эффекта на выходе термоэлектрического генератора 1 возникает электрическое напряжение. В качестве термоэлектрического генератора 1 могут быть использованы, выпускаемые серийно, модули Пельтье, например, типа ТЕС1-127120-50. Переключатель 4 переводят в положение, при котором выход термоэлектрического генератора 1 подключен к входу преобразователя 5.The other side of the thermoelectric generator 1 is cooled using a cooling radiator 2. In this case, due to the thermoelectric effect, an electric voltage arises at the output of the thermoelectric generator 1. As a thermoelectric generator 1 can be used, mass-produced, Peltier modules, for example, type TEC1-127120-50. The switch 4 is transferred to a position in which the output of the thermoelectric generator 1 is connected to the input of the Converter 5.

По электрическим проводам напряжение подается на конвертер напряжения 5, с выхода которого повышенное напряжение подается на нагрузку 6, на которой выделяется полезная мощность.Voltage is supplied through electric wires to voltage converter 5, from the output of which increased voltage is supplied to load 6, on which useful power is allocated.

При необходимости к выходу конвертера напряжения 5 может быть подключена внешняя нагрузка (осветительный прибор, радиоприемник и т.п.).If necessary, an external load (lighting device, radio, etc.) can be connected to the output of voltage converter 5.

Предлагаемое устройство может найти широкое применение в качестве альтернативного источника электроэнергии для освещения, сигнализации нагрева поверхности, подзарядки аккумуляторных батарей и т.п.The proposed device can be widely used as an alternative source of electricity for lighting, surface heating alarm, recharging batteries, etc.

Технико-экономическим эффектом предлагаемой полезной модели является существенное расширение функциональных возможностей и создание простого устройства, которое может служить как зарядным устройством для аккумуляторных батарей различных потребителей, так и средством получения электричества в автономных условиях, т.е. при отсутствии источников электроэнергии.The technical and economic effect of the proposed utility model is a significant expansion of functionality and the creation of a simple device that can serve as a charger for rechargeable batteries of various consumers, and as a means of generating electricity in stand-alone conditions, i.e. in the absence of sources of electricity.

Claims

A stand-alone charger containing a series-connected semiconductor thermoelectric generator that increases the voltage converter and the load, as well as a switch and a battery pack, characterized in that the inputs of the switch are connected respectively to the outputs of the semiconductor thermoelectric generator and the battery pack, and the output of the switch is connected to the input of the boost voltage converter.