RU169696U1 - Power supply for low-power remote maintenance-free electronic devices - Google Patents

Power supply for low-power remote maintenance-free electronic devices Download PDF

Info

Publication number
RU169696U1
RU169696U1 RU2016138482U RU2016138482U RU169696U1 RU 169696 U1 RU169696 U1 RU 169696U1 RU 2016138482 U RU2016138482 U RU 2016138482U RU 2016138482 U RU2016138482 U RU 2016138482U RU 169696 U1 RU169696 U1 RU 169696U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
energy
power source
power
sources
power supply
Prior art date
Application number
RU2016138482U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Алексей Юрьевич Ермолаев
Андрей Александрович Терентьев
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Информационный Вычислительный Центр" (ООО "ИВЦ")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "Информационный Вычислительный Центр" (ООО "ИВЦ") filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Информационный Вычислительный Центр" (ООО "ИВЦ")
Priority to RU2016138482U priority Critical patent/RU169696U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU169696U1 publication Critical patent/RU169696U1/en

Links

Landscapes

  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)

Abstract

Полезная модель относится к области электротехники и может быть использована в качестве источника питания на автономных удаленных необслуживаемых объектах, не имеющих подключения к центральным сетям электроснабжения (объекты контроля и сбора информации, объекты связи в северных, заболоченных и труднодоступных районах).Технической проблемой, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является расширение функциональных возможностей источника питания, способного получать энергию как от природных источников энергии, так и от альтернативных источников энергии, не зависящих от периодических изменений погодных условий.Сущность полезной модели: источник питания для маломощных удаленных необслуживаемых электронных приборов, включающий накопители энергии и клеммы подключения источников и потребителей энергии, содержит модуль заряда, выполненный дополнительно с возможностью подключения к электрическому потенциалу катодной защиты. В качестве накопителя энергии источник питания может содержать аккумуляторную батарею, электрический конденсатор или реверсивный топливный элемент. 3 з.п. ф-лы.The utility model relates to the field of electrical engineering and can be used as a power source at autonomous remote maintenance-free facilities that do not have a connection to central power supply networks (monitoring and information collection facilities, communication facilities in northern, swampy and hard-to-reach areas). A technical problem to solve which is directed by the claimed utility model, is the expansion of the functionality of a power source capable of receiving energy from both natural energy sources, and alternative energy sources that are not dependent on periodic changes in weather conditions. The essence of the utility model: a power source for low-power remote maintenance-free electronic devices, including energy storage devices and terminals for connecting sources and consumers of energy, contains a charge module, made additionally with the ability to connect to electric potential cathodic protection. As an energy storage device, the power source may comprise a battery, an electric capacitor, or a reversible fuel cell. 3 s.p. f-ly.

Description

Полезная модель относится к области электротехники и может быть использована в качестве источника питания на автономных удаленных необслуживаемых объектах, не имеющих подключения к центральным сетям электроснабжения (объекты контроля и сбора информации, объекты связи в северных, заболоченных и труднодоступных районах).The utility model relates to the field of electrical engineering and can be used as a power source at autonomous remote maintenance-free facilities that do not have a connection to central power supply networks (monitoring and information collection facilities, communication facilities in northern, swampy and hard-to-reach areas).

Актуальной проблемой при развитии и ведении хозяйственной деятельности в труднодоступных отдаленных регионах является обеспечение электроснабжением объектов, не подключенных к центральным сетям электроснабжениям. И если на доступных для обслуживания участках могут быть использованы, к примеру, высокоэффективные дизельные станции электроснабжения, то электроснабжение удаленных недоступных для частого периодического обслуживания электроснабжение электронных приборов до сих пор представляет серьезную проблему, особенно в климатических зонах с существенными изменениями погодных условий от сезона к сезону, а также в северных районах, где температура окружающей среды достигает уровня -45°С и ниже.An urgent problem in the development and conduct of economic activity in remote regions that are difficult to access is the provision of electricity to facilities that are not connected to central power supply networks. And if in areas accessible for servicing, for example, highly efficient diesel power supply stations can be used, the power supply of remote inaccessible for frequent periodic maintenance power supply of electronic devices is still a serious problem, especially in climatic zones with significant changes in weather conditions from season to season , as well as in the northern regions, where the ambient temperature reaches the level of -45 ° С and lower.

Известны источники питания, включающие аккумулятор, модуль заряда аккумулятора и клеммы подключения источников и потребителей энергии, которые могут быть использованы для организации электроснабжения маломощных автономных объектов и отдельных приборов. При этом потребители электроэнергии получают ее из аккумулятора, а аккумулятор в свою очередь накапливает в себе электроэнергию за счет ее периодического или постоянного поступления от одного из источников энергии. Такие источники питания чаще всего основаны на извлечении электроэнергии из солнечной энергии, к примеру, автономный блок питания SA-50-12 [http://www.solnechnye.ru/gotovye-resheniya/blok-pitaniya-12V-na-solnechnoi-bataree.htm], реже - на извлечении электроэнергии из энергии ветра [https://ru.wikipedia.org/wiki/Ветрогенератор], при этом в случае использования энергии ветра в состав источника питания дополнительно включают электрогенератор, осуществляющий преобразование энергии вращения лопастей ветрогенератора в электрическую энергию. Однако такие традиционные источники питания не могут быть использованы на удаленных необслуживаемых объектах. В частности, солнечные панели нуждаются в периодической очистке поверхности летом - от пыли и грязи, а зимой - от снега, иначе их эффективность будет снижена вплоть до нуля. В свою очередь, ветрогенераторы не могут быть использованы в районах с нестабильными ветрами, а также существенно затруднено их использование при сильно отрицательных температурах, когда не обеспечивается требуемая консистенция смазки в узлах вращающихся частей ветрогенераторов (обычно при температурах окружающего воздуха от -20°С и ниже). При этом даже совместное использование указанных источников энергии, например, ветро-солнечные системы электроснабжения производства компании "Свет-ДВ" [http://svetdv.ru/veter/price.shtml], не может обеспечить стабильное круглогодичное электроснабжение во многих климатических зонах.Power sources are known, including a battery, a battery charge module, and terminals for connecting power sources and consumers, which can be used to organize power supply of low-power autonomous objects and individual devices. At the same time, consumers of electricity receive it from the battery, and the battery, in turn, accumulates electricity in itself due to its periodic or constant supply from one of the energy sources. Such power sources are most often based on the extraction of electricity from solar energy, for example, an autonomous power supply unit SA-50-12 [http://www.solnechnye.ru/gotovye-resheniya/blok-pitaniya-12V-na-solnechnoi-bataree .htm], less often - on the extraction of electricity from wind energy [https://ru.wikipedia.org/wiki/ Wind generator], while in the case of using wind energy, the power source additionally includes an electric generator that converts the rotation energy of the wind generator blades into electrical energy. However, such traditional power supplies cannot be used at remote maintenance-free facilities. In particular, solar panels need periodic cleaning of the surface in summer - from dust and dirt, and in winter - from snow, otherwise their effectiveness will be reduced down to zero. In turn, wind generators cannot be used in areas with unstable winds, and it is also significantly difficult to use them at very low temperatures, when the required lubrication consistency in the nodes of the rotating parts of the wind generators is not ensured (usually at ambient temperatures from -20 ° С and below ) Moreover, even the joint use of these energy sources, for example, wind-solar power supply systems manufactured by Svet-DV [http://svetdv.ru/veter/price.shtml], cannot provide stable year-round power supply in many climatic zones.

Известно также применение в качестве источника питания для маломощного прибора (датчика) электрического потенциала катодной защиты [Патент GB №2431058 В]. При этом в данном техническом решении отсутствует возможность использования альтернативных источников электроэнергии.It is also known to use the cathodic protection electric potential as a power source for a low-power device (sensor) [GB Patent No. 2431058 V]. Moreover, in this technical solution there is no possibility of using alternative sources of electricity.

В качестве прототипа выбрано устройство, раскрытое в патенте RU 118134 U1.Такое устройство содержит источники электроэнергии и накопители электроэнергии, связанные с выводами (клеммами) потребителей энергии.The device disclosed in RU 118134 U1 is selected as a prototype. Such a device contains electric power sources and electric energy storage devices connected with the terminals (terminals) of energy consumers.

Технической проблемой, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является расширение функциональных возможностей источника питания, способного получать энергию как от природных источников энергии, так и от альтернативных источников энергии, не зависящих от периодических изменений погодных условий. Такой многоканальный источник питания должен обеспечивать стабильное электроснабжение маломощных удаленных автономных электроприборов при периодическом обслуживании на месте не чаще 1 раза в год.The technical problem to be solved by the claimed utility model is the expansion of the functionality of a power source capable of receiving energy from both natural energy sources and alternative energy sources that are independent of periodic changes in weather conditions. Such a multi-channel power source should provide stable power supply to low-power remote autonomous electrical appliances with periodic on-site maintenance no more than 1 time per year.

Указанная техническая проблема решается источником питания для маломощных удаленных необслуживаемых электронных приборов, включающим накопители энергии и клеммы подключения источников и потребителей энергии, который, согласно предложению, содержит модуль заряда, выполненный дополнительно с возможностью подключения к электрическому потенциалу катодной защиты.The indicated technical problem is solved by a power supply for low-power remote maintenance-free electronic devices, including energy storage devices and terminals for connecting power sources and consumers, which, according to the proposal, contains a charge module, made additionally with the possibility of connecting to the electric potential of the cathodic protection.

В качестве накопителя энергии в заявленном источнике питания использовать аккумуляторную батарею, или электрический конденсатор, или реверсивный топливный элемент.As the energy storage device in the claimed power source, use a rechargeable battery, or an electric capacitor, or a reversible fuel cell.

Другими источниками электроэнергии могут совместно служить:Other sources of electricity can jointly serve:

- источники солнечной энергии (солнечные панели);- sources of solar energy (solar panels);

- источники ветряной энергии (ветрогенераторы);- sources of wind energy (wind generators);

- термальные источники энергии;- thermal energy sources;

- источники вибрации (виброгенераторы);- vibration sources (vibration generators);

- источники на химических и топливных элементах питания;- sources on chemical and fuel cells;

- пьезоэлектрические источники энергии;- piezoelectric energy sources;

- пироэлектрические источники энергии;- pyroelectric energy sources;

- источники электромагнитной индукции;- sources of electromagnetic induction;

- источники энергии течения жидкостей.- energy sources of fluid flow.

Как отмечено, в качестве одного непременного источника энергии в предлагаемом устройстве используют электрический потенциал катодной защиты, используемый для защиты от коррозии металлических объектов, к примеру, металлических трубопроводов. При этом разность потенциалов между трубой и землей составляет от 0,85 до 1,2 В [Евгений Рабинович. Катодная защита объектов с применением программируемых источников питания TDK-Lambda / "Электронные компоненты", №8, 2010 г. - с. 72-74. URL: http://www.russianelectronics.ru/leader-r/review/micro/doc/52995/] и поддерживается стабильной в указанном диапазоне, что достаточно для организации электроснабжения маломощных электронных приборов (систем телеметрии и телеуправления на удаленных участках протяженных трубопроводов и т.п.).As noted, as one indispensable source of energy in the proposed device use the electric potential of the cathodic protection used to protect metal objects from corrosion, for example, metal pipelines. In this case, the potential difference between the pipe and the ground is from 0.85 to 1.2 V [Evgeny Rabinovich. Cathodic protection of objects using TDK-Lambda programmable power supplies / Electronic Components, No. 8, 2010 - p. 72-74. URL: http://www.russianelectronics.ru/leader-r/review/micro/doc/52995/] and is maintained stable in the indicated range, which is sufficient to organize the power supply of low-power electronic devices (telemetry and telecontrol systems in remote sections of long pipelines etc.).

Для реализации возможности использования источника энергии, получаемой от электрического потенциала катодной защиты, в модуле заряда аккумулятора, входящем в состав источника питания, предусматривают использование повышающего преобразователя напряжения, построенного, к примеру, по принципу Energy harvesting [https://en.wikipedia.org/wiki/Energy_harvesting], к примеру, с использованием серийных преобразователей в интегральном исполнении производства компаний Texas Instrument [http://www.ti.com/lsds/ti/power-management/energy-harvesting-and-solar-charging-overview.page], Maxim Integrated [https://www.maximintegrated.com/en/products/power/battery-management/MAX17710.html] и др.To realize the possibility of using the energy source received from the electric potential of the cathodic protection in the battery charge module, which is part of the power supply, it is planned to use a step-up voltage converter, built, for example, according to the principle of Energy harvesting [https://en.wikipedia.org / wiki / Energy_harvesting], for example, using serial converters in integral performance manufactured by Texas Instrument companies [http://www.ti.com/lsds/ti/power-management/energy-harvesting-and-solar-charging-overview .page], Maxim Integrated [https://www.maximintegrated.com/en/products/power/battery-manag ement / MAX17710.html] and others.

Подключение предлагаемого источника питания (модуля заряда) к катодной защите может быть осуществлено любым известным способом в зависимости от условий эксплуатации, в том числе гальваническим, механическим и другими способами.The connection of the proposed power source (charge module) to the cathodic protection can be carried out in any known manner depending on the operating conditions, including galvanic, mechanical and other methods.

Использование других источников энергии не представляет сложной инженерной задачи и может быть реализовано любым известным способом, в том числе и аналогичным указанному выше [https://en.wikipedia.org/wiki/Energy_harvesting].The use of other energy sources is not a difficult engineering task and can be implemented in any known manner, including similar to the above [https://en.wikipedia.org/wiki/Energy_harvesting].

Для реализации возможности использования нескольких источников энергии в модуле заряда аккумулятора, входящем в состав источника питания, предусматривают коммутацию нескольких входов модуля заряда аккумулятора любым известным способом, например, как в прототипе, с использованием коммутирующих диодов [или см.: http://toshiba.semicon-storage.com/ru/product/diode/switching-diode.html].To realize the possibility of using several energy sources in the battery charge module, which is part of the power supply, provide switching of several inputs of the battery charge module in any known manner, for example, as in the prototype, using switching diodes [or see: http: // toshiba. semicon-storage.com/en/product/diode/switching-diode.html].

В зависимости от исполнения разработанное устройство может дополнительно содержать следующие узлы и блоки, не влияющие на принцип действия разработанного устройства, но требуемые в отдельных применениях:Depending on the version, the developed device may additionally contain the following units and blocks that do not affect the principle of operation of the developed device, but are required in individual applications:

- электрические предохранители, устройства автоматического выключения и устройства защитного отключения, необходимые для обеспечения безопасности эксплуатации электрических установок;- electrical fuses, automatic shutdown devices and residual current circuit breakers necessary to ensure the safe operation of electrical installations;

- преобразователи напряжения и инверторы, необходимые для обеспечения возможности подключения к источнику питания различных приборов с различными требованиями по электропитанию.- voltage converters and inverters necessary to ensure the possibility of connecting various devices with different power requirements to the power source.

Таким образом, разработанное устройство может обеспечивать круглогодичное электроснабжение маломощных электронных приборов на удаленных, недоступных для частого обслуживания позициях в любых климатических зонах, в том числе в зонах с нестабильными ветрами и в зонах, где солнечные панели в течение длительного времени могут быть покрыты слоем снега и потому не могут обеспечивать круглогодичную выработку электроэнергии. При этом использование в качестве одного из источников энергии электрического потенциала катодной защиты обеспечивает возможность обеспечения непрерывного электроснабжения вне зависимости от погодных условий и времени года, а сам указанный источник энергии не требует периодического обслуживания, проверки или замены.Thus, the developed device can provide year-round power supply to low-power electronic devices at remote, inaccessible for frequent maintenance positions in any climatic zones, including in areas with unstable winds and in areas where solar panels can be covered with a layer of snow for a long time and therefore, they cannot provide year-round power generation. At the same time, the use of the electric potential of the cathodic protection as one of the energy sources provides the possibility of providing continuous power supply regardless of weather conditions and the season, and the indicated energy source itself does not require periodic maintenance, inspection or replacement.

Claims (4)

1. Источник питания для маломощных удаленных необслуживаемых электронных приборов, включающий накопители энергии и клеммы подключения источников и потребителей энергии, отличающийся тем, что он содержит модуль заряда, выполненный дополнительно с возможностью подключения к электрическому потенциалу катодной защиты.1. A power source for low-power remote maintenance-free electronic devices, including energy storage devices and terminals for connecting sources and consumers of energy, characterized in that it contains a charge module, additionally configured to connect to the electric potential of the cathodic protection. 2. Источник питания по п. 1, отличающийся тем, что в качестве накопителя энергии он содержит аккумуляторную батарею.2. The power source according to claim 1, characterized in that it contains a battery as an energy storage device. 3. Источник питания по п. 1, отличающийся тем, что в качестве накопителя энергии он содержит электрический конденсатор.3. The power source according to claim 1, characterized in that it contains an electric capacitor as an energy storage device. 4. Источник питания по п. 1, отличающийся тем, что в качестве накопителя энергии он содержит реверсивный топливный элемент.4. The power source according to claim 1, characterized in that it contains a reversible fuel cell as an energy storage device.
RU2016138482U 2016-09-28 2016-09-28 Power supply for low-power remote maintenance-free electronic devices RU169696U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016138482U RU169696U1 (en) 2016-09-28 2016-09-28 Power supply for low-power remote maintenance-free electronic devices

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016138482U RU169696U1 (en) 2016-09-28 2016-09-28 Power supply for low-power remote maintenance-free electronic devices

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU169696U1 true RU169696U1 (en) 2017-03-29

Family

ID=58505313

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016138482U RU169696U1 (en) 2016-09-28 2016-09-28 Power supply for low-power remote maintenance-free electronic devices

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU169696U1 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2431058B (en) * 2004-05-24 2007-06-13 Avago Technologies General Ip System powered via signal on gas pipe
RU118134U1 (en) * 2012-04-03 2012-07-10 Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт" ELECTRICITY CONTROLLER FOR HYBRID ELECTRICITY SYSTEM
RU135856U1 (en) * 2013-07-16 2013-12-20 Общество с ограниченной ответственностью "Тегас Электрик" POWER SOURCE (OPTIONS)

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2431058B (en) * 2004-05-24 2007-06-13 Avago Technologies General Ip System powered via signal on gas pipe
RU118134U1 (en) * 2012-04-03 2012-07-10 Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт" ELECTRICITY CONTROLLER FOR HYBRID ELECTRICITY SYSTEM
RU135856U1 (en) * 2013-07-16 2013-12-20 Общество с ограниченной ответственностью "Тегас Электрик" POWER SOURCE (OPTIONS)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Nwaigwe et al. An overview of solar power (PV systems) integration into electricity grids
Hossain et al. Role of smart grid in renewable energy: An overview
Shaahid et al. Technical and economic assessment of grid-independent hybrid photovoltaic–diesel–battery power systems for commercial loads in desert environments
Solanki Solar photovoltaic technology and systems: a manual for technicians, trainers and engineers
Shaahid et al. Prospects of autonomous/stand-alone hybrid (photo-voltaic+ diesel+ battery) power systems in commercial applications in hot regions
AlShemmary et al. Information technology and stand-alone solar systems in tertiary institutions
Anand et al. Design of solar-biomass-biogas based hybrid system for rural electrification with environmental benefits
RU169696U1 (en) Power supply for low-power remote maintenance-free electronic devices
Salmani et al. Optimization and sensitivity analysis of a hybrid system in Kish_Iran
Mulyana et al. Data monitoring system of solar module with data logger for public street lighting application
Nasserddine et al. Internet of things integration in renewable energy systems
Anand et al. Feasibility analysis of Solar-Biomass based standalone hybrid system for remote area
Rahman et al. Performance analysis of a grid-connected PV system at Malaysian Energy Centre, Malaysia
Athirah et al. Solar-powered flood early warning system with short message service (SMS) notifications
Kalyazina et al. Implementing an energy harvesting technology within the concept of Smart city
Banda et al. Feasibility assessment of the installation of a photovoltaic system as a battery charging center in a mexican mining company
Abdulsalam et al. Control and management of solar PV grid using scada system
Pandey et al. Solar Photovoltaics (PV): A Sustainable Solution to Solve Energy Crisis
Pradeep et al. Automation of PV farmers pump
Chowdhury Design & estimation of rooftop grid-tied solar photovoltaic system
Ganesh et al. Embedded controller in farmers pump by solar energy (Automation of solarised water pump)
EP3545667B1 (en) System and method of electric field energy harvesting from lighting elements for internet of things
Dolkar et al. System Design and Performance Analysis of a Grid-Tied Solar PV Power System in Bhutan
Khan et al. Sensing principle analysis of FBG based sensors
Rana et al. Solar power mobile charger using Buck converter