[Help] Lưu trữ năng lượng từ nguồn điện AC công suất nhỏ (0.4-0.8V, 40mA)

[chinhcd1]

Mình đang tìm hiểu về cách lưu trữ năng lượng (energy harvesting), tuy nhiên khi tìm cách lưu trữ năng lượng điện công suất nhỏ gặp vấn đề nghĩ mãi không ra nên nhờ mọi người gợi ý. Cụ thể như sau:
Có 1 máy phát (nguồn sinh điện): điện áp sinh ra cỡ 0.4-0.8V (Vpeak- điện áp đỉnh) xoay chiều (tạm coi là hình sin). Vây làm thế nào để lưu trữ được nguồn năng lương này ( vào battery, supercapacitor..) với hiệu suất cao nhất có thể. với điều kiện không dùng nguồn điện ngoài (external power).
Để lưu điện thì phải biến từ xoay chiều thành 1 chiều. Đây là vấn đề mình bị mắc.

Theo mình biết hiện tại thường làm như sau:
1.Dùng máy biến áp- để nâng điện áp sau đó dùng chỉnh lưu
hiệu suất thấp. Trên thưc tế máy biến áp thường không dùng cho nguồn công suất nhỏ (vài trăm mW). (ai nắm vững chỗ này giải thích cho mình với nhé )
2. các mạch nhân điện áp (bằng diode, tụ: full-wave doubler (x2), Voltage Quadrupler (x4)... ) để tạo dòng 1 chiều rồi lưu trữ.

Nhược điểm của 2 phương pháp này là : Điện áp rơi trên diode thấp nhất bằng 0.2V (với schottky diode) . Khi qua 2 diodes điện áp rơi sẽ >=0.2 , như vậy sau khi đi qua diode sẽ không còn đầu ra, nếu còn thì hiệu suất sẽ cực thấp. (đối với nguồn có điện áp cao, hiệu suất sẽ cao hơn)

3. Để khắc phục điều này người ta dùng active diode ( transistor+ comparator) khiến điện áp rơi có thể giảm xuống gần 0V.
Nhược điểm của PP này là dùng nguồn ngoài để nuôi active diode.

4. Dùng các mạch boost converter để kích điện, kết hợp với active diode.....
Phương pháp này cho hiệu suất cao nhất(theo mình biết) tất nhiêu với điều kiện có dùng nguồn bên ngoài để nuôi các bộ dao động(tạo xung) cho mạch , nuôi các linh kiện. (có rất nhiều bài viết về PP này)

5. Khắc phục điểm yếu của PP trên bằng cách dùng chính nguồn lưu trữ được làm nguồn cấp cho các thiết bị, như vậy ta cần 1 pin để khởi động(cấp nguồn ban đầu) , trong quá trình làm việc pin lại được sạc vào.
Trên lý thuyết là vậy, tuy nhiên lại quay về điểm yếu hiệu suất. (năng lượng sinh ra phải trừ đi phần nuôi linh kiện vốn không hề nhỏ(opamp,bộ tạo xung...))

Với nguồn 1 chiều để kích điện áp lên người ta hay dùng mạch Joule Thief, hình như từ (0.6V trở lên là OK).

Ai còn ý tưởng nào nữa cùng trao đổi nhé.

[T.L.M]

Về nguyên tắc thì biến áp công suất bao nhiêu mà chả được. Chỉ có điều không kiếm ra dây đủ nhỏ để quấn thôi. Dùng cái biến áp vài W để chạy tải mấy trăm mW thì càng tốt chứ đâu có sao.

Chắc bạn làm cái chong chóng phát điện. Tần số của nó là bao nhiêu?

[Quocthaibmt]

với một công suất cực nhỏ như vậy thì không hiểu ý đồ lưu giữ để làm gì khi mà hằng ngày mỗi người (trung bình) tiêu tốn vài trăm W đến hàng KW , trong số đó thì năng lượng hoang phí không phải là nhỏ, thì con số tích lũy nhỏ nhoi kia có ý nghĩa gì ! với áp chưa đến 1v và dòng chỉ vài chục mA(không biết có đủ hay không nữa ) thì thật là viển vông khi thực hiện đề tài này , trong khi đó có biết bao nhiêu phương án khả thi hơn rất nhiều đã có từ rất lâu rồi .

[complete]

- sao ko quấn thêm vòng cho máy phát để lấy ra cái áp có thể dùng được, đằng nào thì trong máy phát cũng phải quấn dây, tăng số vòng lên gấp chục lần là điều hoàn toàn làm được...
- về mạch tăng áp cho nó thì có lần mình đọc được bài viết dùng trái cây thắp sáng LED, điện áp cũng thấp như trường hợp của bạn...

[chinhcd1]

Về nguyên tắc thì biến áp công suất bao nhiêu mà chả được. Chỉ có điều không kiếm ra dây đủ nhỏ để quấn thôi. Dùng cái biến áp vài W để chạy tải mấy trăm mW thì càng tốt chứ đâu có sao.

Chắc bạn làm cái chong chóng phát điện. Tần số của nó là bao nhiêu?

1 Lí do họ không dùng biến áp là nó cồng kềnh nên không tiện lắp đặt bác ah
Đây là 1 lý do khác nữa

From the maximum power extraction point of view, the windings and other losses make transformer an unattractive option for the voltage amplification in small scale energy harvesting application.

ngoài ra còn lí do nào nữa mình cũng chưa rõ.

Chong chóng phát điện (dùng motor loại nhỏ ) khi quay có thể sinh ra điện áp đến 2.5-3.2V (AC, 3 pha). Đồ chơi ấy mình có thấy bán, họ chỉ dùng mạch chỉnh lưu 6 schottky diode rồi cho thẳng lưu vào tụ. (supercapacitor)
Mình đang tìm hiểu về lưu trữ điện sinh ra khi 1 nam châm chuyển động sinh ra dòng điện cảm ứng trong cuộn dây, cần phải thu lại nguồn điện ấy đồng thời tìm mối liên hệ giữa nguồn điện sinh ra và dao động cơ khí. tần số khoảng 60Hz (có thể điều khiển được)

[chinhcd1]

- sao ko quấn thêm vòng cho máy phát để lấy ra cái áp có thể dùng được, đằng nào thì trong máy phát cũng phải quấn dây, tăng số vòng lên gấp chục lần là điều hoàn toàn làm được...
- về mạch tăng áp cho nó thì có lần mình đọc được bài viết dùng trái cây thắp sáng LED, điện áp cũng thấp như trường hợp của bạn...

Cái nguồn sinh điện không phải máy phát nên không quấn thêm dây được bác ạ.
Dùng trái cây thắp sáng led- mình nghĩ điện sinh ra là 1 chiều , sau đó dùng mạch Joule Thief để kích như ví dụ này

[chinhcd1]

với một công suất cực nhỏ như vậy thì không hiểu ý đồ lưu giữ để làm gì khi mà hằng ngày mỗi người (trung bình) tiêu tốn vài trăm W đến hàng KW , trong số đó thì năng lượng hoang phí không phải là nhỏ, thì con số tích lũy nhỏ nhoi kia có ý nghĩa gì ! với áp chưa đến 1v và dòng chỉ vài chục mA(không biết có đủ hay không nữa ) thì thật là viển vông khi thực hiện đề tài này , trong khi đó có biết bao nhiêu phương án khả thi hơn rất nhiều đã có từ rất lâu rồi .

Hì, tích tiểu thành đại mà bác. mỗi cái nó là 1 mặt khác nhau.
chẳng hạn chúng ta tận dụng rung động để sinh ra điện (bằng nam châm -sinh dòng cảm ứng hoặc vật liệu áp điện- piezoelectric). bản thân mỗi nguồn điện là rất nhỏ nhưng lại có rất nhiều nguồn như vậy. Trên thế giới cũng đang nghiên cứu nhiều về vde này (từ rất lâu rồi)
Dưới 1V là trong trường hợp xấu nhất , thông thường theo mình tìm hiểu thì piezoelectric energy thường cho điện áp khoảng 2-3V (không phải dòng sin chuẩn). Electromagnetic energy thường sinh ra được 1-2V. tuy nhiên những mô hình nhỏ chỉ sinh dòng cỡ vài trăm mV. đây chính là vấn đề đau đầu nhất

[complete]

- mình chắc chắn với bạn cái mối liên hệ ấy có trong giáo trình điện, từ mối liên hệ cơ khí (mô men, vận tốc, số cực từ, số nam châm, số vòng dây quấn...) thì người ta mới làm ra máy phát điện và chuẩn hơn nữa là những máy phát hiện đại trong các máy phát dùng sức gió...
- nếu bạn muốn làm thí nghiệm để kiểm chứng công thức thì ko nên dùng cái 'máy phát'nhỏ xíu như vậy bởi sẽ sai số nhìu, làm cái to to chút tầm chục oát ấy có phải hơn ko...

[Quocthaibmt]

Hì, tích tiểu thành đại mà bác. mỗi cái nó là 1 mặt khác nhau.
chẳng hạn chúng ta tận dụng rung động để sinh ra điện (bằng nam châm -sinh dòng cảm ứng hoặc vật liệu áp điện- piezoelectric). bản thân mỗi nguồn điện là rất nhỏ nhưng lại có rất nhiều nguồn như vậy. Trên thế giới cũng đang nghiên cứu nhiều về vde này (từ rất lâu rồi)
Dưới 1V là trong trường hợp xấu nhất , thông thường theo mình tìm hiểu thì piezoelectric energy thường cho điện áp khoảng 2-3V (không phải dòng sin chuẩn). Electromagnetic energy thường sinh ra được 1-2V. tuy nhiên những mô hình nhỏ chỉ sinh dòng cỡ vài trăm mV. đây chính là vấn đề đau đầu nhất

công nhận bác chủ thớt này có nhiều thời gian rảnh rỗi thật .

[chinhcd1]

- mình chắc chắn với bạn cái mối liên hệ ấy có trong giáo trình điện, từ mối liên hệ cơ khí (mô men, vận tốc, số cực từ, số nam châm, số vòng dây quấn...) thì người ta mới làm ra máy phát điện và chuẩn hơn nữa là những máy phát hiện đại trong các máy phát dùng sức gió...
- nếu bạn muốn làm thí nghiệm để kiểm chứng công thức thì ko nên dùng cái 'máy phát'nhỏ xíu như vậy bởi sẽ sai số nhìu, làm cái to to chút tầm chục oát ấy có phải hơn ko...

Ý mình là mô hình mình đang tìm hiểu không giống như 1 máy phát. Nó giống như 1 viên nam châm chuyển động qua lại ở giữa 1 lõi hình chữ U, trên lõi này có quấn 1 cuộn dây, từ thông qua cuộn dây thay đổi nên sinh dòng cảm ứng. Mô hình nhỏ nên chỉ có khả năng phát điện như vậy >

[chinhcd1]

công nhận bác chủ thớt này có nhiều thời gian rảnh rỗi thật .

Hì, mình cũng không có nhiều thời gian rỗi lắm =))
làm xong cái này chắc có nhiều thời gian hơn

[complete]

- nếu có nghìn cái nhỏ xíu ấy cộng lại thì cho vào biến áp là được rùi, đó là cách kinh tế + đơn giản nhất...
- về vấn đề chính câu hỏi của bạn chắc là cần đến công nghệ bán dẫn cao cấp hoạt động ở hiệu điện thế thấp (hơi giống mấy cái máy trợ thính), chắc chục năm nữa câu hỏi của bạn sẽ có giải đáp phù hợp...

[chinhcd1]

Hì. chắc vậy bạn ah=))
Những tài liệu mình tham khảo đều là dùng nguồn điện ở bên ngoài để làm nguồn nuôi các mạch hỗ trợ bên trong. Khiến cho hiệu suất rất cao. Nếu kết hợp nhiều nguồn nhỏ lại hoặc làm với mô hình lớn hơn, thì năng lượng tiêu thụ của linh kiện sẽ nhỏ so với năng lượng sinh ra.
Chắc mình nên mở thêm 1 topic nữa hỏi về hiệu suất khi biến đổi nguồn xoay chiều về 1 chiều bởi kết quả mình tính toán khác so với khi mô phỏng =))

[complete]

- mình cũng đang rảnh nên vô góp vui với bạn chút. nếu là mình thì mình kiếm lấy 1 cục sắt thật to hình chữ U cuộn thành nam châm điện rùi nắn lọc kỹ để lấy điện 1 chiều nuôi nó ta sẽ có 1 nam châm siêu mạnh (làm hẳn cái 1000W cho khỏe), từ đó thì cái cơ cấu kia có thể to lên đáng kể để cho ra điện đủ mạnh làm thí nghiệm rùi...
- bạn nên tách vấn đề thành 2 phần:
1. nâng điện áp thấp công suất nhỏ + áp thấp lên: ko khả thi ở hiện tại
2. thí nghiệm để tìm mối liên hệ dao động với năng lượng gì gì đó: có thể làm được với mô hình đủ lớn...