Utilizatorul Instructables masynmachien ne-a dat permisiunea să vă împărtășim proiectul său grozav de turbină eoliană DIY. Acest proiect este conceput pentru a fi suficient de ușor pentru copiii mai mari și adulți, fără prea multă experiență. Este o modalitate excelentă de a-ți îmbunătăți propriile abilități sau de a preda copiilor elementele de bază ale energiei regenerabile. Deoarece aceste turbine pot alimenta LED-uri, iar decorarea este o parte a distracției, ar fi adăugiri excelente pentru o grădină.
Masynmachien spune: „Pentru cel mai recent atelier al meu din școala fiicei mele, am vrut să las copiii să-și facă fiecare câte o turbină eoliană. Am vrut să fie funcțională, alimentând o lumină mică, și trebuia să fie mai ieftină de 6 Euro bucata, ceea ce a exclus orice kit comercial. Atelierul a fost pentru 20 de copii, ceea ce a exclus recuperarea motoarelor de hard disk-uri sau motoarelor pas cu pas și altele. Motoarele „de jucărie” cu cost redus, pe de altă parte, necesită un număr foarte mare de rotații pe minut (rpm) pentru a aprinde un bec mic sau un LED. Din fericire, tipul de motoare folosite în jucăriile și kiturile alimentate cu celule solare funcționează mai bine. Și acestea sunt încă disponibile sub 2 Euro. Un LED a funcționat cu o turbină și un raport de transmisie de la 6 la 1, dar numai la viteze foarte mari ale vântului. Dar am vrut ca copiii să o vadă funcționând, fără a fi nevoiți să aștepte un vânt puternic. Bunul nostru prieten Joule Thief a venit în ajutor. Cu acest mic circuit adăugat, LED-ul se aprinde la o briză. Mișcarea turbinei eoliene cu mâna aprinde ușor LED-ul. Estimez că pornește la viteze ale vântului sub 10 km/h. Și totul rezistă încă la vânt puternic.” De la publicarea inițială a acestui proiect, masynmachien menționează că a construit aceste turbine și cu aceste motoare cu angrenaj în loc de un Joule Thief.
Materiale și unelte
Pentru turbină și coada de direcționare: 1 bucată de balsa de 2 mm grosime, 10 cm pe 40 cm sau 4 bucăți de 10 cm pe 10 cm 4 bețe de bambus (pentru carne) lungi de 30 cm, cu diametrul de aproximativ 3 mm niște bandă adezivă (cellotape), lată de cel puțin 19 mm superglue angrenaj mare (cu diametrul de aproximativ 60 mm, piesa Opitec 840088) o bucată de lemn vechi, groasă de 3 cm și de aproximativ 6 cm pe 6 cm niște hârtie antiaderentă, 1 băț mic de lipici fierbinte (tip la temperatură joasă când lucrați cu copii) un șurub de mobilă cu o parte nefiletată, care se potrivește lejer în gaura angrenajului (4 mm pentru angrenajul menționat mai sus), lung de aproximativ 35 mm. Un șurub din alamă va rezista mai mult în condiții umede, am descoperit că șuruburile cu un diametru nominal egal cu gaura angrenajului se potrivesc de fapt lejer. 4 șaibe care se potrivesc șurubului vopsea și lac (opțional) Pentru generator: un motor de jucărie de „grad solar” cu fire de 7 cm (motorul „solar” FF 130, piesa Opitec 224176 funcționează excelent, dar necesită lipirea firelor la motor. RF 300, Opitec 224154, vine cu fire, dar este mai puțin rezistent la ploaie) un pinion mic de același modul ca angrenajul mare (Opitec 841187 cu adaptor 842022) o clemă (arc din oțel) care se potrivește motorului/generatorului (Opitec 225074) un șurub și o piuliță lungi de 25 mm. Am ales M3, permițând ca toate găurile să fie făcute cu un burghiu de 3 mm. Pentru Joule Thief: un toroid de ferită (ex. Conrad 507997 sau 508039) un tranzistor 2N3904, BC 337 sau echivalent un rezistor de 1 kOhm 1 până la 3 LED-uri (cele transparente sunt cel mai ușor de văzut luminând în lumina soarelui) 2 fire izolate subțiri de câte 20 cm (firele răsucite din cablul telefonic sau de rețea sunt perfecte) 5 șuruburi mici de mobilă, de preferință din alamă (contact mai durabil). Am ales cele mai scurte de 3 mm diametru pe care le-am găsit, permițând ca toate găurile să fie făcute cu un burghiu de 3 mm. Pentru stâlp: o bucată de 27 cm de tub electric PVC cu diametrul de 20 mm o bucată lungă de 75 cm până la 1 m de tub electric PVC de 16 mm 2 coliere (tie-wraps) (cele destul de mici sunt OK) o bilă de marmură Unelte: un fierăstrău de traforaj o suprafață de lucru plană (teoretic 31 cm pe 31 cm, dar luați dublu pentru a lucra confortabil) un pistol de lipit la cald (tip la temperatură joasă când lucrați cu copii) o mașină de găurit (de preferință tip coloană) și un burghiu de 3 mm șurubelnițe care se potrivesc șuruburilor și bolțurilor folosite unele șabloane pot fi făcute din lemn vechi, așa cum este explicat în pașii următori
Realizarea palelor turbinei
Palele turbinei sunt făcute prin tăierea a trei dintre pătratele de balsa așa cum se arată. Păstrarea turbinei foarte ușoare o face foarte tolerantă la inexactități și dezechilibre, dar pentru a ajuta la realizarea tuturor palelor de aceeași dimensiune, am făcut șabloane de tăiere. Trei dintre bețe sunt tăiate în jumătate (este o idee bună să tăiați câțiva mm din vârful ascuțit, pentru a limita riscul ca cineva să se rănească). Aveți grijă la fibra lemnului. Ar trebui să fie aproape perpendiculară pe tăietură, altfel palele se vor rupe ușor. Al patrulea pătrat și bățul sunt păstrate deoparte pentru coada de direcționare. Cu niște bandă adezivă, bețele sunt atașate provizoriu la pale așa cum se arată. Ansamblul este așezat pe niște hârtie antiaderentă și niște superglue este aplicat în îmbinare (ceva ce fac eu însumi pentru copiii mai mici). Când lipiciul s-a întărit, restul benzii este îndoit și atașat. Acum este un moment bun pentru a decora palele.
Construcția turbinei
Bucata de lemn vechi de 3 x 6 x 6 cm este pregătită cu o foaie de hârtie antiaderentă deasupra și o gaură centrală. Cu un șurub mic, angrenajul mare este atașat de aceasta. O șaibă este pusă între ele pentru a menține o anumită distanță de butuc, atunci când bețele sunt împinse între ele, așa cum se arată. Cu bețele distribuite uniform sub găuri, strângeți șurubul suficient de mult pentru a le menține în poziție atunci când ansamblul este pe masă. Asigurați-vă că toate palele sunt îndreptate în aceeași direcție (sens orar sau antiorar) și ating suprafața de lucru plană cu vârful lor. Acest lucru este evident foarte important pentru a obține un unghi bun. Acum, turnați lipici fierbinte în gaură, având grijă să nu vărsați nimic pe dinții angrenajului (vedeți cum o bucată de carton vechi poate fi folosită pentru a ajuta la prevenirea acestui lucru). Verificați dacă toate palele sunt în poziția corectă și lăsați lipiciul să se întărească, înainte de a scoate șurubul. Puteți dori să întăriți conexiunea lipită pe cealaltă parte, dar din experiența mea, acest lucru nu este necesar decât dacă turbina este scăpată accidental sau ceva de genul.
Găurirea
Bucata de 27 cm de tub PVC cu diametrul de 20 mm este pregătită pentru a fi „suportul” central pe care sunt atașate toate celelalte piese. Aceasta înseamnă că mai întâi trebuie făcută niște găurire. Toate găurile sunt de 3 mm. Doar o gaură trebuie să fie într-o poziție precisă față de alta, celelalte găuri nu sunt critice. Mai întâi, gaura pentru montura motorului/generatorului este găurită la aproximativ 5 cm și trece complet. Montura motorului/generatorului este atașată cu un șurub și o piuliță. Există un mic truc pentru asta: mai întâi, montura este atașată strâns cu mâna, cu curba metalului urmând curba tubului. Când este răsucită în poziția sa finală, metalul arc oferă tensiune, blocând ansamblul în poziție. Acum urmează gaura critică. Aceasta trebuie găurită perpendicular pe prima și la o distanță de-a lungul tubului determinată de angrenajele și motorul/generatorul utilizat (18 mm cu piesele Opitec menționate mai sus). Montura motorului/generatorului poate fi îndoită puțin pentru a ajusta mici erori, dar atenția la această găurire va evita acest lucru. Prin urmare, a fost făcut un șablon care se potrivește tubului și monturii motorului/generatorului, așa cum se arată. Această gaură trece și ea complet. Acum, cinci găuri sunt găurite lângă partea superioară a tubului, aproximativ în modelul arătat. Aceste găuri trebuie să treacă doar o singură dată prin peretele tubului (nu vă faceți griji dacă trec complet). Am adaptat șablonul pentru a ajuta la poziționarea acestor găuri, dar a fost o exagerare.
Generatorul Joule Thief 1
Bazele realizării unui Joule Thief sunt descrise într-o serie de Ibles, așa că nu voi intra în detalii, ci mă voi limita la explicarea construcției fără lipire utilizate aici. Este util să verificați circuitul la Evil Mad Scientist pentru a avea o idee despre conexiunile pe care le faceți. Evident, motorul/generatorul înlocuiește bateria. Pregătiți toroidul dublu înfășurat prin încolăcirea perechii de fire răsucite. Patru până la cinci înfășurări ar trebui să fie suficiente. Desfaceți capetele firelor și uniți două capete opuse (răsuciți-le împreună deocamdată). Puneți pinionul pe motorul/generatorul și puneți-l în clemă așa cum se arată (pinionul cu fața în partea opusă modelului cu cinci găuri).
Generatorul Joule Thief 2
Conexiunile electrice se fac prin introducerea capetelor corecte ale firelor în modelul de cinci găuri și fixarea acestora cu șuruburile mici din alamă. Nu numai că aceasta este o alternativă la lipire, dar nici nu trebuie să dezizolăm firul. Filetul șuruburilor taie direct prin el, realizând conexiunea. Dacă nu sunteți sigur care este cel pozitiv, pur și simplu verificați pentru ce direcție de rotație se aprinde LED-ul după finalizarea tuturor conexiunilor. Schimbați firele motorului după pasul 7 dacă se întâmplă să fie direcția greșită. La atelier s-a arătat că prima introducere a șurubului a fost dificilă la conectarea a mai mult de două fire. Acest lucru este ușor de rezolvat prin mărirea ușoară a găurii cu un sfredel. Pentru a-l testa după asamblare, rotiți rapid pinionul așa cum se arată în videoclipul din introducere. S-ar putea să fie nevoie să verificați ambele direcții de rotație pentru a găsi una funcțională.
Montarea turbinei
Introduceți șurubul axului în angrenajul turbinei din partea palelor. Cu 4 șaibe între ele, înșurubați-l în tub, având grijă ca angrenajul să se alinieze cu pinionul de pe motor/generator. Din nou, mărirea ușoară a găurii cu un sfredel ar putea ajuta. Când șurubul ajunge la a doua gaură, pe cealaltă parte a tubului, aveți grijă să-l ghidați frumos prin gaură, altfel angrenajul nu va fi înclinat corect. Verificați dacă funcționează lin și ajustați. Angrenajele ar trebui să aibă o prindere destul de lejeră unul pe celălalt. Verificați dacă LED-urile se aprind mișcând ansamblul prin aer cu mâna (așa cum se arată în videoclipul din introducere). Din nou, verificați cealaltă direcție dacă prima nu funcționează. Direcția corectă de rotație este cea în care turbina este orientată în direcția vântului, în spatele tubului. Dacă funcționează doar în sens invers, schimbați firele motorului/generatorului.
Coada de direcționare
Lipiți un capăt al bățului de 30 cm de ultimul pătrat de balsa de 10 cm pe 10 cm, având grijă la direcția fibrei lemnului. Bățul ar trebui lipit transversal pe fibra lemnului, protejând balsa de ruperea de-a lungul fibrei. Atașați celălalt capăt al bățului la baza tubului cu două coliere (tie-wraps) în cruce. Aliniați coada de direcționare în așa fel încât să mențină turbina orientată în direcția vântului.
Instalare și idei de îmbunătățiri
Puneți o bilă de marmură deasupra acestui tub și glisați ansamblul turbinei. Șurubul axului din interiorul tubului, sprijinindu-se pe bila de marmură, oferă un rulment pentru ca turbina să se rotească lin în vânt. Evident, turbina eoliană ar trebui poziționată vertical pentru asta. Această turbină eoliană de bază, pentru începători, funcționează bine, dar poate fi îmbunătățită. O idee este de a impermeabiliza toate conexiunile electrice cu ceva similar cu Plasti Dip. Nu vă faceți prea multe griji cu privire la motor/generator. Majoritatea motoarelor de jucărie rezistă destul de bine la ploaie. Pentru a vă asigura, puteți pune niște grăsime pe ax și în toate deschiderile. Lăcuirea palelor sau înlocuirea lor cu folie de plastic și, eventual, și a bețelor le va face mai durabile. Deși bețele de bambus și balsa se mențin destul de bine. O coadă de direcționare cu sistem de pliere (furling tail vane) ar putea întoarce turbina din calea vânturilor prea puternice. Un mecanism clasic de pliere cu contragreutate nu ar trebui să fie prea dificil de realizat. Un rulment care să mențină turbina atașată la tubul lung ar putea fi util în vânturi puternice. Un tub cu diametrul de 20 mm mai lung ar ajuta deja. O altă idee este de a pune bila de marmură pe un șurub mare introdus într-un dop în partea superioară a tubului cu diametrul de 16 mm. Apoi un șurub mic este introdus prin peretele tubului exterior, blocându-se chiar sub capul șurubului mare. O alternativă de atașare/rulment cu un „dezîncurcător” de telefon ar putea permite transferul energiei generate către o aplicație separată de turbina rotativă. O altă idee este de a stoca energia într-o baterie reîncărcabilă, pentru a alimenta LED-urile în serile fără vânt.
