Портативный источник электроэнергии «Электробокс»

XXI Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке

Портативный источник электроэнергии «Электробокс»

Швец Н.А. 1
1МАОУ «Лицей №4» г. Перми
Ефимова Л.Р. 1
1МАОУ «Лицей №4» г. Перми
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

Введение

Однажды во время похода я задумался о том, что было бы хорошо иметь с собой источник электроэнергии для освещения палатки, зарядки различных гаджетов, подключения насоса для надувания лодки или матраса. Наличие такого источника энергии сделает путешествие комфортным и безопасным – при необходимости можно будет зарядить мобильный телефон или подать световой сигнал. Также такой источник электроэнергии может служить в качестве резервного источника питания при отключении стационарной сети электроснабжения. Учитывая, что источник энергии необходимо будет перемещать на дальние расстояния при походах и путешествиях, вес и размер его должны быть минимальными при том, что электроэнергии должно быть достаточно для питания необходимых электронных устройств.

Переноска (удлинитель) для данных целей не подойдет по причине значительной удаленности объекта от розетки, бензиновый генератор тоже не будет удобно использовать, так как он имеет большой вес и размер, а также издает много шума. Наиболее подходящий для походных условий источник электроэнергии – это устройство, собранное на базе аккумулятора «Электробокс».

В настоящее время невозможно представить современный мир без применения электроприборов, потребность в использовании которых возникает даже вдали от электрифицированных населенных пунктов. Наличие портативного источника электроэнергии «Электробокс» позволит решить ряд вопросов, связанных с электроснабжением в «полевых» условиях.

Цель работы:

  • Создать работоспособный портативный источник электроэнергии «Электробокс» на базе электрического аккумулятора.

Задачи:

  • Изучить теоретический материал;

  • Узнать, что такое электрический аккумулятор;

  • Изучить принцип работы портативных источников электроэнергии на базе аккумулятора;

  • Получить ответ на вопрос – возможно ли своими руками в домашних условиях создать портативный источник электроэнергии «Электробокс» на базе электрического аккумулятора?;

  • Проанализировать полученные результаты.

Глава 1. Электрический аккумулятор

Электрический аккумулятор (далее аккумулятор) – химический источник тока многоразового действия, который может быть вновь заряжен после разряда. Для заряда аккумулятора электрический ток пропускается в направлении, обратном направлению тока при разряде [1].

Аккумуляторы вначале накапливают (аккумулируют) электричество от внешнего источника заряда, а затем отдают его подключенным потребителям для совершения работы. По своей природе они относятся к химическим источникам тока, способным совершать много раз периодические циклы разряда и заряда.

Во время работы постоянно происходят химические реакции между компонентами электродных пластин с заполняющим их веществом — электролитом.

Принципиальную схему устройства аккумулятора можно представить рисунком упрощенного вида, когда в корпус сосуда вставлены две пластины из разнородных металлов с выводами для обеспечения электрических контактов. Между пластинами залит электролит [2].

Рисунок №1. Устройство аккумулятора

Сфера применения аккумуляторов достаточно широка и разнообразна. Они нашли свое применение в различных видах устройств бытового и промышленного назначения, таких как:

  • Электромобили;

  • Автомобили с двигателем внутреннего сгорания;

  • Электросамокаты и скутеры;

  • Мобильные гаджеты;

  • Лодочные моторы;

  • Источники бесперебойного питания [3].

Изучив материал, представленный на интернет-форумах, посвящённых туризму и рыбалке [4], я нашел описание устройства «Электробокс».

Портативный источник электроэнергии на базе аккумулятора «Электробокс» представляет собой ящик, внутри которого размещен аккумулятор. На переднюю панель ящика установлена кнопка включения, индикатор уровня заряда аккумулятора (вольтметр), адаптер для зарядки гаджетов от порта USB, специальные розетки для подключения внешних потребителей электроэнергии. Все перечисленные компоненты соединены электрическими проводами, которые располагаются внутри ящика.

Рисунок №2. «Электробокс»

Зарядку такого «Электробокса» можно осуществлять при помощи источника тока напряжением от 13,4В до 15В или от сетевого зарядного устройства для автомобильных аккумуляторов. Также заряжать «Электробокс» можно от бортовой сети 12В автомобиля, вездехода или лодки.

Глава 2. Создание устройства «Электробокс»

В качестве ящика для размещения аккумулятора и других компонентов я выбрал ящик для хранения и переноски инструментов, так как обладает достаточной прочностью, имеет ручку для переноски и его легко купить в хозяйственном магазине.

Аккумулятор я выбрал напряжением 12В, так как существует множество потребителей электроэнергии, рассчитанных именно на это напряжение (напряжение бортовой сети автомобилей чаще всего бывает 12 В). Также немаловажным фактором при выборе аккумулятора является его способность «запасать» необходимое количество энергии.

Для подключения внешних потребителей я решил применить автомобильные розетки, рассчитанные на напряжение 12В. Их также не составило большого труда приобрести в интернет-магазине.

Для выполнения данной работы и создания работоспособного портативного источника электроэнергии «Электробокс» мне потребовались следующие материалы и инструменты:

  1. Аккумулятор на 12В – 1 шт.;

  2. Ящик для хранения инструмента – 1 шт.;

  3. Кнопка включения – 2 шт.;

  4. Индикатор уровня зарядки аккумулятора – 1 шт.;

  5. Адаптер питания USB – 1 шт.;

  6. Автомобильные розетки на 12В – 2 шт.;

  7. Светодиодные модули – 2 шт.;

  8. Электрические провода;

  9. Паяльник, флюс и припой;

  10. Канцелярский нож;

  11. Дрель и сверла различного диаметра.

 

Сборку модели портативного источника электроэнергии «Электробокс» я выполнил в следующем порядке:

  1. В верхней части ящика для инструментов канцелярским ножом я вырезал прямоугольное отверстие для установки индикатора уровня зарядки аккумулятора;

  2. Также в верхней части ящика при помощи дрели и свёрел я просверлил отверстия для кнопок, автомобильных розеток и адаптера питания USB;

  3. В подготовленные отверстия я установил все вышеперечисленные элементы;

  4. Светодиодные модули при помощи двустороннего скотча я приклеил на переднюю боковую поверхность ящика;

  5. При помощи металлической перфорированной ленты я надежно закрепил аккумулятор внутри ящика.

  6. Выполнил подключение всех элементов при помощи электрических проводов и паяльника по схеме указанной на рис.3.

Рисунок №3. Принципиальная схема устройства «Электробокс»

После завершения сборки, я приступил к испытаниям, поочередно выполняя следующие действия:

  1. Нажал кнопку включения – при этом индикатор уровня зарядки аккумулятора включился и показал мне текущий заряд аккумулятора;

  2. Нажал кнопку включения светодиодных модулей (встроенное освещение) – увидел яркое свечение, что их означало исправную работу;

  3. Подключил мобильный телефон к адаптеру питания USB – телефон начал заряжаться;

  4. К розетке 12В я подключил внешний потребитель в виде переносного светильника – он заработал;

  5. Подключил аккумулятор «Электробокса» к внешнему источнику тока напряжением 14В – через некоторое время я увидел, что индикатор уровня зарядки аккумулятора показал значение заряда выше, чем было до начала зарядки аккумулятора, это означало, что аккумулятор заряжался.

Описанные выше действия и результаты означают, что испытания прошли успешно.

Заключение

При выполнении данной работы я узнал, что такое аккумулятор, принцип его работы и сферы бытового и промышленного использования.

Также я изучил принцип работы портативных источников электроэнергии на базе аккумулятора, и мне удалось своими руками в домашних условиях и создать работоспособный портативный источник электроэнергии «Электробокс».

Я приобрел ценный опыт по работе с паяльником, наглядно ознакомиться с процессом сборки и испытания портативного источника электроэнергии на базе аккумулятора «Электробокс».

Задачи, поставленные данной работой, выполнены, цель достигнута.

Список литературы

  1. Википедия – общедоступная многоязычная универсальная интернет-энциклопедия: https://ru.wikipedia.org;

  2. Образовательный сайт Школа для электрика: http://electricalschool.info/spravochnik/eltehustr/1521-kak-ustroen-i-rabotaet-akkumuljator.html (2022);

  3. Аккумуляторный мир: https://akkmir.ru/articles/improper_battery (2017);

  4. Интернет-форум Русфишинг. Центральный Форум Рыбаков. https://www.rusfishing.ru/forum/threads/ehlektricheskij-boks-v-lodku.297973/page-1.

Просмотров работы: 37