самодельный гальванический элементИногда встречаются любители, предпочитающие поэкспериментировать с самодельными источниками питания для тех или иных целей. Понятно, что мощность их вряд ли будет сколь нибудь великой, однако и ее, бывает, что хватает для питания какого-нибудь маломощного устройства или это дает толчок к дальнейшему развитию идеи. Об этих источниках питания и пойдет разговор.
Для получения электроэнергии существует несколько источников: химическая реакция, ветер, вода, солнце. Если вы захотите, например, запитать простейший приемник с выходом на головные телефоны где-нибудь вдали от цивилизации , то можно воспользоваться батареей из самодельных "гальванических элементов" (рис.1) в виде столбика из чередующихся пластин разнородных металлов 1, 3, между которыми проложены листы 2 хорошо впитывающей влагу бумаги (газетная, туалетная), пропитанной раствором электролита. Вариантов электролита множество: от раствора поваренной соли до пива и рассола.
При выборе материала пластин следует помнить, во-первых, что наиболее приемлемыми являются цинк, алюминий, сталь, железо, свинец, никель, латунь, медь, а также графит; а во-вторых, чем дальше материалы выбранной пары отстоят друг от друга, тем большее напряжение развивает элемент. Сила тока, отдаваемая элементом (а значит, и батареей элементов) зависит от площади пластин. Недостаток такого источника питания - непродолжительный срок службы, после которого столбик приходится разбирать, промывать пластины, пропитывать бумажные прокладки, вновь собирать столбик и пускать источник в действие.
Если же нужно питать карманный или переносной радиоприемник с динамической головкой, следует изготовить источник питания, обладающий значительно большей емкостью. Основой такого источника может стать медно-цинковый элемент (рис.2), способный отдавать в нагрузку ток до 2А при напряжении 1В. Для посторойки одного элемента понадобятся: пластина цинка (в крайнем случае оцинкованного железа) размерами 200х60мм; медный или латунный кружок диаметром 60мм (его можно заменить свитой в спираль медной проволокой или свинцовой пластиной); стеклянная банка емкостью 0,7 - 1л с полиэтиленовой крышкой; поливинилхлоридная (ПВХ) или стеклянная трубка диаметром 10...15 и длиною 150...200мм; глауберова соль - сернокислый натрий (в крайнем случае поваренная соль); медный купорос.
Собирается элемент в такой последовательности. На дно банки 1 положите медный кружок 7, предварительно припаяв к нему многожильный провод 6 и натянув на него ПВХ-трубку 5. Это будет плюсовой вывод элемента, который в дальнейшем нужно пропустить через отверстие в крышке 2. В центре крышки вырежьте отверстие, в которое будет плотно входить пластмассовая трубка 3. Снизу к крышке прикрепите, например, отрезками изолированного медного провода или, лучше, полосками оцинкованного железа цилиндр 4, свернутый из пластины цинка или оцинкованного железа. Длину отрезков подберите такой, чтобы нижний край цилиндра при закрытой крышке располагался примерно посередине банки. К одному из отрезков припаяйте многожильный провод - это минусовой вывод элемента. Наденьте крышку на банку и опустите трубку 3 настолько, чтобы она отстояла от электрода 7 на 1...2мм. Установив банку на рабочее место, залейте ее профильтрованным раствором глауберовой соли в кипяченой (а лучше дистилированной) воде.
В трубку опускайте кристаллы медного купороса, пока на дне банки не образуется слой темно-синей жидкости высотой 20...30мм. Элемент готов к действию.
При работе элемента из медного купороса выделяется медь, которая оседает на медной пластине, а раствор бледнеет, поэтому кристаллы купороса нужно периодически добавлять. Цинковый же электрод постепенно растворяется. Через каждые 30...35 часов работы электролит нужно менять, а электроды промывать водой.
Возможна более простая конструкция гальванического элемента (рис.3).

самодельный источник питанияВ банку 1 насыпьте промытый речной песок 2, смоченный насыщенным раствором поваренной соли. Заливать раствор не следует, поскольку между песчинками должен проходить воздух. Затем вставьте в песок согнутую в цилиндр медную или латунную пластину 3, а в середине ее поместите цинковый или алюминиевый стержень 4. Элемент можно подключать к нагрузке.
При истощенни элемента Его нужно разобрать, песок промыть водой и затем смочить раствором соли, электроды прочистить, после чего элемент вновь собрать.
"Баночные" элементы способны отдавать ток, достаточный для питания не только приемника, но и лампы (и даже нескольких ламп) от карманного фонаря, что позволит с "конфортом" поужинать и даже почитать перед сном. Если устройство нуждается в питающем напряжении 6 или 9В, придется составить батарею из соответствующего количества банок-элементов, соединенных последовательно.
Известно, что при эксплуатации последовательно соединенных элементов каждый из них способен отдать в нагрузку разную энергию. Поэтому бывают случаи, когда быстрее истощается один из элементов, но в итоге батарея оказывается неработоспособной. Избежать подобного можно шунтированием каждого элемента полупроводниковым диодом (лучше германиевым), включенном в обратной полярности. Пока элемент действует, диод закрыт. Как только элемент полностью разрядится, диод откроется и зашунтирует элемент. Общее напряжение батареи, конечно, уменьшится, но нагрузка еще некоторое время сможет функционировать.

фильтр к ветрогенераторуВ местностях, где часто дует ветер, можно соорудить простейший ветрогенератор (рис.4). В землю врывают шест 7 с вбитой в него металлической осью 2 и надетой на ось шайбой 6. Поверх шайбы на оси располагают трубку-подшипник 3 с прикрепленным к нему флюгером 1 из фанеры или металла. На флюгере закрепляют микроэлектродвигатель от детской игрушки, на оси которого расположен пропеллер 5, изготовленный из жести. Когда дует ветер, флюгер ориентируетна него пропеллер, и он приводит в движение ротор электродвигателя. В данном варианте он выполняет роль генератора. На выходе двигателя-генератора появляется напряжение, которое, к сожалению, носит пульсирующий характер. Самый простой выход из положения - включить между генератором и приемником фильтр, схема которого показана на рис.5. Диод VD1 в фильтре предотвращает разрядку конденсатора С1 через генератор, а стабилитрон VD2 защищает, например, приемник от перенапряжения при резких порывах ветра. Конденсатор С1 сглаживает пульсации, являясь своеобразным аккумулятором напряжения.

Солнечная батарея из диодов Д2

Известно, что при освещении полупроводниковых p-n переходов на них возникает разность потенциалов, т.е. они становятся источниками постоянного тока. Пользуясь данным свойством, можно собрать солнечную батарею из старых советских диодов Д2. Они удобны тем, что имеют прозрачный корпус. Для получения напряжения около 4В при средней освещенности необходимо соединить порядка 40 диодов. Используя последовательно-параллельное соединение диодов, можно собрать маломощный источник питания, например, для радиоприемника.

Солнечная батарея из транзисторов

Если спилить у транзистора колпачок, подключить к его выводам базы и коллектора вольтметр постоянного тока и осветить его с близкого расстояния, например, лампой, то обнаружим по вольтметру появление напряжения на оговоренных выше выводах транзистора. Если взять транзисторы помощнее, например, из серии КТ803, КТ805, КТ808, то можно получить напряжение около 0,25В при токе до 1мА. Их нескольких таких "фотоэлементов", соединенных последовательно-параллельно, можно собрать солнечную батарею, способную обеспечить требуемое небольшое напряжение при освещении солнечными лучами. Мощность по току будет зависеть от количества параллельных звеньев. Для данной батареи подойдут транзисторы и с пробитым участком коллектор-эмиттер.
*По материалам журнала "Радио" разных лет