Варианты портативной ручной зарядки портативной электроники в полевых условиях

Генератор переменного тока на базе мегомметра

Для зарядки мелкой электроники через стандартные сетевые адаптеры используется переделка ручных мегомметров старого образца (например, модели М-4100 или М-4200), изначально генерирующих напряжение 300–500 вольт.

Процесс модификации заключается в следующем:

• Из корпуса демонтируется измерительный прибор со шкалой;
• Напрямую к выводам встроенного генератора монтируется стандартная электрическая розетка (или выводятся клеммы);
• В генераторе предусмотрен центробежный регулятор напряжения, стабилизирующий параметры при вращении (грузики можно дополнительно стянуть проволочным или резиновым кольцом для повышения отдачи).

На холостом ходу прибор выдает до 500 вольт, однако под нагрузкой штатного зарядного устройства напряжение проседает до рабочих величин — от 115 до 190–200 вольт. Практика показала, что адаптеры трансформаторного типа просаживают напряжение меньше, чем импульсные (инверторные). При нагрузке генератора током порядка 150 мА выходное напряжение составляет около 190 В, а на выходе подключенного импульсного адаптера получается стабилизированный ток около 800 мА при 5 В. Конструкция успешно заряжает мобильные телефоны, фонари и рации (в частности, Kenwood).

Поскольку прибор способен вырабатывать высокое напряжение, особое внимание уделяется качеству изоляции цепей во избежание поражения электрическим током.

Использование телефонных индукторов и шаговых двигателей

В качестве ручных генераторов рассматриваются и другие готовые электромеханические узлы:

• Индукторы армейских полевых телефонов (ТА-57, ТАН-43): способны выдавать переменное напряжение около 120 вольт при силе тока 0,4 ампера. Из-за высокого сопротивления длительное вращение штатной ручки требует значительных физических усилий, поэтому требуется доработка привода или рычага.
• Шаговые двигатели: генераторы собираются на базе шаговых моторов от старых принтеров или пятидюймовых дисководов. На выводы обмоток устанавливается диодный выпрямительный мост, сглаживающий конденсатор и микросхема стабилизатора напряжения (линейный стабилизатор типа КРЕН / ЕН). Маломощные шаговые двигатели выдают малый ток, что существенно увеличивает время зарядки.
• Двигатели переключателей частот: проверена конструкция на базе электромотора от переключателя частот радиостанции Р-123 с диодным мостом и стабилизатором, обеспечивающая многолетнюю безотказную эксплуатацию.
• Двигатели поддона микроволновых печей: синхронные моторчики вращения тарелки СВЧ также вырабатывают достаточное для электроники напряжение при ручном приводе через редуктор.

Для облегчения механического вращения выдвигаются предложения сопрягать генераторы со звездочками велосипедов по принципу велотренажера, задействуя мышцы ног вместо рук.

Заводские портативные динамо-машины

Помимо кустарных конструкций на переменном токе, применяются компактные низковольтные динамо-машины с прямым выходом 5–6 вольт постоянного тока .

Характеристики портативного зарядного устройства с ручным приводом:

• Напряжение без нагрузки: 6,4 В;
• Напряжение под нагрузкой: 6,0 В;
• Требуемая скорость вращения: от 1,7 до 2,5 оборота в секунду (приблизительно 100–150 оборотов в минуту);
• Эффективность: 3 минуты непрерывного вращения рукоятки обеспечивают работу телефона (например, Nokia 8850) в режиме разговора в течение 3–5 минут;
• Особенности работы: нагрузка на рукоятку распределяется неравномерно; глубоко разряженный аккумулятор требует предварительного длительного вращения до момента индикации старта зарядки на дисплее.

Также применяются комбинированные динамо-фонари (например, «Динамофон»), совмещающие ручной генератор, светодиодный свет, радиоприемник и выход со сменными переходниками для питания телефонов.

Альтернативные источники: солнце и термогенераторы

Для стационарного или базового лагеря ручной труд заменяется естественными источниками энергии:

• Солнечные батареи с буферными аккумуляторами: готовые туристические комплексы (например, Powertraveller Powermonkey Extreme) оснащаются герметичным ударопрочным аккумулятором, способным заряжаться как от 220 В и USB, так и от собственной солнечной панели, одновременно отдавая питание на планшет и 5-вольтовый девайс. Популярны также складные универсальные солнечные панели емкостью до 20 000 мАч с регулируемым выходным напряжением (12 В и 19 В для питания ноутбуков).
• Термоэлектрические генераторы (ТЭГ): устройства вроде ТЭГ Б4М вырабатывают ток непосредственно от тепла костра, обеспечивая стабильное питание для зарядки телефонов и ноутбуков.
• Ветрогенераторы: изготавливаются на базе двигателей постоянного тока от приводов старых ЭВМ с самодельными лопастями из пластиковых канализационных труб диаметром 150 мм (при трех- или пятилопастной крыльчатке диаметром 1500 мм) с обязательной установкой контроллера заряда.

Вопросы накопления и хранения энергии

При создании надежных резервных источников питания ключевую роль играет выбор накопителя. Отмечается, что стандартные герметичные свинцово-кислотные (гелевые/AGM) аккумуляторы из источников бесперебойного питания обладают ограниченным ресурсом и чувствительны к условиям эксплуатации.

В качестве надежных решений длительного хранения выделяют:

• Сухозаряженные кислотные аккумуляторы (способны храниться без электролита годами без потери емкости);
• Щелочные аккумуляторные батареи (отличаются долговечностью и неприхотливостью при правильном обслуживании);
• Серебряно-цинковые аккумуляторы (СЦК), обладающие высокими эксплуатационными характеристиками, но отличающиеся высокой стоимостью.