Generador Eólico Inteligente: 8 pasos (con imágenes)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:43

Este proyecto tiene el fin de aprovechar la energía del viento y el sol, cuenta con una batería recargable de lipo en donde se almacena la energía obtenida tanto del viento como del sol y cuando el sol se pone utiliza esa energía para alumbrar un área pequeña, como puede ser un jardín, un campamento o una terraza.

Es completamente auto-sustentable, es decir que jamas tendrás que sacar la batería para recargarla. Y la energía que se obtiene es limpia y puede proporcionar luz durante las primeras horas de la noche, ademas de que si hay viento podría permanecer encendida toda la noche. Al salir el sol las luces se apagaran automáticamente y solo volverán a encender hasta que oscurezca, permitiendo recargar la batería.

Todo esta construido en su totalidad con piezas de PVC por lo que es resistente a la intemperie y económico.

Hace tiempo lo presente como un proyecto escolar, aquí les dejo un breve vídeo para que se den una idea de lo que vamos a construir en este instructable.

Te recomiendo leer el Instructable completo antes de comenzar, ya que quizás necesites hacer algunas adaptaciones y modificaciones según el material que puedas conseguir.

Paso 1: Materiales

Los materiales que vamos a necesitar son los siguientes:

• Una hoja de acrílico de 3mm de espesor.
• Tubo de CPVC de 1/2.
• Cople CPVC de 1/2.
• Tubo de CPVC de 3/4.
• Tapón CPVC 1/2 y 3/4.
• Tapas (3 piezas) de PVC sanitario de 2 pulgadas.
• Tornillos M3 de diferentes largos. (dependerá de como lo construyas)
• Tuercas M3.
• Tubo de PVC hidraulico de 1.5 pulgadas.
• Tee de PVC hidraulico 1.5 pulgadas.
• Tapón PVC hidraulico 1.5 pulgadas.
• Tornillo de 1/3 de pulgada y 4 cm de largo.
• 2 tuercas para el tornillo anterior.
• Rodamiento pequeño.
• Motor que funciones como dinamo. (debe de caber adentro de la Tee)
• 3 Leds blancos y un led RGB automático. (los de 2 patas, tambien se les conoce como led camaleon)
• Fotoresistencia.
• Panel solar flexible de 5V.
• Cinta transparente y acetato.
• Cable de varios colores 22AWG.
• Conectores dupont 2 pinos.
• Tiras de pines DIL y SIL.
• Placa fenolica virgen e insumos para fabricar PCB's.
• Batería de Lipo con conector JST.
• 4 capacitores electroliticos SMD de 1500 uF
• Transistor 2N3904 SMD.
• Conector JST Agujero canal 90 °.
• MCP73831
• Conductor led NSI45020AT1G.
• IMAGEN 12F683 SMD soic-8
• 2 diodos rectificadores SMD sod123.
• 1 diodo zener de 5.6v SMD sod123.
• 3 capacitores ceramicos de 1 uF SMD 0603.
• 2 resistencias smd 10 ohm encapsulado 1206.
• Resistencia smd 2k2 ohm encapsulado 0805.
• Resistencia smd 10k ohm encapsulado 0402 (esta es la resistencia que defiene el ritmo de carga de la bateria)
• Estaño para soldar y una pluma de flux.
• Programador de Pics con cable ICSP.

También ocuparemos las siguientes herramientas:

• Cautin.
• Pinzas.
• Pistola de pegamento caliente.
• Destornilladores, dados y llaves.
• Herramienta rotativa con accesorios de corte.
• Taladro y brocas.
• Pegamento a base de cianoacrilato (TOP) o cualquier otro que sirva para pegar firmemente el PVC.

Es recomendable que tengas experiencia usando estas herramientas, haciendo circuitos impresos y ademas puedas soldar componentes de montaje superficial. Algunos conocimientos básicos de electrónica y programación tampoco vendrían mal.

Paso 2: Instalando El Panel Solar

Para este paso vamos a tomar la Tee de PVC y vamos a hacer un orificio en la parte superior con ayuda del taladro, esto con el fin de pasar los cables.

Después tomamos el panel solar, le soldamos los cables + y -, y los pasamos por el orificio. Una vez hecho esto soldamos el conector Dupont en el otro lado.

Posteriormente fijamos el panel solar en la parte superior de la Tee usando cinta adhesiva transparente en las orillas. Recomiendo poner un pedazo de acetato encima del panel solar y luego sellar con cinta transparente la totalidad del acetato. De este modo podremos recuperar el panel solar en un futuro sin dañarlo al desprender la cinta.

Paso 3: Es Hora Del Dinamo

Tomamos una de las tapaderas de PVC de 2 pulgadas y cortamos el tubo con ayuda de la herramienta rotativa. Es decir que solo nos quede un disco plano de PVC, luego hacemos los orificios para sacar el eje del motor y a su vez asegurarlo.

En mi caso el motor que conseguí tenia los orificios para atornillarlo, cosa que fue de gran utilidad.

Ahora cortamos alrededor de 2 cm del tubo de PVC hidraulico y lo pegamos al disco. Esperamos a que seque y colocamos el motor. Posteriormente soldamos los cables y un conector dupont.

Ahora solo queda insertar el motor en uno de los extremos de Tee.

Paso 4: Ahora Vamos a Girar

Repetimos los pasos anteriores con una de las tapaderas, pero esta vez debemos hacer un agujero al centro para el rodamiento, 3 agujeros para tornillos M3 con el fin de sujetar el rodamiento y agujeros de 5mm para los leds.

Soldamos los leds blancos en paralelo e instalamos un conector dupont para estos. Acto seguido pegamos el tubo de PVC hidraulico tal como hicimos anteriormente.

Ahora insertamos el rodamiento y lo aseguramos con tuercas y tornillos M3.

Tomamos el tornillo de 1/3 de pulgada y lo pasamos por rodamiento. Luego ponemos una de las tuercas. Despues ponemos un tapon de CPVC de 3/4 al cual le hicimos un orificio anteriormente. Finalmente ponemos la otra tuerca y hemos terminado esta pieza.

Ahora procedemos a instalarla en la parte inferior de la Tee.

Paso 5: La Veleta Nos Dira El Rumbo

Para este paso vamos a necesitar 30cm de tubo de CPVC de 1/2 pulgada, de un extremo cortamos dos ranuras de 6cm de largo por 3mm de ancho. Una ranura en la parte inferior y otra en la superior. Luego hacemos 2 orificios de lado a lado para tornillos M3 al costado del tubo, justo donde hicimos la ranura pero ahora por un lado.

Luego cortamos un trapecio de acrilico con una base de 12cm y una altura de 6cm, la otra base mide 8cm. Luego le hacemos dos agujeros al centro para tornillos M3, deberán coincidir con los orificios que realizamos en el tubo.

Ahora cortamos un tubito de 2cm de largo y de un lado lo lijamos hasta redondearlo, esto con el fin de que quede firmemente sobre el tubo. Lo pegamos en el otro extremo del tubo largo, hacemos un orificio por el centro y ponemos encima de la foto resistencia con los cables previamente soldados y la pegamos. Es importante que no instales el conector dupont hasta que hayas pasado los cables por el orificio del tubo.

Luego ponemos el led camaleón en la otra orilla del tubo y pasamos el cabo con el conector dupont hasta el otro extremo. El led deberá apuntar hacia el interior del tubo. Ponemos un tapón en este extremo.

Ahora si sujetamos la pieza de acrílico que previamente cortamos usando unos tornillos M3.

Después tomamos el tapón de PVC hidráulico, le hacemos un agujero de 1/2 pulgada y pegamos un cople de 1/2 por la parte interna.

Luego unimos ambas piezas y habremos terminado la veleta. Recorta un pedazo de tubo de PVC hidráulico para unir el tapón y la Tee. Pero no la instales en la Tee por el momento.

Paso 6: Que Vengan Las Aspas

Ahora cogeremos la ultima tapa de PVC, le hacemos un orificio al centro para poner la polea que lo sujetara al motor y también hacemos 3 juegos de agujeros para tornillo M3. Es importante que coincidan con los agujeros de las aspas y estén perfectamente centrados, de otro modo nuestra hélice girara de forma inestable.

En este caso no vamos a recortar completamente el tubo de la tapadera, si no que dejaremos 1cm del mismo, luego con ayuda de nuestra herramienta rotativa hacemos 3 agujeros cuadrados en las laterales. Por aquí entraran las aspas.

Ponemos la polea en su lugar y tenemos la base de las aspas lista.

Luego recortamos nuestra plantilla en una hoja de cartulina. Tomamos 20cm de tubo de PVC hidráulico y lo dividimos de extremo a extremo en cuatro secciones, es decir en trozos de 1/4 de circulo cada uno si lo vemos desde arriba. Con esto tendremos 4 tiras curvas de 20cm de largo.

Ponemos la plantilla sobre una tira y cortamos la forma de plantilla, después hacemos los orificios para sujetar el aspa. Repetimos esto 2 veces más y tendremos las 3 aspas.

Ahora solo queda atornillar las aspas a la base. Algo importante aquí es que debemos cuidar la inclinación de las aspas, en mi caso yo use unas cuñas para darles esta inclinación.

Yo recomiendo probar las aspas antes de seguir avanzando, deberán girar fácilmente el dinamo con una eve corriente de aire.

Una vez estemos conformes ponemos silicon caliente para mantener todo en su lugar.

Paso 7: Ahora Necesitamos Un Cerebro

Si te empeñas tanto desde el principio, jamas llegaras al final. Esta es la parte mas critica de todo el proyecto, y debes armarte de paciencia porque va a tomar tiempo y de ella depende que esto funcione como se debe.

Se trata del circuito de control, esta tarjeta se encarga de recolectar la energía, cargar la batería y controlar las luces según el nivel de oscuridad.

En esta parte voy a ser un poco más breve, deberás descargar archivo adjunto y descomprimirlo. Aquí encontraras el diseño del PCB y el programa para el microcontrolador PIC. El PCB se diseño en ARES y el programa del PIC mikrobasic. Deberás hacer el PCB y soldar los componentes en su lugar según el archivo de diseño. Una vez hecho eso, usa el programador y carga el archivo.hex al PIC 12F683, puedes usar la interfaz ICSP de la tarjeta para tal fin.

Una recomendación es que barnices las tarjeta con laca transparente para protegerla de la humedad, también pon silicon caliente alrededor de los capacitores electrolíticos, esto evitara que se desprendan de la tarjeta durante la manipulación.

Ahora que tienes el circuito listo y programado es hora de conectarlo. Pon la batería de lipo pero no la conectes aun. Posteriormente inserta los conectores dupont en su terminal correspondiente, la tarjeta tiene los nombres impresos por un lado del conector.

Ahora si, conecta la batería y une la veleta con la Tee, encapsulando dentro toda la electrónica. ten cuidado con los cables!

Paso 8: Finalmente Hemos Terminado

Haz el poste con el tubo de 3/4 y sujétalo firmemente en el lugar donde vas a poner tu generador eólico.

Espero que este Instructable sea de tu agrado y te ayude a salvar el planeta un gadget a la vez.

Nos vemos en la próxima aventura. ¡Saludos!

Escrito y elaborado por: Daniel A. Fernández R.

Tercer premio en MAKE ENERGY: A US-Mexico Innovation Challenge