ระบบเก็บเกี่ยวพลังงานสำหรับอุปกรณ์เชื่อมต่อ IoT โดยกังหันลมขนาดเล็ก

อุปกรณ์เชื่อมต่อ (connected devices) เป็นองค์ประกอบสำคัญต่อการเปลี่ยนผ่านสู่ยุค digital transformation เนื่องจากเป็นส่วนของการทำให้ได้มาซึ่งการเปลี่ยนแปลงทางกายภาพ (physical change) ที่สำคัญต่อกระบวนการตัดสินใจ ความต้องการพื้นฐานของอุปกรณ์เชื่อมต่อคือ จำเป็นต้องมีแหล่งกำลังไฟฟ้าจ่ายให้อย่างต่อเนื่อง อย่างไรก็ตามทางปฏิบัติเป็นการยากที่จะสามารถเข้าถึงระบบแหล่งจ่ายการไฟฟ้าได้ทุกหนทุกแห่ง ระบบการเก็บเกี่ยวพลังงาน (energy harvesting system) จึงมีความสำคัญอย่างมากต่อยุค digital transformation บทความนี้นำเสนอ การเก็บเกี่ยวกำลังไฟฟ้าจากพลังงานลมซึ่งมีความเร็วลมต่ำ มาเป็นแหล่งจ่ายกำลังไฟฟ้าให้กับอุปกรณ์เชื่อมต่อ ระบบที่นำเสนอเก็บเกี่ยวพลังงานประกอบด้วย 4 ส่วนดังต่อไปนี้ 1. กังหันลมขนาดเล็ก 2. วงจรบูสต์คอนเวอร์เตอร์ 3. วงจรชาร์จแบตเตอรี่และแบตเตอรี่ลิเธียม 4. วงจรบัคคอนเวอร์เตอร์ และ 5. อุปกรณ์เชื่อมต่อพร้อมเซ็นเซอร์ เพื่อพิสูจน์ให้เห็นว่าระบบที่นำเสนอ สามารถผลิตกระแสไฟฟ้าจากพลังงานลมรอบต่ำ ให้กลายเป็นแหล่งจ่ายกำลังไฟฟ้าให้กับอุปกรณ์เชื่อมต่อได้ บทความนี้ได้ทำการสร้างระบบต้นแบบ จากผลการทดลองแสดงให้เห็นว่า 1) ค่าแรงดันไฟฟ้าที่ได้จากการใช้กังหันลมผลิตพลังงานลม ที่ความเร็วเฉลี่ยเท่ากับ 14.6 km/hr ได้กำลังไฟฟ้า 10mW 2) ผลการทดลองการสร้างวงจรคอนเวอร์เตอร์ชนิดบูสต์ โดยสร้างสัญญาณ PWM จาก NodeMCU ESP8266 แรงดันไฟฟ้าด้านอินพุต 1V ได้แรงดันไฟฟ้าด้านเอาต์พุต 4.56V 3) ผลการประกอบวงจรคอนเวอร์เตอร์ ชนิดบูสต์เข้ากับกังหันลม กำลังไฟฟ้าที่ด้านอินพุตเท่ากับ 15.75 mW ได้กำลังไฟฟ้าด้านเอาต์พุตเท่ากับ 9.873 mW และด้วยเทคนิคการโปรแกรมให้ไมโครคอนโทรลเลอร์ทำงานในโหมดแอคทีฟสลับกับ deep sleep ทำให้อุปกรณ์เชื่อมต่อสามารถทำงานได้ต่อเนื่องตลอด 24 ชั่วโมง