Генератор на велосипед как сделать

Навешиваем динамогенератор на велосипед

Привет Всем! Это моя первая статья. В ней я расскажу как собрал динамогенератор (ДГ) для велосипеда, который питает светодиод переднего фонаря.

Идея:

Во времена СССР динамогенераторы были довольно широко распространены, но источники света оставляли желать лучшего. В наше время в качестве ДГ используются динамовтулки или обычные генераторы приставляемые к колесу велосипеда. Мощность первых около 5 Вт, вторых 3 Вт, прямо скажем не густо, да и КПД их неизвестен. В предлагаемой конструкции в качестве генератора было решено использовать шаговый мотор Mitsumi M49SP-1 (рис.3) с небольшой доработкой. Реализации подобной идеи в интернете уже есть, но об их эффективности не сказано ни слова.

Купить эти ДГ можно, стоят они по разному, динамовтулки 1500-2000р, а другие от 300 и более, можно посмотреть здесь: www.aliexpress.com/product-fm/356677739-5pcs-lot-GENERATOR-BICYCLE-HEADLIGHT-TAIL-LITE-BIKE-DYNAMO-LIGHT-wholesalers.html

Предисловие: У меня нет радиотехнического образования, а все выкладки по электронике – личный опыт, поэтому критикуйте и поправляйте. Порядок сборки написан прямым текстом, курсивом отмечены мои наблюдения и замечания по всему процессу конструирования. Для питания LED’а фонаря можно использовать и батарейки, но моей целью при конструировании этого генератора было удовлетворение собственного любопытства и интереса, да и готовый результат впечатляет (меня и заказчика;-)). ТЗ: Разработать ДГ к велосипеду с диаметром колес 28” для питания переднего фонаря на светодиоде Cree XM-LT6. ДГ должен развивать мощность не менее 5 Вт при скорости движения от 20 Км/ч.

Само ТЗ очень условно, но дает толчок к действиям.

Пациент: Велосипед Orion 1200 (диаметр колес 28”, Рис. 1), c него снята корзина, а её крепление к рулю (зеленая рамка) использовано для крепления фонаря. (Вообще на фото не оригинал, но суть не меняется.) ДГ установлен в точке крепления багажника к задней вилке (красная рамка), а крутящий момент снимается с боковой части покрышки с помощью прижимного ролика.

Велосипед не мой, а кореша. Дешев и сердит.

Рис.1 Теория:

По последней формуле можно сосчитать частоту вращения ролика. При скорости движения в 20 Км/час, диаметре ролика 6 см получаем частоту вращения ролика 29,5 об/сек, а при V=5км/ч – 7,4 об/сек.

Вообще так как заранее было известно мало, я предполагал что необходимая для генерации скорость 20 км/час, но оказалось что хватает гораздо меньшей скорости – скорости прогулочного бега. Также в момент проектирования у меня не было светодиода. Как видно из последней формулы диаметр D1 не участвует в расчете.

Конструирование и сборка:

Механическая часть: В качестве генератора используется биполярный шаговый мотор Mitsumi M49SP-1 (рис.3).

Рис.3 Этот мотор можно снять с некоторых принтеров HP, например, HP 6L, хотя его можно найти и в других моделях.

Перед использованием я проверил мотор. У меня был случай когда магнит ротора был размагничен наполовину! Для проверки берем маломощную лампочку (3В), подсоединяем её к одной обмотке и резко крутим за вал мотора, делаем то же самое с другой, если горит в обоих случаях – хорошо, нет — мотор испорчен.

Мотор необходимо доработать, предварительно вскрыв его. Понадобиться плосковыпуклый натфиль, которым нужно сточить следующие крепления (обозначены синим) (Рис.4).

Рис.4

Если Вы будете повторять эту конструкцию, то можете вскрыть мотор любым доступным способом.

Получается (Рис.5) нечто подобное (обозначено голубым):

Рис.5 После этого аккуратно выстучал заднюю крышку с помощью ударов мотора дном о твердую поверхность. В итоге получилось разобрать мотор на следующие части: корпус, крышка, ротор (магнит+вал), статор. Для того чтобы вытащить вал из ротора следует выбить его прямо в разобранном моторе с помощью узкого стержня, я использовал стержень от заклепки.

Все эти процедуры нужны для того чтобы перемотать статор мотора (Рис.6, фото из интернета) более толстым проводом, по моему разумению это повысит выходную мощность генератора.

Рис.6 Потом аккуратно намотал эмалированный провод диаметра 0,6 до заполнения пластиковой части секции. Начало и конец катушек завел в оригинальные места пайки (на фото просто статор, он не перемотан). После намотки статора необходимо было вставить в магнит более длинный вал, для этого взял стержень из CD-Rom’а (Рис.7), предварительно его подрезал и вставил в магнит с помощью молотка. На рисунке показаны: 1 – оригинальный вал мотора, 2 – стержень для замены, 3 – магнит.

Рис.7

Стержень в CD-Rom’е используется как направляющая для каретки лазера, а её диаметр как раз такой что нужно! Берем этот стержень, отрезаем на нужную длину, так чтобы из мотора в итоге выход был на 2-3см. Собираем мотор аккуратно, используя все уплотнительные кольца, не забываем накапать масла.

Закрепил заднюю крышку, для этого загнул образовавшиеся после расточки на корпусе «места» (см. выше, обозначено розовым на рис.5) молотком. Для того чтобы мотор служил генератором на его вал необходимо насадить ролик (Рис.8). Он хорошо приклеивается клеем ЭДП.

Рис.8

В качестве ролика можно использовать колесо для авиамоделей Hobby Pro с ободом из пенополиуретана диаметром 60мм, внутренним отверстием 3мм и шириной обода 20мм (http://hobbyostrov.ru/product_info.php?products_id=19923). Можно использовать и другое, но я нашел это. Кстати оно плохо себя показало со временем — стачивается.

Мотор переделан и было нужно придумать какую то систему крепления его к велосипеду. Для этого мне понадобился лист стали из того же лазерного принтера 6L, его выточили в виде буквы L, а потом по длинной её стороне согнули пополам. Получилась следующая конструкция (Рис.9).

Рис.9 По фото видно что у мотора одно его “ушко для крепления” использована в качестве шарнира (белая деталь на нижнем фото слева его прижимает), а другое ушко зажато между пластиной и дугообразной деталью, к нему прикреплена пружина. Такая конструкция выбрана потому, что колесо велосипеда имеет заметное торцевое биение, а прилегающий ролик (и сам генератор), соприкасаясь с ним, может свободно «покачиваться» относительно него. Да и еще такая конструкция позволяет отвести генератор от колеса, тем самым выключив его механически. Трущиеся части генератора смазывать нельзя, их лучше отполировать, я смазал только шарнир.

На фото генератора ролик не показан, диодный мост был впоследствии заменен. Пластина довольно толстая, но из мягкого металла, поэтому её можно довольно легко деформировать.

Фото в сборе на рис.10

Рис.10 Демонстрация работы генератора: Электрическая часть: Электрическая часть очень проста, схема на рис.11. Что интересно — генератор вырабатывает переменный ток да еще и переменной частоты в зависимости от скорости. Так как у генератора две обмотки, то на каждую поставил свой диодный мост, а получившиеся + и – соединил параллельно. Чтобы не тратить зря полезную мощность использовал диоды Шоттки. Мною проверены диоды 10bq015tr (1А) и MBR0520LT1 (0,5А).

Первых я брал 8 штук, а вторых 16, использовал в мосту по два параллельно для пропуска большего тока. Ощутимой разницы между ними нет! Погрешность измерений нивелирует разницу в значениях мощности. Так что используйте какие предпочтете или свои).

Рис. 11 После мостов поставил конденсаторную батарею на 50000+ мкФ, а уже потом от неё толстую пару проводов, сечения 2,5мм. На задний фонарь тоже использована батарея конденсаторов, чтобы запитывать его на остановках (еще не доделан). В качестве переднего фонаря использовал Cree XM-LT6 (рис.12) со световым потоком около 1000 люмен, но драйвер для него в 5 Вт (рис.13) с выходной мощностью около 4 Вт, поэтому получил световой поток около 400-450 люмен согласно даташиту. Так же для фокусировки света использовал рефлектор (рис.14). Драйвер интересен тем что работает в диапазоне напряжений 4,5-18 В.

Все это было приобретено на www.dealextreme.com. LED www.dealextreme.com/details.dx/sku.50599 Драйвер www.dealextreme.com/details.dx/sku.26110 Рефлектор www.dealextreme.com/details.dx/sku.5937 Диаметр подложки LED’a и платы драйвера одинаковы и составляют всего 16мм, в рефлекторе нет места для размещения проводов от светодиода, поэтому пришлось использовать медную фольгу).

Рис.12

Рис.13

Рис.14

Общий вид смотрите по ссылке we.easyelectronics.ru/uploads/images/00/07/88/2011/05/24/7aa473.jpg

Полевые испытания:

Когда я испытывал генератор первый раз (еще когда не было светодиода) — использовал в качестве нагрузки две 3х ваттные лампочки накаливания на 6в. Генератор отдавал им около 5 Вт при скорости в 20-25 Км/час (все подсчитывалось с помощью велокомпа, но результатов точных не помню). Тогда мне казалось что это максимальная выходная мощность, я конечно понимаю, что передача мощности в нагрузку зависит от сопротивления нагрузки, но тогда я думал что это предел. Но когда пришел LED и мы с корешем начали проверку на улице, генератор показал впечатляющие результаты! Драйвер начинает работать на полную мощность уже на скорости прогулочного бега (~8 км/ч), это говорит о том что есть потенциал для передачи большего тока в LED посредством установки более мощного драйвера.

Таким образом, возвращаясь к теории, узнаем что необходимая для нормальной генерации частота вращения ролика 12 об/сек. От этого параметра можно отталкиваться при проектировании Вашего варианта генератора.

Результат:

К сожалению не могу показать как работает вся система в действительности с помощью видео, лишь могу предположить, что световой поток (400-450 люмен) похож на поток настольной люминесцентной лампы в 11 Вт. Но в любом случае этого хватает для уверенной езды по ночной дороге. Что удивительно — дополнительная нагрузка на ноги почти не заметна. Достоинства: хорошая выходная мощность, возможность установки более мощного драйвера и получения более сильного светового потока. Фонарь не требует использования источников питания. Недостатки: открытая конструкция боится влаги и дорожной грязи (поэтому нельзя смазывать место трения генератора и пластины), пластина из мягкого металла легко гнется. Прижимной ролик из пенополиуретана не лучшим образом подходит к данной конструкции. Доработка: Всем желающим повторить идею рекомендую придерживаться след. пунктов: 1) Основательно подойти к способу передачи крутящего момента с колеса на ролик, не допускать перекоса как у меня (ролик не лежит в одной из плоскостей проходящих через касательную в точке касания, а пересекает её, это как раз и стало причиной истирания рис.15) 2) По возможности использовать ролик из более плотного материала 3) Сделать конструкцию крепления генератора жесткой 3) Защитить конструкцию от грязи и влаги

Рис.15 P.S. Первый блин комом, но надеюсь что заинтересовал ;-) Скинул три большие фоточки в архивчик.

we.easyelectronics.ru

Электрогенератор из велосипеда

Многие из нас, наверное, задавались вопросом: вот если бы к велосипеду приделать генератор, то сколько электроэнергии можно выработать? А учёные уже давно подсчитали — велосипедист в зависимости от уровня подготовки может выработать от 0,15 до 0,25 КВт/ч.

Хотя есть и рекорды. В ходе одного из испытаний удалось выработать 12 КВт/ч за 24 часа. Но это не предел, компания Siemens заявила, что создала установку при помощи которой человек за час смог получить 4,2 КВт/ч. А вот 62-летний изобретатель Manoj Bhargava собрал уникальный велотренажёр. Занимаясь на нём всего один час можно обеспечить электроэнергией небольшой дом на целые сутки. Учёный надеется, что Free Electric (так он назвал своё изобретение) поможет решить проблемы с электроснабжением в странах третьего мира. Посмотрим видео о нём:

Теперь посмотрите на фото ниже. Как думаете, чем занимаются эти люди?

Это заключённые, нарушители порядка колонии, в одной из бразильских тюрем вместо карцера вырабатывают электричество. Они заряжают аккумуляторы, которые ночью используются для питания осветительных фонарей города Santa Rita. А идея взята начальником этого заведения в женской тюрьме Феникса (штат Аризона, США). Там осуждённые крутят педали по 16 часов в сутки и это им засчитывается за сутки отсидки. Таким образом они сокращают себе срок.

Применение электрогенератора

А где можно применить велосипедный электрогенератор в нашей обычной жизни? Можно, например, заряжать телефон занимаясь спортом по утрам. Ну и правда, почему бы не тренироваться и экономить электроэнергию в то же время? Замерьте, сколько времени потребуется, чтобы зарядить свой сотовый. Попробуйте запомнить время и пытаться побить его в будущем.

Можно совместить, так сказать приятное с полезным — посмотрите, сможете ли вы генерировать столько энергии, сколько потребляет блендер. Тогда вы сможете приготовить себе спортивный коктейль.

Если у вас есть технически смелый ребёнок, то почему бы ему не заняться воплощением этой идеи в жизнь просто ради опыта. Включите свою фантазию и может вам придут в голову ещё какие-то забавные идеи.

Не исключено, что вы захотите воплотить свои задумки в жизнь. Что для этого понадобиться?

Велосипед. Для этих целей отлично подойдёт старый, давно не используемый или валяющийся без дела.
Двигатель на 12V постоянного тока.
Клиновой ремень, для соединения заднего колеса с двигателем.
Брус для подставки 100*50 мм.
Диод.
Аккумулятор 12V.
Инвертор, преобразующий постоянный ток 12V в переменный 220V.

Если вы не планируете подключать к этому устройству ничего, кроме лампочки постоянного тока, то без последних трёх пунктов можно обойтись. А для подключения других электроприборов они понадобятся. Причиной этого является неравномерное напряжение, которое будет поступать из генератора (электродвигателя).

Как сделать электрогенератор

Приступаем. Выкладываю две схемы для сравнения. На первой педальный генератор может питать только лампочки постоянного тока, а на второй может полноценно работать с приборами, рассчитанными на 220V переменного тока. Выбираем схему.

Теперь снимаем с заднего колеса покрышку с камерой. Примерно измеряем нужную длину ремня. Точное значение не понадобится, потому что натяжение будем регулировать при помощи стойки. Идём в ближайший магазин запчастей для авто и покупаем соответствующий ремень. Далее из бруса сечением 100*50 мм делаем стойку для установки заднего колеса велосипеда и электродвигателя. У вас должно получиться примерно так:

Устанавливаем велосипед задней осью в прорезь стойки, надеваем ремень на колесо и двигатель. После этого регулируем натяжение ремня отодвигая и закрепляя электродвигатель в нужном положении.

В принципе, первая схема готова. Осталось только подключить к генератору электролампу. А для второй схемы потребуется взять аккумулятор на 12V и соединить его с электродвигателем через диод. Диод в этой схеме позволяет току течь только от генератора к батарее. При установке убедитесь, что ножка катода направлена в сторону положительной клеммы аккумулятора. Катод обычно помечен тонкой серой полосой на корпусе диода.

После этого останется к аккумуляторной батарее подключить инвертор.

Только перед подключением убедитесь, что правильно подключаете положительные и отрицательные клеммы, иначе вы рискуете спалить предохранитель инвертора. И вообще будьте осторожно, потому что на выходе мы уже получим переменный ток напряжением 220V. На фото ниже можно увидеть ка будет выглядеть наше творение после окончательной сборки и покраски.

velodelo 2015-11-26

Batavus Diva E-go — грузовой электровелосипед
Headkayse мягкий складной шлем

www.velodelo.org

Самодельный генератор для велосипеда (бесконтактный)

В сети встречаются в основном контактные варианты велогенераторов, основанные на использовании трущихся частей. Электроэнергия, вырабатываемая такими устройствами достаточна для зарядки аккумулятора, который питает передний и задний фонари велосипеда.

На заднее колесо автор идеи установил катушку, мимо которой при езде пролетает постоянный магнит. При вращении колеса магнит движется мимо катушки, в результате вырабатывается импульсный электрический ток довольно высокого напряжения, но с очень малой величиной тока, который можно использовать для питания светодиодной лампочки. Если вам нужен готовый магазинный велогенератор или неодимовый магнит, приобретайте в этом китайском магазине. Генераторы для велосипеда, тоже в нём.

Катушка использована от небольшого аквариумного компрессора на 220 вольт. Магнит неодимовый — шайба толщиной 4 мм и диаметром 1,5 см. Две светодиодные ленты на 12 вольт включены последовательно для предотвращения сгорания ламп, так как напряжение, генерируемое в импульсе может доходить 40 вольт, при этом величина тока очень мала. Если в схему включить конденсатор более 1000 мф, то светодиоды могут гореть постоянно, но число их необходимо в этом случае сократить в несколько раз.

Magnic Light

Отдадим должное смекалке автора интересной инновации для велосипеда, но должны отметить, что идея бесконтактного велогенератора не нова. Более того, существует оригинальная промышленная разработка такого устройства. Magnic Light является первым бесконтактным источником питания для фонарей велосипеда без дополнительных компонентов в колесах. Энергия берется из вращающихся колес велосипеда без каких-либо физических контактов и, таким образом, без трения.

Электричество преобразуется в свет за счет использования вихревых токов, создаваемых сильных магнитов (International Patent Pending PCT/EP/2012/001431). С помощью этого нового технического решения электричество могут подаваться на источники света полностью без батарей и без внешних кабелей, и в то же время с высокой эффективность.

Механизм действия на официальном сайте описывается так: «с перемещением колеса вращаются магниты внутри крошечного генератора весом 60 грамм и встроенным конденсатором, который держит свет, даже когда велосипедист останавливается».

Видео, датированное 2014 г., показывает некоторые свойства генератора Magnic Light.

Идея изобретения генератора электроэнергии, или динамо-машины, как его сначала называли, принадлежит венгерскому физику и электротехнику Аньошу Иштвану Йедлику, который с 1827 года успешно занимался разработкой концепции динамо-машины, но не стал патентовать его, так как думал, что его идея не нова. Патент на электрогенератор принадлежит Вернеру Сименсу.

Более мощный самодельный генератор тут.

izobreteniya.net

Самодельный генератор для велосипеда (бесконтактный)

Недостатками таких заводских и самодельных генераторов для велосипеда являются сопротивление, которое они создают при езде и шум. Поэтому идея бесконтактного велогенератора представляется полезной и перспективной. Интересную идею такого приспособления для велосипеда представлена на видео, которое вы можете посмотреть в статье ниже. На заднее колесо автор идеи установил катушку, мимо которой при езде пролетает постоянный магнит. При вращении колеса магнит движется мимо катушки, в результате вырабатывается импульсный электрический ток довольно высокого напряжения, но с очень малой величиной тока, который можно использовать для питания светодиодной лампочки.

Magnic Light является первым бесконтактным источником питания для фонарей велосипеда без дополнительных компонентов в колесах. Энергия берется из вращающихся колес велосипеда без каких-либо физических контактов и, таким образом, без трения.

Электричество генерируется в свет за счет использования вихревых токов, создаваемых сильных магнитов (International Patent Pending PCT/EP/2012/001431). С помощью этого нового технического решения электричество могут подаваться на источники света полностью без батарей и без внешних кабелей, и в то же время с высокой эффективность.