Фары для велосипеда от генератора

Обзор генераторов электрического тока на велосипед: бутылочные, бесконтактные и динамо-втулки

Дата публикации: 14 августа 2019

• Что такое велогенераторы и зачем нужны
• Виды конструкций для велосипедистов

Велогенератор для зарядки телефона и поддержания работы фар — это портативное устройство, позволяющее вырабатывать энергию путем вращения педалей.

Что такое велогенераторы и зачем нужны

Электрогенератор, устанавливаемый на велосипед, — это удобное портативное устройство, которое дает возможность самостоятельно вырабатывать электрический ток для поддержания работы фар или других электроприборов. Например, с его помощью получится на ходу бесплатно заряжать телефон или GPS-навигатор.

Принцип работы заключается в генерации переменного тока, который преобразуется в постоянный за счет диодного моста. Факты о велогенераторах:

• в зависимости от навыков и скорости езды велосипедист производит 0,15-0,25 КВт в час;
• рекордный показатель, достигнутый за 24 часа, составил 12 КВт;
• чем выше частота вращения педалей, тем больше генерируется электроэнергии. Подобная закономерность характерна как для покупных, так и самодельных генераторов электричества на велосипед;
• педальные генераторы бывают стационарными: приспособление получится изготовить самостоятельно, используя старый и ненужный велосипед.

В промышленных масштабах использование педальных генераторов теряет смысл, так как на выработку 1 КВт энергии уходит около 10 часов, но для личного использования такой прибор — хороший выбор. Ведь главные преимущества: возможность бесплатно добывать ток и днем, и ночью, дешевизна оборудования и простота обслуживания. Еще больше снизить стоимость получится, если сделать велогенератор своими руками.

Стационарный педальный генератор также выступает альтернативой солнечной черепице или батареям, которые не всегда получается использовать из-за климатических условий. Приспособление никак не зависит от солнца, ветра и легко размещается в доме или квартире.

Виды конструкций для велосипедистов

Выделяют следующие типы велогенераторов:

• бутылочная динамо-машина;
• динамо-втулка;
• бесконтактный генератор.

Каждая из конструкций обладает рядом преимуществ и недостатков, поэтому велосипедисту следует заранее определить приоритеты: играет ли решающую роль стоимость, удобство обслуживания, уровень воспроизводимого шума или другие характеристики.

Бутылочная динамо-машина

Приспособление по форме напоминает бутылку. По сути, это небольшой электрический генератор, который крепится на боковую стенку велосипедной шины. Принцип работы: когда велосипедист движется, покрышка прокручивает ролик динамо-генератора.

В таблице рассмотрены преимущества и недостатки такого типа конструкций:

Плюсы	Минусы
Если выключить бутылочный генератор для велосипеда или заряжаемые устройства, фары, то прибор не будет создавать дополнительное сопротивление во время езды.	Устройство плохо переносит влажную погоду и начинает вырабатывать меньше энергии.
Приспособление устанавливается практически на любую шину.	Создание шума во время езды.
В среднем бутылочные приборы дешевле, чем конструкции других типов, но есть и исключения.	Во включенном режиме бутылочные динамо-машины сильнее затрудняют передвижение велосипедиста, чем динамо-втулки и бесконтактные велогенераторы.
Динамо-машину сложно правильно установить неспециалисту: важную роль играет, под каким углом, на какой высоте идет соприкосновение с боковой стенкой шины.
Приспособление необходимо перемещать и включать вручную. Автоматический режим не предусмотрен.

Важно: если велогенератор такого типа неправильно отрегулирован, то во время поездки он может зацепиться за спицы. Но в некоторых моделях предусмотрены дополнительные петли для предотвращения подобных ситуаций.

Велосипедисту следует знать: падение на землю способно существенно повредить велогенератор. Перед каждой поездкой рекомендуется проверять, не ослаблены ли крепежные винты.

Динамо-втулка

Динамо-втулки — это подвид динамо-машин, которые размещаются не на покрышке, а в ступице велосипедного колеса. Генератор создала английская производственная компания Sturmey-Archer, затем подобные приспособления стали выпускать производители Shimano и Schmidt.

В основе работы лежит многополюсный магнит, который располагается в ступице велошины и вращается вокруг неподвижной катушки, закрепленной на оси. Мощность для разных моделей разнится от 1,8 до 3 Вт.

Перед покупкой лучше ознакомиться с главными преимуществами и недостатками динамо-втулок:

Плюсы	Минусы
Полная бесшумность, достигаемая за счет отсутствия движущихся и, как следствие, соприкасающихся деталей.	Большой вес, но проблема решается благодаря использованию оболочек из алюминия и редкоземельных магнитов.
Минимальное сопротивление при езде.	Высокая стоимость.
Низкие требования к обслуживанию.	Иногда требуется сборка отдельного динамо-колеса.
Эффективная работа при любых климатических условиях.
Не изнашивает покрышку велосипеда.
Автоматическое включение.

В комплекте со многими туристическими велосипедами идут именно динамо-втулки. Стоит отметить, что такой велогенератор своими руками в домашних условиях смастерить возможно.

Бесконтактный велосипедный генератор

В бесконтактном типе электрогенератора велосипедная шина выступает ротором: на ней фиксируется специальный обод с закрепленными 28 магнитами с чередующимися разными полюсами. Статор в этой системе — индукционная катушка, вырабатывающая ток. Фары уже встроены в электрогенератор, поэтому электричество поступает напрямую.

Плюсы и минусы приспособления подробно представлены в таблице:

Преимущества	Недостатки
Отсутствие проводов и кабелей.	Небольшая электроемкость аккумуляторов, но можно вручную установить более мощную батарею.
Легкость генератора: вес не превышает 60 г.	Высокая стоимость.
Применение в дальних поездках.	Небольшой выбор производителей. Однако, учитывая растущий интерес к альтернативным источникам энергии и высокой перспективности их применения, можно ожидать скоро появления новых интересных моделей.
Полное отсутствие сопротивления при езде, поэтому велосипедисту не нужно прилагать дополнительных усилий.
Использование света даже во время стоянки за счет встроенного конденсатора, выполняющего функцию батареи.
Полная бесшумность.

В целом велосипедисты отмечают, что яркость свечения фар на бесконтактных моделях примерно такая же, как у обычных аккумуляторных ламп. Тот, кто желает сэкономить, может собрать бесконтактный генератор для велосипеда своими руками.

Портативные электрогенераторы — это девайс, который пригодится каждому велосипедисту. Лучше остановить свой выбор на бесконтактных приборах или динамо-втулках, но при ограниченном бюджете удастся найти интересные и не очень шумные бутылочные модели. ТОП-производителей, на которых стоит обратить внимание: Shimano, CadenceX, Sturmey-Archer, Schmidt.

• Окна — они как люди
• Российская светодиодная лампа SvetaLED получает международное признание
• Энергоэффективность современной экономики России
• Что такое энергосберегающий дом и в чем его преимущества

Вам нужно войти, чтобы оставить комментарий.

Бортовая сеть велосипеда

Мастер Кит BM037 PW810 NT800 PW841 MP606

Велосезон уже начался, и многих велосипедистов стали посещать мысли о создании бортовой сети для велосипеда. Чтобы на велосипедной прогулке можно было использовать фонарь, сигналы поворота, стоп сигналы или музыкальную систему, и не только во время движения. А, кроме того, нелишней была бы возможность зарядки телефона, смартфона или фотоаппарата. Вот одно из таких писем: «Здравствуйте. Предлагаю вам идею продукта для раздела авто-мото-вело (хотя он четко для «вело», конечно). Это некое универсальное зарядное устройство для подзарядки аккумуляторов и питания световых элементов на велосипедах с электрогенераторами. Проблема в том, что во время стоянки весь свет гаснет, т.к. нет аккума. Данное устройство должно подключаться к динамке, уметь подзаряжать небольшой аккумулятор, отображать уровень его заряда, ну и конечно запитывать при движении световые приборы».

Готового устройства у нас нет, но в этой статье мы расскажем, как на базе модулей Мастер Кит можно создать бортовую сеть для велосипеда.

В качестве источника берем обычный велосипедный генератор «бутылочного» типа, например, такой, как более универсальный:

Для минимальной бортовой сети нам понадобятся три модуля. Это BM037, PW810 и NT800.

BM037 представляет собой импульсный понижающий DC/DC преобразователь. В схеме он будет использоваться в качестве выпрямителя для преобразования переменного напряжения простого велосипедного генератора «бутылочного» типа в постоянное напряжение. При необходимости, вместо данного модуля можно использовать диодный выпрямитель с электролитическим конденсатором большой емкости.

PW810 – это импульсный универсальный DC/DC преобразователь. Модуль способен как уменьшать, так и повышать входное напряжение. Так как генератор при движении имеет нестабильное выходное напряжение, оно сильно зависит от скорости движения, с помощью этого преобразователя мы получим стабильное напряжение бортовой сети.

При использовании двух этих устройств мы сможем получить стабильное выходное напряжение от 5 В до 12 В. Необходимое напряжение устанавливается с помощью регулятора на модуле PW810. Но при таком включении при остановке напряжение, вырабатываемое генератором, в бортовой сети будет пропадать. Что бы этого не происходило, необходимо дополнить схему аккумулятором NT800. Такое включение позволит пользоваться бортовой сетью при остановках и увеличит мощность системы, что позволит подключать большее количество устройств. А в процессе движения на велосипеде будет происходить процесс зарядки аккумулятора.

Кроме того, в статье написано: Вместо NT800 можно использовать любой имеющийся у вас под рукой аккумулятор с рабочим напряжением 3.7 В, 6 В или 12 В.

Схему подключения модулей можно увидеть на рисунке:

Она получилась несложной. Ее сможет повторить любой человек, даже незнакомый с электроникой. Настройка схемы тоже не вызывает никакой сложности. Подключите лабораторный источник питания вместо генератора или раскрутите колесо, на котором установлен генератор. Теперь с помощью регулятора напряжения на модуле BM037 необходимо ограничить максимальное выходное напряжение до 26 В. С помощью регулятора напряжения на модуле PW810 необходимо выставить выходное напряжение используемого аккумулятора, в нашем случае 13.8 В. Теперь выведите кабель с аккумулятора на необходимые розетки, например, типа автомобильного прикуривателя, и используйте любые любимые гаджеты не переживая, что они разрядятся в самый неподходящий момент.

Если вам необходимо иметь в бортовой сети нестандартное напряжение ниже 12 В, например, 5 В или 2.4 В, можно подключить к клеммам аккумулятора понижающий DC/DC преобразователь PW841:

Данный преобразователь оснащен двумя дисплеями: верхний служит для отображения выходного напряжения, нижний – для отображения потребляемого тока. Это позволит вам контролировать состояние и потребляемый ток подключенных устройств.

При желании аккумулятор можно оснастить модулем контроля заряда MP606:

Модуль подключается параллельно клеммам аккумулятора. Несмотря на то, что модуль имеет очень низкое энергопотребление, всего 10 мА, при длительных стоянках рекомендуется предусмотреть его отключение. Данный модуль так же может пригодиться в любой другой технике, где используется аккумулятор, например скутер, автомобиль и т.п.

Тогда финальный вариант будет выглядеть согласно схеме:

Фара динамо для велосипеда

Динамо генератор для велосипеда своими руками можно собрать по видео инструкции.

Фара на велосипед – необходимый атрибут для вечерних и ночных прогулок. Они нужны как вне города, так и на городских улицах, так как даже в черте города не всегда бывает достаточно освещения для нормального и безопасного проезда на байке.

При выборе хорошей фары на велосипед необходимо учитывать такие параметры как яркость освещения, надёжность крепления и экономичность расхода заряда батареи.

Какие бывают фонари?

Велофары бывают различного типа. Они отличаются по способу крепления, качествам освещения и типа заряда.

Питание фонаря может быть от обычных батареек формата ААА, а может быть и от литиевого аккумулятора. В настоящее время аккумуляторные фары приобретают всё большую популярность, так как они обладают достаточной мощностью освещения и долгим периодом работы, а также не требуют постоянного приобретения запасных батареек.

Большинство фар крепится на руль, но существуют и альтернативные варианты. Они могут устанавливаться на вилку или же вовсе крепиться на шлем велосипедиста. В зависимости от того, где установлена фара, меняются характеристики освещения дороги при движении.

Современные велофары поражают своим многообразием выбора в таких параметрах, как мощность и качество освещения. Диоды для изготовления фар на велосипед используются зачастую самые современные, что позволяет вывести освещение на новый уровень. Уже далеко не в новинку является тот факт, что дорога впереди может быть освещена и хорошо обозрима так же, как в дневное время суток. К тому же различный рисунок рефлектора может добавлять достаточное количество бокового освещения, что позволить улучшить и обзор по сторонам.

Крепление фары на шлем велосипедиста является очень удобным способом увеличить маневренность луча света и расширить диаметр освещения в соответствии с необходимыми требованиями.

Некоторые велолюбители, которые не удовлетворены современным рынком велосипедных фар предпочитают собирать фонарь на велосипед самостоятельно. Такая фара требует некоторых познаний в области электроники, но сам процесс изготовки фары своими руками не является слишком сложным и трудоёмким.

Динамо-машина

Те, кто любит долгие путешествия в местах, где зачастую невозможно зарядить лишний раз фонарь и прочую электронику, предпочитают устанавливать динамо-машины. Устройство, позволяющее не зависеть от розетки и батареек, очень легко сделать своими руками, а пользы от него будет очень много – он избавит от достаточно назойливого вопроса, где может быть заряжена фара в путешествии, и даже ночью будет возможность спокойно передвигаться.

К тому же фонарь на основе динамо-машины может быть установлена и для города. Такой способ зарядки предпочитают те, кто очень не любит частенько менять батарейки или же периодически заряжать аккумуляторы, которые имеют свойство очень быстро садиться в виду того, что современные фары на велосипед обладают достаточно мощными светодиодами, а зачастую и несколькими, которые очень быстро расходуют заряд батареи.

Принцип действия динамо-машины для велосипеда заключён в том, что переменный ток, вырабатываемый динамо-генератором проходит через выпрямитель и питает светодиод в фаре. В таком случае существует вероятность мерцания света на низких скоростях, но эта проблема легко решается установкой сглаживающего конденсатора. Фара на велосипед с динамо генератором будет светить ярким ровным светом.

Существует два типа динамо-машин, за счёт которых питается фара велосипеда:

1. Бутылочная динамо-машина. Она представляет собой небольшой электрогенератор, который крепится на боковой стенке покрышки переднего колеса велосипеда. Такие динамо-машины достаточно удобны, имеют небольшую стоимость и их можно достаточно просто установить своими руками. Недостатки подобного устройства состоят в дополнительном шуме и повышенном сопротивлении при использовании. К тому же, так как принцип работы такой динамо-машины заключается в непосредственном трении о стенку шины велосипеда, то в таком случае это будет способствовать скорому износу покрышки.
2. Динамо-втулка. Она представляет собой динамо-машину, которая внедрена в систему втулки колеса велосипеда. Динамо-втулки считаются довольно надёжным источником энергии, практически не требующим обслуживания, поэтому такие втулки весьма популярны среди любителей велотуризма. К тому же они теперь зачастую идут в оригинальной комплектации туристического велосипеда.

Существует большое количество схем для динамо-машин на велосипед, позволяющие правильно их настроить и тем самым увеличить напряжение, мощность и производительность на низких скоростях данных устройств.

Генератор для велосипеда

8 минут Автор: Михаил Скворцов 2386

• Динамо-втулка как электродвигатель
• Бутылочный велогенератор: особенности, плюсы и минусы
• Бесконтактный велосипедный генератор
• Как сделать генератор своими руками
• Электроцепь своими руками
• Заключение
• Комментарии

Велогенератор – устройство, которое позволяет получить электроэнергию за счет вращения педалей и передать ее на осветительные приборы велосипеда или сторонние электроприборы. По конструкции велосипедные генераторы делятся на несколько типов: втулочные, бутылочные, кареточные и бесконтактные.

Выдаваемые сила тока и напряжение неразрывно связаны с частотой педалирования – скоростью передвижения. Закономерность справедлива для всех типов генераторов. Велосипедный генератор выдает переменный ток, который стабилизируется в постоянный с помощью моста-выпрямителя. Его роль могут играть спаянные диодные лампы или специальные устройства, например, двухполупериодовой выпрямитель.

Динамо-втулка как электродвигатель

Динамо-втулка, или втулочный генератор, – обычная велосипедная втулка со встроенным магнитным механизмом. При вращении образуются вихревые токи, на выходе из втулки механическая энергия преобразуется в ток с заданной силой, напряжением и мощностью. На велосипедных динамо-машинах напряжение достигает 6В, а мощность – 1.8-2 Вт.

Изобретение запатентовано английской компанией Sturmey Archer. В наши дни производство активно поддерживают и другие фирмы-производители – Shimano и Schmidt.

Особенности конструкции втулки-генератора:

• неподвижный якорь (обмотка) на оси;
• зафиксированный и вращающийся вместе с втулкой кольцевой магнит;
• клеммы и двойные провода;
• высокая масса.

Втулочный источник электричества не использует в качестве заземления велосипедную раму и вместе с лампами изолируется от нее. В двухполупериодовом выпрямителе цепь переменного тока (на выходе) и постоянного тока (к фаре) полностью отделены друг от друга.

Динамо-втулки тяжелые, правда, более легкие магниты редкоземельных металлов и алюминиевая оболочка позволили немного снизить их массу. В работе устройство имеет невысокое сопротивление раскручиванию, а при возрастании угловой скорости усиливается частота тока. Этот эффект сглаживает усиление напряжения и позволяет генератору работать в широких диапазонах скоростей.

Фары, которыми оснащается втулочный генератор, имеют встроенный стабилизатор тока. При подключении другой фары в цепь устанавливается отдельный выпрямитель, чтобы не спалить электроприбор. Яркость фары зависит от ее требований к источнику энергии и, собственно, выходного напряжения втулки. Чем больше несоответствия в меньшую сторону (фара мощнее), тем свет будет тусклее. В противоположной ситуации источник света работать не будет.

Бутылочный велогенератор: особенности, плюсы и минусы

Познакомимся с другим источником энергии – бутылочным, или «шинным» преобразователем.

Бутылочный электрогенератор – закрытый корпус с вращающимся резиновым роликом снаружи, закрепленный на переднюю вилку. В корпусе находится непосредственно преобразующее устройство – обмотка и магниты. Движение магнитного поля достигается за счет зацепления ролика с покрышкой и прямой передачи на него механической энергии с колеса. Чем выше скорость движения, тем сильнее полярность внутри генератора и больше выдаваемое напряжение.

Преимущества «бутылок»:

• возможность отключить за ненадобностью – достаточно отодвинуть ролик вбок;
• легко установить на любой тип велосипеда;
• недорогие в сравнении с втулочными генераторами.

К слабым сторонам относятся:

• весовой перекос: масса порядка 250 г, крепится «бутылка» с одной стороны;
• низкая эффективность в мокрую погоду – ролик проскальзывает по покрышке;
• шум, высокое трение на скоростях;
• износ боковин покрышек;
• долго регулировать наклон и положение.

Отдельно стоит упомянуть кареточный велосипедный генератор. Корпус его закреплен в области педального узла – каретки, под нижними перьями. Вращение магнитному устройству задается роликом, который находится в зацеплении с задним колесом байка. Фиксацию ролика на покрышке обеспечивает зажимная пружина.

Бесконтактный велосипедный генератор

Бутылочный и кареточный генераторы выдают электроэнергию, соприкасаясь с движущимся колесом. Динамо-втулка является встроенным элементом колеса. Бесконтактный генератор никак не прикасается к колесу, не создает сил трения и сопротивления вращению. Вихревые токи образуются за счет близкого расположения плоскости вращения намагниченного обода и сильного магнита.

Фары встроены прямо в устройство, передача электричества идет напрямую через выпрямляющий мост. К неоспоримым достоинствам этого генератора относятся:

• отсутствие кабелей;
• нет силы трения и сопротивления со стороны устройства;
• небольшой вес конструкции – не более 60 г.

Приборы крепятся парно: на вилку – передняя фара, на перо – задний катафот. Фактически это самостоятельные фонарики, только работают они не от батареек, а через вращение колес в магнитном поле. Светимость ламп находится на уровне или превышает аналогичный параметр аккумуляторных световых приборов.

При замедлении колеса интенсивность вихревых токов снижается, лампочки должны тускнеть, а при остановке колеса – полностью гаснуть. Для обеспечения равномерного света и возможности использовать свет даже на стоянке, в конструкции предусмотрен конденсатор («батарея» для получения электроэнергии), который наполняется при движении велосипеда.

Как сделать генератор своими руками

А сейчас попробуем сделать генератор для велосипеда самостоятельно. В качестве основы будем использовать шаговый мотор. Для питания световых приборов понадобится двигатель с характеристиками:

• номинальный ток – 2.4 А;
• сопротивление – 1.2 Ом;
• выдаваемое напряжение – 2.88 В.

Устанавливать динамо-машину следует вблизи втулки заднего колеса. Для передачи вращения от колеса на маховичок (прорезиненное колесико) мотора необходимо передаточное кольцо. Для его создания потребуется гибкая пластиковая лента. Изготовление:

1. Скрутить ленты в кольцо, заварив концы.
2. Вырезать посадочные прорези сбоку под каждую спицу колеса. Глубина прорезей – ¼ от толщины кольца.
3. Посадить кольцо на спицы, залить клеем-герметиком прорези с внутренней стороны у каждой спицы.

Когда кольцо готово, на свободные посадочные места к перьям прикручивается шаговый мотор, а маховик устанавливается поверх кольца. Если свободные места для двигателя отсутствуют, нужно будет наварить на раму дополнительную пластину с отверстиями.

Общая схема создания генератора своими руками: генератор – сборка электрической схемы (мосты, резисторы, конденсаторы) – соединение – установка фар.

Для сборки электрического блока на фары понадобятся:

• светодиоды 1N4004 – 8 шт (мост-преобразователь);
• стабилизатор LM317T;
• конденсатор керамический емкостью 1 мкФ;
• резисторы 240 Ом и 820 Ом для стабилизатора;
• диод мощностью 1Вт и резистор к нему 110 Ом (0.25 Вт);
• провода;
• пластиковая коробка, где все будет находиться.

Собираем компоненты с учетом следующей схемы:

Другой вариант этой схемы:

Электроцепь своими руками

1. Спаять диоды 1N4004 в параллельные мосты.
2. Припаять конденсатор между «положительным» и «отрицательным» концами схемы.
3. Установить резисторы и стабилизатор напряжения.
4. Припаять светодиод (1Вт) и резистор к цепи фары.
5. Через провода соединить фару с конденсаторами, а затем электрическую цепь с генератором на заднем колесе.
6. Чтобы отключать лампу даже во время езды на велосипеде, на промежутке между конденсаторами и установить выключатель, который будет замыкать и размыкать цепь.

Корпус с электрической схемой закрепляется на раме велосипеда, провода фиксируем хомутиками.

На последнем этапе проверяется работа системы: колесико должно свободно проходить по колесу и двигаться синхронно с ним. При правильно собранной электрической схеме из конденсаторов, резисторов и мостов-выпрямителей фара включится. Правда, на низких оборотах колеса ее свет будет мерцать.

Заключение

Электрогенератор позволит извлечь дополнительную выгоду от кручения педалей – совершенно «бесплатно» получать энергию на освещение своего двухколесного транспорта при движении по темному шоссе или пересеченной местности. Небольшое и полезное, это устройство практически не нуждается в обслуживании, и его вполне можно собрать самостоятельно.

Оптимизация работы велосипедного генератора

Вопрос достижения максимального свечения ламп накаливания велосипедной фары (велофа­ры) и увеличения срока службы самих ламп велофары весьма актуален для многих владельцев велосипедов. В первую очередь, это вызвано за­висимостью выходного напряжения генератора велосипедов от скорости движения самого вело­сипеда, поскольку ротор велогенератора имеет привод от колеса велосипеда. Чем выше частота вращения колеса, тем больше выходное напря­жение генератора, а стабилизаторов напряжения простейшие генераторы для велосипедов, увы, не имеют.

Настоящей теме была посвящена статья в [1]. Общеизвестно, что световой поток ламп накали­вания зависит от напряжения их питания, а вы­ходное напряжение генератора велосипеда за­висит от скорости вращения колес этого транс­портного средства. Автор [1] предложил устано­вить в велофаре две лампы накаливания на раз­личные номинальные напряжения (2,5 В и 6,3 В). При малой скорости движения, когда генератор велосипеда выдает небольшое выходное напря­жение, тиристор VS1 (рис.1) заперт, а транзис­тор VТ1 насыщен, и светится лампа ЕL1 (2,5 В).

Увеличение скорости вращения колес велоси­педа приводит к увеличению выходного напряже­ния велогенератора. Отпирается тиристор VS1 начинает светиться лампа накаливания в его ано­де ЕL2 (6,3 В). Предполагалось, что лампа нака­ливания ЕL1 при этом должна погаснуть из-за за­пирания транзистора VТ1.

Схема была повторена. На рис.2 показан чертеж печатной платы макета и расположение радиокомпонен­тов на ней.

Фактически эксперимент показал, что с учетом разброса параметров использованных в схеме ра­диокомпонентов, особенно коэффициента усиле­ния транзистора VT1, падения напряжения на от­крытом тиристоре VS1 (около 2 В) оказывается до­статочно для насыщения транзистора VT1 базо­вым током через резистор R2 (330 Ом). Это приво­дит к тому, что лампа EL1 не прекращает свечения одновременно с началом свечения лампы EL2. Со­хранение свечения лампы накаливания ЕL1 для велосипедиста не является недостатком. Скорее, это достоинство, так как возрастает яркость све­чения велофары, однако при относительно боль­шом напряжении велогенератора возрастает и на­пряжение питания лампы ЕL1. Оно становится на­много больше номинального (2,5 В). Это неминуе­мо резко сократит срок службы лампы ЕL1.

С целью дальнейшего совершенствования схемы рис.1 была собрана схема рис.3. При этом ставились несколько задач. Учитывая то, что велогенератор относительно маломощный, вероятно, целесообразным было бы при включе­нии более высоковольтной лампы (ЕL2) произво­дить отключение низковольтной (ЕL1). Кроме то­го, оба коммутирующих элемента в цепях этих ламп должны иметь малые падения напряжения при их насыщении. С этой точки зрения в схеме используются ключевые транзисторы. На транзисторе, находящемся в состоянии насыщения, па­дение напряжения около 0,5…1,5 В (в зависимо­сти от типа транзистора). Для сравнения можно заметить, что на открытом тиристоре падение напряжения около 1,5…2,5 В.

Следует оговориться, что первоначально от­каз от тиристора КУ101А для схемы был вызван тем, что по ТУ предельно допустимый постоян­ный или пульсирующий ток тиристоров серии КУ101 не должен превышать 75 мА. Более силь­ноточные отечественные тиристоры имеют боль­шие габариты, имеют большой разброс парамет­ров и требуют больших токов управления. Можно было бы использовать распространенный чувствительный импортный тиристор, например, ВТ132-600Е, однако целесообразнее вместо ти­ристора применить транзистор (рис.3).

Для обеспечения ключевого режима работы транзистора VТ3 он управляется пороговым эле­ментом — триггером Шмитта на транзистора VT1 и VT2. Если выходное напряжение велогенерато­ра, подаваемое на контакты 1-2 колодки ХS1, не превышает определенного «минимального» пре­дела, то за счет резистивного делителя напряже­ния R1R2 транзистор VТ1 заперт. При этом транзистор VT2 насыщен. Через резистор R4 он обес­печит насыщение ключевого транзистора VT3 и возможность свечения лампы накаливания EL1 в его коллекторе. В этом режиме транзистор VT4 заперт, а лампа накаливания в его коллекторе EL2 погашена. Как только значительно возрастет скорость вращения ротора велогенератора, уве­личится и напряжение на контактах 1-2 колодки XS1. Это приведет к изменению состояния триг­гера Шмитта. В итоге транзистор VT2 перейдет в непроводящее состояние. Соответственно, за­прется транзистор VT3 и погаснет EL1. Начнет протекать ток базы транзистора VT4 через сопро­тивление нити накала лампы EL1 и резистор R6.

Этот транзистор отпирается, обеспечи­вая возможность свечения лампы накаливания EL2.

На рис.4 показана топография пе­чатной платы и расположение радио­компонентов на ней.

С учетом того, что в холодном состоя­нии сопротивление нити накала ламп накаливания в несколько раз меньше, чем при их свечении, транзисторы VT3 и VT4 должны быть рассчитаны на максималь­ный ток коллектора не менее 1,5 А, что повысит надежность их работы в схеме.

Указанные на рис.3 номиналы R1, R2 и тип VD2 определяют максимально возможное на­пряжение на лампы EL1 — 3,5 В. Эти лампы менее дефицитны, чем на 2,5 В. Если же при повторении схемы будут использованы низковольтные лампы, то необходимо подобрать номинал резистора R2.

При больших токах потребления ламп накали­вания EL1 и EL2 емкость конденсатора С1 (47 мкФ), конечно, не обеспечивает высокой степени сгла­живания пульсаций выпрямленного диодным мостом VD1 переменного напряжения велогенератора, но в схеме рис.3 это и не требуется.

Не указаны на рис.3 и номиналы мощности ламп накаливания. Это обусловлено в первую очередь тем, что для увеличения силы света ве­лосипедной фары желательно применять в ней лампы повышенной мощности (с большим допус­тимым рабочим током), но такое «форсирование» фары ограничивается отдачей велогенератора при езде на конкретных скоростях движения ве­лосипеда. Приходится идти на компромисс.

Если при повторении схемы возникнут труднос­ти с приобретением транзисторов VT3, VT4 (р-n-р, КТ973Б), то можно использовать, например, транзисторы КТ972Б (n-p-n). При этом потребует­ся применить в качестве VT1, VT2 — КТ3107Б (или аналогичные) и изменить полярность включения некоторых радиокомпонентов — VD1, VD2, С1.

Литература

1. Солонин В. Регулятор напряжения велоге­нератора // Радиомир. — 2011. — №7. — С.37-38

Автор: Андрей Николаев, г. Запорожье
Источник: Радиоаматор №6/2016

Генератор для велосипеда – что это и как его сделать своими руками в домашних условиях

• Что такое генератор для велосипеда
• Для чего он необходим
• Разновидности велогенераторов
• Как сделать генератор из велосипеда в домашних условиях
• Материалы и инструменты
• Инструкция
• Заключение

Велогенератор – это устройство, позволяющее получить электрическую энергию благодаря вращению педалей и использовать ее для работы фонарей и фар велосипеда или функционирования других аксессуаров. В зависимости от конструктивных характеристик велосипедные генераторы делятся на 4 типа. Самая примитивная конструкция – это динамо-втулка. Более серьезный агрегат – бесконтактный генератор велосипеда. О каждой разновидности мы расскажем чуть позже.

Познания в механике не обязательны, чтобы понять: выдаваемая сила тока и, соответственно, напряжение, напрямую связаны со скоростью вращения педалей. Это правило распространяется на все типы велосипедных генераторов. Устройство выдает переменный ток, поступающий волнообразно, который можно стабилизировать посредством установки моста-выпрямителя. В качестве последнего могут использоваться спаянные друг с другом диодные лампы или специальные компоненты (например, 2-полупериодовый выпрямитель).

Что такое генератор для велосипеда

Возможность подключения хоть к маломальскому источнику электроэнергии – большая удача для велосипедиста. Особенно для тех, кто предпочитает дальнобой. Работа осветительных приборов, зарядка для телефона или навигатора – все это не может происходить без электричества. Можно, конечно, упаковаться батарейками и накопителями энергии, но это не всегда практично и удобно. Решением может стать велосипедный генератор – компактное устройство, которое в процессе вращения педалей выдает переменный ток.

Для чего он необходим

Представьте: вы можете ехать на велосипеде в темное время суток, а фара велосипеда достаточно мощно освещает дорогу. При этом не расходуется заряд батареек и не тратится энергия автономного накопителя – мощность свечения зависит от того, как вы крутите педали. Удобно, согласитесь?

Велосипедный генератор – это практичное решение для тех, кто частенько совершает вылазки в темное время суток. Для работы осветительных приборов на велосипеде генератор – просто незаменимый прибор. Более того, он позволяет подзаряжать телефон, навигатор, колонку и другие гаджеты непосредственно во время движения.

Разновидности велогенераторов

Как мы уже говорили, велосипедные генераторы делятся на 4 категории:

1. Втулочные. По сути, это модифицированная магнитом обычная велосипедная втулка. Механизм ее действия сводится к образованию вихревых токов. На выходе получается энергия, которая подходит для функционирования различных велосипедных устройств и аксессуаров. Динамо-втулка хороша тем, что получаемый ток передается непосредственно к фаре велосипеда. Это небольшое устройство, которое крепится непосредственно на втулку, а не на колесо, что исключает вероятность образования дополнительного трения. Что касается недостатков, то велогенератор подобного типа незначительно влияет на скорость велосипеда, а также немного утяжеляет его конструкцию. Во время вращения педалей ток поступает волнообразно, то ускоряясь, то замедляясь – соответственно, на втулочном генераторе необходим стабилизатор. Устройство состоит из нескольких компонентов: якорь, обматывающий ось; кольцевой магнит, который крепится на втулку; двойные провода с клеммами.

1. Бутылочные. Устройства получили такое название из-за некоторого свойства с бутылкой. Прибор монтируется на колесо. Бутылочные генераторы отличаются небольшой стоимостью и практически не меняют вес велосипеда. В то же врем я подобные устройства плохо работают в сырую погоду, а их работа сопровождается специфическим звуком. Бутылочные генераторы подходят для непродолжительных поездок в ясную погоду.
2. Бесконтактные. Устройства подобного плана являются самыми дорогостоящими. Высокая цена обусловлена практически абсолютным отсутствием изъянов. Принцип работы бесконтактных велогенераторов сводится к накоплению энергии от вращения колес через магнитное поле. Устройство располагается в непосредственной близости от колеса, в которое вмонтирована динамо-втулка – это позволяет практически полностью нивелировать силу трения и сопротивления. Данные устройства отличаются незначительной массой и возможностью сохранения энергии для работы фар во время остановки. Что касается недостатков, то высокая цена – пожалуй, единственный из всех возможных минусов.

Учитывая характеристику каждого устройства для выработки энергии, можно подобрать наиболее подходящий вариант в зависимости от специфики катания и личных предпочтений. Генератор для велосипеда можно приобрести в магазине, а при наличии необходимых компонентов и инструментов можно попробовать сделать его своими руками.

Как сделать генератор из велосипеда в домашних условиях

За основу следует взять шаговый мотор. Чтобы прибор обеспечивал достаточной мощностью осветительные устройства велосипеда, он должен обладать следующими характеристиками:

• номинальный ток – 2,4 А;
• сопротивление – 1,2 Ом;
• выдаваемое напряжение – 2,88 В.

Монтировать устройство следует непосредственно вблизи заднего колеса. Дабы обеспечить передачу вращения от колеса на маховик (прорезиненное колесико), понадобится передаточное кольцо. Лучше заранее подготовить необходимые материалы и инструменты, чтобы спокойно работать над созданием полезного велосипедного устройства.

Материалы и инструменты

Чтобы соорудить генератор для велосипеда, понадобится:

• гибкая пластиковая лента (пойдет на создание маховичка);
• светодиоды выпрямительного 4 типа (например, компании 1N400) – 4 пары;
• регулятор линейного напряжения (стабилизатор переменного тока);
• одноваттный резистор (Cf-100);
• резистор 1206 на 802 Ом;
• резистор для диода до 0,25 Ватт;
• одноваттный диод;
• проводки;
• конденсатор на 1 мкФ;
• емкость для генератора (сгодится обычная пластиковая коробка).

Может пригодиться также и пластинка для образования дополнительного пространства при креплении (не обязательно).

Что касается инструментов, то примитивный набор состоит из следующих элементов:

• клеевой пистолет с клеем-герметиком;
• плоскогубцы;
• сварочный аппарат с необходимыми расходниками;
• острый канцелярский нож.

Теперь, когда собрано все нужное, можно приступать к работе.

Инструкция

Чтобы не переделывать одну и ту же работу несколько раз, следует воспользоваться уже подготовленным алгоритмом действий, который позволит избежать распространенных ошибок.

Начать следует с изготовления передаточного кольца. Вырабатываемый ток должен поступать от колеса к маховичку мотора через специальное сочленение, в качестве которого выступает передаточное кольцо. Чтобы его изготовить, необходимо скрутить пластиковую ленту в колечко и спаять концы, а по бокам вырезать небольшие отверстия для посадки под спицы. Желательно, чтобы глубина не превышала ¼ толщины скрученной ленты. Передаточное кольцо нужно установить на спицы, после чего закрепить клеем-герметиком.

Дальнейший алгоритм действий сводится к изготовлению непосредственно самого генератора. Последовательность:

1. Диоды типа 1N4004 спаять между собой до параллельного расположения.
2. Конденсатор закрепить посередине концов схемы «+» и «-».
3. К полученной конструкции прикрепить резистор вместе со стабилизатором.
4. Прикрепить одноваттный светодиод с резистором к фарной цепи.
5. Соединить фару с конденсаторами с помощью проводков.
6. Соединить генератор с электрической цепью.

Для большего удобства можно дополнительно установить выключатель между конденсаторами. Его принцип действия сводится к замыканию и размыканию электрической цепи, что позволит велосипедисту выключать фару во время движения.

Остается только надежно закрепить электрическую схему на велосипеде и зафиксировать хомутами провода, чтобы они не мешали движению. И последний этап – проверка работы. Маховичок в результате должен синхронно передвигаться с задним колесом. Если все сделано правильно, то при вращении педалей фара включится. Мерцание осветительного прибора на небольшой скорости – это нормально.

Заключение

Велосипедный генератор можно сделать и самостоятельно, если под рукой есть необходимые компоненты и инструменты. Изготовление динамо-втулки гораздо проще, чем создание бесконтактного генератора – для него понадобится больше деталей и гораздо больше времени. Наличие генератора на велосипеде позволяет беспрепятственно передвигаться в темное время суток.

Автор статей. Серьезно увлекаюсь велосипедами и мотоциклами. Интересуюсь всем, что связано с активным образом жизни.