Генератор на велосипеде — вещь незаменимая в дали от благ цивилизации. Зарядить телефон, ночное освещение дороги, послушать музыку на ходу, подключить навигатор или GPS-трекер — да, мало ли для чего понадобится электричество в дороге.
СТАРИННЫЙ ВЕЛОГЕНЕРАТОР
Школота не помнит о первых велогенераторах появившихся вместе с «Камами» и «Салютами»:
Крепится такой генератор на вилку и прижимается валом к боковой поверхности колеса, за счет чего может выдавать напряжение до 7 вольт и мощность в 5 ватт. 
Немного, но для фары вполне достаточно. Подключить такой генератор напрямую для зарядки телефона или MP3 проигрывателя не получится, необходим преобразователь который выдаст на выходе стабильных 5 вольт. Короче, без доработки, для современных девайсов он не годится.
Хотя жаль, вещь надежная, сделано на века. До сих пор на блошинном рынке можно купить такой велогенератор в рабочем состоянии. По мощности превосходит даже следующий велогенератор от известного велосипедного брэнда SHIMANO.
ВТУЛОЧНЫЙ ВЕЛОГЕНЕРАТОР
Электрогенератор от SHIMANO
достаточно дорогая игрушка. Есть определенные сложности в установке, например нужно переспицовывать переднее колесо для установки такого генератора. Напряжение выдает не стабилизированное, т.е. электронные устройства запитать напрямую так же не получится — нужен преобразователь напряжения
. А не какой то там, делитель из двух резисторов как пишут в разных некомпетентных источниках.
Велогенератор Shimano AlfineDH-S701 на колесе
Напряжение выдает 6 вольт, мощность 2,4 Ватта. Вполне пригоден для питания фары.
Самый дешевый втулочный генератор SHIMANO стоит от 35$.
Посмотрите видео о проверке характеристик SHIMANO DH-3N30:
Изобретение Китайского велопрома, появился не так давно. Оригинальная идея снимать энергию с цепи велосипеда и встроенный преобразователь напряжения позволят подключить на зарядку телефон, MP3 плейер или другое устройство расчитаное на питание с USB разъема. Встроенный небольшой аккумулятор позволяет выдавать стабильное напряжение 5 вольт и ток до 1 Ампера.
ЦЕПНОЙ ВЕЛОГЕНЕРАТОР на вилке
Минусы этого велогенератора — дополнительный шум и ненадежное крепление на задней вилке велосипеда.
Посмотрите видео о ЦЕПНОМ ВЕЛОГЕНЕРАТОРЕ:
Бесконтактный генератор MAGNIC – первая компактная бесконтактная динамо – машина для велосипеда. Новое изобретение, которое может сделать революцию в оснащении велосипеда электрооборудованием. Генератор может вырабатывать электрическую энергию, не прикасаясь к колесу, как классические генераторы.
На рынке есть некоторые модели, которые также вырабатывают электричество не соприкасаясь с колесом, но при этом на колесе должны располагаться магниты. MAGNIC работает без магнитов, причём в полной мере давая светодиодам, являющимися источником света необходимое количество электроэнергии. Крепится к вилке велосипеда, если используется в качестве фары или на задние перья, если используется в качестве габаритных огней. Снимается и устанавливается за несколько секунд.
Принцип работы бесконтактного генератора электричества для велосипеда
Генератор MAGNIC работает со всеми видами металлических сплавов, из которых можно изготовить обода велосипеда (алюминий, сталь, магний). Алюминий и магний как известно не являются магнитными металлами, но они являются токопроводящими.
При движении обода колеса велосипеда, относительно магнита, на границе токопроводящего материала из которого сделан обод возникают вихревые индукционные токи – в данном случае металлической оправе. Эти вихревые токи имеют собственные магнитные поля, которые поглощаются катушкой в MAGNIC.
Таким образом вырабатывается электрическая энергия. Хотя нет никакого трения, магнитное поле вихревых токов всё же имеет минимальный эффект торможения, но он настолько незначительный, что его не принимают в расчёт.
Преимущества бесконтактного генератора электричества
- малый вес;
- быстрая установка и снятие;
- не нужны батареи и аккумуляторы;
- нет шума;
- нет трения;
- нет износа покрышки, как в контактном генераторе;
- работает со всеми металлами, из которых сделан обод, кроме карбоновых
- размер колёс не имеет значения
- отсутствие проводов – всё заключено в одной герметичной коробке;
- может работать в любых погодных условиях (дождь, грязь, снег) – расстояние между ободом и генератором составляет 5 мм.
В мире, где более половины населения вообще не имеет доступа к электроэнергии или доступ этот значительно ограничен, устройство, которое преобразует мышечную энергию человека в электричество, может значительно повлиять на развивающиеся страны, а его потенциал способен изменить жизни миллиардов людей.
Манодж Бхаргава (Manoj Bhargava) – американский миллиардер с индийскими корнями, владелец компании, выпускающей мегапопулярный в США энергетический напиток 5-hour Energy, основал движение под названием «Billions in Change » (рус. Миллиарды Меняются). Его целью служит «создание лучшего будущего, посредством разработки и внедрения технологий для решения наиболее серьезных мировых проблем в таких областях, как запасы пресной воды, энергия и здоровье».
В рамках проекта были представлены несколько инновационных решений, способных в корне изменить жизни многих людей – это стационарный велосидед-генератор, медицинский аппарат, новый способ получения геотермальной энергии и промышленный метод получения питьевой воды.
Байк-генератор
С помощью своего велосипеда-электрогенератора «Free Electric» Маноджа Бхаргава намерен снабдить электричеством миллионы домов по всему миру, которым не доступны центральные электросети. Так, например, в Индию, уже в начале следующего года планируется поставить 10 000 гибридных «электробайков», оснащенных батареей, которая, по его словам, способна обеспечить суточную потребность в энергии для сельского дома, после, всего лишь, одночасового вращения педалей.
Видео: Генератор-велосипед Free Electric
«Он настолько прост, что, я думаю, мы сможем продавать его по 100 долларов… Любой человек, занимающийся ремонтом велосипедов сможет починить его», - рассказывает о своем детище Бхаргава. И действительно – проще некуда: педальный привод вращает ротор электрического генератора, который сохраняет энергию в батарее. Первые 50 байков Free Electric будут опробованы в 15 или 20 деревнях штата Уттаракханд на севере Индии и только потом, в первом квартале 2016, последует основная партия. Кроме того, что велосипеды будут произведены в самой Индии, ни каких деталей миллиардер не сообщает.
Бхаргава, бросивший Принстонский университет после года обучения и скитавшийся по ашрамам родной Индии в течении 12 лет, на генерирующем электричество велосипеде не остановился. Он также разработал эффективный метод превращения морской воды в питьевую, создал аппарат для улучшения кровообращения и предложил концепцию по добыче неограниченного количества геотермальной энергии с помощью графенового кабеля.
«Если вы богаты, то ваш долг помогать тем, кто ничего ни имеет», - говорит 62-летний филантроп в документальном фильме «Billions in Change» , рассказывающем о проектах его мичиганской лаборатории Stage 2 Innovations lab . «Действительно изменяйте жизнь людей, а не просто говорите об этом», - делится своими мыслями Бхаргава.
Здоровье
Команда инженеров его лаборатории, которую называют «лучше всех финансируемым поприщем для инженеров, какое только можно представить» успешно работает и в медицинском направлении. Ими разработан «Renew» - аппарат, который играет роль вспомогательного сердца, вытесняющего кровь из ног к центральным органам человеческого тела.
Видео: Медицинский аппарат Renew, обзор
«Renew представляет собой машину для улучшения кровотока, которая использует метод УНКП (усиленная наружная контрпульсация). УНКП улучшает кровообращение путем вытеснения крови из нижних частей тела к его центральным органам, одновременно разгружая сердце. Это похоже на дополнительную подачу крови между каждым сердцебиением. Таким образом, скорость кровобращения возрастает и снижается нагрузка на сердце, доставляя больше питания и кислорода органам человека» - говорится на сайте Billions in Change.
Вода
Проблемы нехватки воды и засухи исследователи Stage 2 Innovations lab предлагают решить с помощью устройства Rain Maker (рус. создатель дождя) – машины, способной превращать грязную или соленую воду в питьевую с производительностью 1000 галлонов (3785 литров) в час.
Видео: Опреснитель морской воды Rain Maker
По словам Бхаргавы, вода, которою можно использовать также в сельскохозяйственных целях, может доставляться потребителям прямо из оснащенных его машинами баржей, расположенных в прибрежных морских водах. На данный момент опреснительный аппарат размером с небольшой автомобиль тестируется исследовательским отделом в Нью-Мексико.
Энергия Земли
Манодж Бхаргава вынашивает еще более грандиозную идею – избавить мир от зависимости от ископаемых видов топлива, использование которых отравляет атмосферу парниковыми газами. Как бы не рассуждали люди о вопросах загрязнения окружающей среды, в фильме он говорит: «Загрязнение – это проблема», и предлагает свое «простое» решение: «Возьмите энергию, лежащую в недрах Земли».
Видео: Billions in Change Solution - бесконечная энергия Земли
Геотермальная энергия уже давно используется в различных странах, таких как Индонезия, Исландия, Норвегия и другие. Но Бхаргава применяет совсем другой подход. Вместо того, чтобы использовать для доставки тепла на поверхность смешанный с различными химикатами пар, он предлагает делать это с помощью графенового троса. Графен известен своей прочностью, которая выше чем у стали, кроме того, он обладает «невероятной» теплопроводностью.
«Нет необходимости сжигать что-либо. Если вам удастся «поднять» тепло на поверхность, менять инфраструктуру не понадобится», - говорит миллиардер, добавляя, что коммунальные предприятия будут просто доставлять энергию потребителям вместо природного газа, угля или нефти.
По оценкам Бхаргава, с применением геотермальных технологий можно отказаться от 85% объема современного потребления углеводородов. По его словам, карты Земли показывают, что, как минимум, половина планеты обладает богатыми запасами подземного тепла, а поскольку графеновый кабель способен «работать» и в горизонтальном направлении, вторая половина - также может быть освоена.
«Я думаю, меня скоро кто-нибудь убьет» - шутит предприниматель-филантроп, высказываясь о том, как подобная идея может изменить геополитику. Работы над инновационной геотермальной технологией ведутся в сингапурском исследовательском центре, а первые результаты разработки графеногово троса и его фотографии планируется представить уже в этом году.
Идея о создании этого велогенератора родилась в тот момент, когда заряд у аккумуляторов полностью истощился. Если вы хотите, чтобы фонарь на вашем велосипеде ярко освещал вам путь, и при этом не желаете иметь хлопот с перезарядкой или покупкой батарей – этот материал для вас!
Краткое описание проекта:
- Отсутствие батарей! Энергия будет накапливаться в двух суперконденсаторах емкостью по 100Ф и рабочим напряжением 2,7В.
- Зарядка займет несколько минут, но фонарь будет светить максимально ярко, как только вы начнете крутить педали.
- Прежде чем фонарь начнет тухнуть с момента остановки должно пройти не менее 15 минут (например, при остановке на светофоре или при другой ситуации, когда генератор не работает). Мощный светодиод на 1Вт имеет рабочее напряжение равное 3,5В. Приняв это во внимание и используя нужные резисторы, можно изменять этот временной промежуток с 4 до 30 минут. Светодиоды потребляют ток до 350мА, конструкция в примере питается от тока 350мА и при этом свет остается достаточно ярким для того, чтобы ослеплять водителей.
- Генератор обеспечивает освещение и при этом сохраняет заряд в конденсаторах. В примере был использован шаговый электродвигатель от матричного принтера. С помощью мультиметра было определено, что он может вырабатывать ток силой до 500мА.
- Еще одним преимуществом является то, что конденсаторы являются саморегулирующимися. Это значит, что они не будут перегружены при зарядке.
Прежде всего, для сборки велогенератора вы должны найти подходящий для наших целей шаговый двигатель. Вам нужен мотор с очень низким сопротивлением в катушках. В примере использован двигатель, на наклейке которого указаны 2,88В и 2,4А, с сопротивлением в катушках 1,2Ом. На испытаниях этот мотор выдавал ток силой 500мА при 400 об/мин. При езде на велосипеде при скорости 15 км/ч, генератор будет делать от 160 до 200 оборотов в минуту. Это означает, что мотор надо установить рядом с втулкой заднего колеса для снижения усилия на его вращение, в отличие от старого динамо, рассчитанного на 1000 об/мин.
Во-вторых, вам нужно будет приобрести пару суперконденсаторов о которых шла речь выше.
В-третьих, вам также понадобятся:
- Импортные диоды 1N4004 (8шт) – они преобразуют переменный ток, выработанный двигателем, в постоянный.
- Стабилизатор напряжения LM317T (1шт).
- Керамический конденсатор 0,1мкФ (1шт).
- Резисторы 240Ом и 820Ом 0,25Вт для стабилизатора напряжения, которые дадут нам ток 5,5В, необходимый для конденсаторов. Это значение не должно быть превышено!
- Светодиод мощностью 1Вт (1шт).
- Резистор для светодиода 11Ом 0,25Вт (1шт), даст ток силой около 160мА.
Вот список того, что также понадобится:
- Корпус фары для того, чтобы вставить туда светодиод.
- Небольшой корпус для защиты конденсаторов от повреждений.
- Провода.
- Отрезок пластиковой трубы диаметром 10см шириной около 2,5см. Он будет закреплен эпоксидной смолой на спицах колеса.
- Резиновый шкив или колесо для двигателя диаметром 5см.
- Различные инструменты, в том числе паяльник.
Приступим к сборке нашего велогенератора.
Во-первых, я не озаботился созданием печатной платы, а просто спаял все компоненты схемы вместе, после чего залил все эпоксидным клеем для защиты.
У двигателя в примере имеется шесть проводов, два из которых использованы не будут (Com), а другие четыре, с обмоток – и есть те, которые нам понадобятся.
Спаяв диоды таким образом, как показано на схеме, мы получим параллельную схему из двух диодных мостов, которая преобразует переменный ток в постоянный. Припаяйте конденсатор между «плюсом» и «минусом», это стабилизирует регулятор напряжения. После этого припаяйте на место LM317 и резисторы. Установите светодиод и токоограничивающий резистор в корпусе фары. Соедините проводами фару с конденсаторами, включив в цепь между ними выключатель, и далее – со стабилизатором напряжения.
Последовательность соединения:
Шаговый двигатель - Стабилизатор напряжения - Конденсаторы - Выключатель - Фара
Теперь приступим к монтажу двигателя на велосипед. Для фиксации мотора используйте хомуты для труб, которые можно закрепить в отверстиях под дисковые тормоза. Резиновое колесико двигателя должно бегать по поверхности секции пластиковой трубы диаметром 10см. Эта секция должна быть закреплена при помощи эпоксидного клея и клеящей ленты, но, возможно, потребуются резьбовые хомуты для более надежного крепления – это предупредит проскальзывание резинового колесика велогенератора по ее поверхности.
Я сделал этот фрикционный велогенератор для велосипеда, чтобы питать фонарик и задние лампочки. Идею и много информации для этого проекта педального генератора я нашел в интернете.
Недавно я купил велосипед, для того, чтобы ездить на работу и по городу, и решил, что ради безопасности мне нужна подсветка. Мой передний фонарь питался от двух батареек АА, а задняя лампочка от 2 батареек ААА, в инструкции было сказано, что передний свет будет работать 4 часа, а задний — 20 часов в режиме мигания.
Хотя это и неплохие показатели, но все же требуют некоторого внимания, чтобы батарейки не сели в неподходящий момент. Я купил этот байк за его простоту, единственная скорость означает, что я могу просто сесть и поехать, но постоянная замена батарей становится дорогой и усложняет его использование. Добавив динамку для велосипеда, я могу подпитывать батарейки прямо во время езды.
Шаг 1: Собираем запчасти
Если вы хотите собрать динамо машину своими руками, то вам понадобится несколько вещей. Вот их список:
Электроника:
- 1x шаговый двигатель — я достал свой из старого принтера
- 8 диодов — я использовал персональную силовую установку использовала 1N4001
- 1x Регулятор напряжения — LM317T
- 1x Макетная плата с печатная платой
- 2х резистора — на 150 Ом и на 220 Ом
- 1x радиатор
- 1x Разъем для батареи
- Цельная проволока
- Изоляционная лента
Механические части:
- 1x держатель для велосипедного отражателя — я снял его с велосипеда, когда подключал свет.
- Алюминиевая угловая заготовка, вам понадобится кусок длиной примерно 15 см
- Маленькие гайки и болты — я использовал винты от принтера и некоторые другие б/у детали
- Маленькое резиновое колесо — прикрепляется к шаговому двигателю и трется о колесо при его вращении.
Инструменты:
- Дремель — он не совсем необходим, но делает вашу жизнь намного проще
- Сверла и биты
- Напильник
- Отвертки, гаечные ключи
- Макетная плата для тестирования схемы до того, как вы поставите всё на велосипед.
- Мультиметр
Шаг 2: Создаём схему
Показать еще 10 изображений
Давайте сделаем схему динамомашины для велосипеда. Неплохой идеей является проверить все перед тем, как спаять все вместе, поэтому сначала я собрал всю схему на макетной плате без припоя. Я начал с разъема двигателя и диодов. Я распаял разъем от печатной платы принтера. Размещение диодов в такой ориентации изменяет поступающий от двигателя переменный ток, на постоянный ток (выпрямляет его).
Шаговый двигатель имеет две катушки, и вам необходимо убедиться, что каждая катушка подключена к одному набору диодных групп. Чтобы узнать, какие провода от двигателя подключены к одной и той же катушке, вам просто нужно проверить контакт между проводами. Два провода связаны с первой катушкой, и два со второй катушкой.
Как только схема будет собрана на макетной плате без припоя — проверьте ее. Мой мотор вырабатывал до 30 вольт при нормальной езде на велосипеде. Это 24-вольтный шаговый двигатель, так что его эффективность кажется мне разумной.
При установленном регуляторе напряжения выходное напряжение составляло 3,10 вольт. Резисторы контролируют выходное напряжение, и я выбрал варианты на 150 и 220 Ом для получения 3,08 вольт. Проверьте этот калькулятор напряжения LM317 , чтобы увидеть, как я рассчитал свои показатели.
Теперь всё нужно спаять на печатной плате. Чтобы сделать аккуратные соединения, я использовал маленький калибровочный припой. Он быстрее нагревается и обеспечивает лучшее соединение.
В файле.Pdf вы найдёте, как все связано на печатной плате. Изогнутые линии — это провода, а короткие черные прямые линии – это то, где вам нужно спаять перемычки.
Файлы
Шаг 3: Установка мотора
Крепление двигателя было выполнено из алюминиевого уголка и кронштейна отражателя. Чтобы смонтировать двигатель, в алюминии были просверлены отверстия. Затем, чтобы освободить место для колеса, была вырезана одна сторона угла.
Колесо было прикреплено путем наматывания изоленты вокруг вала двигателя до тех пор, пока соединение не будет достаточно плотным, чтобы надеть колесо прямо на изоленту. Этот метод неплохо работает, но в будущем его нужно доработать.
Как только мотор и колесо были присоединены к алюминию, я нашел на раме подходящее место, чтобы все установить. Я прикрепил заготовку к трубке сиденья. Рама моего велосипеда — 61 см, поэтому площадь, на которой установлен генератор, довольно велика по сравнению с велосипедами меньшего размера. Просто найдите на своем велосипеде лучшее место для установки генератора.
После того, как я нашел подходящее место, я сделал отметки под алюминиевый кронштейн с установленным кронштейном отражателя, чтобы его можно было обрезать по нужному размеру. Затем я просверлили отверстия в кронштейне и алюминии, и смонтировал конструкцию на байке.
Я закончил сборку велосипедного генератора на 12 вольт, прикрепив двумя стойками проектную коробку к алюминиевому креплению.
Шаг 4: Подцепляем провода
Динамомашина для велосипеда собрана, теперь все что нужно – просто подключить провода к лампочкам. Я протолкнул концы проводов за клеммами аккумулятора к передней фаре, затем просверлил отверстие в её корпусе, чтобы пропустить провода внутрь. Затем провода были подключены к разъему аккумулятора. В проектной коробке также нужно будет сделать отверстия для проводов.
