Bicycle generator: The ultimate DIY guide (With examples!)/pl

Dane o lokalizacji

Mapa	Ładowanie mapy... +− Ulotka | © Współtwórcy OpenStreetMap
Lokalizacja	Arcata , Kalifornia
Współrzędne	40° 51' 59,46" N, 124° 4' 58,22" W

Prawdopodobnie znasz siłę pedałowania, przynajmniej w jej najbardziej konwencjonalnej formie: jeździe na rowerze! W CCAT idea pedałowania w celu wytworzenia energii, którą można przełożyć na pracę, została rozszerzona poza konwencjonalne formy. Pedałując na rowerze, można zasilić telewizor, laptopa, pralkę, wiertarkę stołową… możliwości są ograniczone jedynie wyobraźnią.

Celem tej strony jest przedstawienie poradnika „jak zbudować” generator napędzany rowerem . Pierwsze dwa kroki będą również przydatne dla osób, które chcą zbudować mechaniczne urządzenie napędzane pedałami , ponieważ komponenty są zasadniczo takie same, z pewnymi drobnymi różnicami, które zostaną określone w każdym przypadku.

Oczywiście nie zaszkodzi poprosić o pomoc Barta Orlando , eksperta od napędów pedałowych. CCAT prowadzi listę urządzeń , nad którymi pracowali studenci, abymóc z niej skorzystać .

Oto elementy potrzebne do zbudowania urządzenia elektrycznego DIY zasilanego pedałami:

• Rower stacjonarny lub rower treningowy
• Pasek i koło pasowe
• Generator
• Dioda
• Bezpiecznik
• Bateria
• Falownik
• Prosta maszyna

Rower to pierwszy element urządzenia napędzanego pedałami. Można na nim używać praktycznie każdego roweru, w tym roweru wielobiegowego, roweru górskiego, a nawet roweru treningowego (takiego jak ten używany w elektrycznym blenderze CCAT )! Oczywistą, ważną cechą jest to, że ramiona lub nogi obracają korbą przymocowaną do przekładni, powodując obrót koła.

Zaprojektowanie urządzenia napędzanego pedałami, takiego jak przenośny generator energii pedałowej firmy Rowan, ma swoje zalety. Wymaga jednak więcej pracy niż użycie roweru treningowego, ponieważ rower treningowy jest zaprojektowany do jazdy stacjonarnej. Rowery mogą być bardzo tanie (w Arcata w Kalifornii świetnym źródłem informacji jest The Bike Library , gdzie rowery można wypożyczyć praktycznie za darmo!). Używanie roweru do zasilania urządzenia pozwala zaoszczędzić na rachunkach za energię i daje rowerowi drugie życie.

Jednym z kluczowych wyzwań przy projektowaniu urządzenia napędzanego pedałami jest stabilność roweru. Przednie koło musi być zabezpieczone przed przesuwaniem. Należy je zdemontować i ustabilizować ramę, umieszczając je między pustakami betonowymi lub użyć odpowiedniego wspornika. Tylne koło musi być uniesione, aby mogło się swobodnie obracać. Najlepszym rozwiązaniem wydaje się być stojak pod trenażer rowerowy, taki jak ten zastosowany w WaterPod Tour de Volts . Nie będzie on wymagał demontażu opon ani trwałych modyfikacji roweru, dzięki czemu rower będzie nadal nadawał się do użytku. Inną, bardziej pracochłonną opcją jest użycie belek 2x4 i sklejki, aby stworzyć podwyższoną platformę, na której opona będzie się unosić. Należy zadbać o to, aby rower był solidny i stabilny.

Po prawidłowym ustawieniu roweru w pozycji stojącej, ruch pedałów należy regulować za pomocą koła zamachowego. Zasadniczo koło zamachowe to ciężka, obracająca się tarcza służąca do magazynowania momentu obrotowego. Koło zamachowe przeciwdziała zmianom prędkości, co pomaga ustabilizować obroty wału generatora, ponieważ rower generuje nierównomierny moment obrotowy. Aby uzyskać bardziej szczegółowe informacje na temat kół zamachowych, w tym charakterystykę konstrukcyjną, kliknij tutaj . Jeśli nie zależy Ci na tymczasowym unieruchomieniu roweru, możesz zdjąć oponę i dętkę z tylnego koła i podłączyć pasek klinowy do koła pasowego przymocowanego do generatora (w typowym rowerze 10-biegowym pasek klinowy w rozmiarze B powinien pasować do koła pasowego 2,5 cala).

Rower treningowy, taki jak ten zastosowany w Pedal Power MEOW, to doskonały wybór. Jest zaprojektowany do jazdy stacjonarnej, więc powinien być stabilny. Ponadto wiele niezbędnych dodatków do roweru nie jest potrzebnych. W wielu przypadkach koło zamachowe jest już zamontowane wokół obracającego się koła roweru. Najlepiej, aby koło zamachowe montowane z przodu miało kanał na pasek klinowy. Sprawdzona przerzutka rowerowa to 52-zębowa tarcza w rowerze treningowym, połączona łańcuchem z kołem zamachowym, które ma 16-zębowy wolnobieg. Sprawdzona średnica koła zamachowego to 15,5 cala (39,7 cm) z litego metalu.

Pas jest potrzebny do połączenia obracającego się koła roweru (lub koła zamachowego) z generatorem za pośrednictwem koła pasowego. W zależności od konfiguracji, prawidłowe zamontowanie paska może wymagać pewnych prac mechanicznych. Po przygotowaniu koła wystarczy przeciągnąć pasek wzdłuż rowka koła i podłączyć go (bez luzu) do koła pasowego przymocowanego do generatora. Przykład zastosowania paska i koła pasowego można znaleźć w Samoa Hostel Pain in the Axle .

Koło pasowe działa jak koło w rowerze. Pasek mocuje je do generatora. Dzięki temu praca wykonana na rowerze jest przenoszona na generator. Pasek i koło pasowe to jedne z sześciu prostych maszyn, powszechnie używanych w różnego rodzaju projektach mechanicznych.

W urządzeniach napędzanych pedałami, rodzaj potrzebnego koła pasowego zależy od tego, czy urządzenie napędzane pedałami zastępuje silnik (jak w przypadku pralki napędzanej pedałami CCAT ), czy też generuje energię elektryczną (jak w telewizorze napędzanym pedałami CCAT ). Urządzenia zastępujące silnik zazwyczaj wykorzystują koło napędowe zamontowane na wale. Zaleca się stosowanie koła pasowego generatora o średnicy 7,5-10 cm (3-4 cale). Średnicę koła pasowego można zmienić, aby zmniejszyć siłę potrzebną do jego obracania, poprzez zastosowanie koła o większej średnicy. Jednak koło pasowe w urządzeniach generujących energię elektryczną wykorzystuje pasek klinowy.

Pasek wentylatora, taki jak ten stosowany w telewizorach CCAT i magnetowidach pedałowych , musi być wystarczająco szeroki, aby pokryć obwód koła zamachowego, koła generatora i odległość między kołami. Paski klinowe marnują około 20% siły pedałowania na tarcie. Paski zębate mają wydajność około 95%.

Ramiona dźwigni w mechanizmach korbowych, takie jak te zastosowane w generatorze drezyny Flock House , mogą zwiększyć moc wyjściową (znacznie) o ponad 50%. Jeden z takich systemów został zaprojektowany przez Maurice'a Houbrackena .

Podobny cel można osiągnąć, stosując koła zębate w napędach łańcuchowych, które są eliptyczne, a nie okrągłe. Na przykład, jeśli koło zębate przymocowane do pedałów roweru jest eliptyczne, z główną osią prostopadłą do osi korb pedałów, a oś pedałów przechodzi przez środek elipsy, to w efekcie przełożenie napędu zmienia się wraz z obrotem pedałów. Gdy stopa rowerzysty kieruje się w dół, przełożenie jest najwyższe, aby osiągnąć największą prędkość. Gdy stopy rowerzysty poruszają się poziomo, z niewielką siłą, przełożenie jest najniższe, zapewniając najlepszą przewagę mechaniczną i pozwalając stopom przekroczyć to ustawienie tak szybko, jak to możliwe.

Każda z tych konfiguracji ma inny zestaw parametrów projektowych, ale ich cel jest taki sam: dostarczanie energii mechanicznej w postaci obracającego się pasa do generatora, który następnie wytworzy energię elektryczną.

Można powiedzieć, że to w generatorze dzieje się magia. Generator wykorzystuje ruch wirowy (w naszym przypadku wytwarzany przez pedałowanie na rowerze) do wirowania magnesów, wytwarzając prąd elektromagnetyczny. Prąd ten można wykorzystać na wiele sposobów, ale jego przypadkowe użycie najprawdopodobniej doprowadzi do awarii lub zniszczenia urządzenia elektrycznego lub elektronicznego. Więcej informacji o generatorach znajdziesz tutaj .

W przypadku tego poradnika, tak naprawdę liczy się tylko wybór odpowiedniego generatora. Zazwyczaj najlepszym generatorem jest silnik prądu stałego z magnesami trwałymi, który generuje napięcie 24 V przy 600 obr./min (silnik działa jak generator, o ile dioda i bezpiecznik są połączone szeregowo, czyli w szeregu n, w terminologii elektrotechnicznej, między generatorem a akumulatorem).

Również generatory prądu stałego 24 V, które okazały się skuteczne, to generatory z magnesami trwałymi o prędkości znamionowej 1800 obrotów na minutę (obr./min) i potencjale mocy wyjściowej 1/3 KM. Napięcie wyjściowe jest wprost proporcjonalne do liczby obrotów na minutę, a system ten może obracać generator z prędkością 900 obr./min. Daje to napięcie wyjściowe 12 V.

Nie używaj alternatora samochodowego. Wymaga on zbyt dużej prędkości obrotowej (3000–10 000 obr./min) i zużywa 1/3 siły pedałowania do zasilania elektromagnesu, zamiast stosować magnesy trwałe, które nie zużywają prądu.

Już prawie gotowe! Teraz zajmiemy się elektryką. Czas podłączyć akumulator do generatora (z kilkoma elementami pomiędzy).

Przewód miedziany linkowy o grubości 10 AWG. Nie należy używać litego drutu miedzianego. Prąd elektryczny jest przewodzony wzdłuż powierzchni przewodu miedzianego. Im większa powierzchnia, tym mniejszy opór (strata energii spowodowana zamianą prądu na ciepło). Im więcej miedzianych żył, tym lepiej.

Czy kiedykolwiek przechodziłeś przez linię, gdzie kołowrotek był używany do poruszania się ludzi tylko w jednym kierunku, na stację metra lub do parku rozrywki? Dioda działa zasadniczo tak samo w przypadku prądu. Jednokierunkowy zawór elektryczny umieszczony na przewodzie dodatnim lub ujemnym. Musi mieć natężenie 25 amperów i napięcie co najmniej 35 woltów. Ponieważ silnik jest urządzeniem dwukierunkowym, musi być coś, co zapobiegnie cofaniu się prądu, powodując, że silnik działa jak silnik, a nie jak generator (silnik wykonuje odwrotną funkcję niż generator, ponieważ pobiera prąd i przekształca go w energię mechaniczną).

Diodę można kupić w Radioshack za około dolara. Dioda będzie umieszczona między generatorem a akumulatorem, a między nią a akumulatorem będzie znajdował się jedynie bezpiecznik. Dioda ma jednak zarówno biegun dodatni, jak i ujemny. Upewnij się, że biegun dodatni jest podłączony do dodatniego, a biegun ujemny do ujemnego, w przeciwnym razie urządzenie nie będzie działać. Sprawdź opakowanie diody, aby ustalić, który biegun jest który. Jeśli nadal masz problem, skontaktuj się z obsługą klienta w Radioshack lub innym sklepie elektronicznym.

Pojęcie bezpiecznika jest powszechnie znane. Jeśli w instalacji elektrycznej wystąpi przepięcie, które spowoduje przepływ zbyt dużego prądu przez bezpiecznik, bezpiecznik pęknie, co spowoduje przerwę w obwodzie (znaną jako przerwa w obwodzie). Ta przerwa uniemożliwia przepływ prądu. Tak, to uniemożliwia działanie urządzenia. Zapobiega również zniszczeniu urządzeń przez zbyt duży prąd. Za cenę bezpiecznika, Twoje urządzenie może znowu działać!

Bezpiecznik powinien mieć natężenie 25 amperów i być podłączony pomiędzy dodatnim biegunem akumulatora a dodatnim biegunem diody.

Przykład generatora rowerowego wykorzystującego bezpieczniki można znaleźć na stronie WaterPod Bicycle Energy Generator

Regulator napięcia ogranicza ilość przepływającego prądu, gdy akumulator jest w pełni naładowany, aby zapobiec jego uszkodzeniu.

Przymocowany do roweru treningowego.

Akumulator magazynuje wytwarzaną przez Ciebie energię i uwalnia ją w sposób stabilny, przy dowolnym napięciu i natężeniu prądu, dla którego został zakupiony. Oznacza to, że musisz dopasować akumulator do potrzeb swojego urządzenia. Możesz użyć kilku akumulatorów równolegle (wszystkie podłączone obok siebie do tego samego urządzenia, w naszym przypadku generatora), aby uzyskać odpowiednie dopasowanie. Ponownie, polecam zasięgnięcie porady u sprzedawcy elektroniki dotyczącej konkretnej konfiguracji. Po ustaleniu parametrów akumulatora wystarczy podłączyć zacisk dodatni zespołu dioda-generator-bezpiecznik do zacisku dodatniego akumulatora, a zacisk ujemny do zacisku ujemnego.

Akumulator głębokiego rozładowania 12 V można doładować za pomocą pedału, ale lepiej jest użyć pedału, aby dopasować obciążenie urządzenia elektrycznego zasilanego z akumulatora lub za pośrednictwem falownika. Jeszcze lepiej jest ładować mniejsze latarki lub baterie do telefonów komórkowych. Najlepiej w ogóle nie używać akumulatora, na przykład w przypadku blendera elektrycznego zasilanego pedałem.

Jeszcze jeden krok...

Falownik przekształca prąd stały (pochodzący z generatora) w prąd przemienny (taki sam, jaki pochodzi z gniazdka ściennego). Zamienia on prąd stały o napięciu 12 V na prąd przemienny o napięciu 110 V. Alternator powinien być wyposażony w wtyczkę z trzema bolcami, aby ułatwić podłączenie do urządzenia. Wystarczy podłączyć wtyczkę urządzenia do gniazda alternatora, a przewody alternatora do dodatniego i ujemnego zacisku akumulatora. Jak zawsze, należy pamiętać o podłączeniu bieguna dodatniego do dodatniego, a ujemnego do ujemnego.

Falowniki muszą być w stanie obsłużyć potencjalne szczytowe obciążenia elektryczne. Aby określić obciążenie, należy sprawdzić zapotrzebowanie na moc z tyłu urządzenia. Obliczenie to należy wykorzystać, aby upewnić się, że falownik jest w stanie obsłużyć obciążenia elektryczne. Większość falowników różni się wydajnością pod obciążeniem elektrycznym, umożliwiając przekształcenie 60%–90% pierwotnego prądu stałego o napięciu 12 V w prąd przemienny o napięciu 110 V.

To wszystko! Jesteś gotowy do generowania energii elektrycznej i jednocześnie do świetnego treningu! Podczas generowania energii elektrycznej dla urządzeń elektrycznych innych niż elektronika, takich jak lampy, falownik nie jest potrzebny. Po długim i żmudnym procesie, w końcu nadszedł czas na jego przetestowanie.

Ta część będzie się różnić w zależności od projektu, ale chodzi o to, aby użyć jednego lub więcej pasów i kół pasowych do obracania mechanizmu, który w przeciwnym razie byłby napędzany energią elektryczną. Na schemacie Matthew Rhodesa pas jest podłączony bezpośrednio do silnika, który napędza pralkę. To najprostsza konfiguracja. Aby dowiedzieć się więcej o maszynach prostych, kliknij tutaj .

Rower CCAT Barts

Generator rowerowy CCAT

CCAT Brian Willson

Konwerter energii ludzkiej CCAT

Moc roweru dziecięcego CCAT

Ładowarka akumulatorów pedałowych CCAT

Generator koncertowy CCAT

CCAT pedal david brower

Blender elektryczny pedałowy CCAT

Frisbee pedałowe CCAT

Gniazdo pedału CCAT

Laptop CCAT zasilany pedałami

Telewizor CCAT zasilany pedałami

Maszyna do szycia pedałowa CCAT

CCAT pedał telewizor i magnetowid

Pralka pedałowa CCAT

Generator pedałów CCAT Real Goods

Flock House przygotowany od stóp do głów

Generator drezyn Flock House

Pedal Power MEOW

• Zasoby rowerowe:
  • W wypożyczalni rowerów Bike Library w Arcata w Kalifornii możesz wypożyczyć rower na 6 miesięcy za 20 dolarów. Zwrot pieniędzy otrzymasz, jeśli zwrócisz rower w ciągu 6 miesięcy!
  • ScienceShareware podaje przykład napięcia stałego wytwarzanego przez rower stacjonarny.
• Stojaki na rowery / trenażery:
  • Convergence Tech oferuje doskonały stojak specjalnie do generowania prądu z pedałów. Firma sprzedaje instrukcje i udostępnia listy części, co ułatwia zakup. Większość ciężkiej pracy jest wykonana za Ciebie!
• Generatory:
  • Obejrzyj ten aplet Java pokazujący jak działają generatory elektryczne. Świetnie!
  • Listę dostawców generatorów można znaleźć w katalogu Thomas Register .
• Diody:
  • Dowiedz się więcej o działaniu diody tutaj
• Baterie, bezpieczniki, inwertery, generatory i inny sprzęt elektryczny można nabyć w firmie Mouser Electronics .

• Oficjalna strona CCAT
• Zobacz aktualne badania dotyczące mocy pedałów opublikowane przez CCAT .
• Tutaj dowiesz się więcej o prądzie elektrycznym w Twoim domu .
• Alternator może być przydatny w niektórych modelach z napędem pedałowym. Dowiedz się więcej tutaj .

Sendog6913 17:30, 2 marca 2008 (PST)Cal Poly Humboldt - CCAT

▼To projekt Centrum Technologii Odpowiednich Uniwersytetu Stanowego Humboldt . Zobacz inne projekty CCAT na Appropedii lub odwiedź stronę główną CCAT .