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

данные о местоположении

Карта	Загрузка карты... +− Листовка | © Участники OpenStreetMap
Расположение	Арката , Калифорния
Координаты	40° 51' 59,46" с.ш., 124° 4' 58,22" з.д.

Скорее всего, вы знакомы с использованием педалей, по крайней мере, в наиболее традиционной форме: езда на велосипеде! В CCAT идея использования педалей для выработки энергии, которая может быть преобразована в работу, вышла за рамки традиционной формы. Крутя педали велосипеда, можно питать телевизор, ноутбук, стиральную машину, сверлильный станок... возможности ограничены только вашей фантазией.

Цель этой страницы — предоставить пошаговое руководство по сборке генератора, работающего от велосипеда . Первые два шага также будут полезны тем, кто хочет собрать механическое устройство, приводимое в движение педалями , поскольку компоненты в основном одинаковы, с некоторыми незначительными различиями, которые будут указаны в каждом конкретном случае.

Конечно, не помешает обратиться за помощью к эксперту по педальным приводам Барту Орландо . В качестве справочного материала для вашего проекта, CCAT ведет список устройств , над которыми работали студенты.

Вот компоненты, необходимые для создания самодельного электрического устройства, работающего от педали газа:

• Стационарный велотренажер или велотренажер
• Ремень и шкив
• Генератор
• Диод
• Предохранитель
• Батарея
• Инвертор
• Простая машина

Велосипед — это первый элемент устройства, работающего от педалей. Подойдет практически любой велосипед, включая многоскоростной, горный и даже велотренажер (например, тот, что используется в педальном электрическом блендере CCAT )! Очевидные важные характеристики здесь заключаются в том, что руки или ноги вращают шатун, прикрепленный к шестерне, заставляя вращаться колесо.

Разработка устройства с педальным приводом на базе стандартного велосипеда, такого как портативный генератор энергии от велосипеда Rowan, имеет свои преимущества. Однако это требует больше усилий, чем использование велотренажера, поскольку велотренажер предназначен для стационарного использования. Велосипеды могут быть очень дешевыми (в Аркате, штат Калифорния, отличным местным ресурсом является «Велобиблиотека» , где велосипеды можно взять напрокат практически бесплатно!). Использование велосипеда для питания устройства позволяет сэкономить на счетах за электроэнергию и дает вашему велосипеду второе предназначение.

Одна из ключевых проблем при проектировании велосипеда с педальным приводом — это его устойчивость. Переднее колесо должно оставаться неподвижным. Можно снять его и стабилизировать раму, поместив её между бетонными блоками, или использовать подходящую опору для колеса. Заднее колесо должно быть приподнято, чтобы свободно вращаться. Лучшим решением, по-видимому, является подставка для велотренажёра, подобная той, что используется в WaterPod Tour de Volts . Она не потребует снятия колес и не потребует необратимых изменений велосипеда, сохраняя его работоспособность. Другой, более трудоемкий вариант — использовать бруски 2x4 и фанеру для создания приподнятой платформы, на которой будет парить колесо. Важно, чтобы велосипед был прочным и устойчивым.

После того, как велосипед правильно установлен в неподвижное положение, движение педалей необходимо регулировать с помощью маховика. По сути, маховик — это тяжелый вращающийся диск, используемый для накопления импульса. Маховик сопротивляется изменениям скорости, что помогает стабилизировать вращение вала генератора, поскольку неравномерный крутящий момент создается велосипедом. Для более подробного объяснения работы маховиков, включая их конструктивные характеристики, нажмите здесь . Если вас не беспокоит временная неработоспособность велосипеда, вы можете снять покрышку и камеру с заднего колеса и использовать ремень с шкивом, прикрепленным к генератору (на типичном 10-скоростном велосипеде подойдет клиновой ремень размера B со шкивом 2,5 дюйма).

Велотренажер, подобный тому, что используется в Pedal Power MEOW, — отличный вариант. Он предназначен для стационарного использования, поэтому должен быть достаточно устойчивым. Кроме того, многие необходимые дополнения к велосипеду не требуются. Во многих случаях маховик уже установлен вокруг вращающегося колеса велосипеда. Предпочтительно использовать маховик, установленный спереди, с каналом для приводного ремня. Эффективной оказалась трансмиссия с 52-зубчатой ​​звездой на велотренажере, соединенной цепью с маховиком, который имеет 16-зубчатую трещотку. Оптимальным диаметром маховика является цельнометаллический маховик диаметром 15,5 дюймов.

Для соединения вращающегося колеса велосипеда (или маховика) с генератором через шкив необходим ремень. В зависимости от вашей конфигурации, может потребоваться некоторая механическая обработка для правильной установки ремня. После того, как колесо будет готово, просто пропустите ремень по канавке колеса и соедините его (без провисания) со шкивом, прикрепленным к генератору. Пример использования ремня и шкива можно найти в статье « Боль в оси» на сайте Samoa Hostel .

Шкив работает подобно колесу велосипеда. Ремень соединяет его с генератором. Это позволяет передавать работу, совершаемую на велосипеде, генератору. Ремень и шкив представляют собой шесть простых механизмов, широко используемых в самых разных механических проектах.

В устройствах с педальным приводом тип необходимого шкива различается в зависимости от того, заменяет ли устройство двигатель (как в случае стиральная машина CCAT с педальным приводом ) или генерирует электроэнергию (как в случае с телевизором CCAT с педальным приводом ). В устройствах, заменяющих двигатель, обычно используется приводной шкив, установленный на валу. Рекомендуемый диаметр генераторного шкива составляет 3-4 дюйма. Диаметр шкива можно изменить, увеличив усилие, необходимое для его вращения. Однако в устройствах, генерирующих электроэнергию, используется приводной ремень.

Ремень вентилятора, подобный тому, что используется в педальном телевизоре и видеомагнитофоне CCAT , должен быть достаточно большим, чтобы покрывать окружность маховика, генераторного колеса и расстояние между каждым колесом. Клиновые ремни теряют около 20% усилий при педалировании из-за трения. Зубчатые ремни имеют КПД около 95%.

Рычаги на шатунах, подобные тем, что используются в генераторе с ручной кареткой Flock House , могут увеличить выходную мощность более чем на 50%. Одна из таких систем была разработана Морисом Хубракеном .

Аналогичного результата можно достичь, используя эллиптические, а не круглые звездочки на цепных передачах. Например, если звездочка, прикрепленная к педалям велосипеда, имеет эллиптическую форму, причем ее главная ось перпендикулярна оси шатунов педалей, а ось педалей проходит через центр эллипса, то передаточное число передачи изменяется по мере вращения педалей. Когда нога велосипедиста движется вниз, передаточное число максимально, что обеспечивает максимальную скорость. Когда ноги велосипедиста движутся горизонтально, с небольшой силой, передаточное число минимально, что обеспечивает наилучшее механическое преимущество и позволяет как можно быстрее преодолеть это положение.

Каждая из этих конфигураций имеет свой набор параметров проектирования, но их назначение идентично: передавать механическую энергию в виде вращающегося ремня генератору, который затем будет вырабатывать электрическую энергию.

Можно сказать, что волшебство происходит в генераторе. Генератор использует вращательное движение (в нашем случае, создаваемое вращением педалей велосипеда) для вращения магнитов, создавая электромагнитный ток. Этот ток можно использовать разными способами, но беспорядочное его использование, скорее всего, приведет к неисправности или поломке вашего электрического или электронного устройства. Подробнее о генераторах можно узнать здесь .

В контексте данного руководства вас интересует лишь выбор подходящего генератора. Как правило, лучшим генератором для этой задачи является двигатель постоянного тока с постоянными магнитами, вырабатывающий 24 вольта при 600 об/мин (двигатель работает как генератор, если диод и предохранитель соединены последовательно n, что в электротехнике означает n между генератором и батареей).

Также эффективными оказались генераторы постоянного тока на 24 вольта, в том числе генераторы с постоянными магнитами, рассчитанные на 1800 оборотов в минуту (об/мин) и потенциальную выходную мощность в 1/3 лошадиной силы. Выходное напряжение прямо пропорционально частоте вращения, и данная система способна вращать генератор со скоростью 900 об/мин. Это обеспечит выходное напряжение 12 вольт.

Не используйте автомобильный генератор. Он должен вращаться слишком быстро (3000-10000 об/мин) и потреблять 1/3 ваших усилий при педалировании для питания электромагнита, вместо того чтобы использовать постоянные магниты, которые не потребляют энергию.

Вы почти у цели! Теперь все работы будут связаны с электричеством. Пришло время подключить аккумулятор к генератору (и выполнить еще несколько промежуточных действий).

Многожильный медный провод сечением 10 AWG. Не используйте одножильный медный провод. Электричество проводится по поверхности медного провода. Чем больше площадь поверхности, тем меньше сопротивление (потери энергии из-за преобразования электричества в тепло). Чем больше медных жил, тем лучше.

Вы когда-нибудь проходили через очередь, где турникет используется для ограничения движения людей только в одном направлении — на станцию ​​метро или в парк развлечений? Диод работает по сути так же с током. Это односторонний электрический клапан, установленный либо на положительном, либо на отрицательном проводе. Он должен быть рассчитан на 25 ампер и не менее 35 вольт. Поскольку двигатель является двусторонним устройством, необходимо предусмотреть механизм, предотвращающий обратный ток, чтобы двигатель работал как двигатель, а не как генератор (двигатель выполняет противоположную функцию генератору, поскольку он принимает ток и преобразует его в механическую энергию).

В магазине Radioshack можно купить диод примерно за доллар. Диод устанавливается между генератором и батареей, между ним и батареей находится только предохранитель. Однако у диода есть как положительный, так и отрицательный вывод. Убедитесь, что вы соединяете положительный вывод с положительным, а отрицательный — с отрицательным, иначе устройство не будет работать. Обратитесь к упаковке вашего диода, чтобы определить, какой вывод за что отвечает, и если у вас все еще возникают проблемы, обратитесь к сотруднику службы поддержки Radioshack или другого магазина электроники.

Принцип работы предохранителя в целом хорошо понятен. Если в электрической системе происходит скачок напряжения, вызывающий прохождение слишком большого тока через предохранитель, он перегорает, создавая разрыв в цепи (известный как разомкнутая цепь). Этот разрыв препятствует дальнейшему прохождению тока. Да, это приводит к выходу устройства из строя. Это также предотвращает повреждение устройств из-за слишком большого тока. За стоимость предохранителя ваше устройство может снова заработать!

Предохранитель должен быть рассчитан на 25 ампер и должен быть подключен между положительной клеммой аккумулятора и положительной клеммой диода.

Пример велосипедного генератора с использованием предохранителей можно посмотреть на сайте WaterPod Bicycle Energy Generator.

Регулятор напряжения ограничивает величину тока, протекающего при полном заряде батареи, чтобы предотвратить ее повреждение.

Прикреплено к велотренажеру.

Аккумулятор накапливает вырабатываемую вами энергию и высвобождает её равномерно, при том напряжении и токе, которые вы выбрали при покупке. Это означает, что вам необходимо подобрать аккумулятор в соответствии с потребностями вашего устройства. Для правильного согласования можно использовать несколько аккумуляторов параллельно (все они подключены бок о бок к одному и тому же устройству, в нашем случае к генератору). Ещё раз рекомендую обратиться за консультацией к продавцу электроники по вашей конкретной конфигурации. Как только вы определите параметры аккумулятора, всё, что вам нужно сделать, это подключить положительный полюс генератора-диода-предохранителя к положительному полюсу аккумулятора, а отрицательный полюс — к отрицательному полюсу.

12-вольтовый аккумулятор глубокого разряда можно дополнительно заряжать с помощью педали, но лучше использовать педаль для компенсации нагрузки электроприбора, питающегося от аккумулятора или через инвертор. Еще лучше использовать ее для зарядки небольших батареек фонарика или мобильного телефона. Лучше вообще не использовать батарейку, как, например, в чаше электрического блендера с педальным приводом.

Остался один шаг...

Инвертор преобразует постоянный ток (тот, что выходит из генератора) в переменный ток (тот тип тока, который выходит из вашей розетки). Он преобразует 12 вольт постоянного тока в 110 вольт переменного тока. Ваш генератор должен иметь трехконтактную вилку для удобного подключения к вашему устройству. Просто подключите вилку устройства к разъему генератора, а провода генератора — к положительной и отрицательной клеммам аккумулятора. Как всегда, убедитесь, что положительный полюс подключен к положительному, а отрицательный — к отрицательному.

Инверторы должны быть способны выдерживать потенциальные пиковые электрические нагрузки. Для определения нагрузки следует посмотреть на требуемую мощность в ваттах, указанную на задней панели прибора. Этот расчет необходимо использовать, чтобы убедиться, что инвертор может справиться с электрической нагрузкой. Эффективность большинства инверторов варьируется в зависимости от электрической нагрузки, позволяя преобразовывать 60-90% исходного постоянного тока 12 В в переменный ток 110 В.

Вот и всё! Вы готовы вырабатывать электроэнергию, одновременно получая отличную тренировку! При выработке электроэнергии для неэлектронных электроприборов, таких как габаритные огни, инвертор не требуется. После долгого и трудного процесса, наконец, пришло время его протестировать.

Эта часть будет варьироваться в зависимости от вашего проекта, но идея заключается в использовании одного или нескольких ремней и шкивов для вращения механизма, который в противном случае приводился бы в движение электрическим током. На схеме Мэтью Роудса ремень соединен непосредственно с двигателем, который вращает стиральную машину. Это самая простая конфигурация. Чтобы узнать больше о простых механизмах, нажмите здесь .

CCAT велосипед Бартса

Генератор велосипедов CCAT

CCAT Брайан Уилсон

CCAT преобразователь энергии человека

CCAT детский велосипед мощность

Зарядное устройство для аккумулятора педали CCAT

Генератор педальных концертов CCAT

Педаль CCAT Дэвида Брауэра

Педальный электрический блендер CCAT

Педальный фрисби CCAT

CCAT педальный разъем здесь

Ноутбук с педальным приводом CCAT

Телевизор CCAT с педальным приводом

Швейная машина с педалью CCAT

Педаль CCAT для телевизора и видеомагнитофона

Стиральная машина с педалью CCAT

Генератор педалей CCAT Real Goods

Flock House готов ко всему с самого утра.

Генератор ручных карет Flock House

Педальная мощность MEOW

• Велосипедные ресурсы:
  • В велопарковке в Аркате, штат Калифорния, вы можете взять велосипед напрокат на 6 месяцев за 20 долларов. И вам вернут деньги, если вы вернете велосипед в течение 6 месяцев!
  • На сайте ScienceShareware представлен пример получения постоянного напряжения от стационарного велотренажёра.
• Подставки для велосипедов / велотренажеры:
  • Компания Convergence Tech производит превосходную подставку, специально предназначенную для генерации тока от педали. Компания продает инструкции и предоставляет списки деталей для удобства покупки. Большая часть работы уже сделана за вас!
• Генераторы:
  • Посмотрите это Java-апплет, демонстрирующий принцип работы электрических генераторов! Круто!
  • В справочнике Thomas Register Directory представлен список поставщиков генераторов.
• Диоды:
  • Узнайте больше о том, для чего нужен диод, здесь.
• Аккумуляторы, предохранители, инверторы, генераторы и другое электрооборудование можно приобрести в компании Mouser Electronics .

• Официальный сайт CCAT
• Ознакомьтесь с текущими исследованиями по теме «Мощность педалей», опубликованными CCAT .
• Узнайте об электрическом токе в вашем доме здесь.
• Генератор переменного тока может быть полезен в некоторых конструкциях с педальным приводом. Узнайте о них больше здесь.

Sendog6913 17:30, 2 марта 2008 г. (PST)Cal Poly Humboldt - CCAT

▼Это проект Центра по внедрению соответствующих технологий при Университете штата Гумбольдт . Другие проекты CCAT можно посмотреть здесь, на Appropedia, или на главной странице CCAT .