Bicycle generator: The ultimate DIY guide (With examples!)/zh
您很可能至少熟悉最传统的踏板动力形式：骑自行车！在CCAT，踩踏产生能量并转化为功的理念已经超越了传统形式。通过踩踏自行车，可以为电视、笔记本电脑、洗衣机、钻床供电……选择只限于您的想象力。
本页的目的是提供“如何”建造自行车发电机的指南。前两个步骤对于希望建造机械踏板驱动装置的人也很有用，因为组件基本相同，但会在每个案例中详细说明一些细微的差别。
当然，向常驻踏板动力专家Bart Orlando寻求帮助也无妨。作为您项目的参考，CCAT 保留了一份学生曾经使用过的设备的列表。
内容
成分
这些是制作电动 DIY 踏板驱动设备所需的组件：
步骤 1：自行车
自行车是踏板动力装置的第一个元素。几乎任何自行车都可以使用，包括多速自行车、山地自行车，甚至健身自行车（如CCAT 踏板电动搅拌机中使用的自行车）！这里明显重要的特征是，人的手臂或腿转动连接到齿轮上的曲柄，使车轮旋转。
固定式
使用标准自行车（如Rowan 的便携式踏板发电机）设计踏板驱动设备有其优势。但它也比使用健身自行车需要更多的工作，因为健身自行车是固定式的。自行车可以非常便宜（在加利福尼亚州阿卡塔，自行车图书馆是一个很好的当地资源，在那里可以免费租用自行车！）使用自行车为设备供电可以节省您的电费，并让您的自行车有第二个用途。
设计踏板驱动装置时面临的一个关键挑战是自行车的稳定性。前轮胎必须保持不动。要么拆下它，然后将其放在煤渣块之间稳定车架，要么使用合适的轮胎支架。后轮胎必须升高，以便它能自由旋转。最好的解决方案似乎是使用自行车训练架，就像WaterPod Tour de Volts中使用的那种。它不需要拆下轮胎，也不需要对自行车进行永久性改装，从而保持自行车的可用性。另一个更费力的选择是使用 2x4 梁和胶合板来创建一个升高的平台，让轮胎悬停。注意确保自行车坚固稳定。
一旦自行车正确设置成静止状态，就必须用飞轮调节踏板运动。基本上，飞轮是一个用于储存动量的重型旋转盘。飞轮可抵抗速度变化，有助于稳定发电机轴的旋转，因为自行车产生的扭矩不均匀。有关飞轮的更深入解释，包括设计特性，请单击此处。如果您不介意让自行车暂时无法使用，您可以拆下后轮周围的轮胎和内胎，并将皮带连接到发电机上的滑轮上（在典型的 10 速自行车上，B 号 V 型皮带应与 2.5 英寸滑轮配合使用）。
锻炼
Pedal Power MEOW中使用的健身自行车是一个很好的选择。它被设计成固定的，所以它应该已经很稳定了。此外，自行车的许多必要附加装置都不需要。在许多情况下，飞轮已经围绕在自行车的旋转轮上。最好使用带有通道的前置飞轮来容纳风扇皮带。经证明有效的自行车传动装置是健身自行车上的 52 齿链环，通过链条连接到飞轮，飞轮有一个 16 齿飞轮。经证明有效的飞轮直径是直径为 15.5 英寸的实心金属飞轮。
第 2 步：皮带和滑轮
需要一条皮带通过滑轮将自行车的旋转轮（或飞轮）连接到发电机。根据您的配置，可能需要进行一些机械加工才能正确安装皮带。车轮准备好后，只需将皮带沿着车轮凹槽运行并将其（不允许皮带有任何松弛）连接到发电机上的滑轮。可以在Samoa Hostel Pain in the Axle找到皮带和滑轮使用的示例。
滑轮的工作原理与自行车上的车轮类似。皮带将其连接到发电机。这样可以将自行车上所做的功转化为发电机。皮带和滑轮都是六种简单机械中的一种，通常用于各种机械项目。
在脚踏动力装置上，所需皮带轮的类型分为脚踏动力装置是否替代电动机装置（如CCAT 脚踏洗衣机的情况）或脚踏动力装置是否发电（如CCAT 脚踏电视的情况）。替代电动机的装置通常使用轴装驱动皮带轮。发电机皮带轮的直径建议为 3-4 英寸。可以通过增加皮带轮直径来改变皮带轮直径，以减少旋转皮带轮所需的力。然而，发电装置的皮带轮使用风扇皮带。
风扇皮带
风扇皮带（如CCAT 踏板电视和录像机上使用的皮带）必须足够大，以覆盖飞轮、发电机轮的圆周以及每个轮之间的距离。V 型皮带会将您踩踏力的约 20% 浪费在摩擦上。齿形皮带的效率约为 95%。
杠杆臂和椭圆链轮
曲柄组上的杠杆臂（如Flock House Handcar Generator上使用的杠杆臂）可将功率输出提高 50% 以上。Maurice Houbracken设计了这样一种系统。
通过在链条传动装置上安装椭圆形而非圆形的链轮，可以实现类似的目的。例如，如果安装在自行车踏板上的链轮是椭圆形的，其主轴垂直于踏板曲柄的轴线，并且踏板的轴穿过椭圆的中心，那么传动装置的齿轮比实际上会随着踏板的旋转而变化。当骑车人的脚向下驱动时，齿轮比最高，以实现最高速度。当骑车人的脚水平移动时，用力较小，齿轮比最低，从而提供最佳的机械优势，并让脚尽快通过这一对齐。
步骤 3：发电机
每种配置都有一组不同的设计参数，但它们的目的是相同的：以旋转带的形式向发电机提供机械能，然后发电机产生电能。
有人可能会说发电机是魔法发生的地方。发电机利用旋转运动（在我们的例子中，通过踩自行车踏板产生）来旋转磁铁，从而产生电磁电流。这种电流可以以多种方式使用，但随意使用电流很可能会导致您的电气或电子设备无法正常工作或损坏。您可以在此处了解发电机。
就本指南而言，您真正关心的只是选择合适的发电机。通常，最适合这项工作的发电机是永磁直流电机，可在 600 rpm 转速下产生 24 伏电压（只要二极管和保险丝串联放置，电机就可以用作发电机，在电气工程术语中，这意味着在发电机和电池之间排成一排）。
经证实有效的 24 伏直流发电机还有永磁发电机，其额定转速为每分钟 1800 转 (rpm)，输出功率可能为 1/3 马力。电压输出与转速成正比，该系统的能力是使发电机以 900 转/分的速度旋转。这将产生 12 伏的输出。
不要使用汽车交流发电机。它们需要旋转得太快（3000-10,000 rpm），并且需要使用 1/3 的踩踏力来为电磁铁供电，而不是使用不消耗电能的永磁体。
您快完成了！现在所有工作都是电气工作。是时候将电池连接到发电机了（中间还有一些事情要做）。
接线
10 号铜绞合铜线。不要使用实心铜线。电流沿着铜线表面传导。表面积越大，电阻越小（由于电转化为热而造成的能量损失）。铜绞合线越多越好。
步骤4：二极管
您是否曾经在排队时遇到过这样的情况：人们只能往一个方向移动，比如地铁站或游乐园？二极管对电流的作用原理基本相同。二极管是一种单向电阀，安装在正极或负极线上。额定电流必须为 25 安培，电压至少为 35 伏。由于电动机是双向设备，因此必须安装某种装置来防止电流返回，从而使电动机像电动机一样工作，而不是像发电机一样工作（电动机的工作与发电机相反，因为它吸收电流并将其转化为机械能）。
您可以在 Radioshack 购买一个二极管，价格约为 1 美元。二极管将连接在发电机和电池之间，它和电池之间只有保险丝。但是，二极管有正极和负极。请确保将正极连接到正极，将负极连接到负极，否则设备将无法工作。参考二极管的包装来确定哪个端子是哪个，如果您仍然遇到问题，请咨询友好的 Radioshack 或其他电子商店的客户服务代表。
步骤 5：保险丝
保险丝的概念一般都很好理解。如果电气系统中出现电涌，导致过多电流通过保险丝，保险丝就会爆裂，从而在电路中形成间隙（称为开路）。这个间隙会阻止电流继续流动。是的，这会使设备无法工作。它还可以防止设备被过多的电流损坏。只需花一根保险丝的钱，您的设备就可以恢复正常！
The fuse should be 25 amps, and should be connected between the positive terminal of the battery and the positive terminal of the diode.
For an example of a bicycle generator using fuses visit the WaterPod Bicycle Energy Generator
Voltage regulator
The voltage regulator limits amount of current flow when battery reaches full charge to prevent damage to battery.
Ampere, Voltage, and RPM meter
Attached to exercise bike.
Step 6: Lead-Acid Battery
The battery stores the energy that you create, and releases it in a steady way, at whatever voltage and current you have purchased you battery to be. This means that you must match your battery to your device's needs. You can use multiple batteries in parallel (all of them connected side-by-side to the same device, in our case a generator) to get the right matching. Again, I recommend you ask an electronics vendor for advice on your specific setup. Once you get your battery parameters figured our, all you must do is connect the positive terminal from the generator-diode-fuse to the positive terminal of the battery, and the negative terminal to the negative terminal.
A 12 volt deep cycle battery can receive a supplemental charge with pedal power but it is better to use pedal power to match the load of an electrical appliance powered by the battery or via an inverter. It is better still to charge smaller flash light or cell phone batteries. It is best not to use a battery at all, as in the vase of the pedal powered electric blender.
One step to go...
Step 7: Inverter
The inverter converts your direct current (what comes out of the generator) into alternating current (that's the type of current that comes out of your wall socket). It changes 12 volt DC into 110 AC. Your alternator should have a 3-prong plug for easy connection to your device. Just connect the device's plug to an alternator socket and the alternator leads to the battery ís positive and negative terminals. As always, be sure to connect positive to positive and negative to negative.
Inverters must be able to handle potential peak electrical loads. To determine the loads, look at the watt requirement on the back of the appliances. This calculation should be used to insure that the inverter can handle the electrical loads. Most inverters vary in there efficiency under electrical loads allowing for 60%-90% of original 12 volt DC current to be transferred into 110 volt AC.
That's it! You're ready to generate electricity while getting a great workout! When generating electricity for non-electronic electrical devices such as running lamps the inverter is not necessary. After a long and hard process, it is finally time to test it.
Step 8: A simple machine
这部分将根据您的项目而有所不同，但其理念是使用一条或多条皮带和滑轮来转动原本需要电力驱动的装置。在Matthew Rhodes 的图中，皮带直接连接到驱动洗衣机的电机上。这是最简单的配置。要了解简单机器，请单击此处。
示例
零件链接
- 自行车资源：
- 在加利福尼亚州阿卡塔的自行车图书馆，您可以花 20 美元租一辆自行车 6 个月。如果您在 6 个月内归还自行车，您可以拿回本金！
- ScienceShareware有一个由固定自行车产生的直流电压的例子。
- 自行车支架/训练器：
- Convergence Tech专门为产生踏板电流而制造了一款出色的支架。该公司出售说明书并提供零件清单，方便购买。大部分艰苦的工作都为您完成了！
- 生成器：
- 查看这个Java Applet，了解发电机的工作原理，太棒了！
- 托马斯登记目录有发电机供应商的列表。
- 二极管：
- 在这里详细了解二极管的作用
- 电池、保险丝、逆变器、发电机和其他电气设备可以从Mouser Electronics购买。
其他链接
Sendog6913 2008 年 3 月 2 日 17:30 (PST)加州州立理工大学洪堡分校 - CCAT
