Le but de ce projet Mech425 est de concevoir un chargeur de batterie à alimentation mécanique ( à propulsion humaine ) qui rechargera les batteries basse tension utilisées pour l'éclairage LED . La raison pour laquelle il charge les batteries basse tension est qu'une LED ne nécessite pas beaucoup de tension pour produire de la lumière. Plus la tension nominale de la batterie à recharger est faible, moins l'humain doit travailler pour la recharger. La conception doit être efficace et rentable pour fournir un moyen de charger les batteries à ceux qui ne peuvent pas se permettre l'électricité W et/ou à ceux qui se trouvent dans des zones où l'électricité n'est pas disponible. La conception doit également être faite de matériaux facilement disponibles.
Cette conception utilise des matériaux récupérés dans d'autres applications. La conception proposée est construite à partir d'une vieille jante de vélo reliée à un moteur à courant continu d'une vieille imprimante via une courroie provenant de la même imprimante. Lorsque la jante est tournée manuellement, le moteur produit un courant électrique nécessaire pour charger une batterie. La conception proposée est pilotée par l'homme, mais la conception globale pourrait être modifiée pour utiliser une source d'énergie telle que le vent pour faire tourner le moteur, ce qui éviterait à un humain de devoir faire tourner le moteur.
Contenu
Introduction et théorie
Cette section a pour but de donner un aperçu du contexte technique du projet afin d'aider à comprendre la conception globale.
Une batterie W est un dispositif qui convertit l'énergie chimique stockée en énergie électrique et constitue une source de courant continu W . [1] Les applications d'une batterie sont infinies, mais dans le cadre de ce projet, elles seront théoriquement utilisées comme source d'énergie pour l'éclairage LED. Il existe deux grandes catégories de batteries : les batteries primaires et les batteries secondaires. Les batteries primaires ne sont pas rechargeables ; une fois que l'énergie chimique de la cellule est épuisée, elle ne peut pas être restaurée par des moyens électriques. Les batteries secondaires peuvent être rechargées en appliquant de l'énergie électrique dans la cellule. [2]
Un chargeur de batterie W est un appareil utilisé pour mettre de l'énergie dans une batterie rechargeable (secondaire) en forçant un courant électrique à la traverser. [3] Un chargeur de batterie à alimentation mécanique utilise la puissance humaine pour générer l'électricité nécessaire pour créer le courant électrique nécessaire pour charger la batterie.
Machines électriques tournantes
Il existe trois classifications de base des machines électriques tournantes : les machines à courant continu, les machines synchrones et les machines à induction. [4] Si une machine convertit l'énergie mécanique en énergie électrique, elle agit alors comme un générateur. Si la machine convertit l'énergie électrique en énergie mécanique, elle agit alors comme un moteur. Il existe des similitudes avec toutes les machines électriques tournantes dans la mesure où les deux principaux composants sont un stator et un rotor. Le rotor tourne à l'intérieur du stator et est séparé par un entrefer. Le rotor et le stator ont chacun un noyau magnétique et des enroulements pour produire un flux magnétique W (ou le stator est un aimant permanent comme c'est le cas dans le moteur à courant continu utilisé dans ce projet). Le rotor est fixé sur une surface supportée par un palier et est soit connecté à un moteur principal (si la machine électrique tournante est un générateur) soit à une charge mécanique (si la machine électrique tournante est un moteur). [4] Le rotor est fixé au moyen de chaînes, de poulies, de courroies, etc. La vitesse du moteur est déterminée par la tension appliquée W et le couple du moteur est lié au courant électrique W. [4]
Production d'électricité avec un moteur à courant continu
Un moteur à courant continu est généralement utilisé dans les applications qui nécessitent un contrôle précis de la vitesse. [4] Le moteur est connecté à une alimentation électrique qui fournit du courant électrique aux enroulements (bobines W ) du rotor. Lorsqu'un courant traverse les enroulements, un champ magnétique est produit. Ce champ magnétique fait tourner le rotor, créant ainsi un travail mécanique utile. Ces enroulements peuvent également être utilisés pour induire une tension si l'action inverse est effectuée (le rotor est tourné manuellement et le moteur à courant continu agit comme un générateur). Cela peut être expliqué par la loi de Faraday sur l'induction W qui stipule en bref qu'une tension est induite par un champ magnétique changeant. [4] La présence des champs magnétiques permet de produire un courant électrique et de générer de l'énergie.
Un aimant produit également un champ magnétique dont la force est quantifiée par :
Flux magnétique ϕ et densité de flux magnétique B, unités de weber (Wb) et de tesla (T) respectivement, où :1T=1Lb1m2{\displaystyle 1T={\frac {1Wb}{1m^{2}}}}et1Lb=1V1m{\displaystyle 1Wb={\frac {1V}{1s}}}[4] Un champ magnétique est généralement représenté par des lignes, et la force de l'aimant peut être visualisée en analysant la densité de ces lignes. Par définition, les lignes de champ magnétique se déplacent du nord au sud. [4]
Charger une batterie
Le moteur doit être capable de produire suffisamment de tension pour charger la batterie. Par exemple, si la tension nominale de la batterie est de 5 V, le moteur doit pouvoir produire au moins 5 V. Il doit également être capable de générer suffisamment de courant pour réduire le temps nécessaire à la charge de la batterie. Plus l'ampérage est élevé, moins le temps nécessaire à la recharge de la batterie sera long. La capacité d'une batterie rechargeable est évaluée en mAh (milliampères-heures). La capacité totale d'une batterie est définie comme « C », c'est-à-dire qu'elle peut fournir C mA pendant 1 heure, ou 2 C pendant 30 minutes, etc. [5] Le taux de charge est déterminé par la quantité de courant électrique autorisée à pénétrer dans la batterie par le chargeur de batterie. [6] Le courant de charge dépend de la technologie et de la capacité de la batterie en cours de charge. [3] En règle générale, pour arriver à un taux de charge approprié, la capacité de la batterie doit être divisée par 10 (c'est ce qu'on appelle le taux C/10). Il existe cependant des taux de charge aussi élevés que C/3, mais ce taux de charge ne sera maintenu que pendant une courte période. [7] Par conséquent, le temps de recharge le plus rapide d'une batterie est de 3 heures, mais le taux de charge recommandé doit être utilisé. Pour trouver le taux de charge recommandé de la batterie, il faut contacter le fabricant de la batterie.
Une batterie de 150 mAh (celle utilisée dans cette conception) peut théoriquement supporter un courant de décharge de 15 mA pendant 10 heures (150 mAh/15 mA). Certaines LED ont un ampérage nominal maximal de 15 mA.
Cependant, il est très important de noter que la batterie n'est pas surchargée, ni chargée à un rythme que la batterie ne peut pas gérer. Si la batterie est surchargée, elle peut exploser. Il est important de comprendre tous les paramètres impliqués dans la charge d'une batterie avant de construire un chargeur de batterie. Il est également important de noter qu'aucune batterie ne durera éternellement car elles s'usent et devront éventuellement être remplacées, [7] cependant, les batteries rechargeables sont un excellent moyen de réduire les coûts et les déchets. [6] L'inconvénient des batteries est que lorsqu'elles doivent être remplacées, elles contiennent des matières toxiques et doivent être éliminées correctement. [7] Pour éviter de réduire considérablement la durée de vie d'une batterie, celle-ci ne doit pas être complètement déchargée avant d'être rechargée. [6] = Le prototype =
Cette section présente les performances du prototype ainsi qu'une discussion. Les pièces, les outils et les étapes nécessaires à la construction du prototype sont également inclus.
Performance et discussion
Le prototype final fonctionne bien qu'il reste encore de nombreuses améliorations à apporter à la conception. Le changement de conception le plus notable serait d'avoir un meilleur système pour faire tourner la jante, idéalement un système qui ne soit pas alimenté par l'homme. La conception consiste en une roue qui tourne à la main et qui est connectée à un moteur à courant continu. Le moteur est connecté à la batterie et lorsque la roue tourne, elle fournit de l'électricité à la batterie de charge. La batterie choisie était une batterie de 4,8 V 150 mAh qui a été transformée en une batterie de 3,6 V 150 mAh. Cela signifie que le taux de charge le plus rapide possible est de 50 mAh basé sur le taux C/3 ou inférieur selon le taux de charge choisi. Pour plus de sécurité, la batterie sera destinée à être chargée à C/5 (ce qui signifie qu'il faudrait 5 heures pour charger cette batterie). Certains tests ont été effectués sur le prototype et les données présentées dans le tableau 1 montrent les résultats. La quantité de courant et de tension à travers le circuit est proportionnelle à la vitesse de rotation de la jante. Le moteur produit facilement la quantité de tension requise pour charger la batterie et dépasse le courant de charge acceptable, c'est pourquoi une résistance doit être incorporée dans la conception du circuit électrique.
La vitesse de la jante | Lecture des ampères (mA) | Lecture des volts (V) |
Maximum atteint | 280 | 8.35 |
Tolérable, environ 2 tours de jante par seconde | 110 | 3.60 |
Lent, environ 1 tour de jante par seconde | 50 | 1,54 |
Le changement de conception le plus intéressant serait de faire tourner la roue par un autre moyen que la force humaine. Si la conception pouvait incorporer une roue hydraulique ou de petites pales d'éolienne pour faire tourner le rotor, l'efficacité globale de la machine augmenterait considérablement. Après avoir fait quelques tests, il a été découvert que lorsque la roue se déplace plutôt lentement, elle produit suffisamment de tension pour charger une batterie de 1,5 V à 50 mA. Cela signifie qu'une cellule de la batterie utilisée dans ce prototype (1,2 V) ne prendrait que 3 heures pour se charger, ce qui lui permettrait de se charger à un taux de 50 mAh, ou qu'elle pourrait charger une batterie de plus grande capacité, par exemple une batterie de 500 mAh, en 10 heures de rotation. Cette vitesse lente pourrait éventuellement être obtenue en transformant la jante du vélo en roue hydraulique. Cela améliorerait considérablement l'efficacité globale du système, car personne n'aurait à perdre de temps à tourner la jante et pourrait se concentrer sur d'autres tâches. Une conception plus efficace alimentée par l'homme serait une conception alimentée par pédale. Cela permettrait une augmentation significative de la puissance à introduire dans le système et donc une augmentation de la quantité d'électricité qui peut être produite.
Au lieu d'utiliser un voltmètre pour réguler la tension dans le système, on pourrait mettre en œuvre une simple puce régulatrice de tension. Étant donné que le projet est destiné à être une technologie pratique, ce changement de conception n'est peut-être pas viable. Et s'il existe une source de rotation plus constante (comme une roue à eau), on pourrait réguler la tension en fonction de la vitesse de rotation de la jante et du rapport de démultiplication entre la jante et le moteur. On pourrait produire plus de tension et de courant si la section de jante autour de laquelle passait la courroie était beaucoup plus grande. Plus le diamètre de la connexion jante/courroie est grand, plus le moteur tourne vite à chaque tour de la roue.
Liste des pièces et coût
Partie | Unités requises | Coût total (CAD) | |||
Moteur à courant continu (capable de produire suffisamment de V pour charger la batterie) | 1 | 0,00 $ | |||
Courroie en caoutchouc (capable d'être fixé au rotor) | 1 | 0,00 $ | |||
Jante de vélo ancienne | 1 | 0,00 $ | |||
Clous | ~12 | # | |||
Bois de récupération | (voir rubrique construction) | # | |||
Batterie NiMH (4,8 V, 150 mAh) | 1 | 13,95 $ [8] | |||
Fil de cuivre | 6 pouces à un pied | # | |||
Diode | 1 | # | |||
Résistance (120 Ohm) | 1 | # | |||
Longueurs de fil | |||||
0,00 $ | |||||
Pinces crocodiles | 2 | - | Ruban électrique | ~1 pied | 2,79 $ par rouleau [9] |
Note:
Le moteur à courant continu et la courroie en caoutchouc correspondante ont été retirés d'une imprimante EPSON Stylus CX3810 qui ne fonctionnait plus correctement. L'imprimante était équipée de 3 moteurs (deux moteurs à courant continu et un moteur pas à pas). Le moteur qui faisait fonctionner le chargeur de cartouches a été utilisé car il est déjà relié par un engrenage à une courroie en caoutchouc. En d'autres termes, c'est le moteur qui était censé être connecté à la courroie en caoutchouc. Les longueurs de fil ont également été extraites de l'imprimante. La jante du vélo a été retrouvée dans une casse ; les roulements de la jante étaient encore en bon état et permettaient à la jante de tourner librement. La jante n'a pas besoin d'être dans le meilleur état possible, tant qu'elle peut tourner librement sur l'essieu. Il n'y a pas de longueurs/types de bois spécifiques à utiliser, tant qu'il y a suffisamment de matériau pour permettre à la jante d'être correctement montée et de tourner librement comme indiqué dans la section sur le montage de la jante (étape 1). Étant donné que tous les matériaux ci-dessus ont été récupérés, le coût du projet a été considérablement réduit. Les coûts les plus importants du projet seront dus à la batterie et au moteur. Malheureusement, le moteur à courant continu de l'imprimante n'a pas pu être identifié. Pour choisir le bon moteur, il faut brancher les fils du moteur sur un voltmètre et faire tourner le rotor manuellement. La tension doit pouvoir dépasser la tension nominale de la batterie qui est prévue pour être utilisée.
Outils
Outil | Utiliser | Requis | Alternatives |
Multimètre numérique | Mesurer la tension et l'intensité du courant dans le circuit | Oui (outil très utile) | Peut également utiliser des voltmètres et des ampèremètres analogiques |
Marteau | Clouage des supports de jante à la base et montage du moteur sur la base. | Oui (sauf si des vis sont disponibles) | Tout pour enfoncer un clou dans les planches (c'est-à-dire un tuyau dur). |
Percer | Réalisation des trous pour l'axe de jante dans les supports de jante. | Oui | Si des vis sont disponibles, le marteau et les clous peuvent être entièrement remplacés par la perceuse et les vis. |
Couteau utilitaire | Démontage de la batterie. Peut également être utilisé pour dénuder les fils. | Oui | La pointe acérée d'un clou. |
Pinces à dénuder | Dénudez le fil pour des connexions correctes. | Non | Utilisez avec précaution un cutter ou des ciseaux. |
Fer à souder + soudure | Connexion des fils dans le circuit (cela n'a pas été utilisé mais c'est une bonne idée si vous envisagez de créer un circuit permanent) | Non | Torsadez les fils ensemble et collez-les avec du ruban isolant. |
Remarque : soyez prudent lorsque vous utilisez l'un des outils mentionnés ci-dessus. Veillez à suivre attentivement les procédures recommandées par les fabricants d'outils.
Construction du prototype
Fabriquer une nouvelle batterie
La raison pour laquelle cette batterie est démontée est que le chargeur doit fournir au moins autant de tension que la tension nominale de la batterie pour la charger. Si la batterie est de 4,8 V, il faudrait faire tourner la jante plus rapidement pour produire suffisamment de tension pour charger la batterie, de sorte que la batterie sera transformée en une batterie de 3,6 V (qui peut être générée à une vitesse de rotation modérée de la jante). La batterie aura toujours une capacité de 150 mAh.
Il s'agit d'une batterie NiMH de 4,8 V et 150 mAh. Les batteries NiMH sont livrées avec des cellules de 1,2 V, ce qui signifie qu'il doit y avoir 4 cellules dans cette batterie pour produire 4,8 V (4,8 V/(1,2 V/cellule) = 4 cellules). On ne le voit pas sur la photo, mais il y a un petit connecteur blanc à l'extrémité des fils rouge et noir (utilisé pour connecter la batterie aux petites voitures). Il peut être retiré en le coupant pour exposer les extrémités des fils rouge et noir. Il est important de ne pas laisser les extrémités des fils rouge et noir se toucher car ils court-circuiteraient la batterie.
Appliquez une pression très prudente au milieu de la batterie avec le cutter pour retirer la coque extérieure de la batterie. Il est possible de voir/sentir où se trouve l'espace d'air entre les cellules ; c'est là que la couche extérieure doit être coupée.
La couche extérieure doit être retirée pour révéler ce que l'on voit sur l'image de l'étape 3. Il reste deux boîtiers contenant chacun 2 cellules NiMH (ce sont donc des boîtiers de 2,4 V).
Séparez les deux boîtiers de batterie ainsi que les embouts de la couche de protection en carton.
Retirez les couches de revêtement finales des deux boîtiers à l'aide du cutter pour exposer les cellules individuelles. Les deux packs de cellules individuelles sont soudés ensemble. L'un des packs doit être séparé pour créer une batterie de 3,6 V.
Trois cellules sont assemblées avec du ruban adhésif. La batterie doit maintenant être testée avec un multimètre numérique pour s'assurer que les cellules sont correctement connectées.
Remarque : le fil rouge a été retiré dans la conception du prototype, même si, rétrospectivement, il aurait été beaucoup plus facile de le maintenir attaché à la batterie. De plus, la cellule avec le fil noir attaché aurait dû être installée dans le pack de trois plutôt que l'autre cellule. Cela produirait une batterie avec une connexion par fil de chaque côté de la batterie, éliminant pratiquement le besoin de fabriquer un support de batterie. Le fil rouge a été retiré de la batterie avant de réaliser l'avantage de l'avoir attaché.
Fabriquer un support de batterie
Un support de batterie est conçu pour permettre une connexion facile de la batterie au circuit. En modifiant soigneusement la batterie, cette étape peut être ignorée comme indiqué ci-dessus dans la section sur la fabrication d'une nouvelle batterie.
Découpez du carton (utilisez si possible un emballage de batterie) en forme rectangulaire comme indiqué à l'étape 1. La longueur du carton correspond à la longueur de la batterie plus environ un centimètre de chaque côté (2 cm au total + longueur de la batterie) mais la longueur exacte n'a pas d'importance. La largeur du carton correspond à 3 largeurs de la batterie. Tracez les lignes comme indiqué à l'étape 1, en divisant le morceau en 3 largeurs égales.
Tracez des lignes sur les côtés à l'aide d'une paire de ciseaux ou d'un cutter. Il s'agit simplement d'une marque destinée à faciliter le pliage du carton. Ne coupez pas complètement le carton.
Les fentes doivent mesurer environ 1 cm de long.
Coupez environ un demi-centimètre aux extrémités du carton comme indiqué à l'étape 4. Cela permet d'obtenir les dimensions appropriées une fois plié plus tard.
Tous les matériaux utilisés pour le support de batterie, à l'exception du ruban isolant, sont indiqués à l'étape 5. Cela donne les dimensions relatives des matériaux utilisés pour fabriquer le support de batterie. Dénudez les deux extrémités de deux morceaux de fil pour permettre une connexion correcte à la batterie (les fils mesurent environ 5 cm de long, dénudez environ un centimètre de chaque extrémité). Coupez deux morceaux rectangulaires de papier d'aluminium d'environ 5 cm de long sur 1 cm de large.
Pliez la feuille en deux autour d'une extrémité dénudée de l'un des fils en vous assurant que le fil exposé touche la feuille (pincez-la ensemble pour obtenir un ajustement serré au fil afin d'assurer une bonne conduction électrique).
Enroulez la feuille autour du fil comme indiqué à l'étape 7. Essayez de faire un rouleau « rectangulaire » serré (pincez-le à nouveau pour obtenir un ajustement serré au fil et avoir une bonne conduction électrique).
Pliez la feuille dans le sens de la longueur. Répétez les étapes 5 à 8 pour l'autre morceau de fil, ce qui donne 2 fils, chacun avec une extrémité exposée et une extrémité enveloppée dans du papier aluminium.
Pliez les rabats du carton. Commencez par replier le rabat du milieu vers le haut, puis repliez les autres rabats extérieurs. Fixez-les en place avec du ruban adhésif. Il est conseillé de fixer le tout en une seule fois avec la batterie et les deux fils en place pour assurer un ajustement serré (conduction électrique correcte).
Voici à quoi devrait ressembler le support de batterie à la fin. Il est judicieux de tester le support final avant de continuer pour éviter des problèmes avec le circuit à l'avenir.
Le test révèle que la batterie fonctionne. Le signe négatif signifie simplement que les fils du voltmètre ont été connectés aux mauvais côtés de la batterie. Bien que cela ne soit pas un problème, pour obtenir une lecture positive, retournez simplement les fils du voltmètre pour qu'ils touchent les fils opposés.
Montage de la jante
Il est important de veiller à ce qu'il y ait suffisamment d'espace entre la roue et le sol. Cette étape montre que la roue est placée sur un support de jante pour s'assurer qu'il y a suffisamment d'espace dans le bois pour maintenir la jante au-dessus du sol et lui permettre de tourner librement.
Une fois la longueur des supports de jante vérifiée, les deux supports doivent être coupés à la même longueur. Cette étape n'est pas absolument nécessaire, mais elle permet de rendre le produit final plus attrayant.
Percez un trou du même diamètre que l'axe de la jante à travers les deux supports simultanément. Veillez à aligner les extrémités du support qui toucheront le sol de sorte que lorsque les trous sont percés et que l'axe est inséré, il soit aligné horizontalement avec le sol. (reportez-vous à l'image de l'étape 5)
La jante est livrée avec des écrous fixés à l'essieu. Ceux-ci doivent être fixés à l'essieu pour maintenir les supports en bois en place. Si le diamètre du trou est légèrement inférieur au diamètre de l'essieu, les supports devront être vissés sur l'essieu, ce qui évitera de devoir fixer les écrous.
La jante montée doit pouvoir se tenir librement sur le sol, même si elle bascule facilement sans que la base ne soit fixée. L'image de l'étape 5 montre qu'il y a un espace libre entre la jante et le sol (il y a environ 10 centimètres d'espace libre entre la jante et le sol).
N'oubliez pas cette étape. Veillez à tirer la courroie en caoutchouc sous le support du côté de la jante sur lequel elle sera fixée. Une fois la base fixée aux supports, il n'y aura aucun moyen de fixer la courroie à l'essieu. L'élastique pendra autour de l'essieu jusqu'à ce qu'il soit ensuite fixé au rotor.
Création de la base. Utilisez des chutes de bois pour créer une base sur laquelle le moteur peut être monté. Assurez-vous de construire la base suffisamment longue pour maintenir le moteur à une distance qui permettra à la courroie de se tendre lorsqu'elle sera connectée au moteur. La base fournit un support à la structure globale. Clouez simplement les supports à la base. Assurez-vous avant de clouer les pièces ensemble que la courroie est toujours autour de l'essieu entre le support et la jante car une fois clouée, il n'y a aucun moyen de fixer la courroie à l'essieu. Assurez-vous que la jante tourne toujours librement une fois la base fixée.
Montage du moteur
Enroulez la courroie autour de l'axe dans la position dans laquelle elle restera en permanence. Tendez la courroie (plus elle est tendue, mieux c'est, mais ne vous laissez pas emporter et ne la faites pas casser) et positionnez le moteur sur la base. La courroie doit être positionnée de manière à former une ligne droite entre le rotor du moteur et l'axe de la jante sur laquelle la courroie va tourner. Tout désalignement altèrera l'efficacité de la machine et rendra plus difficile la production efficace d'énergie.
Le prototype peut maintenant être mis en rotation pour produire de l'électricité. Le câblage du chargeur pour recharger une batterie nécessite quelques calculs comme indiqué dans la section ci-dessous. Les tests doivent être effectués à ce stade pour déterminer quelles tensions et ampérages peuvent être produits par le système. Ce sont des paramètres importants nécessaires au câblage du prototype.
Câblage du chargeur
Le schéma électrique de ce chargeur de batterie est illustré à la figure 5.
Il faut d'abord déterminer le sens du courant. Le fil rouge a été choisi pour être positif. Raccordez le fil positif du voltmètre au fil rouge (positif) et l'autre fil au fil noir et faites tourner la jante pour déterminer dans quel sens le courant produit une tension positive. Marquez-le sur le support comme indiqué sur la figure 6.
Certains calculs doivent être effectués pour déterminer quelle résistance sera incorporée dans le circuit.
Ce chargeur utilisera un taux de charge de C/5 pour plus de sécurité. Cela signifie qu'il faudrait 5 heures pour charger une batterie complètement déchargée. Heureusement, la batterie n'est pas complètement épuisée, donc il ne faudra pas autant de temps pour la charger complètement. Comme nous utilisons un taux de charge de C/5, cela signifie que pendant 5 heures, le courant de charge sera de 30 mA (150 mA/5).
chunlget−luntet=C/5=150mUNh/5=30mUNh{\displaystyle charge-rate=C/5=150mAh/5=30mAh}
La loi d'Ohm W est nécessaire pour déterminer la valeur de résistance W requise pour maintenir le courant à un taux acceptable pour la charge de la batterie. La loi d'Ohm est exprimée par la relation ;
V=je∗R{\displaystyle \ V=I*R}[1]
Où V est la tension en volts (V), I est le courant en ampères (A) et R est la résistance en ohms Ω.
Si la tension doit être d'environ 3,6 V pour charger la batterie, nous pouvons réorganiser l'équation et résoudre pour R. (faites attention aux unités car le courant est en mA, donc divisez la valeur mA par 1000 pour convertir en A)
Réorganiser V=IR en R=V/I
R=V/je=3.6V/(30mUN/1000)=3.6V/0,030UN=120ouhmm{\displaystyle R=V/I=3.6V/(30mA/1000)=3.6V/0.030A=120ohms}
Cliquez ici pour trouver la couleur de la bonne résistance guide des couleurs des résistances
S'il n'y a pas de résistance pour cette valeur, vous devez normalement arrondir à la résistance standard supérieure pour ajouter un facteur de sécurité dans la conception. Cependant, comme nous avons déjà incorporé un facteur de sécurité dans la conception en chargeant à un taux de C/5, une résistance de 100 ohms fonctionnera bien car elle donne un taux de charge de (3,6 V/100 Ω = 0,036 A = 36 mA) qui donne un taux de charge d'environ C/4,16. Cela convient pour le prototype, bien qu'il faille contacter le fabricant de la batterie pour obtenir le taux de charge optimal. Câblez le circuit selon le schéma de câblage de la figure 5. Il est utile d'utiliser des pinces crocodiles pour connecter la batterie au circuit. La diode W est utilisée pour diriger le courant dans une seule direction afin que la batterie n'essaie pas d'alimenter le moteur. Il s'agit d'un élément crucial du circuit. Assurez-vous de connecter la diode dans la bonne orientation.
Travaux futurs
Comme nous l'avons vu plus haut, il serait avantageux de concevoir une roue à eau afin qu'un humain n'ait pas à faire tourner constamment la jante. La jante devrait être transformée en roue à eau et de grands seaux pourraient être utilisés comme réserve d'eau. Idéalement, un grand seau serait équipé d'un bec verseur qui se déverse dans un autre grand seau. Lorsque le seau supérieur se déverse sur la roue à eau, l'eau est récupérée par le deuxième baril. Le baril supérieur devrait être rempli régulièrement, mais cela nécessiterait des intervalles de temps plus courts de travail humain pour charger la batterie.
Un modèle à pédale serait un chargeur de batterie très efficace alimenté par un humain. Il devrait également pouvoir s'adapter à n'importe quel vélo pour augmenter son utilité.
Liens utiles
Voici quelques liens pertinents pour la conception d'une roue à eau et de conceptions à pédales.
- Générateur hydroélectrique à baril [10]
- pedalpower.com ] [11]
- Actualités sur les énergies alternatives [12]
- Extrait YouTube [13]
Références
- ↑ Answers.com, « Batterie de stockage », http://www.answers.com/topic/battery-electricity, consulté le 10 avril 2009
- ↑ Wikipédia, « Batterie (électricité) », http://en.wikipedia.org/wiki/Battery_(electricity) , consulté le 10 avril 2009
- ↑Aller jusqu'à :3.0 3.1 Wikipédia, « Chargeur de batterie », http://en.wikipedia.org/wiki/Battery_charger , consulté le 10 avril 2009
- ↑Aller jusqu'à :4.0 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6 Storey, N. (2006). Électronique : une approche systémique, 3e édition. Hampshire : Pearson Education.
- ↑ Chargeur de batterie intelligent NiCd/NiMH - Projet de construction http://www.angelfire.com/electronic/hayles/charge1.html Consulté le : 9 avril 2010
- ↑Aller jusqu'à :6.0 6.1 6.2 Comment fonctionnent les choses, « Comment fonctionnent les batteries », http://electronics.howstuffworks.com/battery4.htm Consulté le 8 avril 2009
- ↑Aller jusqu'à :7.0 7.1 7.2 Energy Alternatives Ltd., « Chargeurs de batterie » http://energyalternatives.ca/SystemDesign/chargers1.html Consulté le : 7 avril 2010
- ↑Aller jusqu'à :8.0 8.1 Leading Edge Hobbies, http://web.archive.org/web/20100612163240/http://www.leadingedgehobbies.com:80/oscommerce/catalog/default.php , consulté le : 10 avril 2010
- ↑ Home Depot, http://web.archive.org/web/20201217175450/http://www.homedepot.ca/ , consulté le 10 avril 2010
- ↑ Current.com « Hydro Electric Barrel Generator », http://current.com/12n164c , consulté le 12 avril 2010
- ↑ Pedal Power.com, http://www.pedalpowergenerator.com/ , consulté le 9 avril 2010
- ↑ Alternative Energy News, « Générateur d'électricité à pédale de Windstream », http://www.alternative-energy-news.info/pedal-powered-electricity-generator-windstream/ , consulté le 9 avril 2010
- ↑ You Tube, « Générateur à pédale mobile », http://www.youtube.com/watch?v=wcY1ADGcrfs , consulté le 9 avril 2010