Самодельная динамо на велосипед

При использовании обычных «динамок» для велосипеда всегда возникает вопрос их долговечности. Ведь в таком устройстве вращается ротор, вследствие чего в подшипниках (или втулках) возникает трение, которое впоследствии разрушает генератор. Также лишняя сила трения приводит к потере энергии, то есть велосипед катиться уже не так далеко и нужно прикладывать больше усилий, чтобы его разогнать.

Выходом из этой ситуации может стать использование бесконтактного генератора. В таком устройстве нет вращающихся деталей, и оно может работать практически вечно. Как правило, роль ротора выполняет само колесо велосипеда, ну а статор крепится к раме или вилке. Стоимость таких генераторов довольно велика, поэтому есть смысл попробовать создать его самому.

Ниже будет рассмотрен простейший способ создания бесконтактного генератора для велосипеда. Но это лишь модель, принцип, который можно брать для создания подобных самоделок.

Материалы и инструменты для самоделки:
– мощный магнит (автор использует неодимовый от жесткого диска);
– три катушки (можно сделать самому);
– задний фонарь тремя светодиодами;
– конденсатор на 4700 нФ;
– передняя фара (с пятью белыми светодиодами);
– двойной переключатель от компьютерного блока питания;
– два винта с гайками и шайбами (для крепления магнита к колесу);
– отвертки и гаечные ключи, паяльник, изолента;
– провода, переключатели и другие мелочи.

Процесс изготовления генератора:

Шаг первый. Установка элементов генератора на велосипед
Все работает по очень простой схеме. К колесу велосипеда с помощью двух винтов и гаек крепится мощный неодимовый магнит от жесткого диска компьютера (Автор использует три магнита, это позволяет убрать вибрации. Можно использовать и больше). Напротив него к вилке велосипеда на минимальном расстоянии размещается катушка, при прохождении возле нее магнита в ней возникает ток. У автора катушки три, одна нужна для работы заднего фонаря, а две для работы переднего. Так как ток получается импульсным, то при езде фонари будут мигать. Чем ближе магнит будет проходить возле катушки, тем больше она сможет выработать энергии.

8 минут Автор: Сергей Морской 351

Велогенератор – устройство, которое позволяет получить электроэнергию за счет вращения педалей и передать ее на осветительные приборы велосипеда или сторонние электроприборы. По конструкции велосипедные генераторы делятся на несколько типов: втулочные, бутылочные, кареточные и бесконтактные.

Выдаваемые сила тока и напряжение неразрывно связаны с частотой педалирования – скоростью передвижения. Закономерность справедлива для всех типов генераторов. Велосипедный генератор выдает переменный ток, который стабилизируется в постоянный с помощью моста-выпрямителя. Его роль могут играть спаянные диодные лампы или специальные устройства, например, двухполупериодовой выпрямитель.

Динамо-втулка как электродвигатель

Динамо-втулка, или втулочный генератор, – обычная велосипедная втулка со встроенным магнитным механизмом. При вращении образуются вихревые токи, на выходе из втулки механическая энергия преобразуется в ток с заданной силой, напряжением и мощностью. На велосипедных динамо-машинах напряжение достигает 6В, а мощность – 1.8-2 Вт.

Изобретение запатентовано английской компанией Sturmey Archer. В наши дни производство активно поддерживают и другие фирмы-производители – Shimano и Schmidt.

Особенности конструкции втулки-генератора:

• неподвижный якорь (обмотка) на оси;
• зафиксированный и вращающийся вместе с втулкой кольцевой магнит;
• клеммы и двойные провода;
• высокая масса.

Втулочный источник электричества не использует в качестве заземления велосипедную раму и вместе с лампами изолируется от нее. В двухполупериодовом выпрямителе цепь переменного тока (на выходе) и постоянного тока (к фаре) полностью отделены друг от друга.

Динамо-втулки тяжелые, правда, более легкие магниты редкоземельных металлов и алюминиевая оболочка позволили немного снизить их массу. В работе устройство имеет невысокое сопротивление раскручиванию, а при возрастании угловой скорости усиливается частота тока. Этот эффект сглаживает усиление напряжения и позволяет генератору работать в широких диапазонах скоростей.

Фары, которыми оснащается втулочный генератор, имеют встроенный стабилизатор тока. При подключении другой фары в цепь устанавливается отдельный выпрямитель, чтобы не спалить электроприбор. Яркость фары зависит от ее требований к источнику энергии и, собственно, выходного напряжения втулки. Чем больше несоответствия в меньшую сторону (фара мощнее), тем свет будет тусклее. В противоположной ситуации источник света работать не будет.

Бутылочный велогенератор: особенности, плюсы и минусы

Познакомимся с другим источником энергии – бутылочным, или «шинным» преобразователем.

Бутылочный электрогенератор – закрытый корпус с вращающимся резиновым роликом снаружи, закрепленный на переднюю вилку. В корпусе находится непосредственно преобразующее устройство – обмотка и магниты. Движение магнитного поля достигается за счет зацепления ролика с покрышкой и прямой передачи на него механической энергии с колеса. Чем выше скорость движения, тем сильнее полярность внутри генератора и больше выдаваемое напряжение.

Преимущества «бутылок»:

• возможность отключить за ненадобностью – достаточно отодвинуть ролик вбок;
• легко установить на любой тип велосипеда;
• недорогие в сравнении с втулочными генераторами.

К слабым сторонам относятся:

• весовой перекос: масса порядка 250 г, крепится «бутылка» с одной стороны;
• низкая эффективность в мокрую погоду – ролик проскальзывает по покрышке;
• шум, высокое трение на скоростях;
• износ боковин покрышек;
• долго регулировать наклон и положение.

Отдельно стоит упомянуть кареточный велосипедный генератор. Корпус его закреплен в области педального узла – каретки, под нижними перьями. Вращение магнитному устройству задается роликом, который находится в зацеплении с задним колесом байка. Фиксацию ролика на покрышке обеспечивает зажимная пружина.

Бесконтактный велосипедный генератор

Бутылочный и кареточный генераторы выдают электроэнергию, соприкасаясь с движущимся колесом. Динамо-втулка является встроенным элементом колеса. Бесконтактный генератор никак не прикасается к колесу, не создает сил трения и сопротивления вращению. Вихревые токи образуются за счет близкого расположения плоскости вращения намагниченного обода и сильного магнита.

Фары встроены прямо в устройство, передача электричества идет напрямую через выпрямляющий мост. К неоспоримым достоинствам этого генератора относятся:

• отсутствие кабелей;
• нет силы трения и сопротивления со стороны устройства;
• небольшой вес конструкции – не более 60 г.

Приборы крепятся парно: на вилку – передняя фара, на перо – задний катафот. Фактически это самостоятельные фонарики, только работают они не от батареек, а через вращение колес в магнитном поле. Светимость ламп находится на уровне или превышает аналогичный параметр аккумуляторных световых приборов.

При замедлении колеса интенсивность вихревых токов снижается, лампочки должны тускнеть, а при остановке колеса – полностью гаснуть. Для обеспечения равномерного света и возможности использовать свет даже на стоянке, в конструкции предусмотрен конденсатор («батарея» для получения электроэнергии), который наполняется при движении велосипеда.

Как сделать генератор своими руками

А сейчас попробуем сделать генератор для велосипеда самостоятельно. В качестве основы будем использовать шаговый мотор. Для питания световых приборов понадобится двигатель с характеристиками:

• номинальный ток – 2.4 А;
• сопротивление – 1.2 Ом;
• выдаваемое напряжение – 2.88 В.

Устанавливать динамо-машину следует вблизи втулки заднего колеса. Для передачи вращения от колеса на маховичок (прорезиненное колесико) мотора необходимо передаточное кольцо. Для его создания потребуется гибкая пластиковая лента. Изготовление:

1. Скрутить ленты в кольцо, заварив концы.
2. Вырезать посадочные прорези сбоку под каждую спицу колеса. Глубина прорезей – ¼ от толщины кольца.
3. Посадить кольцо на спицы, залить клеем-герметиком прорези с внутренней стороны у каждой спицы.

Когда кольцо готово, на свободные посадочные места к перьям прикручивается шаговый мотор, а маховик устанавливается поверх кольца. Если свободные места для двигателя отсутствуют, нужно будет наварить на раму дополнительную пластину с отверстиями.

Общая схема создания генератора своими руками: генератор – сборка электрической схемы (мосты, резисторы, конденсаторы) – соединение – установка фар.

Для сборки электрического блока на фары понадобятся:

• светодиоды 1N4004 – 8 шт (мост-преобразователь);
• стабилизатор LM317T;
• конденсатор керамический емкостью 1 мкФ;
• резисторы 240 Ом и 820 Ом для стабилизатора;
• диод мощностью 1Вт и резистор к нему 110 Ом (0.25 Вт);
• провода;
• пластиковая коробка, где все будет находиться.

Собираем компоненты с учетом следующей схемы:

Другой вариант этой схемы:

Электроцепь своими руками

1. Спаять диоды 1N4004 в параллельные мосты.
2. Припаять конденсатор между «положительным» и «отрицательным» концами схемы.
3. Установить резисторы и стабилизатор напряжения.
4. Припаять светодиод (1Вт) и резистор к цепи фары.
5. Через провода соединить фару с конденсаторами, а затем электрическую цепь с генератором на заднем колесе.
6. Чтобы отключать лампу даже во время езды на велосипеде, на промежутке между конденсаторами и установить выключатель, который будет замыкать и размыкать цепь.

Корпус с электрической схемой закрепляется на раме велосипеда, провода фиксируем хомутиками.

На последнем этапе проверяется работа системы: колесико должно свободно проходить по колесу и двигаться синхронно с ним. При правильно собранной электрической схеме из конденсаторов, резисторов и мостов-выпрямителей фара включится. Правда, на низких оборотах колеса ее свет будет мерцать.

Заключение

Электрогенератор позволит извлечь дополнительную выгоду от кручения педалей – совершенно «бесплатно» получать энергию на освещение своего двухколесного транспорта при движении по темному шоссе или пересеченной местности. Небольшое и полезное, это устройство практически не нуждается в обслуживании, и его вполне можно собрать самостоятельно.

Обрывки поповской жизни

Осторожно: местами православие!

После разборок в динамо-генераторе, думаю, есть необходимость и небольшой обзорчик устроить на предмет «а какие они еще бывают?». В данном обзоре будут представлены только заводские генераторы, (серийные и претендующие на серийность), никаких кустарных устройств рассматривать не планируется.

Первым номером у нас идет самая обыкновенная бутылочная динамо-машина. Простой и доступный, но не самый мощный генератор.

Данный генератор может быть установлен как на заднее колесо, так и на переднее. В последнем случае конструкция может иметь встроенный фонарь (также встречаются устройства с задним фонарем). В конструкции, как правило, предусмотрена защелка-фиксатор, для «отключения» генератора, если это необходимо.

От себя добавлю, что динамо-машина с резиновым роликом, как оказалось, шумит значительно меньше, чем с металлическим, и у нее лучше сцепление с влажной покрышкой.

Напряжение: 6V
Мощность: 2.4 – 3W

Динамо-втулка – осевая динамо-машина. Внешне устройства бывают довольно разнообразны.
Не самый доступный вариант как по цене, так и по сложности установки. При покупке следует обратить внимание на количество спиц (3236) и способ крепления (осьэксцентрик) того колеса, на которое предполагается установка. В отличие от бутылочных машин, данный агрегат не боится осадков: ролик «бутылочки» может проскальзывать по мокрой резине. Во втулке проскальзывать нечему, но и выключить ее не представляется возможным.

Напряжение: 5V
Заявленная емкость встроенной АКБ: 1000 mAh
Тип батареи: литий-полимерный аккумулятор

Цепная динамо-машина – достаточно экзотический вид генераторов. Встречаются модификации. В устройстве предусмотрен USB контакт, предполагается зарядка, как минимум, телефонов. Но остается открытым вопрос, каким образом данное устройство крепится на мультискоростные велотрансмиссии, и каков срок его службы, ведь велосипедная цепь способна довольно быстро привести в негодность контактирующие с ней пластиковые детали.

BikeCharge light & USB Power Generator.

Напряжение: 5V
Мощность: 3W
Заявленная емкость встроенной АКБ: 700mAh
Тип батареи: литий-ионный аккумулятор

В данной конструкции воплощена уже озвученная выше и далеко не новая идея соединения динамо-машины и фонаря. Особенность данной конструкции в том, что она крепится на торец втулки, а рабочее колесо, с которого на генератор подается крутящий момент, фиксируется прямо на спицах. Конструкция снабжена как передним, так и задним фонарем (хотя лично с моей точки зрения задний фонарь лучше сзади располагать), и, благодаря современному USB интерфейсу, позволяет поддерживать работоспособность GPS-навигатора или смартфона. В комплекте имеется пульт-"манетка" для управления лампой (вклвыкл).

Аналогичная предыдущей, но бесфарная конструкция на заднее колесо. В комплекте, как правило, присутствует АКБ, передний и задний фонари, и блок питаниямаршрутизатор, с помощью которого можно перенаправить энергию на фонари или к порту USB.
Очевидный, но не фатальный недостаток: SunUp непригодна к использованию на колесах с дисковым тормозом.

Крайне любопытная конструкция бесконтактной динамо-машины. По сути дела роль ротора выполняет колесо, на которое крепится «обруч» из 28-ми попеременно-полюсных магнитов, а статором служит, надо полагать, обычная индукционная катушка со встроенным АКБ.

Конкретных сведений о системе обнаружить не удалось, но производители утверждают, что скорости 15 кмч достаточно для нормальной работы лампы в 100 люмен (CREE Q4 white LED). Теоретически, это недалеко от истины.

Плюсы этой системы:
– отсутствие какого-либо трения, и, как следствие, полная бесшумность в работе;
– срок эксплуатации ограничен лишь качеством встроенной АКБ (что, впрочем исправимо).
К недостаткам можно отнести разве что резерв АКБ – всего 4 минуты, но при наличии кое-каких деталей, познаний в радиотехнике и прямых рук, это несложно исправить.

Динамо-машина будущего. Выглядит настолько фантастично, что верится с трудом. Для ее работы не требуется ни контакта с колесом, ни каких-либо магнитов. Принцип действия совершенно неясен и, надо полагать, представляет собой секрет производителя. Может быть это все – просто чья-то шутка, но видеодемонстрация, тем не менее, впечатляет.