Велосипедный внутренний втулочный генератор мотор. Бортовая сеть велосипеда

Велосезон уже начался, и многих велосипедистов стали посещать мысли о создании бортовой сети для велосипеда. Что бы на велосипедной прогулке можно было использовать фонарь, сигналы поворота, стоп сигналы или музыкальную систему и не только во время движения. А кроме того, нелишней была бы возможность зарядки телефона, смартфона или фотоаппарата. Вот одно из таких писем: «Здравствуйте. Предлагаю вам идею продукта для раздела авто-мото-вело (хотя он четко для вело, конечно). Это некое универсальное зарядное устройство для подзарядки аккумуляторов и питания световых элементов на велосипедах с электрогенераторами. Проблема в том, что во время стоянки весь свет гаснет, т.к. нет аккума. Данное устройство должно подключаться к динамке, уметь подзаряжать небольшой аккумулятор, отображать уровень его заряда, ну и конечно запитывать при движении световые приборы.»

Готового устройства у нас нет, но в этой статье мы расскажем, как на базе модулей Мастер Кит можно создать бортовую сеть для велосипеда.

В качестве источника берем обычный велосипедный генератор «бутылочного» типа, например, такой , как более универсальный:

Для минимальной бортовой сети нам понадобится три модуля. Это BM037 , PW810 и NT800 .

BM037 представляет из себя импульсный понижающий DC/DC преобразователь. В схеме он будет использоваться в качестве выпрямителя для преобразования переменного напряжения простого велосипедного генератора, «бутылочного» типа, в постоянное напряжение. При необходимости, вместо данного модуля можно использовать диодный выпрямитель с электролитическим конденсатором большой емкости.

PW810 представляет из себя импульсный универсальный DC/DC преобразователь. Модуль способен как уменьшать, так и повышать входное напряжение. Так как генератор при движении имеет нестабильное выходное напряжение, оно сильно зависит от скорости движения, с помощью этого преобразователя мы получим стабильное напряжение бортовой сети.

При использовании двух этих устройств мы сможем получить стабильное выходное напряжение от 5В до 12В. Необходимое напряжение устанавливается с помощью регулятора на модуле PW810. Но при таком включении при остановки в бортовой сети будет пропадать вырабатываемое напряжение генератором. Что бы этого не происходило необходимо дополнить схему аккумулятором NT800. Такое включение позволит пользовать бортовой сетью при остановках и увеличит мощность системы, что позволит подключать большее количество устройств. А в процессе движения на велосипеде будет происходить процесс зарядки аккумулятора.

Кроме того, в статье написано: Вместо NT800 можно использовать любой имеющийся у вас под рукой аккумулятор с рабочим напряжением 3,7В, 6В или 12В.

Схему подключения модулей можно увидеть на рисунке:

Она получилась не сложной. Ее сможет повторить любой человек, даже незнакомый с электроникой. Настройка схемы тоже не вызывает ни какой сложности. Подключите лабораторный источник питания вместо генератора или раскрутите колесо, на котором установлен генератор. Теперь, с помощью регулятора напряжения на модуле BM037 необходимо ограничить максимальное выходное напряжение до 26В. С помощью регулятора напряжения на модуле PW810 необходимо выставить выходное напряжение используемого аккумулятора, в нашем случае 13,8В. Теперь выведите кабель с аккумулятора на необходимые розетки, например типа автомобильного прикуривателя, и используйте любые любимые гаджеты не переживая, что они разрядятся в самый неподходящий момент.

Если вам необходимо иметь в бортовой сети не стандартное напряжение, ниже 12В, например 5В или 2,4В. Для этого можно подключить к клеммам аккумулятора понижающий DC/DC преобразователь PW841 :

Данный преобразователь оснащен двумя дисплеями верхний для отображения выходного напряжения, нижний для отображения потребляемого тока. Это позволит вам контролировать состояние и потребляемый ток подключенных устройств.

При желании, аккумулятор можно оснастить модулем контроля заряда MP606 :

Модуль подключается параллельно клеммам аккумулятора. Несмотря на то, что модуль имеет очень низкое энергопотребление, всего 10 мА, при длительных стоянках рекомендуется предусмотреть его отключение. Данный модуль так же может пригодиться в любой другой технике, где используется аккумулятор, например скутер, автомобиль и т.п.

Тогда финальный вариант будет выглядеть согласно схеме:

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.

Катушки можно намотать как самому, так и найти уже готовый, для этих целей подойдут старые реле. В идеале сопротивление катушки должно составлять 100-200 Ом, автор же использует две катушки по 600 Ом и уверяет, что все работает отлично. Чем выше будет сопротивление катушки, тем больше она будет вырабатывать энергии, но при этом снижается КПД из-за потерь в катушке. Желательно придумать для катушек какой-то корпус, либо иначе защитить их от попадания воды и грязи.
Если все сделано верно, то при вращении колеса катушки уже будут вырабатывать импульсное напряжение.

Шаг второй. Подключаем задний фонарь
Передний и задний фонари в системе абсолютно независимые. Задний фонарь питается всего от одной катушке. Для того чтобы немного стабилизировать напряжение, в схеме предусмотрен конденсатор на 4700 нФ. Исходное напряжение здесь составляет 2.2 Вольта. Как именно генерируется напряжение катушками, можно посмотреть на осциллографе.
При полном обороте колеса должно быть три импульса, так как в системе установлено три магнита.

Чтобы подключить фонарь, его нужно разобрать. Из него нужно извлечь батарейки, поскольку они тут более не понадобятся. Вместо батареек в фонарь нужно установить конденсатор. После того как фонарь будет собран, его можно установить на велосипед и затем с помощью двужильного провода подключить к одной из катушек. При вращении колеса задний фонарь должен начать мигать.

Шаг третий. Подключение переднего фонаря
Передняя фара питается от двух катушек, здесь автор установил пять светодиодов белого цвета. Схема устроена таким образом, что при езде передняя фара также будет мигать. Здесь не используется конденсатор, но его можно установить параллельно со светодиодом «3», потому что на него никогда не подается отрицательное напряжение. Таким образом, при езде один светодиод будет постоянно гореть, а три мерцать. Катушки не вырабатывают энергию одновременно, если их подключить последовательно, то одна катушка будет поглощать часть энергии другой, в этой схеме все работает иначе.

Ну а далее все подключается так, как и в случае подключения заднего фонаря. После сборки можно пробовать протестировать систему. Важно понимать, что чем быстрее будет двигаться велосипед, тем больше генератор будет вырабатывать энергии, а это может привести к перегоранию светодиодов. Так что на будущее важно придумать схему, которая будет ограничивать подачу тока на светодиоды.

Далеко не каждому велосипедисту приходилось слышать о таком устройстве как генератор для велосипеда. Но даже те, кто он нем что-то слышал, не всегда знают, на каком принципе построенная его работа и для чего он нужен. Вместе с тем, он предоставляет массу возможностей для экономии энергии, на которые стоит обратить внимание.

Большинство людей, слыша слово «генератор», представляют собой довольно массивное устройство, имеющее большой мотор и предназначенное для того, чтобы создавать высокое напряжение. Все это, разумеется, никак не связать с небольшим по размеру велосипедом, для движения которого вовсе не нужна электрическая энергия. В таких условиях будет нелишне обратить внимание на велосипедный генератор, начав с вопроса о том, для чего он вообще нужен.

Для чего он нужен?

Пожалуй, ни для кого не секрет, что велосипед движется за счет усилий ног, вращающих педали, которые, в свою очередь, приводят в движение колеса. Следовательно, это устройство нужно не для того, чтобы сдвинуть железного коня с места. У генератора в этом случае есть другое назначение. С его помощью работают лампы на фарах, освещающих дорогу.

Это очень удобно, поскольку позволяет обеспечивать энергией фары без зарядного и дополнительного источника энергии. Устройство просто позволяет использовать часть энергии, вырабатываемой велосипедистом во время движения, для того, чтобы поддерживать горение лампы в фарах.

Какие бывают?

Среди всего этого множество вариантов можно выбрать несколько основных типов:

• Динамо-втулочные генераторы;
• Бутылочные;
• Беспроводные;
• Сделанные своими руками.

У каждого из них есть свои отличительные черты, преимущества и недостатки, поэтому будет нелишне обратить внимание на каждый из них в отдельности.

Вместе с тем, даже большой вес можно назвать просто платой за надежность. К тому же, это никак не нарушает равновесия и не создает дополнительных проблем.

Динамо втулка

Первый вариант представляет собой особенный интерес, работа этого типа устройств отличается своей простотой и незаметностью. В отличие от других, динамо втулка не закрепляется на колесо, поэтому не создает ни ненужного трения, ни каких-либо других проблем. Напряжение создает работа встроенного во втулку магнита и передается цепями переменного тока прямо к фарам.

Среди преимуществ этого варианта можно выделить надежность, универсальность и незаметность динамо втулок. Вместе с тем, нельзя не сказать о том, что использование такого устройства оказывает влияние на скорость реакции переднего колеса и на общий вес велосипеда. Правда, последнюю проблему можно решить с помощью использования магнита полегче.

«Бутылка»

Бутылочным этот генератор, обеспечивающий заряд в фарах, назван не столько из-за схемы работы, сколько из-за своего внешнего вида. Он удобен тем, что закрепляется снаружи на колесо, а это значит, что при необходимости можно своими руками осуществлять его регулировку, также его можно без особых усилий снять при необходимости или же просто временно отодвинуть, если его работа сейчас не требуется.

У этого устройства есть свои определенные преимущества и недостатки, на которые стоит обратить особое внимание. Среди сильных его стороны можно выделить следующие несколько пунктов:

• Доступная цена;
• Легкость в использовании и настройке руками без использования дополнительных инструментов;
• Возможность отключить, снять, заменить при необходимости;
• Незначительное влияние на общий вес велосипеда.

Однако есть у «бутылки» и свои определенные недостатки, которых также достаточно:

• Покрышки колес могут затираться от его работы;
• Генератор висит с одной стороны колеса, таким образом, создается перевес;
• На высоких скоростях при использовании создается шум;
• Эффективность снижается в дождливую погоду.

Этот вариант достаточно удобен и практичен, речь идет о том, что нужно создать постоянное электрическое напряжение в комфортных для езды на небольшие дистанции условиях. В случае же с теми велолюбителями, которым нравится кататься по любой местности и при любой погоде, использование «бутылки» может повлечь за собой определенные трудности. То же самое касается и тех, кто любит гонять на больших скоростях.

«Беспроводной» генератор

Беспроводной или бесконтактный генератор – это, пожалуй, самый интересный вариант из всех, рассматриваемых в этой статье. Можно с уверенностью сказать, что он обладает главными преимуществами тех, которые уже были описаны выше, и при этом практически лишен всех их недостатков.

Разумеется, беспроводное устройство сложнее и технологичнее, поэтому и стоить оно будет заметно дороже. Зато весит оно очень немного, и фары встроены прямо в него, что существенно упрощает его работу и экономит немало энергии. Помимо того, такой электрический мотор не имеет никаких проводов и кабелей, он, к тому же, никак не соприкасается с колесом, а значит, не создает никакого трения и сопротивления.

Как сделать своими руками?

Собрать генератор руками самостоятельно будет под силу далеко не каждому. Однако те, кому уже приходилось работать с механикой, смогут справиться не только своими силами, но и своими ресурсами, находящимися под руками и доступными в любое время. Для сборки понадобятся следующие элементы:

• Шаговый мотор – он будет служить основой;
• Маленький двигатель, выдающий напряжение до трех ватт;
• Передаточное кольцо, которое можно сделать самостоятельно;
• Электрический блок.

Все эти элементы нужно объединить в общую электрическую цепь, соблюдая последовательность.

Существует специальное устройство, которое может вырабатывать энергию питания. Таким аппаратом является велогенератор. Получаемая электроэнергия абсолютно бесплатная. Процесс выработки происходит путем прокрутки педалей. По разновидностям генераторов велосипедного происхождения существует 4 типа:

• Бутылочный.
• Втулочный.
• Бесконтактный.
• Кареточный.

Довольно тесно и практически неразрывно связано учащенность педалирования с выдачей силы тока, а также напряжения. Данное воспроизведение присуще для всех разновидностей генераторов. Выдается ток велосипедным генератором только переменный. Чтобы был ток постоянный, необходимо установить выпрямительный мост. Он состоит из специализированных ламп диодного происхождения. Или же можно установить выпрямитель из двух полупериодов. Купить генератор на велосипед можно в специальных магазинах, а также на авторынках.

Генератор бутылочный для велосипеда

Данный тип генератора называют шинным. По типу он является генератором второстепенного значения. Состоит бутылочный генератор велосипедный из корпуса, который полностью изолированный. Снаружи на нем есть специальный ролик, который предназначен для вращения. Он плотно прикреплен к корпусу, то есть на вилку. Также начинка данного генератора состоит из обычной медной обмотки и магнита. Движение поля магнитного происхождения возникает вследствие контакта ролика с покрышкой колеса велосипеда. Исходя из этого, идет передача энергии от колеса к механике.

Чем быстрее вращается колесо, тем быстрее прокручивается валик на генераторе. Достигается максимальная полярность в самом генераторе, воспроизводится напряжение.

Положительной стороной данного вида генератора является:

• Небольшая цена относительно других видов.
• Легкость в установке на велосипед.
• Аппарат можно без труда отключить или включить, путем отдвижки от велосипеда.

Что касается недостатков, то они не так уж и весомы:

• Покрышка со временем начинает изнашиваться.
• Занимает время установка уровня наклона.
• Появление звука из-за трения об покрышку, особенно при высоких скоростях.
• Незначительный перекос колеса из-за веса генератора, который колеблется от 200-250 грамм. Это связанно за счет его крепежа на одну сторону.
• Если дождливая погода, то генератор не работает на полную мощность. Трение по колесу неполноценно из-за скольжения.

Но учитывая данные недостатки и преимущества, то в целом, данный вид генератора вполне эффективен.

Генератор бесконтактный для велосипеда

Производится выдача электроэнергии путем работоспособности бутылочного генератора. Кареточный также выдает ток. По-другому данный вид велогенератора называют динамо-втулка. Название происходит из-за того, что никакого соприкосновения генератора к колесу не наблюдается. Ток появляется в результате тесного контакта обода к генератору. Из-за чего формируется намагниченное поле ободка колеса.

Диод освещения непосредственно установлен в аппарат. Напряжение идет напрямую, без каких-либо дополнительных устройств стабилизации. Положительными сторонами данного аппарата является:

• Отсутствие факторов трения об колесо.
• Компактность и маленький вес, до 70 грамм.
• Кабелей соединения нет.

Фара, которая находится спереди, устанавливается на вилку. Задняя фара – сзади. Исходя из этого, данные фонарики сами по себе самостоятельны. Они горят не за счет аккумуляторов, а за счет прокручивания колеса в поле магнетизма. Качество выдачи освещения на достаточном уровне. При замедленном движении на велосипеде лампочки по идее должны гаснуть, но это не так. Это не происходит из-за того что установлен специальный конденсатор. По сути его можно назвать аккумулятором, который набирает энергию при езде на велосипеде.

Вывод

Использование генератора для велосипеда является выгодным. Во-первых, абсолютно бесплатная выработка электроэнергии. Во-вторых, удобное и комфортное освещение дороги в темное время суток. Велогенератор 12 вольт постоянный ток является удобным в использовании и в легкости установки. Также его практически быстро можно собрать. При транспортировке не занимает много места. Генератор для велосипеда не приносит никакого вреда.

Велогенератор для зарядки телефона и поддержания работы фар - это портативное устройство, позволяющее вырабатывать энергию путем вращения педалей.

Электрогенератор, устанавливаемый на велосипед, - это удобное портативное устройство, которое дает возможность самостоятельно вырабатывать электрический ток для поддержания работы фар или других электроприборов. Например, с его помощью получится на ходу бесплатно заряжать телефон или GPS-навигатор.

Принцип работы заключается в генерации переменного тока, который преобразуется в постоянный за счет диодного моста. Факты о велогенераторах:

• в зависимости от навыков и скорости езды велосипедист производит 0,15-0,25 КВт в час;
• рекордный показатель, достигнутый за 24 часа, составил 12 КВт;
• чем выше частота вращения педалей, тем больше генерируется электроэнергии. Подобная закономерность характерна как для покупных, так и самодельных генераторов электричества на велосипед;
• педальные генераторы бывают стационарными: приспособление получится изготовить самостоятельно, используя старый и ненужный велосипед.

В промышленных масштабах использование педальных генераторов теряет смысл, так как на выработку 1 КВт энергии уходит около 10 часов, но для личного использования такой прибор - хороший выбор. Ведь главные преимущества: возможность бесплатно добывать ток и днем, и ночью, дешевизна оборудования и простота обслуживания. Еще больше снизить стоимость получится, если сделать велогенератор своими руками.

Стационарный педальный генератор также выступает альтернативой или батареям, которые не всегда получается использовать из-за климатических условий. Приспособление никак не зависит от солнца, ветра и легко размещается в доме или квартире.

Виды конструкций для велосипедистов

Выделяют следующие типы велогенераторов:

• бутылочная динамо-машина;
• динамо-втулка;
• бесконтактный генератор.

Каждая из конструкций обладает рядом преимуществ и недостатков, поэтому велосипедисту следует заранее определить приоритеты: играет ли решающую роль стоимость, удобство обслуживания, уровень воспроизводимого шума или другие характеристики.

Бутылочная динамо-машина

Приспособление по форме напоминает бутылку. По сути, это небольшой электрический генератор, который крепится на боковую стенку велосипедной шины. Принцип работы: когда велосипедист движется, покрышка прокручивает ролик динамо-генератора.

В таблице рассмотрены преимущества и недостатки такого типа конструкций:

Плюсы	Минусы
Если выключить бутылочный генератор для велосипеда или заряжаемые устройства, фары, то прибор не будет создавать дополнительное сопротивление во время езды.	Устройство плохо переносит влажную погоду и начинает вырабатывать меньше энергии.
Приспособление устанавливается практически на любую шину.	Создание шума во время езды.
В среднем бутылочные приборы дешевле, чем конструкции других типов, но есть и исключения.	Во включенном режиме бутылочные динамо-машины сильнее затрудняют передвижение велосипедиста, чем динамо-втулки и бесконтактные велогенераторы.
	Динамо-машину сложно правильно установить неспециалисту: важную роль играет, под каким углом, на какой высоте идет соприкосновение с боковой стенкой шины.
	Приспособление необходимо перемещать и включать вручную. Автоматический режим не предусмотрен.

Важно: если велогенератор такого типа неправильно отрегулирован, то во время поездки он может зацепиться за спицы. Но в некоторых моделях предусмотрены дополнительные петли для предотвращения подобных ситуаций.

Велосипедисту следует знать: падение на землю способно существенно повредить велогенератор. Перед каждой поездкой рекомендуется проверять, не ослаблены ли крепежные винты.

Динамо-втулки - это подвид динамо-машин, которые размещаются не на покрышке, а в ступице велосипедного колеса. Генератор создала английская производственная компания Sturmey-Archer, затем подобные приспособления стали выпускать производители Shimano и Schmidt.

В основе работы лежит многополюсный магнит, который располагается в ступице велошины и вращается вокруг неподвижной катушки, закрепленной на оси. Мощность для разных моделей разнится от 1,8 до 3 Вт.

Перед покупкой лучше ознакомиться с главными преимуществами и недостатками динамо-втулок:

В комплекте со многими туристическими велосипедами идут именно динамо-втулки. Стоит отметить, что такой велогенератор своими руками в домашних условиях смастерить возможно.

В бесконтактном типе электрогенератора велосипедная шина выступает ротором: на ней фиксируется специальный обод с закрепленными 28 магнитами с чередующимися разными полюсами. Статор в этой системе - индукционная катушка, вырабатывающая ток. Фары уже встроены в электрогенератор, поэтому электричество поступает напрямую.

Плюсы и минусы приспособления подробно представлены в таблице:

В целом велосипедисты отмечают, что яркость свечения фар на бесконтактных моделях примерно такая же, как у обычных аккумуляторных ламп. Тот, кто желает сэкономить, может собрать бесконтактный генератор для велосипеда своими руками.

Портативные электрогенераторы - это девайс, который пригодится каждому велосипедисту. Лучше остановить свой выбор на бесконтактных приборах или динамо-втулках, но при ограниченном бюджете удастся найти интересные и не очень шумные бутылочные модели. ТОП-производителей, на которых стоит обратить внимание: Shimano, CadenceX, Sturmey-Archer, Schmidt.