Генератор для велосипеда своими руками

Обзор генераторов электрического тока на велосипед: бутылочные, бесконтактные и динамо-втулки

Дата публикации: 14 августа 2019

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

Что такое велогенераторы и зачем нужны

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 солнечной черепице 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:

ПлюсыМинусы
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-втулка

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:

ПлюсыМинусы
Полная бесшумность, достигаемая за счет отсутствия движущихся и, как следствие, соприкасающихся деталей.Большой вес, но проблема решается благодаря использованию оболочек из алюминия и редкоземельных магнитов.
Минимальное сопротивление при езде.Высокая стоимость.
Низкие требования к обслуживанию.Иногда требуется сборка отдельного динамо-колеса.
Эффективная работа при любых климатических условиях.
Не изнашивает покрышку велосипеда.
Автоматическое включение.

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

Бесконтактный велосипедный генератор

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:

ПреимуществаНедостатки
Отсутствие проводов и кабелей.Небольшая электроемкость аккумуляторов, но можно вручную установить более мощную батарею.
Легкость генератора: вес не превышает 60 г.Высокая стоимость.
Применение в дальних поездках.Небольшой выбор производителей. Однако, учитывая растущий интерес к альтернативным источникам энергии и высокой перспективности их применения, можно ожидать скоро появления новых интересных моделей.
Полное отсутствие сопротивления при езде, поэтому велосипедисту не нужно прилагать дополнительных усилий.
Использование света даже во время стоянки за счет встроенного конденсатора, выполняющего функцию батареи.
Полная бесшумность.

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.

Вам нужно войти, чтобы оставить комментарий.

Навешиваем динамогенератор на велосипед

Привет Всем! Это моя первая статья. В ней я расскажу как собрал динамогенератор (ДГ) для велосипеда, который питает светодиод переднего фонаря.

Идея:
Во времена СССР динамогенераторы были довольно широко распространены, но источники света оставляли желать лучшего. В наше время в качестве ДГ используются динамовтулки или обычные генераторы приставляемые к колесу велосипеда. Мощность первых около 5 Вт, вторых 3 Вт, прямо скажем не густо, да и КПД их неизвестен. В предлагаемой конструкции в качестве генератора было решено использовать шаговый мотор Mitsumi M49SP-1 (рис.3) с небольшой доработкой. Реализации подобной идеи в интернете уже есть, но об их эффективности не сказано ни слова.
Купить эти ДГ можно, стоят они по разному, динамовтулки 1500-2000р, а другие от 300 и более, можно посмотреть здесь: www.aliexpress.com/product-fm/356677739-5pcs-lot-GENERATOR-BICYCLE-HEADLIGHT-TAIL-LITE-BIKE-DYNAMO-LIGHT-wholesalers.html

Предисловие:
У меня нет радиотехнического образования, а все выкладки по электронике – личный опыт, поэтому критикуйте и поправляйте. Порядок сборки написан прямым текстом, курсивом отмечены мои наблюдения и замечания по всему процессу конструирования.
Для питания LED’а фонаря можно использовать и батарейки, но моей целью при конструировании этого генератора было удовлетворение собственного любопытства и интереса, да и готовый результат впечатляет (меня и заказчика;-)).

ТЗ: Разработать ДГ к велосипеду с диаметром колес 28” для питания переднего фонаря на светодиоде Cree XM-LT6. ДГ должен развивать мощность не менее 5 Вт при скорости движения от 20 Км/ч.
Само ТЗ очень условно, но дает толчок к действиям.

Пациент:
Велосипед Orion 1200 (диаметр колес 28”, Рис. 1), c него снята корзина, а её крепление к рулю (зеленая рамка) использовано для крепления фонаря. (Вообще на фото не оригинал, но суть не меняется.)
ДГ установлен в точке крепления багажника к задней вилке (красная рамка), а крутящий момент снимается с боковой части покрышки с помощью прижимного ролика.
Велосипед не мой, а кореша. Дешев и сердит.

Рис.1

Теория:

По последней формуле можно сосчитать частоту вращения ролика. При скорости движения в 20 Км/час, диаметре ролика 6 см получаем частоту вращения ролика 29,5 об/сек, а при V=5км/ч – 7,4 об/сек.
Вообще так как заранее было известно мало, я предполагал что необходимая для генерации скорость 20 км/час, но оказалось что хватает гораздо меньшей скорости – скорости прогулочного бега. Также в момент проектирования у меня не было светодиода. Как видно из последней формулы диаметр D1 не участвует в расчете.

Конструирование и сборка:
Механическая часть:
В качестве генератора используется биполярный шаговый мотор Mitsumi M49SP-1 (рис.3).

Рис.3

Этот мотор можно снять с некоторых принтеров HP, например, HP 6L, хотя его можно найти и в других моделях.
Перед использованием я проверил мотор. У меня был случай когда магнит ротора был размагничен наполовину! Для проверки берем маломощную лампочку (3В), подсоединяем её к одной обмотке и резко крутим за вал мотора, делаем то же самое с другой, если горит в обоих случаях – хорошо, нет — мотор испорчен.
Мотор необходимо доработать, предварительно вскрыв его. Понадобиться плосковыпуклый натфиль, которым нужно сточить следующие крепления (обозначены синим) (Рис.4).

Рис.4

Если Вы будете повторять эту конструкцию, то можете вскрыть мотор любым доступным способом.

Получается (Рис.5) нечто подобное (обозначено голубым):

Рис.5

После этого аккуратно выстучал заднюю крышку с помощью ударов мотора дном о твердую поверхность. В итоге получилось разобрать мотор на следующие части: корпус, крышка, ротор (магнит+вал), статор. Для того чтобы вытащить вал из ротора следует выбить его прямо в разобранном моторе с помощью узкого стержня, я использовал стержень от заклепки.
Все эти процедуры нужны для того чтобы перемотать статор мотора (Рис.6, фото из интернета) более толстым проводом, по моему разумению это повысит выходную мощность генератора.

Рис.6

Потом аккуратно намотал эмалированный провод диаметра 0,6 до заполнения пластиковой части секции. Начало и конец катушек завел в оригинальные места пайки (на фото просто статор, он не перемотан).
После намотки статора необходимо было вставить в магнит более длинный вал, для этого взял стержень из CD-Rom’а (Рис.7), предварительно его подрезал и вставил в магнит с помощью молотка.
На рисунке показаны: 1 – оригинальный вал мотора, 2 – стержень для замены, 3 – магнит.

Рис.7

Стержень в CD-Rom’е используется как направляющая для каретки лазера, а её диаметр как раз такой что нужно! Берем этот стержень, отрезаем на нужную длину, так чтобы из мотора в итоге выход был на 2-3см. Собираем мотор аккуратно, используя все уплотнительные кольца, не забываем накапать масла.
Закрепил заднюю крышку, для этого загнул образовавшиеся после расточки на корпусе «места» (см. выше, обозначено розовым на рис.5) молотком.
Для того чтобы мотор служил генератором на его вал необходимо насадить ролик (Рис.8). Он хорошо приклеивается клеем ЭДП.

Рис.8

Читайте также:  Виды упаковочного оборудования

В качестве ролика можно использовать колесо для авиамоделей Hobby Pro с ободом из пенополиуретана диаметром 60мм, внутренним отверстием 3мм и шириной обода 20мм (http://hobbyostrov.ru/product_info.php?products_id=19923). Можно использовать и другое, но я нашел это. Кстати оно плохо себя показало со временем — стачивается.
Мотор переделан и было нужно придумать какую то систему крепления его к велосипеду. Для этого мне понадобился лист стали из того же лазерного принтера 6L, его выточили в виде буквы L, а потом по длинной её стороне согнули пополам. Получилась следующая конструкция (Рис.9).

Рис.9

По фото видно что у мотора одно его “ушко для крепления” использована в качестве шарнира (белая деталь на нижнем фото слева его прижимает), а другое ушко зажато между пластиной и дугообразной деталью, к нему прикреплена пружина. Такая конструкция выбрана потому, что колесо велосипеда имеет заметное торцевое биение, а прилегающий ролик (и сам генератор), соприкасаясь с ним, может свободно «покачиваться» относительно него. Да и еще такая конструкция позволяет отвести генератор от колеса, тем самым выключив его механически. Трущиеся части генератора смазывать нельзя, их лучше отполировать, я смазал только шарнир.
На фото генератора ролик не показан, диодный мост был впоследствии заменен. Пластина довольно толстая, но из мягкого металла, поэтому её можно довольно легко деформировать.

Фото в сборе на рис.10

Рис.10

Демонстрация работы генератора:

Электрическая часть:
Электрическая часть очень проста, схема на рис.11. Что интересно — генератор вырабатывает переменный ток да еще и переменной частоты в зависимости от скорости. Так как у генератора две обмотки, то на каждую поставил свой диодный мост, а получившиеся + и – соединил параллельно. Чтобы не тратить зря полезную мощность использовал диоды Шоттки. Мною проверены диоды 10bq015tr (1А) и MBR0520LT1 (0,5А).
Первых я брал 8 штук, а вторых 16, использовал в мосту по два параллельно для пропуска большего тока. Ощутимой разницы между ними нет! Погрешность измерений нивелирует разницу в значениях мощности. Так что используйте какие предпочтете или свои).

Рис. 11

После мостов поставил конденсаторную батарею на 50000+ мкФ, а уже потом от неё толстую пару проводов, сечения 2,5мм. На задний фонарь тоже использована батарея конденсаторов, чтобы запитывать его на остановках (еще не доделан).
В качестве переднего фонаря использовал Cree XM-LT6 (рис.12) со световым потоком около 1000 люмен, но драйвер для него в 5 Вт (рис.13) с выходной мощностью около 4 Вт, поэтому получил световой поток около 400-450 люмен согласно даташиту. Так же для фокусировки света использовал рефлектор (рис.14). Драйвер интересен тем что работает в диапазоне напряжений 4,5-18 В.
Все это было приобретено на www.dealextreme.com.
LED www.dealextreme.com/details.dx/sku.50599
Драйвер www.dealextreme.com/details.dx/sku.26110
Рефлектор www.dealextreme.com/details.dx/sku.5937
Диаметр подложки LED’a и платы драйвера одинаковы и составляют всего 16мм, в рефлекторе нет места для размещения проводов от светодиода, поэтому пришлось использовать медную фольгу).


Рис.12

Рис.13

Рис.14

Полевые испытания:
Когда я испытывал генератор первый раз (еще когда не было светодиода) — использовал в качестве нагрузки две 3х ваттные лампочки накаливания на 6в. Генератор отдавал им около 5 Вт при скорости в 20-25 Км/час (все подсчитывалось с помощью велокомпа, но результатов точных не помню). Тогда мне казалось что это максимальная выходная мощность, я конечно понимаю, что передача мощности в нагрузку зависит от сопротивления нагрузки, но тогда я думал что это предел. Но когда пришел LED и мы с корешем начали проверку на улице, генератор показал впечатляющие результаты! Драйвер начинает работать на полную мощность уже на скорости прогулочного бега (

8 км/ч), это говорит о том что есть потенциал для передачи большего тока в LED посредством установки более мощного драйвера.

Таким образом, возвращаясь к теории, узнаем что необходимая для нормальной генерации частота вращения ролика 12 об/сек. От этого параметра можно отталкиваться при проектировании Вашего варианта генератора.

Результат:
К сожалению не могу показать как работает вся система в действительности с помощью видео, лишь могу предположить, что световой поток (400-450 люмен) похож на поток настольной люминесцентной лампы в 11 Вт. Но в любом случае этого хватает для уверенной езды по ночной дороге. Что удивительно — дополнительная нагрузка на ноги почти не заметна.

Достоинства: хорошая выходная мощность, возможность установки более мощного драйвера и получения более сильного светового потока. Фонарь не требует использования источников питания.

Недостатки: открытая конструкция боится влаги и дорожной грязи (поэтому нельзя смазывать место трения генератора и пластины), пластина из мягкого металла легко гнется. Прижимной ролик из пенополиуретана не лучшим образом подходит к данной конструкции.

Доработка:
Всем желающим повторить идею рекомендую придерживаться след. пунктов:
1) Основательно подойти к способу передачи крутящего момента с колеса на ролик, не допускать перекоса как у меня (ролик не лежит в одной из плоскостей проходящих через касательную в точке касания, а пересекает её, это как раз и стало причиной истирания рис.15)
2) По возможности использовать ролик из более плотного материала
3) Сделать конструкцию крепления генератора жесткой
3) Защитить конструкцию от грязи и влаги


Рис.15

Велосипедный генератор: для чего нужен и как сделать?

При вращении педалей вырабатывается энергия, которую можно преобразовать в ток и запустить этим фары. Такой прибор позволяет не тратиться на фары с батарейками или другим самостоятельным блоком энергии.

У бюджетных генераторов есть эффект воздействия на компоненты велосипеда, из-за чего они быстрее затираются. Поэтому многих людей интересует, как сделать электрогенератор своими руками.

Что такое велосипедный генератор и для чего он нужен?

Велосипед – это конструкция, которая передвигается за счет работы ног для вращения педалей. Вращательные действия можно использовать для выработки энергии. За эту выработку отвечает велосипедный электрогенератор.

Он нужен для функционирования световой фары, как у автомобиля. Электрогенератор перерабатывает часть энергии от вращений педалей для освещения дороги. Это удобно при езде в темное время суток как на специально отведенных дорожках, так и на проезжей части.

Виды велосипедных генераторов, их особенности, плюсы и минусы

Динамо-втулка

Динамо-втулка – это улучшенная магнитом обычная втулка. Ее механика заключается в образовании вихревых токов. На выходе энергия становится током, соответствующим велосипеду по силе, напряжению и мощности. Для сравнения в автомобиле энергия мощностью 6 Ватт, а для велосипеда – не больше 2.

  • Динамо-втулка популярна из-за простоты и небольшого размера.
  • Она закрепляется на втулку, а не колесо и не создает лишнее трения. Ток передается прямо к фаре.
  • Из недостатков этого типа выделяют замедленную скорость переднего колеса и тяжесть велосипеда. Вес исправляется легким магнитом.

При вращении педалей ток поступает волнообразно, с ускорением или замедлением. Поэтому в фарах при втулочном генераторе установлен стабилизатор.

Если фара другая, то будет необходим выпрямитель для стабилизации. Яркость освещения зависит от мощности выхода втулки. Чем мощнее фара и менее мощный выход, тем более тусклый свет.

Конструкция состоит из компонентов:

  • Якорь, который обматывает ось,
  • Кольцевой магнит, закрепленный на втулку,
  • Двойные проводы с клеммами.

Бутылочный велогенератор

Бутылочный электрогенератор имеет такое название из-за внешнего сходства с бутылкой. Он прикрепляется на колесо, регулируется в сторону увеличения или уменьшения мощности. При его смещении он легко выключается.

  • Цена на генераторы такого типа недорогие.
  • Почти не влияют на вес байка.
  • Но от него затираются покрышки колеса.
  • На сильной скорости работу сопровождает характерный шум.
  • А в дождливое время энергия вырабатывается плохо.

Бесконтактный велосипедный генератор

Бесконтактный генератор – это самая дорогая конструкция из всех аналогов. Это оправдывается почти полным отсутствием недостатков. Принцип работы заключается в накоплении энергии от вращений колеса через магнитное поле.

Электрогенератор располагается близко к колесу, в которое встроена динамо-втулка. Таким образом нет трения или сопротивления движению, как в других конструкциях. Электрогенератор крепится парой спереди и сзади.

Весь принцип похожий на работу фонариков. У электрогенератора прямой мост передачи тока от выхода втулки к фаре. Получается, что фара работает, как самостоятельный механизм. У такого прибора нет стабилизатора, поэтому при низкой езде свет должен был бы тускнеть.

Но этот недостаток возместили накоплением энергии во время поездки. Таким образом, фара может гореть даже в условиях полной остановки велосипеда.

Плюсы прибора:

  • Отсутствие трения, затирания, контакта с компонентами велосипеда,
  • Низкий вес,
  • Система сохранения энергии для работы фар во время остановок.
  • Из минусов характерна высокая стоимость.

Как сделать генератор для велосипеда самостоятельно?

Электрогенератор можно сделать самостоятельно в домашних условиях. Для этого за основу берется шаговый мотор.

Характеристики у мотора для осветительного прибора должны быть:

  • Напряжении – 2.88 Ватт,
  • Сопротивление – 1.2 Ом,
  • Номинальный ток – 2.4 А.

Необходимые материалы и инструменты

Для создания оптимального электрогенератора понадобятся материалы:

  • Пластиковая лента (гибкого материала) для маховичка.
  • Светодиоды выпрямительного 4 типа, компании 1N400 –4 пары.
  • Регулятор линейного напряжения (стабилизирующий) компании LinearRegulatorStandardRegulatorPos.
  • Резистор одноваттныйCF-100.
  • Резистор 1206 на 820 Ом.
  • Резистор для диода до 0.25 Ватт.
  • Одноваттный диод.
  • Проводки.
  • Конденсатор на 1 мкФ.
  • Емкость для помещения генератора (пластиковая коробка).
  • Пластина для дополнительного пространства при креплении (по необходимости).

Инструменты:

  • Клеевой пистолет (клей-герметик),
  • Сварочный аппарат,
  • Плоскогубцы,
  • Острый нож.

Порядок действий

Для создания электрогенератора своими руками нужно придерживаться порядка действий:

  • Создание передаточного кольца. Ток должен поступать от вращений колеса к маховичку (или колесику) мотора через соединение – передаточное кольцо. Для этого следует пластиковую ленту скрутить в кольцо и заварить концы.

По бокам вырезаются прорези для посадки под спицы. Глубина не должна превышать четверть толщины скрученной ленты. Далее следует установка кольца на спицы. Закреплять лучше внутри клеем-герметиком, чтобы конструкция крепче держалась.

После этого можно приступить к созданию самого генератора:

  • Диоды 1N4004 нужно спаять до параллельного состояния.
  • Конденсатор прикрепляется посередине концов схемы + и -.
  • К конструкции прикрепляются резисторы и стабилизатор скачков напряжения.
  • После этого одноваттный светодиод с резистором крепятся к фарной цепи.
  • При помощи проводов фара соединяется с конденсаторами.
  • Требуется соединить электрогенератор и электрическую цепь.
  • Для удобства можно установить выключатель между конденсаторами. Его принцип действия будет в замыкании или размыкании цепи. Это позволит велосипедисту выключать фары даже при езде.
  • Далее закрепляется электрическая схема на раму велосипеда, а оставшиеся провода фиксируются хомутиками.
  • После этого к перьям можно прикрутить мотор и установить маховик поверх пластиковой конструкции. При отсутствии места рекомендуется приварить пластину с отверстиями к раме.
  • Обязательная проверка в конце: маховичок передвигается синхронно с колесом велосипеда. При вращении фара включится. Стоит обратить внимание, что на низкой скорости свет имеет мерцательный эффект.
Читайте также:  Особенности применения ГРЩ

Электрогенераторы делятся на три основных типа:

  • Динамо-втулка (у бюджетных вариантов низкая мощность, тусклое освещение, но не воздействует на колесо),
  • Бутылочный электрогенератор (трение о колесо, перевес на одну сторону),
  • Бесконтактный электрогенератор (высокая стоимость).

Можно сделать электрогенератор своими руками при наличии инструментов и компонентов для сборки. Проще всего сделать динамо-втулку из подручных средств. Создание своими руками бесконтактного электрогенератора требует большей подготовки и материалов.

Как выбрать генератор для велосипеда?

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.

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.

Мощный недорогой электровелосипед на базе автомобильного генератора своими руками

Андрей делится своим рецептом приготовления велосипеда на электрическом ходу из подручных материалов. И он не пошел простым путем, заказав готовый набор с электроколесом у китайцев, а сделал двигатель из старого генератора от Жигулей.

Однажды, еще будучи обычным деревенским школьником, в автомобильном журнале я увидел небольшую заметку о электровелосипеде, построенным каким-то иностранным энтузиастом, и который умел разгоняться до 40 км/ч и имел запас хода в 70 километров. После этой небольшой заметки я бросил безуспешные попытки завести старый двигатель от бензопилы Дружба и понял, что будущее наступило. На дворе было начало двухтысячных.

Потом была учеба в ВУЗе, и первая постоянная работа. Работа была не ахти какая, 4-хдневка сменялась трехдневкой, времени было много, а денег мало, и мысли потихоньку снова возвращались к идее построить электровелосипед. Интернет был мне не так доступен как сейчас, да и он, интернет, не был завален таким количеством информации по самодельному и не очень самодельному электротранспорту, не было такого количества всевозможных комплектующих. И в голове рождались сумасшедшие идеи и фантастические конструкции из болгарок, электрорубанков, стартеров… Помню даже была идея разместить на ободе неодимовые магниты, а на перьях с двух сторон от колеса электромагниты.

Невоплощенная мысль то забывалась, то разгоралась с новой силой, но потребовалось еще лет 10 для того, чтобы она начала превращаться в реальность.

Я не пошел стандартным для многих путем — купить готовый набор и установить его на велосипед. Во-первых, потому, что не готов был тратить значительные суммы на покупку комплекта, а во-вторых, это бы точно не удовлетворило жажды конструирования и созидания. Вообще, я изначально поставил цель построить велосипед мощностью под 1 кВт с бюджетом 10 000р. Вполне амбициозная цель.

Итак, на тот момент у меня уже был «горный» велосипед Forward Sporting 103, тяжелый, стальной, с зубастым протектором, он хорошо ехал по любому бездорожью, даже по булыжникам на обочине трассы, но очень плохо ездил по гладкому асфальту, издавая почти самолетное жужжание, нарастающее с ростом скорости, протектор покрышек очень быстро съедал накат. Но он верой и правдой служит уже больше 10 лет. Конечно, это идеальный вариант для электрификации).

Из одного полезного сайта про электротранспорт узнал, что автомобильный генератор, оказывается, прекрасно работает в режиме мотора с дешевыми китайскими контроллерами для мотор-колес. В гараже как раз валялся генератор на 80 ампер от вазовской классики. Карты сошлись, старая мечта вспыхнула с новой силой, и я понял, что пора!

Тут же с одного китайского интернет-магазина были заказаны:

  1. Аккумуляторы 18650 – 2.6 а*ч, 40 шт
  2. Плата балансировки и защиты – 1шт
  3. Бессенсорный контроллер для электросамокатов на 1 квт номинальной мощности
  4. Вольт-, ампер-, ваттметр с вынесенным шунтом
  5. DC-DC преобразователь, умеющий делать из 60вольт 12

На местном базаре были куплены:

  1. Трещотка (вместе с задней осью)
  2. Цепь велосипедная
  3. Звездочка на 10 зубов от веломотора F50

В гараже были найдены звездочка от велосипеда передняя – на 48 зубов, задняя на 22 зуба, куски прямоугольных труб, болты, гайки, провода, изолента и прочая мелочь.

Изначально было решено пожертвовать рекуперацией в пользу сохранения наката и легкого педального хода, считаю эту функцию более полезной в плане увеличения пробега. Передняя звездочка от советского велосипеда теперь стала задней звездой электробайка. Левый фривил не нашел, поэтому обычная правая трещетка была переделана на левое вращение – с помощью бормашинки и алмазной шарошки были переделаны посадочные места собачек, а сами собачки развернуты в другую сторону.

Корпус трещотки немного расточен для посадки на левую сторону колеса, туда, где барабан колеса выходит за пределы фланца. У многих велосипедов без дисковых тормозов там достаточно места для установки такого самодельного фривила. У 48 зубовой звездочки была отрезана педаль, и средняя часть была выпилена болгаркой. Звезда соединена с трещоткой винтами с гайками. Вся эта конструкция крепится к колесу как задняя звездочка любого бензодырчика – длинными болтами через спицы и резиновые прокладки, изнутри в межспицевое пространство колеса вставляются полушайбы и все сжимается, крепко обхватывая с двух сторон фланец колеса.

Читайте также:  Как выбрать металлопластиковые окна?

На вал генератора нужно установить звездочку на 10 зубов, для этого я приварил ее к гайке, которая раньше крепила шкив генератора. Гайка навинчивается на вал генератора, и сверлится насквозь вместе с валом и в получившееся отверстие вставляется длинный винт м6 с гайкой на конце.

Звездочки от веломотора пришлось немного обточить бормашиной – их зубья расчитаны на более широкую цепь.

Передаточного отношения 10/48 не хватит для резвого старта, будет чрезмерное потребление энергии, я это на тот момент уже прекрасно понимал. Требуется повысить передаточное число. Готового редуктора я не нашел, различные решения на основе редукторов дрелей/болгарок отмел сразу, хоть и мощности они передают сопоставимые, но эти мощности получаются за счет высоких оборотов, мне же требовалось передавать большой крутящий момент при сравнительно низких — до 3 тыс. в минуту – оборотах.

Поэтому было решено сделать промежуточный вал.

Изначально планируемая компоновка с мотором над задним колесом была отметена. Не хотелось терять возможность возить какой-нибудь багаж, ну или закрепить там детское кресло. Нужно было разместить все в треугольнике рамы. После многочисленных примерок была изготовлена рама для двигателя и промежуточного вала.

Промежуточный вал, изготовленный из строительной шпильки, вращается в двух подшипниках, и передает вращение с правой стороны рамы на левую. Звездочки крепятся так же как на валу мотора – они приварены к гайкам, зашплинтованным на валу винтами м6.

Общее передаточное число получилось 10.56. На этом с механической частью пожалуй все.

Батарея имеет конфигурацию 13S3P- 48 вольт и емкость 7.8а*ч, собрана из 39 банок 18650.
Банки спаяны паяльником 60 вт кратковременными касаниями. В процессе одна банка зашипела – то ли перегрел, то ли в газовый клапан попала паяльная кислота, благо акумов было 40 штук, а потребовалось 39.

Электрическая часть отличается от классического электровелосипеда необходимостью постоянного питания якоря генератора — ведь мой мотор, в отличие от готового мотор-колеса, не имеет постоянных магнитов. Задачу понижения батарейного напряжения до требуемого якорю, выполняет понижающий DC-DC преобразователь, который переваривает до 60 вольт входного и выдает регулируемое выходное напряжение.

В остальном ничего необычного – батарея, контроллер, ручка газа в виде переменного резистора даже пока без возврата в исходное положение)…. Китайский ваттметр с синей подсветкой в качестве бортового компьютера для контроля разряда батареи….

Но, несмотря на то, что это все больше похоже на самоходную бомбу, это поехало, и поехало весьма неплохо. С моим весом 75 кг в первую выездку удалось разогнаться до 37,7км/ч. Ускорение получилось весьма резвое, максималка тоже устраивает. Запас хода получился небольшой — в смешанном цикле с резвыми разгонами до максималки и ездой внатяг с небольшой скоростью вокруг гаража удалось выжать 10 км без помощи педалями, впрочем для батареи это был только первый цикл заряд – разряд. Ваттметр показал 350 с чем то ватт-часов, и напряжение 40 вольт в конце цикла.

Какие выявились недостатки? Ясно, что все провода надо собрать в жгуты, это пока еще только стенд для ходовых испытаний. Цепь в первичной передаче весьма шумит, требует натяжителя-успокоителя, но скорее всего буду переделывать на зубчатый ремень. Нужна ручка газа – в планах сделать в виде курка, с концевиком, запитывающим якорь только в момент нажатия. И целого отдельного исследования требует возможность регулирования мотора током якоря — это второй канал управления двигателем. Да, у моего двигателя нет постоянных магнитов, зато есть электромагнит, индукцию которого мы можем менять в широких пределах. Преимущество ли это? Не знаю. Ведь якорь требует дополнительной электрической мощности 30-50 вт. Зато, не меняя передаточного числа механической трансмиссии, мы можем менять характеристику мотора в широчайших пределах. Повышение тока на якоре снижает обороты, но повышает крутящий момент, понижение же — наоборот, повышает обороты, но понижает момент. Может быть, получится оптимально настроить его под свою конфигурацию «железа»? Или как вариант вывести регулятор на руль и получить этакую электронную коробку передач – на разгоне и на подъемах повышать тягу, а на прямых участках и больших скоростях повышать обороты, таким образом выжимая из своей конфигурации максимум. У кого есть мысли, как можно всесторонне исследовать эту тему? Сейчас думаю над методологией.

Немного о зарядном устройстве. Моя батарея требует зарядного напряжения 54 в при токе до 3 ампер. Для зарядки был приобретен регулируемый повышающий DC-DC преобразователь – вход от 12 до 50 вольт, выход от 12 до 60.

Ему на вход подается 12 вольт выпрямленного напряжения от блока питания для светодиодных лент. Этот блок питания может выдавать до 12 ампер. Все собрано в корпусе из фанеры, сделанном на самодельном лазерном резаке, снабжено регуляторами тока и напряжения и вольтамперметром. В корпусе установлены два кулера – один работает на вход, другой на выход воздуха, таким образом, наиболее горячие части (радиаторы) обоих электронных блоков постоянно обдуваются. Зарядное устройство используется также для периодической подзарядки автомобильного аккумулятора. Весьма полезная в хозяйстве вещь получилась!

Доволен ли я результатом – более чем! Ведь при таких характеристиках удалось получить работоспособный аппарат с неплохими характеристиками с бюджетом меньше 10 000р!

Подобной компоновки я нигде на просторах интернета не встречал. Но она дает возможность каждому самодельщику за совсем небольшие деньги получить вполне неплохой электротранспорт, превосходящий по характеристикам, как мне кажется, многие серийные образцы, прикоснуться к этому увлекательному и, безусловно, прогрессивному направлению развития техники, получить радость творчества и незабываемое ощущение от езды на электротяге…

Ну и видео по теме:

Как сделать электрический генератор своими руками из велосипеда и динамо-машины автомобильного двигателя

Существует много способов сделать педальный электрический генератор своими руками. За основу для генератора можно взять старый велосипед или велотренажёр. Существует множество вариантов более совершенных самодельных педальных генераторов, но данный вариант педального генератора на основе шоссейного велосипеда не потребует от вас серьёзного опыта по созданию электрических генераторов и наличия токарного станка или сварочного оборудования. Взятый за основу генератор от автомобильного двигателя способен вырабатывать значительное количество электроэнергии и в результате у нас получится достаточно мощный велогенератор. Генератор переменного тока и шоссейный велосипед не обязательно покупать новыми — их можно за копейки найти по объявлениям в интернете или в бесплатной газете объявлений. Проблема автоматической регуляции напряжения решается с помощью собственной схемы генератора переменного тока и простой самодельной схемы подключения генератора к аккумулятору.

Здесь не только приведены схемы велогенератора, но и даны рекомендации по его дополнительному совершенствованию. Если же вы хотите максимально упростить создание электрического педального генератора, то рекомендуем вам просто купить велогенератор в виде мотор-колеса на велосипед.

Даже если спортсмены и могут ограниченное время выдавать большую мощность, следует учесть, что максимальная непрерывная мощность среднестатистического человека составляет всего лишь одну восьмую от лошадиной силы или чуть менее 100 Вт. Если вам требуется больше электроэнергии, то вам разве что придётся задуматься о том, как сделать электрический генератор с лошадью. Но даже эти 100 Вт механической энергии не полностью превращаются в электричество — в аккумулятор поступает только около 60 Вт.

Самодельный электрический генератор вырабатывает автоматически регулируемое напряжение, которое позволяет заряжать обслуживаемые или необслуживаемые свинцовые аккумуляторы. Генератор переменного тока в отличии от генераторов постоянного тока и шаговых двигателей работает только в связке с аккумулятором и даже при включении без него может получить повреждения. В схеме педального генератора необходимо снизить его частоту вращения с 3000 оборотов в минуту, рассчитанную на его применение в автомобиле, до показателей, выдаваемых среднестатистическим человеком. Это проблема легко решается с помощью шоссейного велосипеда с большим задним колесом, с которого снимается покрышка и оно используется в качестве гигантского шкива. Большой ремень несложно найти на рынке и он недорогой.

Проблема максимальной мощности немного сложней — если просто скопировать автомобильную схему зарядки аккумулятора, то можно заметить, что в некоторых условиях невозможно крутить педали (разряженная батарея или высокая нагрузка, например, подключение усилителя на 12 В на высокой громкости). Хорошим решением проблемы станет перемотка генератора переменного тока или создание электронного блока управления, включающегося вместо родного на высоких токах. Но ни один из этих способов не походит для создания электрического генератора своими руками дома. К счастью существует более простой способ, заключающийся в небольшом разрегулировании электрического генератора с помощью подключения резистора между генератором и аккумулятором.

Конечно глупо впустую тратить часть энергии (от 6-ти до 10-ти процентов), но с подключенным к аудиосистеме разряженным аккумулятором среднестатистический человек не сможет крутить педали.

Даже с резистором при подключение тяжёлой нагрузки иногда трудно начать педалирование. Чем быстрее ты вращаешь педали, тем легче их крутить. Это странное ощущение совсем не соответствует езде на обычном велосипеде. При разряженном аккумуляторе на низкой частоте вращения педалями трудно начать генерировать электричество. Грубый способ решения этой проблемы состоит в стартовой кнопке, используемой для пуска тока в обмотку возбуждения, или электронной схеме, вырабатывающей регулярные импульсы тока.

Более простой и элегантный способ обойти эту проблему — это подсоединить маленькую индикаторную лампочку заряда. Ток протекает через индикаторную лампочку и обмотку возбуждения, тем самым предоставляя начальное магнитное поле, необходимое для старта генерации электроэнергии. С соответствующей лампочкой, к примеру рассчитанной на 24 В 3 Вт, генератор переменного тока вращается намного быстрее и легче.

В продолжении читайте, что понадобиться для сборки мощного самодельного генератора электроэнергии.

Ссылка на основную публикацию