Генератор для велосипеда

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.

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.

Велосипедный педальный генератор большой мощности для подзарядки аккумуляторов

Как вырабатывать электричество крутя педали? Один киловатт-час стоит 5 центов. Для получения такого количества энергии необходимо вращать педали 10 часов. Нет никакого смысла говорить о промышленных масштабах производства электроэнергии с помощью педальных генераторов. Тем не менее такой способ получения электрического тока требуется достаточно часто, потому что с помощью мускульной силы мы можем вырабатывать электричество где угодно без потребления топлива, днём и ночью. Оборудование дешёвое и практически не требует технического обслуживания.

В основном они требуются в двух случаях:

1. Для подзарядки батарей для мобильных устройств во время путешествий на велосипеде.
2. Для выработки как можно большего количества электроэнергии на стационарных педальных генераторах.

Педальные велогенераторы предназначены для получения электричества в отдалённых районах, где неудобно использовать солнечные батареи неудобны. Генератор для велосипеда может вырабатывать до 300 Вт электроенерги (в среднем 40-150 Вт в зависимости от велосипедиста).

В интернете дано много рекомендаций, как своими руками сделать велосипедный генератор, работающий за счёт вращения педалей. Самодельные генераторы не лучший выбор, так как они содержат много редких ненужных деталей или требуют много работы по адаптации генератора к велосипеду, страдают от проблем с трением, проскальзыванием ремня и быстрого износа.

С ростом популярности электрических велосипедов купить педальный втулочный электрогенератор стало проще. Сейчас хороший выбор вело-мотор-генераторов китайского производства, которые уже можно купить менее чем за 100 евро. В них магниты перенесены на ротор, а медная обмотка неподвижна. Достаточно неплохие динамо-машины.

Как правильно выбрать велогенератор.

• Мотор устанавливается на неподвижный велосипед — это задний втулочный мотор (переднее колесо неподвижного велосипеда не вращается).
• Для хорошей производительности в моторе должны использоваться современные редкоземельные постоянные магниты, велогенератор должен быть бесщёточной конструкции.
• Для получения хорошего эффекта инерции, он должен быть тяжёлым и представлять собой электрическое велосипедное колесо.
• Для уменьшения механических потерь мотор должен быть прямоприводным/не использовать передач на шестерёнках.
• Чтобы человек мог справится с педалированием в течении длительного времени, мотор должен давать мощность не менее 200 Вт. Чем больше — тем лучше (снижаются потери, возрастает масса).
• Напряжение мотора должно превышать заданное выходное напряжение, чтобы оно не падало ниже критического значения, даже во время педалирования не на полную мощность.

На рисунке вверху показано внутреннее устройство мотор-колеса, исполненного в виде втулочного генератора на 24 В, 500Вт производства Golden Motor / Jiangsu, заряжающего аккумулятор 12 В.

Установка генератора на велосипед.

1. Найдите велосипед — любую рухлядь, но с работающими передней осью, педалями, цепью, седлом и желательно задним переключателем.
2. Замените заднее колесо на втулочный мотор.
3. Установите велосипед на опору так, чтобы заднее колесо могло свободно вращаться. Также можно подвесить зад велосипеда, чтобы он совсем не касался земли, взять подставку из металлических кронштейнов, установленных на деревянное основание.

Вернуть велосипед в его исходное состояние можно очень быстро — нужно лишь снять с опоры и поставить колесо назад.

Электрическая схема подзарядки аккумуляторов с помощью педального генератора.

Мотор-генератор расположен слева схемы, выходящее напряжении (+/-12 В) — справа. К выходу можно подсоединить любую нагрузку: лампочки, люминесцентные лампы, светодиодное осветительное оборудование, радио, портативное зарядное устройство для мобильного телефона, телевизор, спутниковый ресивер, инвертор. Все подключённые устройства должны быть рассчитаны на 12 В.

Разберём схему более детально. Велосипедный генератор производит 3-трёхфазный переменный ток, который перед использованием необходимо преобразовать в постоянный. Трёхфазный выпрямитель можно сделать из шести диодов или приобрести в готовом виде (используется в ветроэнергетике). Он выглядит как обычный мостовой выпрямитель, только снабжён пятью клеммами вместо четырёх. Выпрямитель должен быть рассчитан не меньше чем на 100 В и 35 А. Каждый из диодов должен выдерживать такое же напряжение, но только половину тока (20 А). Для выпрямителя требуется некоторое охлаждение — поэтому прикрепите его к большой металлической детали.

Выходная мощность выпрямителя не может напрямую подаваться на лампочку или телевизор, так как при педалировании не вырабатывается стабильное напряжение. Оно будет колебаться между нулём и максимумом и может повредить оборудование. Данная проблема решается подсоединением аккумулятора параллельно к выходу выпрямителя, который будет поглощать лишнюю мощность вырабатываемую генератором и заполнять промежутки времени, когда генератор не вырабатывает достаточно мощности или даже останавливается на короткое время. Аккумулятор не обязательно должен быть большим или каким-то особенным — подходит любой свинцово-кислотный аккумулятор. Если он имеет большую ёмкость это тоже неплохо. Можно использовать старый аккумулятор компьютерного ИБП на 12 В 16 А·ч. Для домашнего применения рекомендуются герметичные аккумуляторы, не выделяющие газов.

На схеме есть и другие компоненты. Один из них это плавкий предохранитель, который нужен на случай короткого замыкания. Аккумулятор производит настолько сильный ток, что даже может воспламенится кабель. Рекомендуется кабель 2.5 мм 2 и плавкий предохранитель на 30 А. Также на схеме есть два измерительных прибора (нет на фотографии). Один вольтметр (со своим плавким предохранителем) и один амперметр. Несмотря на то что педальный генератор работает и без них, вольтметр крайне рекомендуется ради исправности аккумулятора. Лучше брать цифровой вольтметр. Как только на нём высветится 14 В (для систем на 12 В) нужно прекратить вращать педали. Никогда не превышайте 15 В. Напряжение также не должно падать ниже 10.5 В. Аналоговый амперметр (с нулевой отметкой в середине шкалы) не очень важен, но он показывает идёт ли закачка энергии в аккумулятор (в итоге ведущая к полной зарядке аккумулятора) или потребление (ведущее к разряду аккумулятора). В схеме не может использоваться цифровой амперметр, так как ток меняется слишком часто, что не позволяет стабильно считывать показания. Диапазон амперметра зависит от отводимого нагрузкой тока. Лучше всего купить с диапазоном +/- 20 А.

Взаимосвязь напряжения аккумулятора, напряжения генератора, размеров передней и задней звёздочек.

Напряжения аккумулятора и генератора, размер передней и задней звёздочек влияют на затрачиваемые человеком усилия и его каденс. При правильном подборе данных параметров на выбранной мощности система выдаёт требуемое выходное напряжение при адекватном каденсе (50 – 60 об/мин).

Генератор для велосипеда

8 минут Автор: Михаил Скворцов 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.

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: