Isto caseiro será útil para quem gosta de andar de bicicleta ou de bicicleta ergométrica. Agora, não será apenas bom para a saúde, mas também devido à educação física, será gerada uma corrente elétrica a partir da qual vários dispositivos podem ser carregados, incluindo telefones celulares e laptops.
O princípio do trabalho caseiro é bastante simples, o mais difícil de montar eletrônico parte. A parte mecânica consiste em uma bicicleta e um gerador (é usado um motor DC) conectado por uma correia. Mais longe do gerador, a tensão vai para o controlador de carregamento e depois para a bateria de chumbo-ácido. Bem, então você pode gastar energia a seu critério. Por exemplo, você pode conectar um inversor à bateria e converter a tensão para carregar e operar vários dispositivos.
Materiais e ferramentas para caseiros:
- a bicicleta (você precisará de um quadro com uma roda traseira);
- materiais para fixação do quadro da bicicleta (madeira compensada, madeira, parafusos com porcas, etc.);
- motor DC a 24V;
- correia e polia para conectar o gerador à roda;
- bateria de chumbo-ácido de 12V;
- Carregador tipo DC-DC;
- inversor DC-CA com saídas USB;
- microcontrolador Arduino;
- transistor MOS;
- LED e fotodiodo;
- sensor Hall;
- tela de LCD;
- interruptor;
- Regulador de 5V, relé, diodo, resistores, botões e muito mais.
Obviamente, a lista de materiais pode ser diferente; você não deve copiar com precisão o material caseiro; se for inteligente, poderá montar pessoalmente o seu o modelo nesse padrão.
O processo de montagem de uma estação de carregamento:
Primeiro passo Fixamos o quadro da bicicleta
Esta etapa é uma das mais importantes, porque, se o quadro não for fixado corretamente, você poderá cair e se machucar com a bicicleta. O autor prende o garfo dianteiro com um parafuso e uma porca na estrutura da viga. Não é difícil, você precisará de parafusos, uma broca e uma serra.
Além disso, esse design é anexado a uma folha de madeira compensada de 2X6 ', essa será a base do design.
Um rack de treinamento foi usado para fixar a parte traseira, o que simplifica bastante o processo de fixação da estrutura. Nesse rack, você pode encontrar um mecanismo que cria resistência quando a roda gira. Mas aqui não é necessário, pois essa resistência criará um gerador, portanto esse mecanismo pode ser removido.
Bem, agora resta conectar o gerador à bicicleta, pois é um motor de 24 volts DC.O motor deve ser montado em madeira compensada, é desejável que o design permita que você aperte a correia. O pneu não é colocado no volante, é instalado um cinto. Agora você só precisa apertar o cinto para que não escorregue ao carregar a bateria. Mas você não deve esticar muito a correia, pois isso aumentará as forças de atrito e a correia se desgastará rapidamente.
Etapa dois Preparando a bateria e o controlador
Para esse trabalho caseiro, você pode usar um tipo diferente de bateria, mas o autor decidiu ficar com uma bateria de chumbo-ácido. Em primeiro lugar, eles são facilmente acessíveis e, em segundo lugar, muito mais baratos que o lítio e outros. Mas é importante entender que cada bateria precisa de um modo de carregamento específico. Por exemplo, para uma bateria selecionada pelo autor, a tensão de carregamento não deve exceder 14V e a força da corrente não deve exceder 5,4A. Na maioria das vezes, os dados sobre os modos de carregamento da bateria são gravados na folha que é emitida quando comprados.
Ao escolher uma bateria desse tipo, você precisará monitorar o nível de eletrólito de vez em quando, uma vez que ela evapora durante o carregamento. No entanto, não é difícil, você só precisa derramar água destilada de vez em quando. Se o nível de eletrólito ficar muito baixo, a bateria pode entrar em curto-circuito.
Também é importante não sobrecarregar a bateria, pois isso reduzirá rapidamente sua vida útil. No entanto, com o tempo, as baterias perdem sua capacidade; isso não pode ser evitado, mas com uma atitude cuidadosa, a vida útil da bateria pode ser significativamente prolongada.
Agora, algumas palavras sobre o controlador de carregamento. Obviamente, a maneira mais fácil seria conectar os fios da bateria diretamente ao gerador, mas nesse caso a bateria será recarregada e falhará rapidamente. A este respeito, o controlador de carregamento é fornecido no circuito. Ao comprar um controlador de carregamento, é importante prestar atenção que ele deve ter uma entrada e uma saída, isso é necessário para carregar a bateria. O controlador deve aceitar uma tensão de até 24V e saída de 12V com uma corrente máxima não superior a 5.4A.
À venda, você também encontra controladores universais com os quais pode carregar vários tipos de baterias.
Etapa três Seleção do inversor
Para que os celulares e laptops sejam carregados da estação de carregamento, será necessário um inversor, pois esses eletrônicos não podem ser carregados diretamente da bateria. O inversor deve receber entrada de 12V e, ao mesmo tempo, distribuir a tensão nas saídas das portas USB através das quais o carregamento será realizado. Você também precisa levar em consideração a potência do inversor, o telefone médio consome cerca de 5 watts e o laptop, em média, 45-60 watts.
O autor escolheu um inversor que pode fornecer até 400 watts e possui duas portas USB. Conectar o inversor à bateria é muito simples, basta conectar dois fios da bateria em polaridade e o circuito é montado.
Etapa quatro Participação do controlador Arduino na operação do gerador
Uma das desvantagens do trabalho caseiro foi que, para ativar o processo de carregamento, era necessário começar a pedalar e segurar o botão liga / desliga por 3 segundos. Para tornar o processo de carregamento totalmente automático, o autor decidiu instalar um microcontrolador Arduino, agora ele mesmo monitora a velocidade da roda, mede a tensão e decide quando ativar o carregamento da bateria.
O Arduino também desliga e liga o inversor quando necessário, o controle é realizado usando um transistor MOS.
Para obter algumas estatísticas ao montar este simulador-gerador, você pode instalar o sensor Hall em um produto caseiro, com a ajuda da velocidade da roda. Usando esses dados, você pode calcular a distância percorrida, a velocidade máxima, o número de calorias queimadas e muito mais.
Mas o autor decidiu substituir esta solução pela instalação de um sensor óptico.
Quinto passo Tela LCD
Para facilitar a obtenção de estatísticas sobre a operação do gerador-simulador, o autor exibiu os dados no visor LCD.Aqui você pode ver informações como:
- tempo total de operação;
- distância percorrida;
- energia gerada e muito mais.
O circuito eletrônico final do gerador
Etapa seis Fase final
Na fase final, você precisa corrigir e instalar cuidadosamente todos os elementos para que eles não interfiram na operação do dispositivo. O autor colocou todos os eletrônicos à direita da bicicleta em um contêiner, sem contar a tela LCD e o inversor. Os fios que levavam à parte traseira da bicicleta foram direcionados através de um tubo de PVC que estava preso ao compensado.
Por motivos de segurança, o autor instalou um interruptor no volante, com a ajuda de que, se necessário, será possível desligar toda a fonte de alimentação em caso de quebra. Este interruptor está conectado ao negativo da bateria, ou seja, é a chamada "massa". É importante que os contatos do interruptor não toquem no volante metálico, caso contrário não funcionará. É melhor envolver os volantes com fita isolante antes da instalação.
Posteriormente, o autor pintou madeira compensada para dar elegância caseira a mais elegância.
O produto caseiro ainda não está totalmente completo. No futuro, o autor planeja algumas melhorias. É necessário fazer um dissipador de calor para o controlador de carregamento, substituir o sensor óptico por um sensor Hall, otimizar o código do programa, criar um menu conveniente e assim por diante.
Todos os códigos necessários do Arduino são coletados aqui.