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Como fazer um simulador de gerador de bicicleta

Como fazer um simulador de gerador de bicicleta

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.
sketch.rar [7.77 Kb] (downloads: 100)
5.7
8.7
6.3

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2 comentário
O autor escolheu um inversor que pode fornecer até 400 watts e possui duas portas USB.
Não apenas duas portas USB (400 Watt para elas), mas também duas tomadas de energia. Não é à toa que eles se lembraram dos laptops.
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.
Em nenhum caso, compre um regulador sem entrada ou saída! )))

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