Как работает велосипедная динамо-машина. Какие бывают виды динамо для велосипедов. Каковы преимущества и недостатки использования динамо на велосипеде. Какую мощность вырабатывает велосипедная динамо-машина. Стоит ли устанавливать динамо на велосипед.
Что такое велосипедная динамо-машина и как она работает
Велосипедная динамо-машина — это устройство, которое преобразует механическую энергию вращения колеса в электрическую энергию для питания фар и других электрических устройств на велосипеде. Принцип работы динамо-машины основан на электромагнитной индукции.
Основные компоненты велосипедной динамо-машины:
- Постоянный магнит
- Катушка с медной проволокой
- Ротор и статор
- Выпрямитель (для преобразования переменного тока в постоянный)
При вращении колеса происходит следующее:
- Магнит вращается внутри неподвижной катушки
- Меняющееся магнитное поле индуцирует электрический ток в катушке
- Создается переменный электрический ток
- Ток преобразуется в постоянный с помощью выпрямителя
- Электроэнергия подается на фары и другие устройства
Таким образом, динамо-машина позволяет генерировать электричество за счет вращения колеса велосипеда, без необходимости использования батареек или аккумуляторов.
Основные виды велосипедных динамо-машин
Существует несколько распространенных типов динамо-машин для велосипедов:
1. Бутылочные динамо
Это классический вид динамо, который крепится на вилку переднего колеса. Ролик динамо прижимается к боковой поверхности покрышки и вращается при движении велосипеда. Преимущества: простота конструкции, невысокая цена. Недостатки: создает дополнительное сопротивление, шумит при работе.
2. Динамо-втулки
Динамо-генератор встроен непосредственно во втулку переднего колеса. Это более современное и эффективное решение. Преимущества: не создает дополнительного сопротивления, работает бесшумно, защищено от внешних воздействий. Недостатки: высокая цена, сложность замены.
3. Динамо в каретке
Генератор встраивается в каретку велосипеда. Преимущества: скрытая установка, защита от внешних воздействий. Недостатки: сложность монтажа, высокая цена.
Какую мощность вырабатывает велосипедная динамо-машина
Стандартная велосипедная динамо-машина вырабатывает следующие электрические характеристики:
- Напряжение: 6 В переменного тока
- Мощность: 3 Вт
- Сила тока: 0.5 А
Эта мощность достаточна для питания стандартных велосипедных фар. При необходимости некоторые динамо-втулки могут быть настроены на выработку 12 В.
Важно отметить, что мощность динамо зависит от скорости движения велосипеда:
- При низкой скорости (до 5 км/ч) мощность минимальна
- Оптимальная мощность достигается на скорости 15-25 км/ч
- При высокой скорости (более 30-40 км/ч) мощность практически не увеличивается
Для питания дополнительных устройств, например, для зарядки смартфона, может потребоваться использование аккумулятора-накопителя совместно с динамо-машиной.
Преимущества использования динамо-машины на велосипеде
Установка динамо-машины на велосипед имеет ряд существенных плюсов:
- Неограниченный запас энергии — свет работает, пока крутятся колеса
- Не нужно заряжать или менять батарейки
- Экологичность — отсутствие отработанных батареек
- Надежность — меньше деталей, которые могут выйти из строя
- Возможность подзарядки мобильных устройств в дороге
- Автоматическое включение света при начале движения
Динамо-машина особенно удобна для велосипедистов, совершающих длительные поездки или регулярно использующих велосипед в темное время суток.
Недостатки динамо-машин для велосипедов
Несмотря на очевидные преимущества, у велосипедных динамо есть и определенные минусы:
- Дополнительное сопротивление при движении (особенно у бутылочных динамо)
- Увеличение веса велосипеда
- Высокая стоимость качественных динамо-втулок
- Сложность установки и замены (для втулочных динамо)
- Отсутствие света при остановке велосипеда
- Возможные помехи в работе при сильной тряске (для бутылочных динамо)
Перед установкой динамо-машины стоит оценить, насколько критичны эти недостатки для конкретного велосипедиста и условий эксплуатации велосипеда.
Как выбрать динамо-машину для велосипеда
При выборе динамо-машины для велосипеда следует учитывать несколько ключевых факторов:
- Тип динамо: бутылочное, втулочное или в каретке
- Мощность и напряжение: стандарт 6В/3Вт или повышенная мощность
- Совместимость с имеющимися фарами и электроникой
- Качество изготовления и надежность бренда
- Вес устройства
- Простота установки и обслуживания
- Стоимость и соотношение цена/качество
Для большинства велосипедистов оптимальным выбором будет качественная динамо-втулка известного производителя, например, Shimano или SON. Такие устройства обеспечивают высокую надежность и эффективность при умеренном весе и сопротивлении.
Рекомендации по использованию велосипедных динамо-машин
Чтобы максимально эффективно использовать динамо-машину на велосипеде, следуйте этим рекомендациям:
- Используйте светодиодные фары — они более эффективны и потребляют меньше энергии
- Установите конденсатор или аккумулятор для работы света на остановках
- Регулярно проверяйте и очищайте контакты динамо-машины
- Используйте водонепроницаемые модели для защиты от влаги
- Настройте правильное положение ролика для бутылочных динамо
- Смазывайте подшипники динамо-втулки согласно инструкции
При правильном использовании и обслуживании динамо-машина может служить надежным источником энергии для велосипеда на протяжении многих лет.
Электрические характеристики бутылочных динамо-машин для велосипедов
История динамо-машин для велосипедов.
Велосипедные динамо-машины представляют из себя обычные генераторы переменного тока, оборудованные постоянными магнитами. Они могут работать при достаточно низкой частоте вращения колеса.
Бутылочные динамо-машины, работающие на боковой поверхности колеса, которые много лет были самыми популярными, сейчас вытеснены динамо-втулками. Существуют также динамо-машины другого типа: динамо-машина на спицах колеса, роликовая динамо-машина, но они не получили широкого распространения.
В статье будут рассмотрены электрические характеристики бутылочных велосипедных динамо-машин и способы получения максимальной мощности.
Мощность динамо-машин.
В Европе большинство велосипедных динамо-машин рассчитаны на 3 Вт (это 500 мА при напряжении 6 В). Мощность фары, работающей от динамо-машины, зависит от скорости. Обычно она нулевая при остановке, на средней скорости — 3 Вт, на очень большой скорости — всего немного более 3 Вт.
Чтобы не сжечь лампы, некоторые производители устанвливают в динамо-машины ограничивающие опорные диоды и другие механизмы защиты от перенапряжения.
Испытательный стенд.
Протестировано три генератора (слева направо): Busch + Müller Dymotec6, AXA HR и один дешёвый китайский.
- У B&M Dymotec6 хорошая механика. Она хорошо бежит по покрышке. Её часто можно встретить на качественных туристических велосипедах. В 2004 году эту динамо-машину купить можно было за 24.90 евро.
- AXA HR оснащена сильными магнитами. Из всех протестриованных генераторов даёт наибольший ток. Для ограничения выходного напряжения предусмотрено два последовательно подключенных опорных диода (BZX 85C 7V5). Перед проведением измерений вскрыли пластмассовый корпус и удалили эти диоды. Её часто устанавливают на велосипеды известных производителей. Цена AXA HR 16.99 евро.
- У дешёвой китайской динамо-машины магнитные характеристики немного хуже чем у Dymotec6. Механика не рассчитана на интенсивное использование, но она соотвествует всем нормам.
Она скреплена двумя винтами и её можно полностью разобрать. Ею обычно комплектуют «ашанбайки». Она может пригодится велосипедистам редко катающимся в темноте, так как её можно купить всего за 3.45 евро.
Она скреплена двумя винтами и её можно полностью разобрать. Ею обычно комплектуют «ашанбайки». Она может пригодится велосипедистам редко катающимся в темноте, так как её можно купить всего за 3.45 евро.Инструменты.
Для измерения электрических характеристик велосипедных динамо-машин мы создали инструмент, который измеряет скорость велосипеда основываясь на количестве оборотов генератора за минуту:
Собрали его из фонарика Panasonic и велокомпьютера Trelock FC 404. Также необходимо дополнительная схема (смотрите ниже) ограничения переменного напряжения динамо-машины и понижения его до частоты, которую может обработать велокомпьютер.
Сначала мы пытались использовать дешёвый велокомпьютер, но вскоре обнаружили, что он сильно округляет показания на высокой скорости. Поэтому заменили его на фирменный Trelock FC 404, который показывает скорость с точностью до десятых долей км/час.
Чтобы правильно выставить в велокомпьютере окружность колеса, необходимо знать диаметр колеса и число полюсов магнита динамо-машины.
Большинство бутылочных динамо-машин имеют 8 полюсов — их можно почувствовать, как 8 шагов при обороте колеса (или измерить 4 полных синусоиды за один оборот). Формула расчёта окружности колеса, вводимой в велокомпьютер:
2πDn/p, где D — диаметр колеса, n — коэффициент деления CD4060 (Q4=16), p — количество полюсов магнита.
Для измерений приведённых ниже также используются мультиметр, осциллограф, лабораторный блок питания и регулируемая нагрузка, основанная на микросхеме линейного регулятора LM317T.
Измерения.
Максимальная мощность динамо-машин.
Установка: Динамо-машина, удвоитель напряжения Гриначера с двумя 1N5818 и двумя 1000uF, нагрузка 100 — 250 мА, спидометр подсоединённый к динамо-машине.
Методика: Запускаем динамо-машину на 15 км/час. Измеряем напряжение параллельно нагрузке по току 100, 130, 160, 190, 220, 250 мА. Повторяем на 40 км/час. Повторяем для каждой динамо-машины. Зная напряжение и ток подсчитываем мощность. Строим график мощности и тока.
Результаты: AXA HR выдаёт максимальную мощность при токе 200 мА (после удвоителя напряжения), B&M Dymotec6 при 180 мА, дешёвая динамо-машина при 160 мА. Вне зависимости от скорости у AXA HR самая высокая мощность, а у дешёвой динамо-машины самая низкая.
Выводы: Максимальная мощность достигается при определённом токе, она мало зависит от скорости, а преимущественно зависит от самой динамо-машины. Короче говоря: Динамо-машина — это источник тока.
Мощность и скорость Dymotec6.
Кривые для других моделей аналогичны кривой для Busch&Müller Dymotec6 с той только разницей, что мощность будет немного больше или меньше.
Установка: Dymotec6, удвоитель напряжения Гриначера с двумя 1N5818 и двумя 1000uF, нагрузка на 180 мА, спидометр.
Методика: Запускаем динамо-машину на 4, 5, 7, 9, 12, 15, 19, 24, 31, 40, 50 км/час и измеряем напряжение параллельно нагрузке. Подсчитываем для каждой скорости мощность =
измеренное напряжение × 180 мА тока и строим график.
Вывод: С хорошо подобранной нагрузкой на средней скорости Dymotec6 выдаёт 2.7 Вт, на высокой скорости 5 Вт и на очень высокой скорости 6 Вт. Данные показатели достигаются без изменения динамо-машины.
Вопрос: Почему не перегорает лампочка в стандартной фаре на 3 Вт подключённой к Dymotec6 на скорости 50 км/час?
Ответ: Потому что на такой скорости нагрузка подобрана неправильно (ток тоже большой) и лампочка не потребляет максимальную мощность.
Ответ: Она не пропадает. Просто динамо-машина вращается с меньшим усилием. Попробуйте на полной скорости замкнуть выходы динамо-машины — ток сильно упадёт.
Производительность Dymotec6 при разной температуре.
Во время работы динамо-машины возрастает её температура. Мы тестировали B+M Dymotec6 на скорости 50 км/час при температуре 23º C. Подключены схема удвоителя Гриначера (два 1N5818 и два 1000uF) и нагрузка 180 мА.
Измерялась выделяемая на нагрузке мощность. Эксперимент производился на стационарной платформе, поэтому динамо-машина не охлаждалась. Приблизительно через 20 минут её мощность снижается с 100% до 80%. Через 10 минут наблюдается ещё некоторое падение мощности. Через 30 минут температура корпуса составила 89º C. Внутри наверное ещё жарче.
Далее прикрутили обычный 80 миллиметровый компьютерный кулер для имитации охлаждения, которое возникает при движении на велосипеде. Мощность начала расти и в итоге достигла 89% от начального значения. Температура остановилась приблизительно на 40º C.
Для этого эксперимента была выбрана Dymotec6, так как в ней среди всех протестированных динамо-машин наилучшая механика. С ней ничего не случилось в течении двух часов при производстве 5 Вт энергии на скорости 50 км/час. Многие динамо-машины не выдерживают такую нагрузку. Из-за высокой внутренней температуры страдают подшипники, которые быстро изнашиваются. Если при вращении магнит приходит в соприкосновение со статором, то из-за трения резко увеличивается внутренняя температура, что приводит к оплавлению корпуса и заклиниванию ротора.
На нашей установке это приведёт только к отсоединению мотора от динамо-машины, тогда как на реальном велосипеде переднее колесо может внезапно развалится вследствие разрушения валом ротора покрышки, обода или спиц. Поэтому лучше никогда не покупайте дешёвые динамо-машины.
Бортовая сеть велосипеда / Хабр
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.
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:
Что такое велосипедная динамо-машина (и как она работает)?
Существует множество способов расшифровать возраст человека, не спрашивая его. Любое путешествие по переулку памяти, связанное с музыкальной отсылкой. Или как это было смотреть футбольный матч.
Возможно, одним из самых показательных являются смутные воспоминания об игре на улице. Как далеко вы могли бы зайти, если бы ваши родители не узнали и не заметили, куда вы ушли.
И пришедшая с этим свобода.
Я одолжил у отца велосипед с фиксированными колесами для одного такого приключения, поскольку мой недавно был украден. Он использовал его для работы. Это не было гламурно, тяжелая стальная машина с черным напылением и тяжелыми колесами. Я изо всех сил пытался дотянуться до педалей-медвежьих капканов, которые заставляли меня благодарить за фиксированное вращение колеса, чтобы они не могли врезаться в мои голени.
Помимо новизны движения вверх и вниз, как на карусели во время вращения педалей, я помню динамо-машину, которую я включил, когда небо начало темнеть, а мир вокруг меня стал совершенно особенным оранжевым, как витраж. окна производства Quality Street.
Если вы помните переднюю и заднюю фары Tombstone Ever-Ready, для каждой из которых требовалось по две батареи D, то вы оцените простоту и элегантный дизайн динамо-машины.
Гонщики Audax и гонщики на выносливость возвращаются к динамо-машине как к источнику света, который зависит от наших собственных усилий по освещению дороги.
В устойчивом мире покупка потребительского товара, такого как аккумулятор, на одну покупку меньше — тоже неплохо. Давайте посмотрим, как мы создаем электричество и освещаем наш мир на дорогах и переулках.
Что такое велосипедная динамо-машина?
Это метод, при котором движение колеса генерирует электрический ток.
Это передается для обеспечения энергии. Традиционная динамо-машина называется боковой или бутылочной динамо-машиной. Современные версии питаются от ступицы колеса. Вы также можете получить динамо-машину нижнего кронштейна.
Как динамо-машина производит электричество?
Движение велосипедного колеса в наиболее распространенных формах динамо-машины вращает магнит внутри катушки с проволокой. Это создает поток энергии между двумя концами катушки. Разность энергий между этими концами выражается в вольтах. Совершенная «работа» вызывает протекание электрического тока.
Велосипедная динамо-машина переменного или постоянного тока?
Динамо происходит от греческого слова dynamis (сила). Скорее всего, ваше динамо на самом деле является магнето. Стандартная динамо-машина создает постоянный ток (DC) — однонаправленный поток электрического заряда. Велосипедная динамо-машина создает переменный ток (AC), который время от времени меняет направление.
Кто изобрел динамо-машину?
Немец Роберт Бош, основатель одноименной компании, представил в 1923 году передний фонарь, который приводился в действие динамо-машиной, вырабатывающей электричество от небольшого ролика, расположенного сразу за вилками на переднем колесе. Чем выше скорость, тем больше электроэнергии вырабатывается и тем ярче свет.
Сколько электроэнергии производит динамо-машина?
Типичное электрическое напряжение, производимое динамо-машиной для велосипеда, составляет шесть вольт. Это маломощный результат, полученный от вашего педалирования. Динамо-втулку иногда можно отрегулировать для получения 12 вольт. Электричество вырабатывается немедленно и прекращается, когда вы перестаете крутить педали.
Фонари могут работать от сети переменного тока, что традиционно используется для динамо-машин. По мере того, как мы двигались в мир коммуникаций и становились более эффективными, были достигнуты значительные успехи в технологии аккумуляторов, технологии светодиодного освещения и технологии зарядки.
Наряду с кабелем USB это дало возможность преобразовать переменный ток в постоянный, что необходимо для питания электроники. Это означает, что современные динамо-машины (которые обычно работают от ступицы переднего колеса) могут обеспечивать питанием светодиодные фонари, аккумуляторную батарею, устройство GPS или телефон.
Устойчивость и наслаждение, даже достижения, которые приходят от вашего собственного электронного существования, сами по себе являются мощной силой.
Хороши ли велосипедные динамо-машины?
Ваши фонари будут работать всегда.
Большинство велосипедных фонарей работают от аккумуляторов, и хотя теперь их можно заряжать дома или в офисе через USB, это зависит от того, помните ли вы кабели и собираете их при необходимости. Вы никогда не застрянете в темноте с динамо-машиной, и вам не придется толкать свой велосипед домой.
Если вы упаковщик велосипедов или велотурист, вам понравится электричество, вырабатываемое, в частности, динамо-втулкой, и вас не будет беспокоить увеличение энергии, необходимой вам для его питания.
Энергии, которую вы производите, должно быть достаточно для зарядки большинства устройств, которые вы берете с собой в такое путешествие. Кроме вашего ноутбука.
В то время как бутылочная динамо-машина, приводимая в действие от переднего колеса, для выработки электроэнергии зависит от физического соединения с шиной, а иногда и с ободом, она может быть не самой надежной и, безусловно, принесет меньше пользы, если вы поедете по бездорожью. или где-то, что создало достаточно ухабистую поездку, чтобы вызвать периодический сбой соединения.
С другой стороны, динамо-втулка обеспечивает более стабильное и стабильное производство мощности.
У динамо-машин есть побочный эффект, заключающийся в том, что они создают некоторую форму сопротивления для их питания. В большинстве случаев это не слишком заметно. Бутылочная динамо-машина будет создавать небольшой шум и трение. Вы можете потерять одну минуту от своего личного рекорда за двадцать километров езды. В целом техническое обслуживание и содержание динамо-машины не имеет большого значения.
Он ездит на велосипеде по тропам, несуществующим железнодорожным путям, национальным велосипедным маршрутам и второстепенным дорогам, чтобы исследовать. Его дом — Манчестер, окруженный Пик-Дистрикт и Пеннинами. Любовь к их крутым дорогам остается безответной.
Для производителей мы делаем альтернативные варианты отделки и сверления даже в небольших количествах.
Хотя еще несколько лет назад 9-мм QR-оси были бесспорным стандартом, сегодня мы разрабатываем все больше новых типов осей. При этом меняются не только подшипники, но и корпус, соединения и сам генератор переделываются и оптимально адаптируются.
Детали из листового металла изготавливаются с тщательной обработкой. Таким образом достигаются беспрецедентно низкие потери холостого хода.
