Formularea ideilor noastre și evoluția conceptului
Inițial, am construit teorii privind dezvoltarea și fezabilitatea utilizării sistemelor de frânare recuperatoare pe biciclete pentru a crea o sursă de energie mobilă pentru a prelungi durata de viață a dispozitivelor electronice transportate de un ciclist.
În timpul experimentelor, aceste sisteme nu au putut să efectueze simultan două funcții simultan.
Astfel, grupul nostru a decis să renunțe la funcțiile dispozitivului de frânare și să se concentreze în întregime pe dezvoltarea unui sistem de încărcare constantă. După proiectarea acestui sistem, a fost pe deplin capabil să îndeplinească sarcinile atribuite.
Mai întâi de toate, a trebuit să dezvoltăm un circuit care să poată obține o tensiune de aproximativ 6 V de la motor, să salveze încărcarea și apoi să o convertească la 5 V, ceea ce este necesar pentru dispozitivele USB.
Circuitul pe care l-am dezvoltat repetă funcțiile încărcătorului pentru USB - MintyBoost, dezvoltat inițial de Limor Freed de la Adafrut Industries. MintyBoost utilizează baterii AA pentru a încărca dispozitive electronice portabile. Circuitul nostru, conceput separat de acest dispozitiv, înlocuiește bateriile și transferă tensiunea către MintyBoost. Tensiunea de 6 volți de la motor este redusă la 2,5 V, ceea ce permite motorului să încarce BOOSTCAP (140 F), care la rândul său transferă tensiunea către circuitul MintyBoost. Aparatul ultracapacitor își păstrează sarcina pentru a asigura o reîncărcare constantă a dispozitivului USB, chiar și atunci când bicicleta este staționară.
Alegerea motorului a fost mai complicată. Motoarele mai scumpe furnizează cuplul adecvat necesar pentru cuplul de frânare, dar prețul pe care îl au exorbitant. A fost necesară găsirea unei alte soluții pentru crearea unui dispozitiv eficient și accesibil. Proiectul a fost refăcut ca parte a creării unui încărcător cu încărcare constantă și a tuturor motoarelor potrivite, Maxon ar fi cel mai bun, datorită diametrului său mic.
De asemenea, furnizează o sursă de 6 V, în timp ce alte motoare produc până la 20 V. Pentru astfel de motoare, va exista o problemă serioasă cu supraîncălzirea.
Am decis să alegem Maxon 90 - un motor excelent, în ciuda prețului său - 275 de dolari. (Pentru cei care doresc să repete acest proiect va fi suficient și mai ieftin motor).
Am atașat motorul în apropierea fixării frânelor din spate, chiar pe cadrul bicicletei, punând o bucată de riglă între cadru și motor ca garnitură și trăgând motorul cu două cleme.
cabluri
"Crocodilele" erau bune ca un design improvizat și pentru testare, dar nu erau suficient de fiabile pentru versiunea finală.
Cablul acustic a fost testat din cauza rezistenței sale și astfel a devenit preferabil.
Deși firul în sine a fost blocat, sa dovedit a fi mai fiabil datorită diametrului său mare.
Apoi, pur și simplu, am atașat firul la cadru, folosind cleme de prindere.
Instalarea circuitului a fost cea mai dificilă parte a lucrării. Tensiunea motorului este aplicată mai întâi la un regulator de tensiune care vă permite să păstrați un curent continuu de până la 5 A - aceasta este mai mult decât celelalte regulatoare de obicei pierdute. După aceasta, tensiunea scade la 2,5 V - ceea ce reprezintă tensiunea maximă pe care BOOSTCAP o poate stoca în condiții de siguranță. De îndată ce BOOSTCAP acumulează 1,2 V - puterea sa este suficientă pentru ca MintyBoost să furnizeze o tensiune de 5 V pentru încărcarea dispozitivelor.
La firele de ieșire am lipit o diodă de 5 amperi pentru a evita cazurile când motorul începe să se rotească, folosind încărcarea acumulată.
Am folosit un condensator de 2200 uF pentru a egaliza fluxul de putere către regulatorul de tensiune.
Regulatorul de tensiune pe care l-am utilizat este LM338. este configurabil, în funcție de modul în care îl plasați, așa cum se poate vedea din diagrama schematică. În cazul nostru, o grămadă de două rezistențe - 120 Ohm și 135 Ohmi - conectate la regulator, determină tensiunea de ieșire. Le-am folosit pentru a reduce tensiunea de la aproximativ 6 V la 2,5 V.
Apoi, aceste 2.5 V merg la încărcarea "ultracapacitorului" BOOSTCAP - la 140F, 2.5V, produs de Maxwell Technologies. Alegerea noastră se datorează faptului că capacitatea sa mare va susține procesul de reîncărcare, chiar dacă bicicleta se oprește la lumină roșie.
Următoarea parte a schemei noastre este că, bineînțeles, sunteți toți familiari - MintyBoost de la Adafruit. Am folosit-o pentru a scoate 2.5 V de la condensator și transformarea lor într-un standard constant de 5 V pentru dispozitivele USB. MintyBoost utilizează MAX756, un convertor de tensiune de 5 volți combinat cu un inductor de 22 μH. De îndată ce 1.2 V trece prin "ultracapacitor" - MintyBoost începe să emită 5V.
Schema noastră completează lucrarea MintyBoost, un încărcător USB, dezvoltat inițial de Limor Freed de la Adafruit Industries. MintyBoost utilizează baterii AA pentru a încărca dispozitive electronice portabile. Circuitul nostru proiectat separat înlocuiește bateriile și transferă tensiunea către MintyBoost. Schema noastră reduce motorul de la 6 V de la motor la 2,5 V, ceea ce permite motorului să încarce BOOSTCAP (140F), care la rândul său transferă tensiunea către circuitul MintyBoost. "Ultracapacitor" păstrează tensiunea pentru o încărcare constantă a dispozitivelor USB, chiar și atunci când bicicleta se oprește.
Organismul este necesar pentru a proteja circuitul de influențele externe. Am ales un tub din PVC - 6 cm în diametru, lungime 18 cm - și capace de capăt. Deși aceste dimensiuni sunt mari, în comparație cu dimensiunile circuitului însuși, totuși, datorită acestui fapt, este mai convenabil să lucrăm cu el. Modelul de producție ar fi mult mai mic. PVC a fost ales din cauza rezistenței sale, rezistență aproape perfectă la intemperii, rezistență aerodinamică și preț redus. Un număr de experimente au fost de asemenea efectuate cu recipiente din fibră de carbon impregnate cu rășină epoxidică. Acest material a fost la fel de puternic și ușor. Cu toate acestea, crearea sa sa dovedit a fi extrem de dificilă și de consumatoare de timp.
Am testat două tipuri diferite de condensatoare - BOOSTCAP și supercapacitor.
Primul grafic arată utilizarea unui supercapacitor, care este încorporat în circuit, astfel încât atunci când motorul se rotește, condensatorul este încărcat. Nu am folosit-o, pentru că, deși supercapacitorul se încarcă cu o viteză foarte mare - pentru noi, de asemenea, este prea rapid descărcat. Linia roșie arată tensiunea motorului, în timp ce linia albastră indică tensiunea supercapacitorului, în timp ce linia verde indică tensiunea pe portul USB.
Al doilea grafic prezintă informații despre aplicarea BOOSTCAP. Linia roșie arată tensiunea motorului, albastru - tensiunea ultracapacitorului, verde - tensiunea pe portul USB. Am ales ultra-condensatorul, deoarece, după cum arată testarea, ultracapacitorul continuă să mențină încărcătura, chiar și după oprirea bicicletei. Motivul pentru saltul de tensiune pe USB este faptul că ultracapacitorul a atins pragul de tensiune necesar pentru a activa MintyBoost.
Ambele teste au fost efectuate timp de 10 minute. Ciclistul a răsuci pedalele timp de 5 minute, apoi am urmărit schimbarea de tensiune pentru următoarele 5 minute.
Ultima imagine este un instantaneu din Google Earth al locului în care au fost efectuate testele. Această imagine arată că am pornit de la școală, apoi am condus 2 cercuri în jurul parcului Leavegood, acoperind o distanță totală de 1 mile. Culorile de pe hartă corespund unei anumite viteze a ciclistului: violet - aproximativ 28,9 m / h, albastru - 21,7 m / h, verde - 14,5 m / h, și galben - 7,4 m / h.
fragmente de discuții
$ 20) pentru un lot de 1000 de bucăți,
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: