Динамо фонарик из шагового двигателя своими руками

Содержание

Самодельная ручная динамо-машина

Канал Игорь Круч представил вашему вниманию новую самоделку, которую уже давным-давно автор видео сделал, но все время не было снять и выложить на YouTube. Наконец-то самодельная большая динамо-машина. Творение, на которое ушел где-то месяц работы, неспешно, продумано, все делалось, качественно, на совесть.

Посмотрите на выбор ручных генераторов и неодимовых магнитов в этом китайском магазине.Она изготовлена из того, что было в наличии: движок, ремень и натяжитель из струйного принтера. Кроме того: тумблер, литий-ионная акб 18650. Добавилось ребро жёсткости. Из дисков сделан шкив. На холостом ходу производит напряжение до 11 вольт и ток 1,5 Ампера. Мощности хватает на светодиодные фонари, маломощный усилитель, смартфон. Для ноутбука данной динамо машины, сделанной своими руками, недостаточно.Итак, обзор. Стенка и днище сделано из ламината, оставшийся лишний после ремонта. Шкив для ремня сделан из оптических дисков, ненужных, как можно заметить, они были просверлены и скручены. Ремень большой, длинный, желтого цвета, из старого принтера, ровно как и натяжитель из старого принтера, он был побольше. Отпилил ненужную часть.

Электроника самодельного генератора с ручным приводом

Стоит сказать следующее. Генератор, диод и конденсаторы остались совершенно те же самые, как и в предыдущей динамо-машине. Также добавился один тумблер и блок аккумуляторов. Добавил разъемы соответственно, чтобы можно было к ней нагрузку подключать, удобно через разъемы. Слева кусочек отпиленной материнской платы ноутбука, неисправной материнской платы. У нас получилось 3 USB-порта для подключения питания. Чуть правее самодельная платка, макетная плата с 5-ю штырями. Соответственно можно подключить 5 потребителей энергии и к 3-ем USB-портам можно подключить 3 потребителя энергии.

Примечание. Винты, которыми скручены диски – с потайной головкой; на шкиве нанесены поперечные насечки (иначе ремень проскальзывал) и “железка”, на которой вращается шкив – это керн от старого динамика. Аккумуляторы скреплены с металлическими пластинами неодимовыми магнитами, которые благодаря покрытию из никеля прекрасно проводят ток. Сами металлические пластины – от сердечника трансформатора. Между шкивом и “железкой”, а также между шкивом и ламинатом густая смазка.

Далее на видео с 4 минуты. А еще простая модель из подручных материалов тут.

Автоматический выбор режима.

В схемах 8-10 можно высокая мощность достигается до тех пор, пока поддерживается допустимая яркость на низкой скорости путём переключением с мостового выпрямителя на удвоитель напряжения. Требуется непосредственное постоянное участие велосипедиста. Некоторым это даже нравится, так как на высокой скорости можно переключать фару на маленькую яркость. Несмотря на это большинство велосипедистов хотят как можно больше света, не заморачиваясья с режимами во время езды. Поэтому требуется автоматический переключатель. Есть два способа его реализации:

Механическое соединение кабеля в переключателе передач. В зависимости от выбранной передачи, фара работает или в режиме удвоения на низкой передачи или в режиме мостового выпрямителя на высокой передаче.
Переключатель считывает частоту динамо-машины и выбирает режим удвоения на низкой скорости, что и реализовано в схеме 12.

Схема 12 — автоматический выбор режима.

Схема 12 обеспечивает автоматическое переключение между двумя режимами. Она состоит из трёх основных частей:

Силовой каскад: динамо-машина, выпрямитель/удвоитель, регулирующие конденсаторы, светодиоды, канальный полевой униполярный МОП-транзистор переключающий Q1 & Q2 с их подмодуляторами Q3 & Q4.
Схема автоматического шунтирования выхода источника питания при превышении максимально допустимого уровня напряжения — T1, D5, R17.
Переключатель IC1 (LM2907) с индикатором режима LD11 и гистерезисный переключатель Q5.

Силовой каскад переключается между мостовым выпрямителем и удвоителем напряжения также как и в схеме 8. Из-за специфических требований переключателей на канальных полевых униполярных МОП-транзисторах это не в точности такая же схема, но она работает также и с тем же результатом. Цепь светодиодов увеличивает устойчивость напряжения для переключателя IC1 и при превышении максимально допустимого уровня напряжения схема автоматического шунтирования выхода источника питания замыкается, таким образом защищая схему от случайного отключения светодиодов. Переключатель IC1 содержит преобразователь частота-напряжение (f2V) и компаратор. На вход блока f2V подаётся переменный сигнал из динамо-машины. Переключение частоты устанавливается резистором R15. Выходной транзистор IC1 контролирует ток базы канальных полевых униполярных МОП-транзисторов Q3 и Q4 также как индикатор LD11. Q5 незначительно изменяет опорное напряжение компаратора для индуцирования гистерезиса. Это нужно чтобы избежать нестабильности возле точки коммутации.

Схема 12 обеспечивает такие же кривые мощности как схема 8. Она может питать от 3 до 8 мощных светодиодов в цепи, совместима с бутылочными динамо-машинами и динамо-втулками.

Учитывая сложность схемы, я сделал простую печатную плату для неё. Она оптимизирована под ручную сборку, не нужно использовать устройство монтажа. Механически помещается в 1.125″ рулевую трубу с вынесенными за пределы платы регулирующими конденсаторами C1-C4 (сначала помещаются внутрь трубы). Сглаживающий конденсатор C5 предназначен для установки в блок фары.

Для получения дополнительной информации скачайте CAD файлы (в формате CadSoft Eagle) и полную техническую документацию.

Есть ещё два варианта схемы 12, также считывающие частоту динамо-втулки для переключения режимов удвоителя напряжения и мостового. Они разработаны с целью избежать скачка тока, происходящего в схеме 12 при переключении из одного режима на другой. Схемы существуют только на бумаге, они ещё не собраны, не в каждом компоненте я уверен или ещё непонятно какие использовать. Я могу предложить две отличных идеи управления канальным полевым униполярным МОП-транзистором, когда его истоковый потенциал постоянно чередуется с подмодулирующим потенциалом (переключение переменной нагрузки).

Альтернативный вариант №1 автоматического выбора режимов удвоителя напряжения/мостовой выпрямитель. Не тестировался. Компоненты не определены. Рассчитан на профессионалов.

Альтернативный вариант №2 автоматического выбора режимов удвоителя напряжения/мостовой выпрямитель. Не тестировался, компоненты не определены. Рассчитан на профессионалов.

Давайте рассмотрим раннюю конструкцию с другой реализацией автоматического выбора режима (только для бутылочных динамо-машин).

Как сделать ветрогенератор

Лопасти можно изготовить своими руками из трубы ПВХ. Нужная кривизна подбирается, если взять ее с определенным диаметром. Заготовку лопасти рисуют на трубе, а затем вырезают отрезным диском. Размах винта составляет около 50 см, а ширина лопастей — 10 см. После следует выточить втулку с фланцем под размер вала ШД.

Она насаживается на вал двигателя и крепится дополнительно винтами, а к фланцам крепятся пластиковые лопасти. На фото изображено две лопасти, но можно сделать четыре, прикрутив еще две аналогичные под углом 90º. Для большей жесткости под головки винтов следует установить общую пластину. Она плотней прижмет лопасти к фланцу.

Изделия из пластика долго не служат. Продолжительный ветер со скоростью более 20 м/с такие лопасти не выдержат.

Далее нужно произвести балансировку. Это делается своими руками: от концов лопастей отрезаются кусочки пластика. Угол их наклона можно изменить посредством нагрева и изгиба.

Генератор вставляется в кусок трубы, к которому он крепится болтами.

К трубе с торца крепится флюгер, представляющий собой ажурную и легкую конструкцию из дюралюминия. Ветрогенератор держится на приваренной вертикальной оси, которая вставляется в трубу мачты с возможностью вращения. Под фланец можно установить упорный подшипник или полимерные шайбы, снижающие трение.

У большей части конструкций ветряк содержит выпрямитель, который крепится к подвижной части. Это делать нецелесообразно из-за увеличения инерционности. Электрическую плату вполне можно разместить внизу, а к ней вывести вниз провода от генератора. Обычно с шагового двигателя выходит до 6 проводов, соответствующих двум катушкам. Для них нужны токосъемные кольца для передачи электроэнергии от подвижной части. На них довольно сложно установить щетки. Механизм токосъема может оказаться сложней, чем сам ветрогенератор. Еще было бы лучше разместить ветряк так, чтобы вал генератора располагался вертикально. Тогда провода не будут заплетаться вокруг мачты. Такие ветрогенераторы сложней, но зато уменьшается инерционность. Коническая передача здесь будет в самый раз. При этом можно увеличить обороты вала генератора, подобрав необходимые шестерни своими руками.

Закрепив ветряк на высоте 5-8 м, можно начинать проводить испытания и собирать данные о его возможностях, чтобы в дальнейшем установить более совершенную конструкцию.

В настоящее время становятся популярными вертикально-осевые ветрогенераторы.

Некоторые конструкции хорошо выдерживают даже ураганы. Хорошо себя зарекомендовали комбинированные конструкции, работающие при любом ветре.

Схемы с большой мощностью и хорошей производительностью на низкой скорости.

Схема 8 — добавляем удвоитель напряжения.

Схема 7, использующая много светодиодов, на низкой скорости выдаёт маленькую мощность, что видно на кривых мощности выше. Существует несколько способов решения данной проблемы:

Шунтировать несколько светодиодов, подключить конденсаторы и таким образом изменить схему с включением меньшего количества светодиодов, что улучшит её на низкой скорости.
Параллельная сборка скажем 6-ти светодиодной и 3-х светодиодной версий. Переключателем подбираем более подходящую. 6-ти светодиодная версия может давать узкий пучок дальнего света, 3-светодиодная — широкий пучок на низкой скорости.
Подключение мостового выпрямителя к удвоителю напряжения. Такая схема будет работать так, если бы она имела только половину светодиодов.

Первое решение нуждается в сложном переключении и неработоспособно при отключении хоть одного светодиода. Второе решение лучше первого, несложно в построении, но требует дополнительных светодиодов и оптики. Третье решение недорогое и простое, независимо от режима работают все светодиоды. Его и будем рассматривать далее.

Немного изменённая схема 7. Справа удвоитель напряжения Гриначера. Ниже представлена схема 8

, включающая обе схемы. Два режима чередуем обычным переключателем.

Эта схема (без R1, C2, C3) пользуется популярностью в компьютерных блоках питания. Основное её предназначение — выбор режима 115/230 В.

Режимы не перекрывают друг друга и следовательно гарантируют хорошую производительность на низкой скорости. Схема 7 обоснована! Далее приведён список компонентов для различных конфигураций схемы 8.

Бутылочная динамо-машина	Динамо-втулка
3 светодиода	4 светодиода	3 светодиода	4 светодиода	6 светодиодов
Общая мощность	4.6 W	5.7 W	5.2 W	6.7 W	10.5 W
D1..D4	1N5818	1N5818	1N5818	1N5818	1N5818
C1	2200uF 16V	2200uF 16V	4700uF 16V	4700uF 16V	2200uF 25V
C2, C3	100uF 100V	47uF 100V	1000uF 63V	470uF 100V	220uF 100V
C4, C5	100uF 63V	47uF 63V	470uF 35V	470uF 35V	220uF 63V
R1	47K 0.25W	47K 0.25W	47K 0.25W	47K 0.25W	47K 0.25W
SW1	120VAC 2A	120VAC 2A	120VAC 2A	120VAC 2A	120VAC 2A
LED1	Мощный LED	Мощный LED	Мощный LED	Мощный LED	Мощный LED
LED2	Мощный LED	Мощный LED	Мощный LED	Мощный LED	Мощный LED
LED3	Мощный LED	Мощный LED	Мощный LED	Мощный LED	Мощный LED
LED4	Не нужен	Мощный LED	Не нужен	Мощный LED	Мощный LED
LED5	Не нужен	Не нужен	Не нужен	Не нужен	Мощный LED
LED6	Не нужен	Не нужен	Не нужен	Не нужен	Мощный LED

Рассмотрим кривые производительности. Нижняя кривая каждого цвета показывает мощность светодиодов в режиме удвоителя напряжения

Обратите внимание, что этот режим работает лучше только на низкой скорости, а выше определённой скорости выигрывает режим мостового выпрямителя. Второй график показывает момент, когда необходимо переключаться на другой режим

Давайте рассмотрим ещё один интересный вариант схемы 8:

Схема 9 — вариант схемы 8.

Схема выше имеет практически такую же мощность и почти те же самые компоненты что и схема 8. Главное отличие в переключателе: он не только выбирает режим низкой скорости (удвоитель) и режим высокой скорости (мостовой выпрямитель), но имеет положение ВЫКЛЮЧЕНО

, которое используется при подаче питания от динамо-втулки. SW1 — это переключатель 1P2T с изолированным центральным положением. Эти переключатели широко доступны.

Другая особенность схемы 9 — задний фонарь. В отличие от схемы 8 светодиод 1 красный.

Схема 10 — ещё один вариант схемы 8.

Бутылочная динамо-машина	Динамо-втулка
3 светодиода	4 светодиода	3 светодиода	4 светодиода	6 светодиодов
Общая мощность	4.6 W	5.7 W	5.2 W	6.7 W	10.5 W
D1..D4	1N5818	1N5818	1N5818	1N5818	1N5818
C1	2200uF 16V	2200uF 16V	4700uF 16V	4700uF 16V	2200uF 25V
C2, C3	100uF 100V	47uF 100V	1000uF 63V	470uF 100V	220uF 100V
R1	47K 0.25W	47K 0.25W	47K 0.25W	47K 0.25W	47K 0.25W
SW1	120VAC 2A	120VAC 2A	120VAC 2A	120VAC 2A	120VAC 2A
LED1	Мощный LED	Мощный LED	Мощный LED	Мощный LED	Мощный LED
LED2	Мощный LED	Мощный LED	Мощный LED	Мощный LED	Мощный LED
LED3	Мощный LED	Мощный LED	Мощный LED	Мощный LED	Мощный LED
LED4	Не нужен	Мощный LED	Не нужен	Мощный LED	Мощный LED
LED5	Не нужен	Не нужен	Не нужен	Не нужен	Мощный LED
LED6	Не нужен	Не нужен	Не нужен	Не нужен	Мощный LED

В схеме 10 исключены два из четырёх конденсаторов, но вместо них добавлены сложные переключатели. Теперь не нужны большие конденсаторы в компактной схеме. Как и в схеме 9 для выключения света может использоваться переключатель с изолированной центральной позицией.

Схема 11 — учетверитель напряжения.

Если вы хотите серьёзно взяться за концепцию умножения напряжения, посмотрите мой черновик комбинированного удвоителя/учетверителя/мостового выпрямителя.

Динамо фонарик из шагового двигателя своими руками

Внутреннее содержание данного устройства оригинальностью не блещет, и являет собой моторчик постоянного тока (примерно такой же как выдвигающий лоток в компьютерных CD/DVD приводах), диодный мост-сборку, электролитический конденсатор, аккумулятор напряжением 3,6 в и емкостью 80 мА и «эрцаз-ключ» — каскад на n-p-n транзисторе с открытым (висящем в воздухе) эмиттером, дабы заряд аккумулятора передавался только при воткнутом в гнездо фонарика разьеме (идет в комплекте с фонарем) и «нагруженном» на «севшую» батарею сотового транзисторе. Схема же представляет собой такой вот вид:

Готовое устройство

Без нагрузки динамо-машина развивает напряжение 4-5 В, но под нагрузкой напряжение снижается до 1-2 В.

Подзарядка аккумулятора с помощью изготовленной динамо-машины. Конечно учитывая малую мощность устройства, говорить о полной зарядке аккумулятора затруднительно, но его можно использовать, как резервный маломощный источник тока для подзарядки аккумуляторов.

При работе с данным устройством, так же не стоит забывать, что изначально механическая часть динамо-машинки выполнена из пластиковых, не очень прочных деталей, так что не рекомендуется нажимать на рычаг до упора. Это легко приводит к поломке рычага.

Надо заметить, что устройство не теряет и возможности его использования в качестве фонарика. Для этого в «крокодилы» надо зажать светодиод

Спасибо за внимание, с вами был Лекомцев Д.Г

Велосипедная фара своими руками

Изготовить велосипедную фару своими руками это совсем не сложная работа, но для этого нужно большое терпение и хорошая фантазия. Также помимо этого необходимо приобрести инструменты и материалы для изготовления этого аксессуара.

Материал для велофары:

Три светодиода Luxeon Star на 1 Ватт или 2/3 Ватт или светодиодная лента на силиконе;
Перечница из нержавеющей стали;
Тонкий алюминиевый лист (4-6 мм);
Болты;
Термоклей или силикон;
Термопаста;
Кабель;
Тройной коллиматор Френа с держателем;
Резиновая муфта для подсоединения кабеля;
Акриловое стекло толщиной 1 мм;
Уплотнительное кольцо с внутренним диаметром 50 мм и толщиной 2 мм;
Два электролитических конденсатора 1000 uF 16 Ватт.

Также кроме материала понадобится инструмент для рабочего процесса:

Паяльник мощностью от 25 Ватт;
Флюс и припой;
Канцелярский нож;
Ножницы;
Кусачки;
Отвертка – плоская и фигурная;
Маркер для пометок;
Дрель;
Сверло для дрели на 4 мм.

Схемы и инструкции

Перед началом изготовления велофары нужно разработать схему светодиодных фонарей. Внизу на рисунке показана схема велосипедной фары на трех светодиодах и импульсном DC/DC преобразователе на микросхеме LT1932.

Уровень яркости светодиодах обеспечивается за счет диапазона питающего напряжения от 2 до 12 вольт. Максимальный ток через светодиоды составляет 50 мА. Работа генератора осуществляется на частоте 1 Мгц. Дроссель L1 — готовый, допускающий ток не менее 100mA.

Процесс изготовления велофар своими руками

После того как все материалы и инструменты подготовлены, можно приступать к изготовлению фары. Процесс изготовления состоит из следующих действий:

1. Подготовка диска.

Для этого понадобится лист алюминия толщиной 5 мм. Из него необходимо вырезать диск диаметром 50 мм.

2. Установка светодиодов.

Затем на диске необходимо просверлить три отверстия диаметром 3, 5 мм и установить в них калориметр. После этого в центре просверливается отверстие размером 3,4 мм и нарезается резьба М4. Силиконом или монтажным термоклеем прикрепляются светодиоды. Удерживать их нужно при помощи ножек калориметра.

Светодиоды нужно соединять последовательно. Помимо светодиодов устанавливаются конденсаторы. Для этого в диске делается еще одно отверстие около края, диаметр этого отверстия должен составлять 3,3 мм. Также нужно сделать резьбу М4.

3. Установка крышки и стекла.

Всю конструкцию со светодиодами диском и аккумулятором лучше всего установить в перечницу. Затем вырезается в форме диска акриловое стекло. Стеклянный диск должен точно соответствовать размерам крышки перечницы.

После этого в крышку устанавливается уплотнительное кольцо, стеклянный диск и защитное кольцо. Все эти элементы фиксируются при помощи силиконового клея. Для того, чтобы перечница плотно прилегала к сборке калориметра у нее нужно обрезать нижнюю часть.

4. Присоединение кабеля к светодиодам.

Сбоку перечницы просверливается отверстие и устанавливается резиновая муфта. Затем через нее устанавливается кабель и подсоединяется к цепочке светодиодов. Кабель скрепляется при помощи термопасты. После этого через кабель подается ток к светодиодам.

Использование мощных светодиодов

Для того, чтобы фара светила ярко, лучше всего использовать мощные светодиоды. Однако не каждый знает, какие светодиоды самые хорошие и имеют яркое освещение. На современном рынке предоставлено масса таких осветительных приборов. Наиболее подходящим вариантом для установки светодиодов в велофары являются светодиоды Luxeon.

Самодельная велосипедная фара с тремя светодиодами Luxeon

Фара для велосипеда собственными руками на основе светодиодов Luxeon обладает следующими свойствами:

Отличная яркость;
Хорошая сила освещения;
Металлический корпус;
Удобная установка;
Небольшие размеры;
Хорошая система охлаждения;
Долговечность;
Высокий уровень заряда.

Ветряк из мотор-колесо и магнитов

Не каждый знает, что ветрогенератор из мотор-колеса можно собрать своими руками за короткое время, главное заранее запастись нужными материалами. Для него лучше всего подходит ротор Савониуса, его можно приобрести готовый или же самостоятельно. Он состоит из двух полуцилиндрических лопастей и перекрытия, из которых и получаются оси вращения ротора. Материал для их изделия выбирайте самостоятельно: дерево, стеклоткань или пвх-трубу, что является самым простым и оптимальным вариантом. Изготовляем место соединения деталей, на котором нужно проделать отверстия для крепления в соответствии с количеством лопастей. Потребуется стальной поворотный механизм, чтобы устройство могло выдерживать любую погоду.

Датчик мощности.

Хороший вольтметр достаточно важная часть генератора. Он нужен для оценки результата затрачиваемых сил и для демонстрации аудитории. Генератор может работать и без него, но всё же нужно как-то оценивать свои результаты. Подходят только аналоговые вольтметры, так как цифровые не подходят для измерения постоянно меняющегося напряжения. По этой причине в автомобильных спидометрах и датчиках по прежнему используются аналоговые приборы. Мы используем аналоговый вольтметр со смещённым нулём, который может показывать только напряжение больше 12 вольт. Если напряжение опустилось ниже 12 вольт, то это может произойти только при неисправном аккумуляторе. У вольтметра со смещённым нулём при запуске генератора резко дёргается стрелка — это смотрится достаточно эффектно. Обычно я использую схему, основанную на самом дешёвом измерительном приборе из каталога Maplin, но вы можете купить более серьёзные измерительные приборы.

Схема измерительного прибора довольно простая. Опорный диод не проводит ток ниже 11 В, то есть можно сказать, что он вычитает 11 В напряжения. С помощью резистора мы превратили вольтметр с диапазоном измерения 0 – 4 вольт в измерительный прибор с диапазоном от 11 до 15 вольт. У вольтметров, установленных на наших генераторах, в действительности даже ещё более узкий диапазон, с опорным диодом на 12 В и диапазоном 2,5 В. В схему управляющего модуля добавили дополнительный резистор и переключатель на три позиции, распределив сопротивление между аккумулятором и генератором и тем самым мы адаптировав генератор для людей с любой физической форме. Если требуется минимизировать потери энергии в цепочке резисторов, то можно добавить переключатель, замыкающий все резисторы, что позволит людям в хорошей физической форме быстрее заряжать аккумулятор.

Читайте продолжение, в котором будут даны инструкции по правильной эксплуатации генератора.

Как сделать фару на велосипед – светодиодный велофонарь своими руками

К сожалению, в последнее время, динамо-машины для велосипедов оказываются незаслуженно забытыми. Углубляться в причины этого мы не станем, а лучше сделаем фару на велосипед своими руками, работающую от динамо-генератора.

Преимущества велосипедных светодиодный фонарей, работающих от динамо-машины:

мощный луч;
постоянное наличие питания (батарейки могут сесть в неподходящий момент);
неограниченное время работы;
отсутствие необходимости замены батарей или зарядки аккумуляторов.

Конструкция подобного типа фонарика для велосипеда описана на данном ресурсе (рекомендуется ознакомиться): ссылка

Шаг 2: Создаём схему

Давайте сделаем схему динамомашины для велосипеда. Неплохой идеей является проверить все перед тем, как спаять все вместе, поэтому сначала я собрал всю схему на макетной плате без припоя. Я начал с разъема двигателя и диодов. Я распаял разъем от печатной платы принтера. Размещение диодов в такой ориентации изменяет поступающий от двигателя переменный ток, на постоянный ток (выпрямляет его).

Шаговый двигатель имеет две катушки, и вам необходимо убедиться, что каждая катушка подключена к одному набору диодных групп. Чтобы узнать, какие провода от двигателя подключены к одной и той же катушке, вам просто нужно проверить контакт между проводами. Два провода связаны с первой катушкой, и два со второй катушкой.

Как только схема будет собрана на макетной плате без припоя — проверьте ее. Мой мотор вырабатывал до 30 вольт при нормальной езде на велосипеде. Это 24-вольтный шаговый двигатель, так что его эффективность кажется мне разумной.

При установленном регуляторе напряжения выходное напряжение составляло 3,10 вольт. Резисторы контролируют выходное напряжение, и я выбрал варианты на 150 и 220 Ом для получения 3,08 вольт. Проверьте этот калькулятор напряжения LM317, чтобы увидеть, как я рассчитал свои показатели.

Теперь всё нужно спаять на печатной плате. Чтобы сделать аккуратные соединения, я использовал маленький калибровочный припой. Он быстрее нагревается и обеспечивает лучшее соединение.

В файле .Pdf вы найдёте, как все связано на печатной плате. Изогнутые линии — это провода, а короткие черные прямые линии – это то, где вам нужно спаять перемычки. Файлы

Circuit Overall.pdf

Файлы

Circuit PC Board.pdf

Динамо-втулка как электродвигатель

Динамо-втулка, или втулочный генератор, – обычная 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.

Динамка Shimano AlfineDH-S701

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.

Ветрогенератор из шагового двигателя

Ветрогенератор в домашних условиях может стать дополнительным источником электроэнергии. Особенно он будет полезен в тех случаях, когда отключили свет, а вам необходимо зарядить какое-либо устройство. Можно такой ветрогенератор подключить и к фонарю уличного освещения во дворе, при этом экономить на электроэнергии. Вообще, найти применение в хозяйстве этому устройству всегда можно. Тем более что сделать его можно практически из подручных материалов.

В этой статье мы расскажем, как сделать простой ветрогенератор из шагового двигателя.

Что понадобится для сборки ветрогенератора?

Для того чтобы собрать ветрогенератор из шагового двигателя, понадобятся следующие детали:

собственно мотор;
листовой металл;
алюминиевая трубка;
фланец (1/4″);
квадратная труба;
диск от пилы;
штифт;
хомуты (можно использовать от автомобиля);
трубы ПВХ разных размеров (например, 8×4, 30×8);
шайбы, болты и прочее для крепления деталей;
диоды.

Из инструментов пригодятся ножовка, разводной и газовый ключ, наждачка, рулетка, дрель, транспортир и рулетка.

Принцип работы ветрогенератора

Детально останавливается на том, как же работает ветрогенератор из шагового двигателя, не стоит. Ведь все такие генераторы имеют одинаковый принцип работы: ветер заставляет вращаться лопасти ветряка, в результате чего начинает работать генератор, который и вырабатывает электричество.

Изготовление ветрогенератора

Первое с чего следует начать – это вырезать лопасти. Для этого мы будем использовать ПВХ-трубы.

Что нужно учесть, вырезая лопасти?

Длину каждой лопасти – чем она больше, тем легче они будут крутиться при слабом ветре, но при этом они будут иметь довольно низкую скорость вращения.
Вращение будет больше на концах лопастей генератора – этот момент необходимо учесть заранее и рассчитать отношение скорости ветра к скорости вращения лопастей.
Помните, что мощность, получаемая из ветра, будет приравниваться к скорости ветра в третьей степени. Хотя не забывайте и о законе Беца, который говорит, что от энергии ветра можно получить приблизительно 59,3 процентов энергии.
Чем выше поднять ветряк от земли, тем более эффективен он будет (энергии будет вырабатываться больше).

Изготовить лопасти не составит больших проблем. Для этого нужно будет разрезать трубу из ПВХ на три части: две по 150 градусов и одна 60, как показано на рисунках.

Заметим, что два отрезка трубы (150 0 ) подойдут для широких лопастей. При желании вы сможете их подрезать до нужной ширины.

Далее необходимо будет скруглить края лопастей, как показано на фотографии.

Следующая задача изготовить хаб – узел крепления лопастей. Для этих целей подойдет диск для пилы со сточенными зубьями. В нем нужно будет сделать шесть отверстий (три группы по 2 в каждой). Отверстия делаются со смещением в 120 0 , а расстояние между ними в одной группе должно быть около дюйма. Размещение отверстий на диске показано на рисунке:

В данном случае мы используем три лопасти, хотя можно установить и шесть: тогда группы отверстий будут смещаться на 60 0 . К заготовленному диску с отверстиями прикручиваем лопасти – крепим их посредством болтов и гаек.

Следующий этап работ – это шарнир для поворота и флюгер. Потребуется и поворотная платформа, на которую мы закрепим генератор. Выглядеть все это будет так:

Для изготовления этой конструкции нужна квадратная труба из ПВХ, кусок листового металла и фланец. «Хвост» ветрогенератора вырезаем из железа. В квадратной трубе делаем разрез 20-25 сантиметровдлиной и вставляем туда наш флюгер – закрепляем эту конструкцию болтами.

Кстати, не мешало бы продумать и защиту генератору от осадков. Например, ее можно сделать из трубы так, как показано на фотографии:

Дальше окрашиваем все детали нашего ветряка и даем им высохнуть. После этого собираем все в одно целое, крепим двигатель, чехол к трубе посредством автомобильных хомутов. Также необходимо установить фланец (его располагают ближе к двигателю) с помощью саморезов.

Динамо втулка

Второй вид, популярность которого неизменно растет — так называемая, динамо втулка.

В данном случае, динамомашина для велосипеда конструктивно выполнена как колесная втулка. Выходное напряжение таких генераторов составляет порядка шести вольт при мощности до двух, а иногда, трех ватт.

Все преимущества такой динамо-машины для велосипеда, определяются ее конструктивной особенностью. К числу «плюсов» необходимо отнести:

Абсолютная бесшумность. Это достигается за счет конструктивного выполнения в виде втулки для колеса;
Динамо работает без использования эффекта трения, а потому не влияет на износ покрышки и иных деталей;
Полностью сбалансированная конструкция исключает дисбаланс на вилке;
Высокая эффективность. Поскольку нет трущихся поверхностей, проскальзывания не будет при любых погодных условиях;
Полная изоляция от стальной конструкции велосипеда электрической цепи проводки.

При всем том, динамо втулка не может быть отключена, при движении она работает постоянно. Некоторые специалисты считают этот момент недостатком, однако объективно, при отключенной нагрузке, динамо не будет влиять на свободу вращения колеса, а потому считать невозможность отключения за недостаток будет в корне неверно. Еще один момент – высокая масса, хотя при идеальной балансировке, это не влияет на ходовые качества велосипеда в той степени, в какой станет ощутимо на практике. Единственный серьезный недостаток – цена и сложность конструкции, а также то, что для установки такого генератора необходимо перебирать все колесо, а это, несомненно, требует определенных умений и подготовки.

Итак, выбирая, динамо для своего двухколесного друга, помните о безопасности, надежности и ориентируйтесь на ваши финансовые возможности. Какая будет динамка для велосипеда, решать, безусловно, вам и никому другому.

Используем старый компьютерный кулер

Для изготовления ветряка нужен большой кулер, он выдает лучшие результаты и удобен в работе. Прежде всего, надо его разобрать. Снимается наклейка, удаляется заглушка и стопорное кольцо. После этого кулер легко разбирается по оси вращения на две примерно одинаковые по размерам половины.

Одна из них — ротор, лопасти которого придется изменить на более крупные. Для этого аккуратно обламываются или отрезаются старые лопасти, из пластиковой бутылки делаются новые, длиной примерно раза в 4 больше прежних. Удобнее всего сделать три штуки, они будут иметь достаточную площадь основания для прочного приклеивания.

На статоре имеются четыре обмотки. Их можно оставить в неприкосновенности, или изменить число витков. Берется более тонкий провод и наматывается на все катушки по очереди, причем, в разном направлении. Катушки соединяются соответствующим образом.

После этого необходимо изготовить выпрямитель, для чего понадобятся четыре диода. Они парами соединяются последовательно, затем параллельно. Присоединяются провода, устройство готово. Для установки его на ветер понадобится подставка или небольшая мачта, которую проще всего изготовить из обрезка металлической трубки. Для того, чтобы ветряк самостоятельно наводился на ветер, понадобится хвостовой стабилизатор, наподобие самолетного хвоста.

Для проверки работоспособности присоединяется тестер или светодиодный фонарик.

Изготовление коллектора и щеткодержателя

При сборке динамо-машины, в частности коллектора и щеткодержателей, требуется внимание и аккуратность

Коллектор можно изготовить из трубки (медь, латунь) или собрать из пластин. Потребуется трубка диаметром 20-25 мм и длиной 25—30 мм, которая распиливается на 4 равные части. В пластинах просверливаются по два двухмиллиметровых отверстия.

Затем вырезаем цилиндр (диаметр 20-25 мм, длина 25 мм) из фибры или эбонита, подойдет и сухое дерево. В центре цилиндра делаем отверстие, чтобы он плотно мог войти на ось якоря. Пластинки крепим к цилиндру с помощью мелких шурупов, каждый раз оставляя между ними пространство в 1-2 мм. Можно использовать скрутки из проволоки и изоляционную ленту. Шурупы не должны касаться оси, иначе будет замыкание. Зазоры между пластинами заполняем канифолью.

Щеткодержатель со щетками применяется для снятия напряжения в коллекторе. Щетки должны выдвигаться и поворачиваться вокруг оси якоря, чтобы менять силу и угол нажима на коллектор. Основание толщиной 10 мм изготовим из фибры, эбонита или пропарафиненного дерева. Просверлим в нем три отверстия, чтобы для двух крайних подошли болты. Берем болты из меди или радиоконтакты по 35 мм. Болтики, закрепляющие щетки, вкручиваем с гайками для зажима.

Отверстие в центре должно быть равно диаметру трубки из меди, которая использовалась для первого подшипника в корпусе. Напротив центрального отверстия в торце колодки просверливаем сквозное отверстие и делаем нарезку под крепящий винт. Берем винт (для дерева — шуруп) с прорезью или гранями на головке. Делаем отверстие чуть меньше диаметра винта, вворачиваем винт. Сначала на 2-3 оборота ввернуть, потом вывернуть, повторяя до тех пор, пока он не будет свободно входить на три оборота. Затем точно также винтом обрабатываем следующий проход.

Делаем подшипниковую стойку, в верхнем конце которой просверливаем отверстие, вставляем отрезок медной трубки и припаиваем. Щетки можно сделать разными способами, из медных, латунных пластин или приготовить угольные щетки. Это могут быть пластины длиной 40-50 мм с сечением 10-15 мм. На конце щетки просверливаем продолговатое сквозное отверстие длиной 20 мм под болтики. Такое отверстие позволит менять нажим, приближая щетки к коллектору. Крепим щетки шайбами. Чтобы щетки плотно касались коллектора, затачиваем их концы наискось.