Este hecho en casa será útil para aquellos a quienes les gusta andar en bicicleta o bicicleta de ejercicio. Ahora no solo será bueno para la salud, sino que también debido a la educación física, se generará una corriente eléctrica a partir de la cual se pueden cargar varios dispositivos, incluidos teléfonos móviles y una computadora portátil.
El principio del trabajo casero es bastante simple, el más difícil de ensamblar. electronica parte La parte mecánica consta de una bicicleta y un generador (se utiliza un motor de CC) conectado por una correa. Más allá del generador, el voltaje va al controlador de carga y luego a la batería de plomo ácido. Bueno, entonces puedes gastar energía a tu discreción. Por ejemplo, puede conectar un inversor a la batería y convertir el voltaje para cargar y operar varios dispositivos.
Materiales y herramientas para el hogar:
- la bici (necesitará un cuadro con una rueda trasera);
- materiales para fijar el cuadro de la bicicleta (madera contrachapada, madera, tornillos con tuercas, etc.);
- Motor DC a 24V;
- correa y polea para conectar el generador a la rueda;
- Batería de plomo de 12V;
- Tipo de cargador DC-DC;
- Inversor DC-AC con salidas USB;
- microcontrolador Arduino;
- transistor MOS;
- LED y fotodiodo;
- sensor Hall;
- pantalla LCD;
- interruptor;
- Regulador de 5V, relé, diodo, resistencias, botones y más.
Por supuesto, la lista de materiales puede ser diferente, no debe copiar con precisión de forma casera, si es inteligente, puede armar personalmente su el modelo en tal patrón.
El proceso de ensamblar una estación de carga:
Primer paso Arreglamos el cuadro de la bicicleta
Este paso es uno de los más importantes, porque si el cuadro no se fija correctamente, puede caerse y lesionarse con la bicicleta. El autor sujeta la horquilla delantera con un perno y una tuerca a la estructura de la viga. No es difícil hacerlo, necesitará tornillos, un taladro y una sierra para metales.
Además, este diseño se adjunta a una hoja de madera contrachapada de 2X6, esta será la base del diseño.
Se utilizó un bastidor de entrenamiento para unir la parte trasera, lo que simplifica enormemente el proceso de fijación del marco. En un bastidor de este tipo, puede encontrar un mecanismo que crea resistencia cuando la rueda gira. Pero aquí no es necesario, ya que dicha resistencia creará un generador, por lo que este mecanismo puede eliminarse.
Bueno, ahora queda por conectar el generador a la bicicleta, ya que es un motor de CC de 24 voltios.El motor debe estar montado en madera contrachapada, es conveniente que el diseño le permita apretar la correa. El neumático no se coloca en la rueda, sino que se instala un cinturón. Ahora solo necesita apretar el cinturón para que no se deslice al cargar la batería. Pero no debe estirar demasiado la correa, ya que esto aumentará las fuerzas de fricción y la correa se desgastará rápidamente.
Paso dos Preparando la batería y el controlador
Para ese trabajo casero, puede usar un tipo diferente de batería, pero el autor decidió quedarse con una batería de plomo-ácido. En primer lugar, son fácilmente accesibles y, en segundo lugar, mucho más baratos que el litio y otros. Pero es importante comprender que cada batería necesita un modo de carga específico. Por ejemplo, para una batería seleccionada por el autor, el voltaje de carga no debe exceder los 14 V y la intensidad de corriente no debe exceder los 5,4 A. La mayoría de las veces, los datos sobre los modos de carga de la batería se escriben en la hoja que se emite cuando se compra.
Al elegir una batería de este tipo, deberá controlar el nivel de electrolito que contiene de vez en cuando, ya que se evapora durante la carga. Sin embargo, no es difícil, solo necesita verter agua destilada de vez en cuando. Si el nivel del electrolito baja demasiado, la batería puede cortocircuitarse.
También es importante no sobrecargar la batería, ya que esto reducirá rápidamente su vida útil. Sin embargo, con el tiempo, las baterías en cualquier caso pierden su capacidad, esto no se puede evitar, pero con una actitud cuidadosa, la vida útil de la batería se puede extender significativamente.
Ahora algunas palabras sobre el controlador de carga. Por supuesto, la forma más fácil sería conectar los cables de la batería directamente al generador, pero en este caso la batería se recargará y fallará rápidamente. A este respecto, el controlador de carga se proporciona en el circuito. Al comprar un controlador de carga, es importante tener en cuenta que debe tener una entrada y una salida, esto es necesario para cargar la batería. El controlador debe aceptar un voltaje de hasta 24V y una salida de 12V con una corriente máxima de no más de 5.4A.
A la venta también puede encontrar controladores universales con los que puede cargar varios tipos de baterías.
Paso tres Selección de inversor
Para que los dispositivos móviles y portátiles se carguen desde la estación de carga, se necesitará un inversor, ya que dichos dispositivos electrónicos no se pueden cargar directamente desde la batería. El inversor debe recibir una entrada de 12 V y al mismo tiempo distribuir el voltaje a las salidas de los puertos USB a través de los cuales se realizará la carga. También debe tener en cuenta la potencia del inversor, el teléfono promedio consume alrededor de 5 vatios y la computadora portátil consume un promedio de 45-60 vatios.
El autor eligió un inversor que puede entregar hasta 400 vatios y tiene dos puertos USB. Conectar el inversor a la batería es muy simple, solo necesita conectar dos cables de la batería en polaridad, y el circuito está ensamblado.
Paso cuatro Participación del controlador Arduino en la operación del generador
Uno de los inconvenientes del trabajo casero era que para activar el proceso de carga, tenía que comenzar a pedalear y mantener presionado el botón de encendido durante 3 segundos. Para que el proceso de carga sea completamente automático, el autor decidió instalar un microcontrolador Arduino, ahora él mismo monitorea la velocidad de la rueda, mide el voltaje y decide cuándo encender la carga de la batería.
Arduino también apagará y encenderá el inversor cuando sea necesario, el control se lleva a cabo utilizando un transistor MOS.
Para obtener algunas estadísticas al utilizar este simulador-generador, puede instalar un sensor Hall en un producto casero, con la ayuda de este se lee la velocidad de la rueda. Con estos datos, puede calcular la distancia recorrida, la velocidad máxima, la cantidad de calorías quemadas y más.
Pero el autor decidió reemplazar esta solución con la instalación de un sensor óptico.
Paso cinco Pantalla LCD
Para que sea conveniente obtener estadísticas sobre el funcionamiento del generador de simulador, el autor mostró los datos en la pantalla LCD.Aquí puede ver información como:
- tiempo total de funcionamiento;
- distancia recorrida;
- Potencia generada y más.
El circuito electrónico final del generador.
Paso seis Etapa final
En la etapa final, debe reparar e instalar cuidadosamente todos los elementos para que no interfieran con el funcionamiento del dispositivo. El autor colocó toda la electrónica a la derecha de la bicicleta en un contenedor, sin contar la pantalla LCD y el inversor. Los cables que conducen a la parte trasera de la bicicleta se enrutaron a través de una tubería de PVC que se atornilló a la madera contrachapada.
Por razones de seguridad, el autor instaló un interruptor en el volante, con el cual, si es necesario, será posible apagar toda la fuente de alimentación en caso de avería. Este interruptor está conectado al negativo de la batería, es decir, esta es la llamada "masa". Es importante que los contactos del interruptor no toquen el volante metálico, de lo contrario no funcionará. Es mejor envolver los volantes con cinta aislante antes de la instalación.
Posteriormente, el autor pintó madera contrachapada para dar elegancia casera a más elegancia.
El producto casero aún no se ha completado por completo, en el futuro el autor planea algunas mejoras. Es necesario hacer un disipador de calor para el controlador de carga, reemplazar el sensor óptico con un sensor Hall, optimizar el código del programa, crear un menú conveniente, etc.
Todos los códigos Arduino necesarios se recopilan aquí.