Преобразование и стабилизация выходного напряжения концентратора динамо

Предисловие - я не очень разбираюсь в электронике: P

Я заказал динамо-центр Shimano для моего велосипеда. Я сделал небольшую домашнюю работу, и вот мои выводы об этом:

1. Выход вышеупомянутого динамо - 6 вольт переменного тока.

2. Выходное напряжение динамо-машины нестабильно, оно изменяется в зависимости от скорости динамо-машины.

3. Есть шансы, что огни загорятся;) Причина - нестабилизированное выходное напряжение.

Исходя из вышесказанного у меня мало вопросов.

1. Существует ли простая схема, которая преобразует переменный ток в постоянный? Я читал о некоторых мостовых выпрямителях, но хотел быть в этом абсолютно уверен. Кроме того, какой размер схемы, насколько легко она доступна и насколько она надежна?

2. Самая важная вещь, которую я хотел знать, как мне построить схему так, чтобы 6-вольтный переменный выход переменного тока из динамо-машины преобразовывал в 5-вольтный (заряжаемый через USB) стабилизированный выход постоянного тока? Есть ли уже доступны? Какова стоимость такой схемы или как легко я могу ее построить с нуля?

3. Я где-то читал, что подключение устройства к нестабилизированному источнику входного сигнала (в этом случае 5-вольтный выход от динамо-машины на мой iPhone) приведет к сбою устройства. Итак, если я не смог достичь (или приобрести) вышеупомянутую схему пункта 2, могу ли я использовать 5-вольтовый выход для зарядки промежуточных батарей, таких как запасное литий-ионное солнечное зарядное устройство для iPhone и аккумуляторы AAA через зарядное устройство USB и использовать их для зарядки моих гаджетов?

Не используйте мостовой выпрямитель. Это неэффективно, потому что вам нужно две капли диода последовательно, и это не позволяет вам использовать рамку в качестве заземления для лампы постоянного тока (например, современный светодиодный велосипедный свет). Вместо этого рассмотрим удвоитель напряжения

^{смоделировать эту схему - схема, созданная с использованием CircuitLab}

«Регулятор» может быть регулятором тока или просто стабилитроном, за которым следует ограничительный резистор. Несколько последовательно соединенных светодиодов могут использовать дополнительное напряжение. Точность, как и эффективность, менее важна в этом приложении.

Я использовал 6В герметичный свинцово-кислотный аккумулятор в качестве «регулятора»; перезарядка, по-видимому, не является проблемой, и ИС регулятора с малым падением напряжения может обеспечить стабильный выходной сигнал 6 В.

Зарядка от источника «5 В» возможна, но в зависимости от таких вещей это не совсем удовлетворительно; генератор имеет всю необходимую мощность.

Существует ли простая схема, которая преобразует переменный ток в постоянный? Кроме того, какой размер схемы, насколько легко она доступна и насколько она надежна?

Мостовой выпрямитель, как вы упомянули. Он маленький, его легко найти, и он достаточно надежен, если работает в соответствии со спецификациями. Любой дистрибьютор электроники будет иметь их. Поскольку они представляют собой нечто большее, чем конкретное расположение четырех диодов, их также нетрудно сделать.

Как мне построить схему для преобразования выходного сигнала переменного напряжения 6 вольт из динамо в стабилизированный выход постоянного тока 5 вольт (с зарядкой от USB)?

Существует множество способов, но поскольку эта электрическая энергия исходит от вас, вы, вероятно, хотите, чтобы она была эффективной, маленькой и легкой. Это, вероятно, означает импульсный источник питания . Это не простая схема для построения, но, как упоминает pjc50 в комментарии, есть коммерческие продукты, которые уже сделали это .

Я где-то читал, что подключение устройства к нестабилизированному источнику входного сигнала (в этом случае 5-вольтный выход от динамо-машины на мой iPhone) приведет к сбою устройства.

Это точно верно. Если ваше устройство не предназначено для работы от напряжения, подаваемого этим концентратором, оно, скорее всего, будет повреждено им. Батареи также требуют определенного источника питания для их зарядки. Напряжение питания должно быть больше, чем напряжение аккумулятора, но не намного, иначе они обычно повреждены. Специфика немного отличается в зависимости от конструкции батареи, но можно предположить, что подключение любой батареи непосредственно к этому динамо приведет к плохим результатам.

Мой совет: поскольку из вашего вопроса очевидно, что у вас мало знаний в области электротехники, и то, что вы хотите достичь, не тривиально, придерживайтесь коммерческих продуктов, предназначенных для работы с этим концентратором.

У меня есть два из этих динамо-машин (на самом деле Шмидтс, а не Shimanos, но электрически они эквивалентны), и я уже построил много светодиодных ламп.

Я подумал о конфигурации, которую в то же время легко построить, безопасно, эффективно и дешево. Он был интенсивно проверен в повседневном использовании.

Прежде всего, есть один важный момент, о котором следует позаботиться: вы хотите USB-совместимый выход. Это может быть довольно проблематично, поскольку электронные устройства требуют стабильного вывода. Предположим, например, что вы хотите зарядить свой мобильный телефон во время езды: когда вы останавливаете велосипед, он «выключает» зарядку. Когда вы начнете двигаться снова, он «включит» зарядку (и, вероятно, телефон подаст звуковой сигнал и включит дисплей).

Так что в этом случае вам понадобится более сложная схема, скорее всего, с аккумулятором. Я никогда этого не делал. Фил Фрост объяснил это уже подробно.

Теперь, если вам нужна просто схема ОСВЕЩЕНИЯ, тогда моя текущая настройка работает очень хорошо и состоит из:

• Регулятор: один стабилитрон 5W / 6,8 В ;
• Фильтр / стабилизатор: один электролитический конденсатор емкостью 16 В 6800 мкФ ;
• Выпрямитель: четыре выпрямительных диода, собранные в виде моста;

При этом я получаю довольно стабильный (выше 5 миль в час минимум) и резко регулируемый выход 6,8 В. Требуется 6,8 В вместо 6 В, чтобы я мог подключить два белых светодиода последовательно, которые не будут работать, поскольку их падение напряжения чуть выше 3 В каждого.

Поскольку выходная мощность этих динамо-устройств номинально составляет 6 В / 3 Вт, использование 6,8 В / 5 Вт поддерживает контролируемое напряжение и очень мало теряет ток: большая часть энергии расходуется светодиодами, которые вы подключаете.

А поскольку ток ограничен 3 Вт (0,5 А), вы не дадите стабилитрон 5 Вт, даже если будете запускать систему без подключенного устройства (только маленькие искры каждого волнового цикла на самом деле превышают 6 В, как я проверил с помощью осциллограф друга).

Вы можете иметь схему SVG здесь:

https://gist.github.com/heltonbiker/6784ebdb864f61ff33ffa340dc9d294b

И последняя вещь (некрасивая, но удивительно прочная и устойчивая к погодным условиям) находится ниже. Обратите внимание, что вам нужны только диоды и конденсаторы, но я собрал светодиоды на одной плате из-за личных предпочтений в этом проекте.

Я бы предложил полностью мостовой выпрямитель, за которым следуют конденсатор и готовая цепь понижающего (постоянного тока) постоянного тока. Вы можете найти много, размером около 20x35x10 мм, каждый из которых стоит около 2-5 долларов, включая доставку из Гонконга.

Преимущество этих стабилизаторов заключается в том, что они берут от источника только ту энергию, которая им нужна, не тратя впустую тепло, и поэтому «нагрузка» на ваши ноги настолько низка, насколько вы можете получить.

Любое другое решение, в котором используются резисторы (например, регулятор Зенера или линейный регулятор), будет менее эффективным.

Различные решения, перечисленные здесь, объясняются в этом ответе на вопрос « Как преобразовать 6 В переменного тока в 5 В постоянного тока? »: Техническая версия этого вопроса.

Я только что построил регулятор по этим направлениям:

KBPC104 2A 200 В Мостовой выпрямитель 470 мкФ 100 В электролитический понижающий преобразователь на основе LM2596 от e-bay

Кажется, он начинает заряжаться сразу же, даже при очень медленном вращении колеса, и я слышу, что ступица полностью загружена. Мой концентратор SON-delux, поэтому важно, чтобы я мог получать мощность на низкой скорости, особенно потому, что я буду ездить в горах, где иногда я буду ездить очень медленно.

Кроме того, моя кэш-батарея 22000 сразу распознает напряжение и начинает заряжаться.

Мой предыдущий регулятор использовал LM317, и батарея кеша не распознала, что он заряжался, вероятно, потому, что напряжение росло слишком медленно.

Я думаю, что это хорошая схема. Также запчасти были очень дешевы.

Я попробовал зарядное устройство Velo, которое может подавать до 1,5 А, но я обнаружил, что колесо должно вращаться очень быстро, чтобы устройство включило выход. Я вернул это.