User Tools

Site Tools


project:dynamo_usb_charger

DIY Bicycle Dynamo USB Charger

Cilj projekta je razviti sigurnu i jeftinu DIY varijantu USB punjača koji se spaja na dinamo bicikle. Pod sigurnim podrazumijevamo sklop koji je testiran i koji pod normalnim i očekivanim načinima korištenja ne može oštetiti ili uništiti druge uređaje ili ozljediti ljude. Pod jeftinim podrazumijevamo sve ispod cijene ekvivalentnih komercijalnih proizvoda. Pod DIY podrazumjevamo način rada koji uključuje aktivan angažman ljudi u ostvarivanju cilja, rad s rukama i rad s drugima – za koji vjerujemo da ima niz pozitivnih učinaka u odnosu na tipično konzumeristički pristup :)

Projekt je rezultat suradnje Biciklopopravljaone i Radione.

Princip rada

Dinamo daje izmjeničnu struju. Napon ovisi o broju okretaja i može se kretati u rasponu od… FIXME Također trebamo provjeriti koji sve tipovi dinama postoje i kako izgledaju tipični dinamo setupi na biciklima. FIXME http://www.velorutioncycles.com/dynamo-systems-a-primer/

Primarni zadatak je izmjeničnu struju pretvoriti u istosmjernu (ispravljač), a zatim regulirati napon – ograničiti voltažu na 5V te oscilacije svesti na minimum.

Sklop pri tom treba biti učinkovit i davati zadovoljavajuću snagu struje pri normalnoj brzini vožnji. Osim toga treba što se događa pri velikim brzinama, ali i koja je minimalna brzina pri kojoj se uopće može inicirati punjenje.

Ispravljač izmenične struje

To se radi Graetz spojem (Bridge Rectifier) kojeg možemo izraditi s 4 diode ili iskoristiti posebnu komponentu. Princip rada je slijedeći:

Reguliranje napona

Dvije tipične varijante:

  • s linearnim regulatorima tipa LM2940
  • sa switching regulatorima tipa LM2596

Switching napajanja za ovu primjenu imaju niz benefita. Bolje rade pri većim voltažama i imaju znatno veću efikasnost od linearnih. Osnovna mana im je šum koji može smetati osjetljivoj elektronici. U našem slučaju to ne bi trebao biti problem budući da ne napajamo direktno mikrokontrolere, a i izlaz planiramo dodatno filtrirati.

Varijante s linearnim regulatorom

Sve ove varijante vrte se oko iste sheme. ALI stvar se u specifikacijama i praksi čini upitnom. Pri većim brzinama prelaze se limiti komponenti i dolazi do zagrijavanja, isključivanja ili pregorjevanja komponenti (linearni regulator se vrlo brzo zagrije i prestaje raditi na temperaturi ~130°C). Pri testiranju smo bez trošila došli skoro do 26V, ali smo procjenili da brzina može biti i veća. Probali smo i par varijacija komponenti, ali su rezultati bili ne zadovoljavajući.

Varijanta sa switching regulatorom

Bolje rješenje bi bile varijante sa switching regulatorom tipa LM2596. Rade na drugačijem principu, malo su skuplji, ali nemaju ograničenja ni zagrijavanja kao linearni regulatori.

Možemo istražiti dva moguća smjera. Jedan je da from-scratch izradimo vlastitog napajanja bazirano na switching regulatoru, a drugi je kombiniramo gotove module, u ovom slučaju DC-DC switching regulator i ispravljač.

From scratch

U ovoj varijanti bi kupovali komponente posebno i izradili PCB. Shema bi bila izgledala ovako nekako: b28_fig-1-2.jpg

Modularno

Naručimo gotove jeftine i dostupne DC-DC regulatore na koju bi dodali ispravljač. Pri nabavci modula treba pripazit na kvalitetu regulatora. Postoji dosta fake regulatora npr. onih označenih kao LM2596HV (high-voltage) – oni bi trebali moći izdržati input do 60V (obični LM2596 je specificiran do 45V). Fake LM2596HV može prepoznati i po vrijednostima ulaznog kondenzatora koji bi trebao biti 63V, no i taj natpis zna biti fake. https://www.youtube.com/watch?v=JLwJb4MVbls

4613000-2.jpg

Testiranje

Opis setupa i zaključci FIXME

Komercijala

Komponente

Razni linkovi za proučit

TODO

  • Probati s običnim zidnim 220V USB punjačem. Postoje neki reporti da ovo funkcionira :)
  • Dizajn kućišta i prihvata (3d print?)
  • Montaža i demontaža
  • Vandalizacija i krađa
  • Prijevod wiki stranice i na engleski (tek na kraju)
project/dynamo_usb_charger.txt · Last modified: 2017/03/13 14:25 by zlozic