USB-Bike Generator (1 / 5 steg)
Steg 1: BikeGen testning
För att ställa en bänk mark för effektiviteten i BikeGen system beslöt jag att göra några tester. I min sökning för växling tillsynsmyndigheter en av de bästa resurserna jag hittade var denna artikel http://www.dimensionengineering.com/switchingregulators.htm förklarar det hur byta regulatorer arbete och hur du kan beräkna kraften förloras genom värmeproduktion. Kraften förlorade mot värme kan beräknas med denna formel:
Power förlorade = (ingång spänning – utspänning) * Ladda aktuell
Så behöver för att hitta kraften förlorade du känna indata och utdata spänningar samt den nuvarande belastningen. Lyckligtvis, jag hade redan verktyg för detta jobb som krävde 3 Digitala multimetrar och en liten drill press.
Testa inställningarna var ganska enkelt, jag dras åt på pelarborrmaskin chuck på axeln av en stegmotor och löst spänns motorn i ett skruvstäd. Detta var den samma stegmotor som jag använt för både cykel Generator och och BikeGen Instructabes. Detta fungerar faktiskt riktigt bra av två skäl. Först de hastigheter som drill press kan snurra är märkta och från dessa hastigheter jag beräknat hur snabbt skulle jag behöva cykla baserat på hur fort generatorn snurrar. Så med däckdimension, fälg storlek och det litet hjulet diameter monterad på stegmotor för BikeGen instructable beräknat jag följande hastigheter:
Drill Press varvtal cykel (MPH)
620 4,7
1100 8.3
1720 13,0
2340 17,7
3100 23,4
Denna serie av cykel hastigheter verkar mycket rimligt. Det andra skälet som med hjälp av drill press är en bra representation av en cykel ryttare är märkeffekt på pelarborrmaskin motorn. Denna drill press har en effekt på 1/3 HÄSTKRAFTER som är ungefär 250 Watt, det här är uppnåeligt av en genomsnittlig person medan ridning en cykel.
Nästa steg var att ansluta 3 Digitala multimetrar in i kretsen. Jag hade klippt några sladdar och använda ett par uppsättningar alligator clips för att göra detta möjligt. Kolla in bilden eller testinstallation pdf till se hur jag anslutna mätare. I stort sett nuvarande mätaren placerades infogad mellan tillsynsmyndigheten och laddningskretsen och spänning mäter ansluten efter dioderna och tillsynsmyndigheten och var grundad på samma plats. Detta åtgärder de värden jag behöver beräkna kraften förlorade.
När allt var redo jag inkopplad borren och satte på den. Jag testade generatorn vid varje hastighet borren kunde och fick reda på att vid de första 3 hastigheterna (620,1100,1720 RPM) det inte fanns tillräckligt med kraft för att konsekvent ladda batterier. Detta bekräftades av den blinkande lampan på laddaren. På 2340 RPM och 3100 RPM kom tillräckligt med ström från generatorn att ladda batterier. Värdena jag mätt på dessa två hastigheter listas nedan:
Motor varvtal 2340 3100
Mata in volt 15,2 20,2
Utgång volt 13 12,68
Utgång ampere 0,29 0,28
Power förlorade (W) 0.638 2.106
Uteffekt (W) 3.770 3.550
Total effekt (W) 4.408 5.656
Effektivitet 85,5% 62.8%
Kraften förlorade beräknades från ekvationen jag visade tidigare, de övriga värdena beräknades av följande formler:
uteffekt = utspänning x utgångsström
Total makt = uteffekt + power förlorade
verkningsgrad = uteffekt / total makt
RESULTAT
Så titta på dessa resultat jag tror det är något att önska. Först fanns det inte tillräckligt med ström för att ladda batterier till 2340 RPM vilket är 17.7 km/h på cykeln. Detta är en hög hastighet och verkar inte rimligt för en casual cykeltur. Naturligtvis denna hastighet är uppnåelig men det skulle vara mycket möda att bibehålla hastigheten under en längre tid. Effektiviteten verkar mycket bra på 2340 RPM (85%) men det sjunker till 62% på 3100 RPM. Detta beror på att mata inspänningen går upp i högre hastigheter vilket innebär mer makt är förlorad för värme. Så om jag vill cykla på och medelhastighet på 18mph överallt jag rider kommer att jag inte uppnå bästa möjliga effektivitet.