Conversion et stabilisation de la tension de sortie d'un moyeu dynamo

Préface - Je ne connais pas grand-chose à l'électronique: P

J'ai commandé un moyeu dynamo Shimano pour mon vélo. J'ai fait un peu de devoirs et voici mes conclusions à ce sujet:

1. La sortie de la dynamo mentionnée ci-dessus est un AC de 6 volts.

2. La tension de sortie de la dynamo n'est pas stable, elle varie en fonction de la vitesse de la dynamo.

3. Il y a des chances que les lumières explosent;) La raison est à cause d'une tension de sortie non stabilisée.

Sur la base de ce qui précède, j'ai quelques questions.

1. Existe-t-il un circuit simple qui convertit la sortie CA en CC? J'ai lu des informations sur certains redresseurs en pont, mais je voulais en être absolument sûr. De plus, quelle est la taille du circuit, à quel point il est facilement disponible et à quel point il est fiable?

2. La chose la plus importante que je voulais savoir, comment construire un circuit pour que la sortie CA fluctuante de 6 volts de la dynamo se convertisse en une sortie CC stabilisée de 5 volts (USB rechargeable)? Y en a-t-il déjà disponible? Quel est le coût d'un tel circuit ou avec quelle facilité puis-je construire à partir de zéro?

3. J'ai lu quelque part que le branchement d'un appareil à une source d'entrée non stabilisée (dans ce cas, la sortie 5 volts de la dynamo vers mon iPhone) ferait sauter l'appareil. Donc, si je ne pouvais pas réaliser dans la construction (ou l'achat) le circuit du point 2 mentionné ci-dessus, puis-je utiliser la sortie 5 volts pour charger des batteries intermédiaires comme un chargeur solaire de rechange au lithium-ion pour iPhone et une batterie rechargeable AAA via un chargeur USB et les utiliser pour recharger mes gadgets?

N'utilisez pas de pont redresseur. C'est inefficace, car vous avez besoin de deux gouttes de diode en série, et cela ne vous permet pas d'utiliser le cadre comme masse pour une lampe CC (comme un éclairage de vélo LED moderne). Envisagez plutôt un doubleur de tension

^{simuler ce circuit - Schéma créé à l'aide de CircuitLab}

Le «régulateur» peut être un régulateur de courant ou simplement un Zener suivi d'une résistance de limite. Plusieurs LED en série peuvent utiliser la tension «supplémentaire» fournie. La précision, tout comme l'efficacité, est moins importante que cette application.

J'ai utilisé une batterie plomb-acide scellée de 6 V comme «régulateur»; la surcharge ne semble pas être un problème, et un régulateur IC à faible chute peut garantir que la sortie vers les lampes est un 6V stable.

La charge à partir d'une source «5 V» est possible, mais dépendre de telles choses est moins que satisfaisant; le générateur a toute la puissance dont vous avez besoin.

Existe-t-il un circuit simple qui convertit la sortie CA en CC? De plus, quelle est la taille du circuit, à quel point il est facilement disponible et à quel point il est fiable?

Un pont redresseur, comme vous l'avez mentionné. Il est petit, facile à trouver et assez fiable s'il est utilisé conformément aux spécifications. Tout distributeur d'électronique en aura. Puisqu'elles ne sont guère plus qu'un agencement spécifique de quatre diodes, il n'est pas difficile non plus d'en fabriquer une.

Comment puis-je construire un circuit pour convertir la sortie CA fluctuante de 6 volts de la dynamo en une sortie CC stabilisée de 5 volts (USB rechargeable)?

N'importe quel nombre de façons, mais puisque cette énergie électrique vient de vous, vous voulez probablement qu'elle soit efficace, petite et légère. Cela signifie probablement une alimentation à découpage . Ce n'est pas un circuit simple à construire, mais comme le mentionne pjc50 dans un commentaire, il existe des produits commerciaux qui l'ont déjà fait .

J'ai lu quelque part que le branchement d'un appareil à une source d'entrée non stabilisée (dans ce cas, la sortie 5 volts de la dynamo vers mon iPhone) ferait sauter l'appareil.

C'est exactement ça. Si votre appareil n'a pas été conçu pour fonctionner avec la tension fournie par ce concentrateur, il sera probablement endommagé par celui-ci. Les batteries nécessitent également une alimentation spécifique pour les charger. La tension d'alimentation doit être supérieure à la tension de la batterie, mais pas beaucoup, sinon ils sont généralement endommagés. Les spécificités varient beaucoup entre les conceptions de batterie, mais c'est une hypothèse sûre que la connexion directe d'une batterie à cette dynamo entraînera de mauvaises choses.

Mon conseil: comme il ressort de votre question que vous avez peu de connaissances en génie électrique et que ce que vous voulez accomplir n'est pas anodin, restez-en aux produits commerciaux conçus pour fonctionner avec ce hub.

J'ai deux de ces dynamos (en fait Schmidts, pas Shimanos, mais électriquement elles sont équivalentes), et j'ai déjà construit beaucoup de lumières LED.

J'ai imaginé une configuration à la fois facile à construire, sûre, efficace et bon marché. Il a été testé intensivement au quotidien.

Tout d'abord, il y a une chose importante à prendre en compte, à partir de votre question: vous voulez une sortie compatible USB. Cela peut être tout à fait un problème, car les appareils électroniques nécessitent une sortie stable. Supposons, par exemple, que vous souhaitiez recharger votre téléphone portable pendant que vous roulez: lorsque vous arrêtez le vélo, il "éteindra" la charge. Lorsque vous recommencez à bouger, il "allumera" la charge (et probablement le téléphone émettra un bip et allumera l'écran).

Dans ce cas, vous aurez donc besoin d'un circuit plus sophistiqué, comprenant probablement une batterie. Je n'ai jamais fait ça. Phill Frost l'a déjà expliqué en détail.

Maintenant, si vous voulez juste un circuit d'éclairage, ma configuration actuelle fonctionne très très bien et se compose de:

• Régulateur: une diode Zener 5 W / 6,8 V ;
• Filtre / stabilisateur: un condensateur électrolytique 16V 6800uF ;
• Redresseur: quatre diodes de redresseur assemblées en pont;

Avec cela, j'obtiens une sortie assez stable (au-dessus de 5 miles par heure au moins) et une tension de 6,8 V fortement régulée. Le 6.8V au lieu de 6V est nécessaire pour que je puisse câbler deux leds blanches en série, ce qui ne fonctionnera pas car leur chute de tension est légèrement supérieure à 3V chacune.

Étant donné que la sortie de ces dynamos est nominalement de 6 V / 3 W, l'utilisation d'un 6,8 V / 5 W maintient la tension contrôlée et perd très peu de courant: la plupart de l'énergie est drainée par les LED que vous branchez.

Et puisque le courant est limité à 3 W (0,5 A), vous ne soufflerez pas le Zener 5 W même si vous exécutez le système sans aucun périphérique attaché (seules les petites étincelles de chaque cycle d'onde sont en fait supérieures à 6 V, comme je l'ai vérifié avec un oscilloscope d'un ami).

Vous pouvez avoir le schéma SVG ici:

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

Et la dernière chose (laide mais étonnamment robuste et résistante aux intempéries) est ci-dessous. Notez que seules les diodes et le condensateur sont ce que vous voulez, mais j'ai assemblé les LED sur la même carte en raison de vos préférences personnelles pour ce projet.

Je suggérerais un pont redresseur complet, suivi d'un condensateur et d'un circuit abaisseur DC-DC (buck) prêt à l'emploi. Vous pouvez en trouver beaucoup qui mesurent environ 20 x 35 x 10 mm et chacun coûte environ 2 à 5 dollars, expédition de Hong-Kong incluse.

L'avantage de ces régulateurs abaisseurs est qu'ils ne prennent à la source que l'énergie dont ils ont besoin, gaspillant peu de chaleur, et donc la "charge" sur vos jambes est aussi faible que possible.

Toute autre solution impliquant des résistances (comme un régulateur Zener ou un régulateur linéaire) sera moins efficace.

Les différentes solutions listées ici sont expliquées dans cette réponse à la question " Comment convertir 6V AC en 5V DC? ": Une version technique de cette question.

Je viens de construire un régulateur dans ce sens:

KBPC104 2A 200v Bridge Rectifier 470uF 100v convertisseur électrolytique buck basé sur LM2596 de e-bay

Il semble commencer à charger immédiatement même avec une rotation très lente de la roue et je peux entendre depuis le moyeu qu'il est complètement chargé. Mon hub est un SON-delux, il est donc important que je puisse obtenir une sortie à basse vitesse, d'autant plus que je vais rouler dans les montagnes où parfois je roulerai très lentement.

De plus, ma batterie de cache 22000 reconnaît immédiatement la tension et commence à se charger.

Mon ancien régulateur utilisait un LM317 et la batterie de cache ne reconnaîtrait pas qu'elle se chargeait probablement parce que la tension augmentait trop lentement.

Je pense que c'est un bon circuit. De plus, les pièces étaient très bon marché.

J'ai essayé un chargeur Velo qui peut fournir jusqu'à 1,5 A mais j'ai trouvé que la roue devait tourner très rapidement pour que l'appareil allume la sortie. Je l'ai retourné.