Електрика в поході

Історія питання, роздуми на тему, варіанти рішень.

Почнемо з потреб.

У сучасному світі велосипедист в поході має масу "необхідних" електронних пристроїв:
велокомпьютер,
фара і задній ліхтар,
фотоапарат,
GPS-навігатор,
мобільний телефон,
бивуачное освітлення,
плеєр,
радіоприймач,
КПК,
відеокамера ...
Не всі пристрої однаково необхідні, деякі поєднані в одному виробі, але від їх роботи безпосередньо залежить якість життя в поході. Об'єднує їх те, що всі вони харчуються від хімічних джерел струму - гальванічних елементів або акумуляторів, енергія в яких має властивість закінчуватися. Ось тут і виникає питання про джерело електроенергії в велопоходе. Можна, звичайно возити кілька комплектів батарейок або періодично купувати їх в населених пунктах. А можна везти тільки акумулятори та заряджати їх в дорозі як в цивілізованих точках ночівлі, так і "на ходу".

Трішки історії.

В не такому вже й далекому 1985 році збираючись в велопохід по європейській частині Союзу з Ленінграда до Одеси у нас з товаришем був тільки радіоприймач, пара лампочок освітлення в наметі, ну і ліхтарі на велосипедах, звичайно. Світло використовувався трохи, а ось приймач включали на кожній зупинці. Ночами ми спали, а в темряві майже не їздили. Для електроживлення радіоприймача використовувалися батареї нікель-кадмієвих акумуляторів з банок НКГ-1,5. Зарядку батарей здійснювали "з колеса" - від велосипедних генераторів через звичайний мостовий випрямляч приблизно по 3 години на день. Електроенергії вистачало. Дефіцит виник лише на тижневої стоянці в районі Фонтанки під Одесою. Але ми легко тоді змирилися з сеча в останні дні, радіоприймачем. Варто зауважити, що вело-генератор, притискуваний до покришці і виробляючи до 7 Вт електроенергії, забирав від велосипедиста незмірно більше. Тому 3 години на день це максимум, що ми могли витерпіти.

В іншому поході по Північному Кавказу в 1988 році для харчування радіоприймача використовувалася сонячна батарея БСК-3 з буферної батареєю нікель-кадмієвих акумуляторів. Освітлювальних пристроїв, в тому поході у нас не було, тому з поставленим завданням сонячна батарея впоралася. До слова сказати, спроба хоч якось використовувати цю сонячну батарею в північних широтах успіху не поимела.

Уже пізніше, в 2009 році в рамках проведення тесту, до мене потрапила сонячна батарея SILVA SOLAR II. У травневому поході по сонячної Білорусії це чудо техніки змогло забезпечити електроенергією два фотоапарати і GPS-навігатор. Батарея використовувалася тільки для зарядки акумуляторів типорозміру АА. Для цілей освітлення ця енергія не використовувалася.

У даній темі ще один аспект мені видається важливим: джерело енергії це не просто сонячна батарея, вітро- або вело-генератор зі схемами випрямлення / стабілізації / захисту, а ще й тимчасове сховище виробленої енергії - акумулятор. Здатність якого зберігати енергію важлива для системи в цілому. І хоча для справного Ni-Ca акумулятора ККД виявляється близько 60%, це краще ніж без нього.

В кінці 2007 року ще один товариш (albor) допоміг мені з придбанням світлодіодів (1-ватні Р4), оптики і драйверів. Для харчування фари з двох послідовно з'єднаних діодів (світла хотілося побільше) потрібно вихідна напруга не менше 9 В. Тому акумулятор був використаний 12-ти вольта. Не дивлячись на те, що світлодіоди значно економічніше ламп розжарювання, зарядки акумулятора (1.2а * год) вистачало всього на кілька днів поїздок на роботу / з роботи і чуйна по місту (3.5 години світла). Акумулятор заряджав будинку від мережі, після попереджувальних сигналів керуючої електроніки. Так вдалося забезпечити щоденну "готовність" системи. Для міської їзди цього виявилося цілком достатньо.
Це було найскладніше пристрій включає світло. Мікропроцесор керував режимом світіння (яскраво, габарит, миготіння), контролював напруга на батареї, перемикав режим світла на більш економічний у випадку розряду батареї, забороняв працювати з розрядженою батареї і управлявся всього однією кнопкою з підсвіткою.

У наш час.

Восени 2008 року я став володарем динамо-втулки. Зараз, як мені видається, це найкращий джерело електроенергії для велосипедиста, особливо в тривалому поході. Тому подальші зусилля я направив на розвиток цієї теми.

Динамо-втулка DH -3 N20 не дивлячись на заявлені в паспорті 6В, 3Вт, виявилася здатна заряджати мій 12-ти вольта акумулятор. А на швидкості 27 км / ч віддавала в навантаження, на напрузі близько 16 В, вже 400 мА (!) Це більше 6-ти Ватт. Причому, виробляючи електроенергію, вона не створює скільки-небудь помітного опору коченню, на відміну від притискного вело-генератора.
Існуючий блок управління світлом був доукомплектований модулем заряду акумулятора. А сам акумулятор замінений на менш важкий і з меншою ємністю (0.8 А * ч)

Як і блочно система включала в себе:
- динамо-втулку,
- випрямляч,
- стабілізатор напруги на 14.4 В,
- акумулятор 12В, 0.8А * год,
- Step -Down драйвер для живлення світлодіодів в фарі,
- стабілізатор на 5 В для підключення мобільного телефону або GPS-навігаторів.

В якості опції окремий виносної блок для зарядки пальчикових акумуляторів від випрямляча.

Завдання освітлення в темний час доби і року начебто була вирішена. У походах "легко і невимушено" заряжалась мобілка. А в решту часу динамка живила GPS-навігатор. За травневий похід 2010 року, тривалістю 1000 км, GPS-навігатор "з'їв" лише один комплект батарейок, так як він постійно "сидів" на зовнішньому харчуванні. Стільниковий телефон був завжди заряджений, а фотоапарат зі свіжими акумуляторами. За літо і осінь основний акумулятор ні разу не був поставлений на підзарядку від мережі. Енергія в ньому закінчилася лише взимку, коли закінчилися пробіги по-світла і впала швидкість.

Варіант використання 12-ти вольтової бортової мережі прослужив вірою і правдою рік і був відставлений з таких міркувань:
1. все ж важкий акумулятор
2. неефективний заряд при низькій швидкості руху (бездоріжжя, зима)
3. придбаний світловий модуль з діодом Q5 http://www.dealextreme.com/feedbacks/browseCustomerPhotos.dx/sku.6090 показався більш відповідним для роботи в динамо-втулкою.

Світловий модуль з Q5 споживає до 5 Вт і допускає харчування від 3 до 18 В, що дуже узгоджується з живленням від динамо-втулки. Li -Ion акумулятор, маючи значно менші габарити і вага в порівнянні з гелієвим / кислотним / свинцевим, запасає практично ту ж енергію:
12 * 0.8 = 9.6 Вт * ч у кислотного і 3.7 * 2.4 = 8.88 Вт * ч у Li -Ion.

Висновок став очевидний: потрібно переходити на інший акумулятор і більш низьку напругу "бортовий мережі".

23 травня 2011 В травневий похід 2011 року поїхав до цієї схеми. За підсумками походу вона зарекомендувала себе з хорошого боку.

Мабуть вже зупинюся на обраному варіанті, тому як ВСЕ ВЛАШТОВУЄ.
У коробочці на правому пере вилки розмістилися: випрямляч з вузлом обмеження на 4.4 В і акумулятор. На лівому пере фара зі своїм драйвером. На з'єднує дроті перемикач режимів фари. Це основа. Решта блоки підключаються при необхідності: перетворювач на 5 В для живлення GPS або заряду мобільника; контейнер з елементами АА;
Постійний споживач - GPS задоволений. Крім того, на шосе швидко заряджаю АА (без контролю напруги і струму, хоча вузол легко допрацьовується) або зовнішній Li-Ion (теж для фотоапарата, але з захистом від перезаряду). Хоч в дорозі, хоч на стоянці заряджаю мобільник. Ну і все це майже не заважає бути зі світлом.
З проблем: тільки роз'єми і перемикач. Треба знайти що-небудь відповідне ... або коробочку складну з доп. кришкою.

лютий 2013 р

2 роки експлуатації останнього варіанту. Виглядає так:

Світловий модуль в корпусі від зв'язкового роз'єму. Хомут кріплення ізоляційний: тому що динамо-втулка жорстко "сидить" на рамі. Варто відзначити, що зараз з'явилися аналогічні модулі з діодом Т6. Відповідно потужніший. http://dx.com/p/cree-xml-t6-1-mode-6700k-450-lumen-smooth-aluminum-drop-in-module-55025

Коробочка з електронікою і акумулятором 18650 на правому пере вилки.

Вигляд спереду. Побоювався, що коробочка відвалиться про що-небудь ... Не дісталося ще.

25 червня 2013 З несправностей: тільки один обрив проводу телефонної лінії до фарі. Недавно замінив стабілізатор напруги на імпульсний. Різницю поки не відчув.
До недоліків цього рішення відношу необхідність в підвищує перетворювачі для USB-пристроїв.

31січня 2014

Думав, що все влаштовує ... :) Однак, зважився модернізувати далі. Втулка адже обмежена по потужності конструктивно, а Li-Ion акумулятором допускають великі струми заряду. Так чому б не зменшити втрати на стабілізаторі напруги найрадикальнішим шляхом ... Дослідний екземпляр готовий до випробувань.

Боротьба за економію енергії призвела до того, що акумулятор тепер заряджається безпосередньо з випрямляча без проміжних схем стабілізації струму або напруги. Після досягнення напруги 4.15В акумулятор відключається від джерела.

22 серпня 2014

Повернувся до "старої" схемою минулого року як найвдалішою. Трохи змінив елементну базу, номінали і конструктив. Тепер основний модуль уміщається в коробці для двох акумуляторів 18650.

Якщо у Вас є питання або пропозиції по даній темі, напишіть мені. Пашков Володимир