Електрика у поході
Електрика в поході
Історія питання, роздуми на тему, варіанти рішень.
Почнемо з потреб.
У не такому вже й далекому 1985 році збираючись у велопохід європейською частиною Союзу з Ленінграда до Одеси, у нас з товаришем був тільки радіоприймач, пара лампочок освітлення в наметі, ну і ліхтарі на велосипедах, звичайно. Світло використовувалося небагато, 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 НКГ-1,5 банок. Зарядку батарей здійснювали "з колеса" - від велосипедних генераторів через звичайний випрямляч мостової приблизно по 3 години на день. Електроенергії вистачало. Дефіцит виник лише на тижневій стоянці у районі Фонтанки під Одесою. Але ми легко тоді змирилися з радіоприймачем, що мочить в останні дні. Варто зауважити, що вело-генератор, що притискається до покришки і виробляючи до 7 Вт електроенергії, забирав від велосипедиста набагато більше. Тому 3 години на день це максимум, що ми могли витерпіти.
В іншому поході Північним Кавказом у 1988 році для живлення радіоприймача використовувалася сонячна батарея БСК-3 з буферною батареєю нікель-кадмієвих акумуляторів. Освітлювальних пристроїв, у тому поході у нас не було, тож із поставленим завданням сонячна батарея впоралася. До речі, спроба хоч якось використати цю сонячну батарею в північних широтах успіху не отримала.
У цій 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. Здатністьякого зберігати енергію важлива для системи загалом. І хоча для справного Ni-Ca акумулятора ККД виявляється близько 60%, це краще ніж без нього.
Наприкінці 2007 року ще один товариш (albor) допоміг мені з придбанням світлодіодів (1-ватні Р4), оптики та драйверів. Для живлення фари з двох послідовно з'єднаних діодів (світла хотілося побільше) потрібна вихідна напруга не менше 9 В. Тому акумулятор був використаний 12-вольтовий. Не дивлячись на те, що світлодіоди значно економічніші за лампи розжарювання, зарядки акумулятора (1.2А*ч) вистачало всього на кілька днів поїздок на роботу/з роботи і трохи по місту (3.5 години світла). Акумулятор заряджав вдома від мережі, після попереджувальних сигналів електроніки, що управляє. Так вдалося забезпечити щоденну "готовність" системи. Для міської їзди цього виявилося цілком достатньо. Це був найскладніший пристрій, що включає світло. Мікропроцесор керував режимом світіння (яскраво, габарит, миготіння), контролював напругу на батареї, перемикав режим світла більш економічний у разі розряду батареї, забороняв працювати з розрядженої батареї і керувався лише однією кнопкою з підсвічуванням.
Восени 2008 року я став володарем динамо-втулки. Зараз, на мою думку, це найкраще джерело електроенергії для велосипедиста, особливо в тривалому поході. Тому подальші зусилля я направив на розвиток цієї теми.
Динамо-втулка DH -3 N 20 незважаючи на заявлені в паспорті 6В, 3Вт, виявилася здатною заряджати мій 12-вольтовий акумулятор. А на швидкості 27 км/год віддавала в навантаження, на напрузі близько 16 В, вже 400 мА(!) це більше 6-ти Ватт. Причому, виробляючи електроенергію, вона створює скільки-небудь помітного опору коченню, на відмінупритискного велогенератора. Існуючий блок керування світлом був доукомплектований модулем заряду акумулятора. А сам акумулятор замінено на менш важкий і з меншою ємністю (0.8 А * год)
В якості опції окремий виносний блок для заряджання пальчикових акумуляторів від випрямляча.
Варіант використання 12-вольтової бортової мережі прослужив вірою і правдою рік і був відставлений з таких міркувань: 1. все ж таки важкий акумулятор 2. неефективний заряд за низької швидкості руху (бездоріжжя, зима) 3. придбаний світловий модуль з діодом Q5 http://www.dealextreme.com/feedbacks/browseCustomerPhotos.dx/sku.6090 здався більш підходящим для роботи з динамо-втулкою.
Світловий модуль з Q5 споживає до 5 Вт і допускає живлення від 3 до 18 В,що дуже узгоджується з живленням від динамо-втулки. Li - Ion акумулятор, маючи суттєво менші габарити і вагу в порівнянні з гелієвим/кислотним/свинцевим, запасає практично ту ж енергію: 12*0.8=9.6 Вт*чу кислотного та 3.7 *2.4=8.88 Вт*чу Li-Ion.
Висновок став очевидним: потрібно переходити на інший акумулятор і нижчу напругу "бортової мережі".
Мабуть, вже зупинюся на вибраному варіанті, тому що ВСЕ ВЛАШТУЄ. У коробочці на правому перевилці розмістилися: випрямляч з вузлом обмеження на 4.4 В та акумулятор. На лівому пері фара зі своїм драйвером. На дроті, що з'єднує перемикач режимів фари. Це є основою. Інші блоки підключаються при необхідності: перетворювач на 5 В для живлення GPS або заряду мобільного телефону; контейнер із елементами АА; Постійний споживач – GPS задоволений. Крім того, на шосе швидко заряджаю АА (без контролю напруги та струму, хоча вузол легко допрацьовується)або зовнішній Li-Ion (теж для фотоапарата, але із захистом від перезаряду). Хоч у дорозі, хоч на стоянці заряджаю мобільник. Та й усе це майже не заважає бути зі світлом. З проблем: тільки роз'єми та перемикач. Потрібно знайти щось відповідне. або коробочку складну з дод. кришкою.
2 роки експлуатації останнього варіанту. Виглядає так:
Світловий модуль у корпусі від зв'язкового роз'єму. Хомут кріплення ізоляційний: т.к. динамо-втулка жорстко сидить на рамі. 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 та акумулятором 18650 на правому пере вилці.
Вигляд спереду. Побоювався, що коробочка відвалиться про щось. Не дісталося ще.
Думав, що все влаштовує. :) Проте зважився модернізувати далі. Адже втулка обмежена за потужністю конструктивно, а Li-Ion акумулятори допускають великі струми заряду. Так чому б не зменшити втрати на стабілізаторі напруги найрадикальнішим шляхом. Досвідчений 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.
Повернувся до "старої" схеми минулого року як найвдалішої. Трохи змінив елементну базу, номінали та конструктив. Тепер основний модуль уміщається у коробці для двох акумуляторів 18650.
Якщо у Вас є питання або пропозиції на цю тему, напишіть мені. Пашков Володимир