Динамо-машина. Виды и работа. Применение и особенности
Динамо-машина – это генератор постоянного тока, который вырабатывает электрическое напряжение в результате вращения специального приводного механизма. Такое устройство широко применялось до появления генераторов переменного тока. Сейчас динамо-машины встречаются значительно реже. Их в основном используют для питания осветительного оборудования на велосипедах, а также как часть конструкции некоторых видов ручных фонариков, радиоприемников, а также портативных зарядных устройств для мобильных телефонов, MP3 плееров и планшетов.
Как работает динамо-машина
Устройство состоит из катушки индуктивности, которая при вращении в магнитном поле вырабатывает электрическую энергию. Получаемый ток может передаваться оборудованию напрямую или заряжать аккумуляторную батарею, которая уже в дальнейшем будет питать потребителей. Принцип работы машины объясняется физическим законом Фарадея. Эффективность устройства напрямую зависит от скорости вращения катушки. Чем она выше, тем большее напряжение и силу тока можно получить.
Для подключения к простейшей динамо-машине можно использовать только такое оборудование, которое нормально переносит резкие скачки параметров напряжения. В первую очередь это светодиодные лампы. Для питания более чувствительного оборудования в конструкции предусматривается специальный контроллер, который предотвращает передачу критического заряда, способного навредить. Особенно это важно, если машина предназначена для подзарядки мобильного телефона.
Динамо машины для велосипедов
Самым эффективным и функциональным решением использования генератора постоянного тока (велогенератор) является его установка на велосипед. Такая динамо-машина позволяет получать электричество во время движения, поскольку подключается к переднему или заднему колесу. В ночное время без дополнительных усилий можно освещать дорогу впереди. Это повышает комфорт и безопасность движения. Кроме переднего фонаря генератор может питать и заднюю подсветку.
У таких динамо-машин может иметься встроенная батарея, которая сначала накапливает электричество, а уже потом передает его потребителям. Это исключает пульсацию света. Если аккумулятора нет, то яркость зависит только от скорости вращения колеса. При езде под гору, когда велосипед сильно замедляется, свет становится очень тусклым и практический не позволяет просматривать дорогу впереди. Современные велосипедные генераторы в основном выдают напряжение 6В. Это обусловлено тем, что они питают светодиоды, для которых этого вполне достаточно. Старые динамо-машины, известные велосипедистам советских времен, создавали напряжение 12В. Это было вызвано тем, что они питали обыкновенные лампы накаливания, которые встречаются на мотоциклах или автомобилях.
Для велосипедов применяются различные конструкции динамо-машин. Среди самых популярных разновидностей можно отметить:
- Бутылочная.
- Втулочная.
- Цепная.
- Бесконтактная.
Бутылочные
Такая динамо-машина получила свое название в связи со своей схожестью по форме с обыкновенной стеклянной бутылкой. В ее конструкции предусматривается специальное колесико, которое прикладывается к боковой стороне протектора колеса велосипеда. В результате трения оно поворачивается, что приводит к выработке электричества. Такой вариант весьма распространен в связи с простотой установки и невысокой стоимостью. Эта конструкция имеет откидной механизм, благодаря которому генератор можно при необходимости прикладывать к покрышке колеса или убирать в дневное время, когда свет не нужен.
Эта конструкция не лишена и недостатков. В первую очередь она очень шумная, а кроме этого ускоряет износ шины. При долгом пользовании на покрышке остается глубокая борозда истертая колесиком генератора. Также создается сопротивление движению оборотам велосипедного колеса, что снижает накат. В сырую погоду, когда шины мокрые, колесико динамо-машины проскальзывает, и эффективность выработки электричества снижается.
Втулочные
Такая динамо-машина монтируется в колесо. Это конструкция весьма удачна, поскольку практически не создает шума. Кроме того, она не останавливает вращение колес, что сохраняет набранную скорость езды. Втулочная машина имеет недостаток в виде большой стоимости, а также сложности установки. Не во всех велосипедах возможно провести монтаж миниатюрного генератора без необходимости сложных ухищрений и переделок.
Цепные
Цепные динамо-машины имеют внутри специальную звездочку, которая при контакте с цепью начинает вращать катушку генератора. Такая конструкция весьма хлипкая и если ее плохо зажать, то может отклониться и попасть в спицы, в результате повредив колесо и вызвав аварийную ситуацию. Положительным моментом таких динамо-машин является наличие USB-порта, что позволяет подзаряжать от него мобильный телефон.
Бесконтактные
Самой совершенной является бесконтактная динамо-машина. Она довольно дорогая. В ней нет трущихся элементов, поэтому генератор вообще не создает никакого звука. Зачастую в ней имеется встроенный аккумулятор, что позволяет накапливать энергию наперед, и сохранять хорошее освещение даже при медленном движении в гору. Такое устройство обычно фиксируется на оси переднего колеса. Для обеспечения его работы на спицы устанавливается ободок из магнитов, который вращается изменяя параметры магнитного поля воздействующего на катушку. Обычно ободок имеет 28 магнитов с разными полюсами. Благодаря тому, что в такой динамо-машине применяется индукционная катушка, то энергия вырабатывается даже при низкой скорости, всего в 15 км в час.
Фонарик с динамо-машиной
Весьма распространенными являются ручные фонарики с встроенным генератором постоянного тока. Чтобы получить свет необходимо вращать специальную откидную рукоятку, которая для удобства прячется в корпус. Такие устройства бывают двух видов. В одних имеется встроенный батарея, а вторые передают заряд напрямую на светодиоды. При использовании первых можно предварительно подзарядить аккумулятор и пользоваться им на протяжении определенного времени без применения физического воздействия на генератор. Такие устройства дают ровный не пульсирующий свет, но стоят немного дороже и имеют больший вес. Самыми простыми являются фонарики без АКБ, у которых динамо-машина сразу передает заряд на диоды. Такие устройства светятся только при вращении рукояти. Если снизить интенсивность оборотов, то яркость уменьшается. Кроме этого наблюдается постоянная пульсация свечения, что вызывает усталость глаз.
Фонарики создают много шума при работе генератора, поэтому при приближении человека, который пользуется таким устройством, об этом скорее узнают по звуку, чем свечению слабенького светодиода. Для работы динамо-машины кроме вращения рукояти может предусматриваться специальный рычаг, который необходимо нажимать и отпускать, как спортивный эспандер для кисти. Это менее эффективная конструкция, но позволяет получать свет используя одну руку.
Радиоприемник с динамо-машиной
На рынке можно встретить радио, которое оснащено рукояткой для выработки энергии. Чтобы немного послушать трансляцию радиостанции необходимо предварительно поработать динамо-машиной и зарядить тем самым встроенный аккумулятор. Стоит отметить, что это малоэффективное устройство, создающее много шума. Одновременно слушать музыку и вращать рукоятку не удастся, поскольку динамик не сможет перекричать скрежет генератора. Единственным положительным моментом радио является создание нагрузки на мышцы. Он больше выступает тренажером для рук, чем полноценным FM-приемником. По этой причине многие производители предусматривают возможность подзарядки встроенного в устройство аккумулятора от электрической сети. Иногда в корпусе может предусматриваться место для установки обыкновенных пальчиковых батареек типа АА.
Зарядное устройство для мобильных телефонов с динамо-машиной
Для любителей активного отдыха или жителей удаленных местностей, где наблюдаются проблемы с электроснабжением, полезным устройством будет зарядное устройство с встроенным генератором постоянного тока. Внешне оно представляет собой небольшую коробку с откидной рукояткой, которая при вращении вырабатывает электрический ток подходящих параметров для питания мобильного телефона или другого портативного устройства. Для этого в корпусе предусматривается USB порт, с помощью которого можно подключить зарядной кабель смартфона.
Обычно такие устройства имеют встроенную аккумуляторную батарею, что позволяет сначала накапливать заряд на нее, а уже потом передавать его на телефон, как с повербанка. Обычно динамо-машина способна вырабатывать на максимальных оборотах ручки около 600 мАч в час. Это довольно скромный показатель, поэтому рассчитывать на полноценную полную зарядку смартфоном не приходится. Потребуется непрерывная работа рукояткой часами, чтобы восполнить всю емкость батареи. Несмотря на это устройство сможет выручить в сложной ситуации, ведь для совершения срочного звонка, когда телефон полностью разряжен, достаточно потрудиться над динамо-машиной 5-6 минут.
Обычно производители монтируют на корпусе таких устройств солнечную батарею. Благодаря этому выставив динамо-зарядку на открытый участок, где на нее попадает дневной свет, можно понемногу восполнять зарядку встроенного аккумулятора без необходимости вращать ручку. К сожалению, небольшая площадь солнечной батареи выдает поток электричества примерно 40 мАч, что естественно очень мало. При решении приобрести подобное устройство необходимо учитывать, что она очень шумное, поэтому будет не лучшей альтернативой восполнить зарядку смартфона для рыбаков или охотников.
Источник статьи: http://tehpribory.ru/glavnaia/oborudovanie/dinamo-mashina.html
Делаем походную динамо-машинку для зарядки телефона своими руками
Привет всем! Сегодня в статье я попытаюсь вам подробнейшим способом описать изготовление полезной самоделки. А именно сегодня мы подробно рассмотрим, как сделать компактную динамо-машину для зарядки различных электронных устройств. Конечно, рассматривать данную самоделку как зарядку, которой вы будете постоянно заряжать ваш смартфон, не стоит. Но в какой-нибудь экстремальной ситуации где-нибудь в дороге или в лесу, экстренно зарядить пару процентов аккумулятора для звонка или просмотра своего местоположения по навигатору, отлично подойдет. Я считаю, что такая страховка должна валяться в рюкзаке каждого туриста. Тем более + ко всему этот девайс будет иметь функцию фонарика. Ну, что ж, думаю не стоит тянуть с длинным предисловием, погнали.
Ссылки на некоторые компоненты конструкции вы может найти в конце статьи.
Для динамо-машины понадобятся:
— Электродвигатель с металлическим редуктором
— Провода
— Micro BEC на 5 В
— Стандартное гнездо USB
— Светодиод 5 В
— Отрезок от ПВХ трубы (таким же диаметром как у редуктора двигателя)
— Тонкая фанера (лучше всего будет использовать бамбуковую фанеру) или пластик листовой
— Выключатель
После того как раздобыли электродвигатель, переходи дальше. Сейчас нужно припаять пару проводов к контактам электродвигателя. Провода можно брать самые тонюсенькие, так как большой нагрузки они испытывать не будут. Длиной провода должны быть не более чем 10 см каждый, такой длинны будет более чем достаточно. Убираем изоляцию с кончиков проводов и припаиваем.
С micro BEC-ом следует сделать следующее. А именно другие концы проводов, что ранее припаяли к электродвигателю необходимо припаять во вход micro BAC-а (обычно эти контакты обозначаются как «IN» и «GND»).
Заготовку, состоящую из светодиода и USB разъёма, припаиваем к выходу на micro BEC-е. В итоге, на данном этапе у нас все должно получаться точно также как на изображение данном ниже.
Переходим к немаловажной части самоделки, а именно к корпусу. В качестве корпуса лучше всего использовать ПВХ трубу, в ней можно будет все аккуратно и компактно разложить. Трубу следует взять с внутренним диаметром 40 мм, так как внешний диаметр редуктора равен 39 мм, что позволит просто и плотно закрепить двигатель в корпусе, намотав на него пару витков изоленты.
Для корпуса из пластиковой трубы необходимо изготовить две заглушки. Эти заглушки можно вырезать из листового пластика, но автор решил их сделать из бамбуковой фанеры. Это хороший материал, с которым очень легко работать, он сам по себе как боле плотный картон.
Прикладываем ПВХ трубу к фанере и обводим её маркером, начерчивая при этом окружность необходимого для нас размера. Таких окружностей необходимо вырезать две. Вырезать можно при помощи обыкновенного канцелярского ножа. Вырезав окружности, их следует выронить, чтобы окружности были «идеальными».
Сначала необходимо взять одну из только что вырезанных окружностей и сделать с ней следующее. А именно на ней нужно будет расположить USB разъём и светодиод. Прикладываем USB разъём к фанере, обводим его маркёром и уже по конторы вырезаем отверстие при помощи того же канцелярского ножа. Затем то же самое проделываем и со светодиодом. Компоненты на заглушке вы можете располагать как угодно, а точнее как вам удобнее.
На второй заглушке тоже необходимо вырезать отверстие, но уже для вала редуктора. Для этого маркером отмечаем расположение непосредственно самого вала и вырезаем отверстие канцелярским ножом. И у нас должно получаться как на фото ниже. Также автор для предания более опрятного вида обклеил заглушки с внешней стороны самоклеящейся пленкой под карбон.
После чего на корпусе необходимо расположить выключатель. Рекомендую использовать миниатюрный выключатель. Прикладываем выключатель к той части ПВХ трубы, где мы хотим его расположить, маркером оставляем метки и аккуратно вырезаем отверстие канцлерским ножом.
Далее необходимо все компоненты засунуть в корпус. Для этого как я уже упоминал ранее необходимо сделать шире корпус редуктора, для этого используем изоленту. Наматываем изоленту на сам корпус так, чтобы двигатель плотно зашёл в корпус и сидел в нём надёжно.
Просовываем через отверстие провод от светодиода через отверстие и прикусываем его. К концам перекусанного провода припаиваем выключатель. Выключатель в данном случае будет служить только для включения и выключения светодиода. Это нужно для того чтобы светодиод не забирал часть энергии и ток зарядки не терялся.
Устанавливаем заглушки. Приклеиваем к заглушке разъём USB и светодиод, при помощи термоклея в свои посадочные места. Саму заглушку к корпусу приклеиваем на суперклей, смазав сначала ПВХ трубу клеем и подождав пару секунд пока клей подплавит пластик. Вторую заглушку крепим к корпусу с другой стороны и делаем это точно так же как и с первой заглушкой.
После чего необходимо изготовить рукоятку для удобного вращения вала. Для этого автор использовал 3Д принтер, сделав примитивную модельку, и распечатал её. Я вам рекомендую сделать также, тем более в настоящее время цены на услуги 3Д печати упали, и такая рукоятка обойдётся в пару копеек. К этой рукоятке необходимо прикрутить винтик и закрепить его гайкой.
Надеваем ручку на вал и все готово! Остаётся лишь протестировать самоделку. Для этого возьмём телефон и попробуем его зарядить, результаты тестов вы можете наблюдать ниже.
Вот видео автора самоделки (сборка данной самоделки начинается с 3:50 и длится по 6:15) :
Источник статьи: http://usamodelkina.ru/17202-delaem-pohodnuju-dinamo-mashinku-dlja-zarjadki-telefona-svoimi-rukami.html
