การแปลงและการปรับแรงดันไฟฟ้าออกของฮับไดนาโม

คำนำ - ฉันไม่ค่อยรู้เรื่องอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์มากนัก: P

ฉันสั่งฮับไดนาโมสำหรับจักรยานของฉัน ฉันทำการบ้านเล็กน้อยแล้วและนี่คือข้อค้นพบของฉันเกี่ยวกับเรื่องนี้:

1. การส่งออกของไดนาโมดังกล่าวข้างต้นเป็น 6 โวลต์ AC

2. แรงดันเอาต์พุตของไดนาโมไม่เสถียรมันแตกต่างกันไปตามความเร็วของไดนาโม

3. มีโอกาสที่ไฟจะระเบิด;) เหตุผลเป็นเพราะแรงดันไฟฟ้าที่ไม่เสถียร

จากข้างต้นฉันมีคำถามสองสามข้อ

1. มีวงจรง่าย ๆ ที่แปลง AC เป็น DC เอาท์พุท? ฉันได้อ่านเกี่ยวกับวงจรเรียงกระแสบริดจ์บางอัน แต่ต้องการจะแน่ใจอย่างแน่นอน นอกจากนี้ขนาดของวงจรมีความง่ายขนาดไหนและเชื่อถือได้อย่างไร?

2. สิ่งที่สำคัญที่สุดที่ฉันต้องการรู้ฉันจะสร้างวงจรเพื่อให้เอาท์พุท 6 โวลต์ที่ผันผวนจากไดนาโมเพื่อแปลงเป็น 5 โวลต์ (ชาร์จ USB) เสถียร DC ออก? มีผู้ใดบ้างไหม? ค่าใช้จ่ายของวงจรดังกล่าวคืออะไรหรือฉันสามารถสร้างได้อย่างง่ายดายตั้งแต่เริ่มต้น?

3. ฉันได้อ่านที่ไหนสักแห่งที่เสียบอุปกรณ์กับแหล่งอินพุตที่ไม่เสถียร (ในกรณีนี้เอาต์พุต 5 โวลต์จากไดนาโมไปยัง iPhone ของฉัน) จะทำให้อุปกรณ์ระเบิด ดังนั้นถ้าฉันไม่สามารถสร้าง (หรือซื้อ) วงจรของจุด 2 ที่กล่าวถึงข้างต้นได้ฉันสามารถใช้เอาต์พุต 5 โวลต์เพื่อชาร์จแบตเตอรี่ระดับกลางเช่นเครื่องชาร์จแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนสำรองสำหรับ iPhoneและแบตเตอรี่ AAA แบบชาร์จใหม่ผ่านเครื่องชาร์จ USBและ ใช้สิ่งเหล่านี้เพื่อชาร์จอุปกรณ์ของฉันหรือไม่

อย่าใช้ตัวปรับแก้สะพาน มันไม่มีประสิทธิภาพเพราะคุณต้องการไดโอดสองหยดในซีรีย์และไม่อนุญาตให้คุณใช้เฟรมเป็นพื้นสำหรับหลอดไฟ DC (เช่นไฟจักรยาน LED ที่ทันสมัย) ให้พิจารณาตัวเพิ่มแรงดันไฟฟ้าแทน

^{จำลองวงจรนี้ - แผนผังที่สร้างโดยใช้CircuitLab}

'ผู้ควบคุม' สามารถเป็นผู้ควบคุมกระแสไฟฟ้าหรือเพียงแค่ซีเนอร์ตามด้วยตัวต้านทาน จำกัด ไฟ LED หลายดวงในซีรีย์สามารถใช้ประโยชน์จากแรงดันไฟฟ้าที่เพิ่มขึ้น ความแม่นยำเช่นเดียวกับประสิทธิภาพนั้นมีความสำคัญน้อยกว่าในแอปพลิเคชันนี้

ฉันใช้แบตเตอรี่ตะกั่ว - กรดปิดผนึก 6V เป็น 'regulator'; การบรรจุมากเกินไปดูเหมือนจะไม่เป็นปัญหาและ IC ควบคุมการออกกลางคันต่ำสามารถมั่นใจได้ว่าการส่งออกไปยังหลอดไฟมีเสถียรภาพ 6V

การชาร์จจากแหล่ง '5V' เป็นไปได้ แต่ขึ้นอยู่กับสิ่งต่าง ๆ น้อยกว่าความพึงพอใจ เครื่องกำเนิดไฟฟ้ามีพลังงานทั้งหมดที่คุณต้องการ

มีวงจรง่าย ๆ ที่แปลง AC เป็น DC เอาท์พุท? นอกจากนี้ขนาดของวงจรมีความง่ายขนาดไหนและเชื่อถือได้อย่างไร?

เครื่องปรับแก้สะพานตามที่คุณกล่าวถึง มันมีขนาดเล็กและหาง่ายและมีความน่าเชื่อถือหากดำเนินการภายในข้อกำหนด ผู้จัดจำหน่ายอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ใด ๆจะมีพวกเขา เนื่องจากมันเล็กกว่าการจัดเรียงที่เฉพาะเจาะจงของไดโอดสี่ตัวมันจึงไม่ยากที่จะทำ

ฉันจะสร้างวงจรเพื่อแปลงเอาต์พุต AC 6 โวลต์ที่ผันผวนจากไดนาโมไปเป็นเอาต์พุต DC เสถียร 5 โวลต์ (สามารถชาร์จได้ USB) ได้อย่างไร?

ไม่ว่าจะด้วยวิธีใดก็ตาม แต่เนื่องจากพลังงานไฟฟ้านี้มาจากคุณคุณอาจต้องการให้มันมีประสิทธิภาพและมีขนาดเล็กและเบา ที่อาจหมายถึงแหล่งจ่ายไฟเปลี่ยนโหมด มันไม่ได้เป็นวงจรที่ง่ายในการสร้าง แต่เป็น pjc50 กล่าวถึงในความคิดเห็นที่มีผลิตภัณฑ์ในเชิงพาณิชย์ที่ได้ทำมันแล้ว

ฉันได้อ่านที่ไหนสักแห่งที่เสียบอุปกรณ์กับแหล่งอินพุตที่ไม่เสถียร (ในกรณีนี้เอาต์พุต 5 โวลต์จากไดนาโมไปยัง iPhone ของฉัน) จะทำให้อุปกรณ์ระเบิด

ถูกต้องแล้ว หากอุปกรณ์ของคุณไม่ได้ออกแบบมาให้ใช้แรงดันไฟฟ้าที่ฮับนี้จ่ายให้จะทำให้อุปกรณ์เสียหาย แบตเตอรี่ต้องใช้แหล่งจ่ายไฟเฉพาะเพื่อชาร์จ แรงดันไฟจ่ายจะต้องมากกว่าแรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่ แต่ไม่มากมิฉะนั้นจะเกิดความเสียหาย ลักษณะเฉพาะแตกต่างกันไปเล็กน้อยระหว่างการออกแบบแบตเตอรี่ แต่ก็เป็นข้อสันนิษฐานที่ปลอดภัยว่าการเชื่อมต่อแบตเตอรี่ใด ๆ กับไดนาโมนี้โดยตรงจะส่งผลให้เกิดสิ่งไม่ดี

คำแนะนำของฉัน: เนื่องจากเห็นได้ชัดจากคำถามของคุณว่าคุณมีความรู้เพียงเล็กน้อยเกี่ยวกับวิศวกรรมไฟฟ้าและสิ่งที่คุณต้องการทำให้สำเร็จไม่ใช่เรื่องเล็กน้อยติดอยู่กับผลิตภัณฑ์เชิงพาณิชย์ที่ออกแบบมาเพื่อทำงานกับฮับนั้น

ฉันมีไดนาโมสองตัวนี้ (ที่จริงแล้วชมิดท์ไม่ใช่ชิมานอส แต่พวกมันมีระบบไฟฟ้าเทียบเท่ากัน) และได้สร้างไฟ LED จำนวนมากอยู่แล้ว

ฉันคิดว่าการกำหนดค่าในเวลาเดียวกันนั้นง่ายต่อการสร้างปลอดภัยมีประสิทธิภาพและราคาถูก มันได้รับการทดสอบอย่างเข้มข้นในการใช้งานประจำวัน

ก่อนอื่นมีสิ่งหนึ่งที่สำคัญที่ต้องใส่ใจจากคำถามของคุณ: คุณต้องการเอาต์พุตที่เข้ากันได้กับ USB นี่อาจเป็นปัญหาได้เนื่องจากอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ต้องการเอาต์พุตที่เสถียร ตัวอย่างเช่นสมมติว่าคุณต้องการชาร์จโทรศัพท์มือถือขณะขี่: เมื่อคุณหยุดจักรยานมันจะ "ปิด" การชาร์จ เมื่อคุณเริ่มเคลื่อนไหวอีกครั้งก็จะ "เปิด" การชาร์จ (และอาจโทรศัพท์จะส่งเสียงบี๊บและเปิดการแสดงผล)

ดังนั้นในกรณีนี้คุณจะต้องใช้วงจรที่ซับซ้อนกว่าซึ่งส่วนใหญ่อาจรวมถึงแบตเตอรี่ด้วย ฉันไม่เคยทำเช่นนั้น Phill Frost อธิบายรายละเอียดไว้แล้ว

ตอนนี้ถ้าคุณต้องการเพียงวงจร LIGHTING การตั้งค่าปัจจุบันของฉันทำงานได้ดีมากและประกอบด้วย:

• Regulator: หนึ่ง5W / 6.8V ไดโอดซีเนอร์ ;
• กรอง / โคลง: ตัวเก็บประจุด้วยไฟฟ้า 16V 6800uFหนึ่งตัว ;
• วงจรเรียงกระแส: ไดโอดเรียงกระแสสี่อันประกอบกันเป็นสะพาน

ด้วยสิ่งนี้ฉันได้รับความเสถียร (สูงกว่า 5 ไมล์ต่อชั่วโมงเป็นอย่างน้อย) และมีเอาต์พุต 6.8V ที่ควบคุมอย่างรวดเร็ว ต้องใช้ 6.8V แทนที่จะเป็น 6V เพื่อให้ฉันสามารถต่อสายไฟ led สีขาวสองชุดเป็นชุดซึ่งจะไม่ทำงานเนื่องจากแรงดันไฟฟ้าตกเกินกว่า 3V เล็กน้อย

เนื่องจากเอาต์พุตของไดนาโมเหล่านี้มีชื่อว่า 6V / 3W การใช้ 6.8V / 5W ช่วยควบคุมแรงดันไฟฟ้าและสูญเสียกระแสไฟฟ้าเพียงเล็กน้อย: พลังงานส่วนใหญ่ถูกระบายออกโดย LED ที่คุณเสียบเข้าไป

และเนื่องจากกระแสไฟฟ้าถูก จำกัด ไว้ที่ 3W (0.5A) คุณจะไม่ระเบิด 5W Zener แม้ว่าคุณจะเรียกใช้ระบบโดยไม่ต้องใช้อุปกรณ์ใด ๆ (ประกายไฟขนาดเล็กของแต่ละรอบคลื่นนั้นสูงกว่า 6V จริง ๆ เพราะฉันตรวจสอบด้วย สโคปของเพื่อน)

คุณสามารถมีแผนผัง SVG ได้ที่นี่:

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

และสิ่งสุดท้าย (น่าเกลียด แต่ทนทานและน่าประหลาดใจและทนต่อสภาพอากาศ) อยู่ด้านล่าง โปรดทราบว่าเฉพาะไดโอดและตัวเก็บประจุเป็นสิ่งที่คุณต้องการ แต่ฉันประกอบ LED บนบอร์ดเดียวกันเนื่องจากความชอบส่วนตัวของโครงการนี้

ฉันขอแนะนำ rectifier สะพานเต็มตามด้วยตัวเก็บประจุและวงจร DC-DC step-down (buck) สำเร็จรูป คุณสามารถหาของที่มีขนาดใหญ่ประมาณ 20x35x10 มม. และแต่ละอันมีราคาประมาณ 2-5 ดอลลาร์รวมค่าจัดส่งจากฮ่องกง

ข้อได้เปรียบของหน่วยงานกำกับดูแลเจ้าชู้เหล่านี้คือพวกเขาใช้พลังงานจากแหล่งพลังงานเพียงอย่างเดียวโดยเสียความร้อนเพียงเล็กน้อยดังนั้น "ภาระ" ที่ขาของคุณจึงต่ำเท่าที่คุณจะได้รับ

วิธีแก้ปัญหาอื่น ๆ ที่เกี่ยวข้องกับตัวต้านทาน (เช่นตัวควบคุม Zener หรือตัวควบคุมเชิงเส้น) จะมีประสิทธิภาพน้อยกว่า

คำตอบที่แตกต่างกันในรายการนี้อธิบายไว้ในคำตอบของคำถาม " วิธีการแปลง 6V AC เป็น 5V DC ": คำถามทางเทคนิคของรุ่นนี้

ฉันเพิ่งสร้างตัวควบคุมตามบรรทัดเหล่านี้:

KBPC104 2A 200 โวลต์สะพาน Rectifier 470 ยูเอฟ 100 โวลต์ e lectrolytic LM2596-based แปลงเจ้าชู้จาก e-bay

ดูเหมือนว่าจะเริ่มชาร์จทันทีแม้ว่าจะหมุนล้อช้ามากและฉันได้ยินจากฮับว่าโหลดเต็มแล้ว ฮับของฉันคือ SON-delux ดังนั้นจึงเป็นเรื่องสำคัญที่ฉันจะได้รับผลผลิตที่ความเร็วต่ำโดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อฉันจะขี่บนภูเขาที่บางครั้งฉันจะขี่ช้ามาก

นอกจากนี้แบตเตอรี่แคช 22000 ของฉันยังรู้จักแรงดันไฟฟ้าทันทีและเริ่มการชาร์จ

ตัวควบคุมก่อนหน้าของฉันใช้ LM317 และแบตเตอรี่แคชจะไม่รับรู้ว่ากำลังชาร์จเพราะแรงดันไฟฟ้าช้าเกินไป

ฉันคิดว่านี่เป็นวงจรที่ดี ชิ้นส่วนยังมีราคาถูกมาก

ฉันลองใช้เครื่องชาร์จ Veloซึ่งสามารถจ่ายสูงถึง 1.5A แต่ฉันพบว่าล้อต้องหมุนเร็วมากเพื่อให้เครื่องเปิดใช้งานเอาต์พุต ฉันกลับมาแล้ว