Miniprojekt: Dynamodriven batteriladdare [cykel]

[slaeshjag]

Planerna för nästa sommar har redan börjat, och det är lätt att man dras med i förtid och vill börja pilla på detaljer långt innan det är aktuellt. Därför har jag och Markk här på forumet börjat på en batteriladdare för cykelmontage.

Inför nästa sommars planerade cykelcamping dök det lilla problemet upp med hur man ska hålla alla dessa moderna smartphones som kommer vara med, som har runt en dags batteritid levande i åt minstånde en vecka. Valet stod mellan solceller och generator, det senare är vad som provas nu.

Än finns inget av batteriladdaren, hitils har vi bara utvärderat genomförbarheten.

4/9-10:

Första montering av dynamo med multimeter för att få en uppfattning av hur hög spänningen kan bli obelastad, för att få en uppfattning om vad komponenterna bör dimentioneras för.


Provosorisk montering av dynamo.


Provosorisk montering av multimeter.

Spänningen peakade på 46VAC och under "normalt" cyklande runt 25VAC. Över 10km/h verkar den ge ut runt (km/h + 5) VAC.

46VAC kommer i sin tur bli runt 65VDC efter likrikting, så allt bör alltså dimentioneras för minst 65VDC tills efter regulatorn.


5/9-10:

I dag har jag gjort mig besväret att slänga ihop en likriktare (med glättring och lysdiod, bara för att..) för att kunna mäta spänning under belastning.


Multimetrar


Förbättrad montering av dynamo.


Sladdhärva


Improviserad variabel belastning.

Dagens test visade att man under vanligt glidcyklande kunde nå runt 6VDC 0.5A. Med mindre belastning gick det uppåt 20~25VDC när belastningen var 100mA. Värderna gör det praktiskt genomförbart att ladda ett litet MC-batteri under dagen genom trampande, men ett batteri med färre celler skulle nog underlätta och göra laddkretsen simplare.

Vad tror ni är passande värden på kondensator för glättring? Lär nog ta ut upp till 700mA. Jag har ärligt ingen aning om hur spänningen ser ut efter likrikting, vad kan frekvensen på strömmen från en dynamo ligga på? Har inget oscilloskåp, men antar att jag kan hänga på en liten högtalare och se om jag kan höra frekvensomfånget.

[littos]

Tänker du dig att ladda ett batteri medans du cyklar för att sen ladda telefonen från batteriet när du "är stilla" kanske du till och med kan skippa kondensatorn. Anledningen till att glätta är ju för att få en fin och jämn ström, men det borde väl ett batter på "en massa" Ah kunna klara utan konding? Eller är jag ute och cyklar nu?

Däremot kanske inte batteriet gillar att laddas med varken 35V (eller 65 V)... men med belastning kom du väl inte så högt i och för sig. Kanske du kan ta en zener eller nått för att skydda batteriet från för hög överspänning när du har trampat det fullt?

[slaeshjag]

Problemet är att hitta en passande zener, håller man sig under 2.3v per cell blir det 6.9v för ett 6v-batteri, vilket jag inte kunnat hitta än.

Glättringen var till ev. regulator ifall jag skulle vilja driva något direkt, men att hitta lämplig kondensator är nog inte möjligt innan jag fastställt frekvensen på ACn, vilket jag hade tänkt försöka göra lite grovt idag.

Men om ett batteri orkar med så pass ojämn spänning så finns det väl eg. ingen anledning att tjaffsa med glättning.

[90kar08]

Jag förutsätter att det är blybatterier vi talar om här, inte i mobilerna då utan MC-batteriet.

Batteriet kommer hålla nere spänningen till lämplig nivå tills det är fulladdat, det gör heller ingenting att spänningen är ojämn, batteriet jämnar ut den. När batteriet laddas kommer spänningen sakta stiga. Det mår bäst av att du har en krets som känner av att spänningen stigit över lämplig spänning, föreslagsvis 7,2v (2,4v/cell) (fulladdat) och då antingen sänker strömmen till mindre än 1/10C (underhållsladdning), eller slår av laddningen helt.

[Icecap]

Generatorn (dynamo ger DC, generator ger AC) är grymt ineffektiv! En nav-generator är synnerligt mer effektiv, inte kanske i att producera ström men definitivt i hur mycket den belastar rent fysisk.

Jag har tankar i samma riktning men har funderat på att ha en ring med magneter på ett hjul och en (eller fler) uppsamlingsspoler på ramen.

[slaeshjag]

Hitils har vi kört på det som finns tillgängligt, och att plocka en generator (som det då är, eftersom vi får ut AC...) från en skrotad cykel är ganska mycket billigare än att köpa en fälg med en i navet.

Mjo, det der ut att bli blybattterier, men 2.4v/cell, ska man verkligen gå så långt upp? Läste "gassing charge" som 2.3v/cell @ 50°C (Eftersom de flesta billiga projektlådor är svarta är det kanske inte en helt orealistisk temperatur på sommaren.)

Så snart jag vet vad för volttal som man bör sikta på så ska jag börja med laddningsavbrytaren

[Icecap]

I.o.m. att du ska ladda en blyackumulator behövs ingen glättning. Och med 3W som laddeffekt behöver du inte att bekymre dig om att styra laddningen, det ville vara bättre att ha en lite buzzer som säger till när batteriet når en viss spänning, då vrider man bort generatorn från hjulet.

[slaeshjag]

Steget från en buzzer och att avbryta laddningen är inte särskillt stort, så det är ju nästan lika bra att bara avbryta automagiskt.

[Icecap]

På sätt och vis men testa skillnaden i att trampa med och utan generatorn på...

Och det är inte helt enkelt att "bara avbryta" med tanke på vilka toppspänningar det rör sig om.

[MiaM]

Den här tråden var intressant!

Generatorn brukar väl normalt ge 12V vid kanske 0.5A då lamporna är inkopplade (2st 6V i serie, märkligt nog en 3W och en 2.4W tror jag det brukar vara...).

Vad gör att lamporna faktiskt lyser normalt då man cyklar halvsakta men inte bränns då man cyklar tokfort?


Jag tycker dina mätvärden verkar konstiga, fast det kanske bara är när man har riktigt låg last som de blir konstiga? Kan det vara så att vågformen blir konstig och lurar generatorn?


Jag har för sisådär 20 år sen provat att köra en gammal bilbandspelare (ja, bilstereo utan radio...) via likriktarbrygga och glättningskonding från cykelgenerator. Det funkade helt okej, fast jag vet inte vilka hemska spänningar den stackars stereon fick utstå... Jag minns faktiskt inte om jag mätte spänningen eller inte. Om det hade varit mer än 20 volt så borde ju stereon ha pajat ganska fort dock...

[slaeshjag]

Vid 0.5A belastning låg spänningen under 7 volt för det mesta, har för mig att tokfort låg under 14v iaf. Obelastat blev spänningen väldigt hög dock.

[xxargs]

generatorn är strömstyrd - dvs fungerar som en strömgenerator när strömmen kommer upp över ett visst läge.

fungerar ungefär som en labbagregat när strömbegränsningen är aktiv och spänningen åker upp och ned beroende på last (under en viss resistans) medan strömmen är konstant till strömmen är lägre än inställd läge - då är det spänningen som är stabil och strömmen varierar med den högre resistansen.


Det som begränsar strömmen är magnetflödet från rotorn i generatorn genom antalet varv i statorlindningarna.

i en standard cyckelgenerator så är den satt till 500 mA och lamporna är valda så att spänningen är 6 Volt vid 500 mA vilket gör att ljusstyrkan är konstant oavsett om man cycklar fort eller halvlångsamt då spänningen inte blir högre än 6 Volt då det hela ligger på generatorns strömgräns oavsett generatorns varvtal (över en viss nivå).

ett sätt att kolla generatorns strömförmåga är att kortsluta över polerna, mäta strömmen och snurra så fort att strömmen inte ökar trots högre varvtal (brukar inte behövas varvas så mycket) lagom för att övervinna resistansen i lindningarna och strömmätningsmotståndet. spänningen mäts med öppen slinga och vid känt antal varv per minut. och man vår ut en konstant typ antal volt per 1000 rpm eller så.

slaeshjag: så varmt som 50 grader C kör man inte på blybatterier - om de skall hålla, max 30 grader.

vid 20 grader så är gasninspänning runt 2.4 Volt och i AGM-batterier kan man acceptera så högt som 2.5V/cell i kortare perioder under laddning (dvs 7.5 Volt resp. 15 Volt)

90kar08: 1/10C laddning gäller bara NiCd/NiMh-batterier - skulle man köra en sådan påtvingad strömladdning på blybatterier under längre tid så skulle blyplattorna korrideras upp och bli oanvändbara!

- jag har kört sönder oavsiktligt en MC-batteri på ca 14 dagar bara för att jag glömde en (oreglerad) MC-batteiladdare kvar på batteriet och dom 50-100 mA som den laddade i slutet vid fulladdat räckte för att göra lungmos av blyblattorna på den tiden... (man såg genom klara plasten hur positiva plattorna började ramla sönder och man kunde inte ta ut någon större ström för att blygallren som skulle leda strömmen var uppfrätta och avbrott i...)

När det anses uppladdat så skall spänningen i stället sänkas till runt 13.8 Volt (eller 6.9V i 6 V system) och på sådanahär små generatorer så kan det lösas med en elektronisk 'zenerdiod' - antingen ställd på att börja leda vid 13.8 Volt (6.9 Volt) eller ha intelligens där det tillåts gå upp till 15 Volt (7.5 V) en stund innan den sänker spänningen till 13.8V (6.9V) igen.

om man laddar sin ipad eller vad det nu är regelbundet så kommer batteriet aldrig upp i dom höga spänningarna eftersom den kommer vara halvtom mest hela tiden och man cyklar för lite och för sällan för att batteriet någonsin når 7.5/15 Volt någon längre tid (någon timme tillåtet) - så i praktiken behövs förmodligen ingen laddregulator alls och det räcker med en lysdiod via komparator som tänds när det är fulladdat och man kan vika upp generatorn så att det rullar lättare - har man navgenerator så kan det dock vara ide med automatisk urkoppling mha. relä eller FET-trissa (se då till att mätkretsen drivas av generatorn - inte av batteriet).

[Gizmo]

Som Icecap redan påpekat; försök till varje pris undvika att köra med en gammal dynamo, det blir oerhört tungt då, det finns en orsak till att nästan ingen använder gammal dynamo idag. Navgenerator eller kanske något hemmabyggt med fasta magneter i hjulet och så en spole är nog rätt väg.

[slaeshjag]

Om det inte märkts än så är i stort sett allt improviserat med bra-att-ha-saker, i nuvarande läge är jag inte direkt beredd på att punga ut en massa hundralappar på en navdynamo när jag än så länge inte gjort mycket mer än att få en lysdiod att lysa. Kommer någon gånng nästa vecka att prova en krets för automatisk avbrytning av laddning. Detta eftersom det kan bli så att någon/några kommer ha ett väldigt litet batteri (<2Ah), och då är nog överladdning något ganska lätt hänt utan någon form av skyddskrets. Vad är maximal laddningsström relativt till kapacitet om man har skyddsåtgärder för att stoppa laddning när spänningen indikerar fulladdat batteri? Kan man brassa på med en halv ampere även om man bara har ett batteri med två amperetimmars kapacitet?