Saya ingin meneliti betapa mudahnya untuk menggunakan perangkat laptop kecil sambil menyalakannya dengan mengayuh pada frame stasioner. (Misalnya, menggunakan tablet di sepeda olahraga, atau menggunakan netbook saat mengayuh di meja.)
Saya sudah tahu bahwa menjalankan laptop dengan pedal-power dimungkinkan, karena saya telah menemukan beberapa contoh hal ini sedang dilakukan. [1] [2] Sekarang saya ingin membuat pengaturan untuk studi akademis saya . Saya perlu mengkonfirmasi dengan tepat apa yang saya butuhkan sebelum membeli peralatan. Saya tidak memiliki latar belakang teknik elektro , jadi meskipun saya memiliki banyak angka, saya tidak tahu apa yang perlu saya hitung atau pertimbangkan untuk memilih opsi yang layak.
PERANGKAT SASARAN YANG MUNGKIN:
- netbook: input adaptor: 100-240V 1.7A, output: 19 V 65 W [3,4 A]
- tablet: input adaptor: 100-240V 0.45A, output: 5.1 V 2.1 A [10.7 W]
- smartphone: 3.7V 4.44WH (semua informasi yang saya miliki)
ARSITEKTUR YANG MUNGKIN: Terlepas dari pengaturan tempat duduk (sepeda, sepeda telentang, meja) tampaknya ada beberapa pilihan cara menghubungkan peralatan:
- roda> dinamo sepeda> regulator> perangkat (cukup kuat untuk tablet atau netbook?)
- pedal> generator DC> DC-DC converter> regulator> perangkat
- pedal> generator DC> pengontrol muatan> baterai (mis. asam timbal)> inverter> perangkat [3]
Data tambahan:
- Orang dewasa dapat menghasilkan 50-150 W selama satu jam mengayuh yang berat. Saya ingin pengguna saya mengayuh dengan nyaman daripada keras.
- Perangkat apa pun akan memiliki baterai sendiri, jadi bisakah saya menghilangkan keharusan memiliki baterai dalam pengaturan?
- Apakah ide yang buruk untuk menghubungkan perangkat ke regulator secara langsung untuk menghindari penggunaan adaptor perangkat itu sendiri?
PERTANYAAN
Saya sangat bingung tentang jalan ke depan pada saat ini (bahkan jika sepertinya saya tidak). Yang paling saya cari dalam jawaban adalah kejelasan dan kepastian .
Dari kombinasi perangkat ini (1-3) dan arsitektur (1-3), mana yang pasti akan berfungsi?
Kombinasi mana yang harus saya serang dari daftar karena pasti tidak?
The dinamo arsitektur terlihat baik untuk saya karena tampaknya lebih mudah / lebih murah untuk menghubungkan - itu mampu menyalakan semua perangkat ini, bahkan netbook?
Jawaban:
Latar belakang: Saya dulu mendesain pengontrol untuk mesin latihan. Mesin mengemudikan alternator 3 fase dan beban resistif diterapkan untuk memenuhi berbagai kriteria.
Saya telah melakukan uji beban dengan pandangan khusus untuk menentukan seberapa banyak daya yang dapat dibuat pengguna dengan mudah dalam waktu lama untuk memberi daya pada peralatan elektronik atau mengisi baterai.
Anggap orang yang cukup sehat untuk menjadi orang yang bisa berjalan dengan cepat di permukaan yang rata selama satu jam dan lelah tetapi tidak benar-benar kelelahan dalam proses itu. yaitu tidak super atletik dalam kemampuan dan bahkan tidak "sangat cocok" - tetapi jauh di atas kebugaran "kentang sofa".
Dengan menggunakan alternator berkualitas baik, pengguna yang cukup bugar dapat memasok daya rata-rata 50 Watt selama satu jam. Ini adalah tingkat di mana Anda pasti tahu bahwa Anda berolahraga tetapi itu akan dapat ditanggung oleh banyak orang.
Pengguna yang cukup sehat bisa memasok 100 Watt selama satu jam dan sangat lelah.
jika Anda membidik tugas yang sering menyala, 50 Watt akan jauh lebih baik daripada 100 Watt.
Di atas mengasumsikan sistem efisiensi wajar wajar kualitas baik. Idealnya dengan minimal "cogging" atau arti-penting - yaitu tidak ada kecepatan lambat untuk mengemudi sebagai magnet mendekati dan surut dari kumparan. Beberapa sistem menggunakan generator dengan rasio gearing substansial menggunakan rantai drive. Ini bisa masuk akal tetapi biasanya tidak. Drive belt ke alternator saliency rendah dapat dibuat bekerja dengan baik.
Perhatikan bahwa klaim yang dibuat di situs web yang disediakan cenderung bertentangan dengan diri mereka sendiri. Saya akan memperkirakan output rata-rata seperti yang ditunjukkan pada grafik tersebut sebagai kisaran 60 - 70 Watt. Grafik mereka:
Namun, mereka mengatakan:
CATATAN: Seseorang yang berolahraga setiap hari dapat memadamkan daya antara 200 dan 300 Watt.
Mereka yang tidak dalam kondisi sangat baik dapat mengeluarkan daya sekitar 80 hingga 100 Watt seperti yang ditunjukkan pada grafik latihan satu jam di atas.
Dan Akhirnya - Seseorang yang merupakan pengendara sepeda kompetitif dapat mengeluarkan hingga 500 Watt !!
Klaim 200-300 Watts itu benar tetapi tat sangat menuntut.
500 Watts + juga berlaku untuk atlet top top.
Jauh lebih banyak dalam kasus-kasus tertentu - seperti
Gossamer Albatross - penerbangan pertama yang dilakukan pria melintasi Selat Inggris 12 Juni 1979.. !!! :-).
Sekitar 300 Watt terus menerus di udara diam dan tidak ada turbulensi. "Naik dengan cepat" dengan turbulensi.
Hari lain di kantor untuk Bryan Allen . ( pekerjaan harian ) -
Saya dapat melakukan 500 Watt selama sekitar 10 detik, setelah itu kaki saya berubah menjadi jeli dan saya benar-benar kelelahan.
3 pilihan Anda tampaknya tidak cukup berbeda:
Semua ini bisa bekerja dengan baik atau mengerikan jika dirancang dengan buruk.
Tidak jelas apa yang Anda maksud dengan roda / pedal.
Memberdayakan dari pelek roda seperti yang ditunjukkan dapat bekerja OK - dan mungkin apa yang Anda maksud dengan "roda". Tujuan utamanya adalah kehilangan rendah, tidak ada yang brengsek atau tidak rata. Idealnya beban non siklus yang stabil.
Beberapa di antaranya memang terlihat bagus - di situs yang Anda referensikan.
Best adalah alternator AC - sebaiknya 3 fase atau lebih. Seperti yang ditunjukkan di bawah ini, bentuk gelombang 3 fase tidak turun ke nol pada tahap apa pun. Memperbaiki ini dan penyaringan menghasilkan hasil yang lebih halus. Lebih dari 3 fase memberikan hasil yang lebih baik tetapi jarang. Generator DC adalah alternator AC di mana rektifikasi disediakan oleh komutator dan kuas - karena tingkat tegangan berubah lilitan baru dipilih oleh komutator yang memutar kontak belitan baru di bawah kuas. Sementara prinsipnya mirip dengan menggunakan alternator dengan dioda, dengan sikat Anda biasanya mendapatkan lebih banyak hambatan dan kerugian mekanis daripada dengan alternator. Sebagian besar penawaran generator (DC) akan menjadi motor DC yang digerakkan sebagai generator - kedua peran tersebut dapat dipertukarkan tetapi mesin yang dirancang untuk satu cenderung kurang dioptimalkan untuk yang lain.
Dinamo berbasis motor dengan pelek yang Anda kutip adalah OK pada prinsipnya tetapi cenderung sangat tidak efisien dalam praktik karena masalah mekanis. Sebagai seorang anak, banyak pelek dinamo yang saya lihat semuanya mengerikan sehingga saya terkejut melihat unit modern yang melakukan ini dengan cukup baik - itu masalah sebenarnya mengetahui apa yang Anda lakukan secara mekanis dengan perataan poros, roda gigi, gesekan permukaan, dll. " "dinamo" biasanya akan menghasilkan keluaran 1 hingga 10 Watt. Dengan sistem yang efisien, Anda akan melihat 10 Watt saat bersepeda dan hampir tidak akan melihat 1 Watt kecuali dalam kondisi beban yang sangat ringan atau meluncur.
Beberapa bentuk penyimpanan baterai hampir penting. Laptop atau tablet dll akan memiliki sendiri kecuali dihapus. Menjelang batas bawah, lebih dari biasanya tablet netbook bisa mendapatkan 6 jam dari sel LiIon 3 x 18650. Katakanlah 3,5V berarti x 2 amp jam x 3 = 21 Watt jam. Jadi beroperasi lebih dari 6 jam = 21/6 = 3,5 Watt. Laptop besar dapat mencapai 2 jam dengan 6 atau 8 atau 9 atau 12 sel sehingga katakanlah terburuk 20 hingga 30 Watt. Tingkat mereka akan mengisi baterai mereka tidak terhubung langsung tetapi jelas paket yang lebih besar membutuhkan lebih banyak energi. Pengisi daya yang lebih besar dapat menentukan 19v x 5,5A = 110 Watt. Satu sel LiIon 2 AH 18650 tunggal (seperti yang digunakan dalam kombinasi di sebagian besar baterai laptop) membutuhkan daya puncak sekitar 10 Watt (4.2V x 2A + beberapa "ruang kepala") sehingga 110 Watt di atas tepat untuk paket baterai terbesar. (12 sel). Ini untuk sekitar 40 menit pertama siklus pengisian daya dari "flat" sepenuhnya. Setelah itu sel-sel masuk ke mode saat ini tapering tegangan konstan.
Lebih lanjut jika diperlukan. Panggilan tidur sayang ..
sumber
Saya mungkin akan dibanting karena ini, tapi .. kalian semua berpikir seperti, yah, insinyur listrik. Mengapa tidak ada yang menyebutkan keunggulan mekanis flywheels besar, rasio gear untuk menggerakkan generator, dll? Waktu putaran pada roda gila vs energi yang dibutuhkan untuk membuatnya harus bergerak pasti menjadi faktor, karena manusia bukanlah mesin energi murni yang mengeluarkan energi. Powertap pada sepeda TT saya mengatakan saya bisa mengeluarkan ~ 400 watt atau lebih selama satu jam, selama balapan terbaik saya tahun ini. Dalam upaya keluar dan keluar maks pendek, saya bisa menekan 16-1700, dan orang-orang yang lebih besar dari saya melanggar 2K secara teratur. Namun menempatkan saya di pelatih saya dengan roda gila kecil (bukan pengaturan yang sangat PRO) dan efek putaran ke bawah begitu saya berhenti mengayuh sepeda membuat saya terpaksa melakukan lebih banyak upaya untuk mempertahankan kecepatan yang sama. Solusi untuk masalah ini bukan Untuk mengoptimalkan output yang stabil, disadari bahwa output konstan hampir tidak mungkin dilakukan oleh manusia, dan bahwa manusia yang lebih segar dapat mengeluarkan lebih banyak daya untuk memulai daripada yang diperlukan untuk terus berjalan begitu bergerak. Sama seperti berdiri dan pergi pada efek tanda berhenti.
sumber
Saya mungkin akan pergi dengan nomor 3, dengan sedikit modifikasi.
Kecuali jika Anda mengayuh dengan kecepatan konstan yang sempurna, tegangan mungkin akan sangat bervariasi. Memvariasikan lebih tinggi dari tegangan yang diatur seharusnya tidak terlalu menjadi masalah, tetapi akan lebih rendah karena regulator akan membutuhkan tegangan input minimum untuk beroperasi dengan benar.
Anda bisa mendapatkan regulator switching rentang input yang sangat luas, tetapi itu masih tidak memungkinkan untuk berhenti total (atau dekat dengan)
EDIT - mengenai baterai eksternal, untuk beberapa alasan pada awalnya saya tidak mempertimbangkan baterai perangkat. Saya pikir Anda bisa melakukannya tanpa tetapi karena Anda bertanya yang mana dari 3 pasti akan bekerja, untuk alasan yang disebutkan di bawah ini saya mungkin akan tetap menggunakannya. Tautan MIT yang Anda berikan menyebutkan menggunakan baterai 12V dan pemantik rokok 12V -> 19,5V konverter, ini akan menjadi cara mudah untuk memberikan tegangan input jika Anda tidak ingin dipusingkan dengan switching regulator.
Jadi beberapa penyimpanan daya adalah ide yang baik (walaupun Anda tidak benar-benar menyebutkan apa pun tentang memungkinkan untuk memperlambat / menghentikan mengayuh)
Anda bisa menggunakan beberapa kapasitor (super) besar (atau bahkan roda gila besar) tetapi dengan watt yang masuk akal itu tidak akan menang ' t memberikan banyak kelonggaran, jadi saya pikir baterai kecil adalah cara untuk pergi.
Saya akan memiliki generator -> charge controller -> 12V baterai -> boost (atau buck tergantung pada perangkat) converter + filtering -> input laptop / tablet.
Saya tidak akan repot-repot menggunakan suplai laptop / tablet dan inverter karena akan lebih tidak efisien daripada hanya menggunakan konverter DC ke DC. Dengan penyaringan yang memadai (beberapa kapasitor dan induktor / manik ferit) dan perlindungan transien (misalnya TVS - penekan tegangan transien) ini harus baik-baik saja.
Saya mungkin akan memilih tablet, atau laptop dengan daya yang lebih rendah karena 30-65W adalah jumlah daya yang cukup untuk bersaing dalam waktu yang lama, sedangkan ~ 10W untuk tablet akan jauh lebih mudah.
sumber
Saya ingat, sebagai seorang anak, memiliki dinamo menyala di sepeda saya - dan hampir terlindas ketika berhenti di persimpangan karena lampu saya padam!
Secara konseptual, ya, generator bertenaga pedal (apakah dinamo atau DC / DC) dapat digunakan; dan saya pasti akan memilih opsi (3) kalau tidak, Anda bisa menyia-nyiakan daya jika generasi melebihi permintaan, atau kehilangan daya jika permintaan melebihi generasi.
Dalam banyak hal, (3) peta dengan paradigma saat ini dalam kendaraan listrik, yang menggunakan mesin kecil sebagai generator range-extender, bukan sebagai tenaga penggerak.
sumber