Фара LUX-RC L30 + Shimano Hub Dynamo DH-3N30

[buslik]

У меня возникла идея протестировать данную фару с Dynamo Hub. Я получил ее от quazzle LUX-RC L30 и с энтузиазмом приступил к данному делу.

Меня поразили размеры самой фары в реальности. Я не ожидал, что фара в сборе может быть размером как стандартный стар. При этом точность изготовления и соосность деталей выше всяких похвал. Вот как это выглядело сразу из упаковки:



На скорую руку, под нетерпеливое сопение старшего сына, которому предстояло тестировать фару на улицах города, была собрана следующая схема подключения:



Подключили к втулке и крутнули. Фара светит сильно, но мерцает в довольно большом диапазоне скоростей. Подключили осциллограф и увидели, что фара сильно ограничивает напряжение, создаваемое втулкой (при разумных скоростях).

Возникло решение уменьшить запросы фары. Для этого,с разрешения quazzle, снизили ток на светодиоде. Нам было интересно во первых — как будет светить фара при изменении этого параметра, и во вторых — сможем ли мы при этом отбирать большую мощность у втулки.

Повторное тестирование показало, что заметно снизился уровень мерцания (т.е. мерцание осталось только при минимальной скорости).

Теперь предстояли полевые испытания, т.е. ежедневное использование велосипеда, как основного средства передвижения, с новой фарой для освещения и безопасности на дороге.

Для установки на велосипед выпрямителя и фары был модифицирован (немного варварски) старый фонарь:



Результаты – основной пучок света сильный и позволяет видеть в даль и при этом может служить для ослепления идущих навстречу пешеходов (проверено на учителе физкультуры). Переход на боковую засветку плавный - нет черного провала за основным пятном. Боковая засветка широка и комфортна. Были опасения что сбоку фонарь не будет виден, что скажется на безопастности. Но тут выручили тросики, которые переотражают часть света вбок, в результате чего велосипедист виден хорошо со всех сторон.

Своими мыслями по поводу доработки фары я поделился с производителем.

Если кого-то интересуют технические детали, не стесняйтесь, спрашивайте — отвечу тут же на форуме.

[StasikOFF]

Если кого-то интересуют технические детали, не стесняйтесь, спрашивайте — отвечу тут же на форуме.

Подключили к втулке и крутнули. Фара светит сильно, но мерцает в довольно большом диапазоне скоростей. Подключили осциллограф и увидели, что фара сильно ограничивает напряжение, создаваемое втулкой (при разумных скоростях).

Вот, оч интересны цифры: на каком уровне фара ограничивает напряжение?

Возникло решение уменьшить запросы фары. Для этого,с разрешения quazzle, снизили ток на светодиоде. Нам было интересно во первых — как будет светить фара при изменении этого параметра, и во вторых — сможем ли мы при этом отбирать большую мощность у втулки.

До какой величины снизили ток?

ЗЫ: Дело в том что по сути динамка это источник тока (около 0.5А для втулки с мощностью 3Вт), соответственно кроме выпрямителя на шоттки и емкости 3300мкФ ничего не надо.
Если хотим получить 1А через понижающий драйвер, то надо делать отсечку чтоб драйвер не запускался пока напряжение на входе драйвера не достигнет некой величины (около 7-8В), иначе втулка просто работает в режиме ограничения тока и не дает напряжению подняться выше 4В, т.е. драйвер работает чуть ли не в линейном режиме.

ЗЫ2: от себя добавлю что питал от втулки последовательно соединенные 3-хваттники. Втулка "тянет" от 1 до 7 диодов легко, без всяких драйверов. Максимальный ток при этом не более 0.5А

[buslik]

Вот, оч интересны цифры: на каком уровне фара ограничивает напряжение?

На 4,2v при токе порядка 400mA

До какой величины снизили ток?

410mA

то надо делать отсечку чтоб драйвер не запускался пока напряжение на входе драйвера не достигнет некой величины (около 7-8В), иначе втулка просто работает в режиме ограничения тока и не дает напряжению подняться выше 4В, т.е. драйвер работает чуть ли не в линейном режиме.

именно это у нас и происходило. При наличии драйвера и одного светодиода мы несколько снизили нагрузку на ноги (стабилитроны начинают работать только на скорости ~35км/ч) и значительно уменьшили мерцания по сравнению с голыми диодами.

Так что, если quazzle поставит мост и конденсатор внутрь фары, получится идеальное решение для генераторного света (компактное, надежное и с возможностью замены оптики под нужды владельца)

[quazzle]

Большой респект за проделанную работу и успешный результат! Направление куда копать - понятное. Честно признаться давно напрашивалась версия для переменного тока. Вопрос - а что будет, если убрать стабилитрон из схемы?

Позволю себе немного потеоретизировать :-) В случае с источником напряжения ситуация простая - рост мощности при постоянном напряжении получается за счет тока. Но в случае с генератором в режиме напряжения мы имеем рост напряжения с ростом оборотов. Аналогичным образом если закоротить генератор тока амперметром, то рост тока будет пропорционален оборотам. Такова физика процесса. Далее - если замкнуть кондюком цепь генератора тока, то эффект будет сродни тому, что если замкнуть индуктивностью источник напряжения. В случае с источником напуги мы получим линейный рост тока до бесконечноти, в случае с нашей идеальной втулкой-геренаротом по идее должны получить линейный рост напряжения. При чем учитывая относительно большой ток вилки то даже на кондее 3300 рост будет весьма быстрым.

Другое дело, что если посмотреть на ВАХ любого испульсного преобразователя, то в ней всегда имеется "горб" в самом начале после крутого подъема. Т.е. теоретически если рабочий ток втулки на максимале оборотов не превышает высоту этого горба, то рабочая точка найдется либо до горба, либо после. До горба - место не очень. Там характеристика очень крутая и работать будет нестабильно. А дальше - наоборот все очень даже благополучно. Т.е. идеальный генератор тока с ростом оборотов забирался бы в зону с более низким напряжением. И наоборот, с уменьшением оборотов падал бы ток, что по идее компенсировалось бы ростом напруги. Вся фишка - загнать точку сразу за горб и не давать ей перескочить через горб. И главное, обеспечить чтобы максимальный ток вилки не когда бы не превысил высоту горба ВАХ - иначе капут.

Реально ли на досуге закоротить втулку амперметром и покрутить колесо? До какого максимального тока можно накрутить? Если больше 900ма не получится -то вполне можно расчитывать на 220 люмен. Схема запуска напрашивается примитивная.

Только, это. Амперметр должен быть переменного тока. Ну или коротить уже после мостика.

[StasikOFF]

Реально ли на досуге закоротить втулку амперметром и покрутить колесо? До какого максимального тока можно накрутить? Если больше 900ма не получится -то вполне можно расчитывать на 220 люмен. Схема запуска напрашивается примитивная.

Крутил, больше полампера не получал...
вообще я слабо представляю как именно работает втулка, но факт что ток как-то держит, т.е. с увеличением оборотов увеличивается мощность которую можно со втулки вытащить. Васька вон тож со втулкой баловался, грит что ток 0.5А держит.

ЗЫ: кста, ща как раз разрабатываю систему, фара из 3-х КРИИ с литиевым аккумом и с зарядом от динамки.

---------- Добавлено в 23:45 ---------- Предудущее сообщение было в 23:34 ----------

Так что, если quazzle поставит мост и конденсатор внутрь фары, получится идеальное решение для генераторного света (компактное, надежное и с возможностью замены оптики под нужды владельца)

Нужный кондер не влезет, слишком громоздкий, да и мерцает фарка на малых оборотах из-за слишком низкой частоты.

[prcoder]

ЗЫ: кста, ща как раз разрабатываю систему, фара из 3-х КРИИ с литиевым аккумом и с зарядом от динамки.

Мечта велотуриста :D
Сразу выход питания 5В с USB разъёмом предусмотри для зарядки GPS-ов, плееров и прочих сотовых телефонов

[quazzle]

Крутил, больше полампера не получал...
вообще я слабо представляю как именно работает втулка, но факт что ток как-то держит, т.е. с увеличением оборотов увеличивается мощность которую можно со втулки вытащить. Васька вон тож со втулкой баловался, грит что ток 0.5А держит.

Ну тогда это нифига не источник тока, если "0.5А держит". В случае генератора тока рост мощности возможен по пути роста тока в нагрузке. Ну это как в случае с источником напряжения, только наоборот. Ведь если к источнику напруги подключить резистор, то единственный путь увеличить кол-во тепла на резюке - добавить напряжения. Такая же петрушка с источником тока, только наоборот.

Кстати, еще один тест втулки на "источник тока" - закоротить ее. КЗ должно значительно облегчить ее ход.

Коллеги, если у кото-то есть возможность, я был бы очень признателен за очень грубый график зависимости сглаженного тока в короткой цепи динамо-втулки от оборотов. Далее можно будет делать выводы как энергию вилки использовать эффективно.

Если вдруг выяснится, что динамо-втулка близка к идеальному генератору тока, то решение для драйвера получается элементарым - после моста просто последовательно включть в обратном направлении стабилитрон на напряжение пробоя чуть больше пика на ВАХ драйвера. В случае с L30 - это 5В. Физика процесса - простая. На более низком напряжении стабилитрон просто размыкает цепь. При превышении - его пробивает практически накоротко и драйвер запускается в комфортной для него зоне. На низких оборотах все зависит от эл. мощности вилки и параметрах двайвера. Если он способен выдержать высокое напряжение - то все пучком. Т.е. самый стремный режим для драйвера будет как раз на низких оборотах. Тут имеет смысл оставить защитный стабилитрон на максимальное допустимое напряжение. Для L30 это может быть 24В (с небольшими доработками)

[vaska]

Кстати, еще один тест втулки на "источник тока" - закоротить ее. КЗ должно значительно облегчить ее ход.

Должно облегчить ход по сравнению с полностью незамкнутой? Не понял логики.
В действительности объяснить тот факт, что втулка в некотором приближении и правда стабилизирует выходной ток, можно только достаточно высоким активным сопротивлением ее обмотки. Понятно, что в идеале, то есть в том случае, когда скорость вращения втулки неизменна, отбираемая нагрузкой мощность компенсируется усилием на оси втулки, а активное сопротивление обмотки равно нулю, - втулка должна отдать такой ток, который способна забрать нагрузка на выходном напряжении втулки, соответствующем выбранным оборотам. Если же на активном сопротивлении обмотки падает напряжение значительно большее, чем на нагрузке, то можно говорить об относительной стабилизации тока. Кстати, графики замеров КПД, предоставляемые производителями втулок, косвенно подтверждают это коль скоро КПД, судя по ним, - ниже плинтуса.

[quazzle]

Должно облегчить ход по сравнению с полностью незамкнутой? Не понял логики.

по идее должно быть именно так, т.к. разомкнутая цепь - очень "некомфортное" состояние для источника тока. В случае с идеальным - падение напряжения на выходе будет стремиться к бесконечности. В нашем случае энергия магнитного поля, накопленная в индуктивности будет просто рассеяна в ней же. До пробоя вряли дойдет, хотя если раскрутить хорошенько - может и пробить. Т.е. в любом случае энергия поля с разомкнутой цепью будет потеряна, и на следующем цикле ее нужно будет восполнить. Понятное дело - только из ног байкера.
Если цепь замкнуть - то энергия частично будет сохранена (есть шанс). Т.к. "заряженная" индуктивность способна некоторое время сохранять энергию в закороченном состоянии гоняя ток по кругу. Понятное дело много будет потеряно в реактивном сопротивлении контура, но если крутить быстро - кое-что непременно останется. Именно поэтому для облегчения хода электромашины в режиме генератора тока - его замыкают.

Если втулка действительно генератор тока (вот только нафига было так делать - я пока не понимаю) - то убедиться в этом наверняка можно на больших оборотах. Разомкнутая хорошо раскрученная втулка будет либо искрить, либо вообще замкнет себя внутри. А пока искрит - крутиться будет тяжело

[vaska]

по идее должно быть именно так, т.к. разомкнутая цепь - очень "некомфортное" состояние для источника тока. В случае с идеальным - падение напряжения на выходе будет стремиться к бесконечности. В нашем случае энергия магнитного поля, накопленная в индуктивности будет просто рассеяна в ней же. До пробоя вряли дойдет, хотя если раскрутить хорошенько - может и пробить. Т.е. в любом случае энергия поля с разомкнутой цепью будет потеряна, и на следующем цикле ее нужно будет восполнить. Понятное дело - только из ног байкера.
Если цепь замкнуть - то энергия частично будет сохранена (есть шанс). Т.к. "заряженная" индуктивность способна некоторое время сохранять энергию в закороченном состоянии гоняя ток по кругу. Понятное дело много будет потеряно в реактивном сопротивлении контура, но если крутить быстро - кое-что непременно останется. Именно поэтому для облегчения хода электромашины в режиме генератора тока - его замыкают.

Если втулка действительно генератор тока (вот только нафига было так делать - я пока не понимаю) - то убедиться в этом наверняка можно на больших оборотах. Разомкнутая хорошо раскрученная втулка будет либо искрить, либо вообще замкнет себя внутри. А пока искрит - крутиться будет тяжело

При всем уважении, - редкостная каша
Начнем с того, что это не "чистый" генератор тока, а устройство, работающее как генератор тока в некотором приближении, так что никаких запредельных напряжений ждать не приходится, а вот вольт, эдак, шестьдесят - семьдесят на больших оборотах вполне ожидаемы.
Накопление энергии в индуктивности может происходить только в случае протекания хоть какого-нибудь тока через ее обмотку, механическое "противодействие" магнитному полю также может происходить только при наличии тока, так что в случае разомкнутой цепи, когда ток в ней отсутуствует, сопротивление на валу складывается только из сопротивления подшипников и сопротивления, вызванного токами Фуко, наводящимися в сердечнике. В случае КЗ обмотки к этим двум факторам добавляется мощность, рассеиваемая на активном сопротивлении обмотки, и, в результате, сопротивление на валу безусловно возрастает. Матерый моделист легко может проверить это на практике: взять какой-нибудь бесколлекторник, закоротить все три обмотки вместе и попытаться провернуть. С учетом малого магнитного зазора таких двигателей провернуть, скорее всего, будет очень непросто.