Самодельная динамо-машина
Канал Игорь Круч представил вашему вниманию новую самоделку, которую уже давным-давно автор видео сделал, но все время не было снять и выложить на YouTube. Наконец-то самодельная большая динамо-машина. Творение, на которое ушел где-то месяц работы, неспешно, продумано, все делалось, качественно, на совесть.
Посмотрите на выбор ручных генераторов и неодимовых магнитов в этом китайском магазине.
Она изготовлена из того, что было в наличии: движок, ремень и натяжитель из струйного принтера. Кроме того: тумблер, литий-ионная акб 18650. Добавилось ребро жёсткости. Из дисков сделан шкив. На холостом ходу производит напряжение до 11 вольт и ток 1,5 Ампера. Мощности хватает на светодиодные фонари, маломощный усилитель, смартфон. Для ноутбука данной динамо машины, сделанной своими руками, недостаточно.
Итак, обзор. Стенка и днище сделано из ламината, оставшийся лишний после ремонта. Шкив для ремня сделан из оптических дисков, ненужных, как можно заметить, они были просверлены и скручены. Ремень большой, длинный, желтого цвета, из старого принтера, ровно как и натяжитель из старого принтера, он был побольше. Отпилил ненужную часть.
Генератор остался тот же самый, ручка тоже, была изогнута, это необходимо, чтобы не цеплялась за ремень и натяжитель. Она была изогнутая, и позиция расположения этой рукоятки изменилась, так удобнее. В данном случае достигается оптимальное передаточное число. Также нововведение — ребро жесткости, потому что стенки из ламината слишком высокие получились, и она начала сильно раскачиваться, благодаря ему все надежно, ничего не шатается.
Электроника самодельного генератора с ручным приводом
Стоит сказать следующее. Генератор, диод и конденсаторы остались совершенно те же самые, как и в предыдущей динамо-машине. Также добавился один тумблер и блок аккумуляторов. Добавил разъемы соответственно, чтобы можно было к ней нагрузку подключать, удобно через разъемы. Слева кусочек отпиленной материнской платы ноутбука, неисправной материнской платы. У нас получилось 3 USB-порта для подключения питания. Чуть правее самодельная платка, макетная плата с 5-ю штырями. Соответственно можно подключить 5 потребителей энергии и к 3-ем USB-портам можно подключить 3 потребителя энергии.
В итоге суммарно параллельно вместе одновременно можно запитывать от этой динамо-машины 8 потребителей, но пока эксплуатируются лишь 2 потребителя, о них тоже скоро скажу. Тумблер спереди находится, а так динамо-машина выглядит снизу. Особо смотреть ничего: 4 резиновые ножки на двухсторонний скотч приклеены и 2 винтика от ребра жесткости.
Примечание. Винты, которыми скручены диски — с потайной головкой; на шкиве нанесены поперечные насечки (иначе ремень проскальзывал) и «железка», на которой вращается шкив — это керн от старого динамика. Аккумуляторы скреплены с металлическими пластинами неодимовыми магнитами, которые благодаря покрытию из никеля прекрасно проводят ток. Сами металлические пластины — от сердечника трансформатора. Между шкивом и «железкой», а также между шкивом и ламинатом густая смазка.
Далее на видео с 4 минуты. А еще простая модель из подручных материалов тут.
Как сделать динамо машину
Введение
Очень часто появляется необходимость найти альтернативный источник питания вместо обычной пальчиковой батарейки. Батарейки стоят довольно дорого и заканчиваются очень быстро. А главное очень часто они нужны тогда, когда нет возможности их сразу приобрести.
Началу нашего эксперимента положила простая необходимость в электропитании напольных весов. Дело в том, что батарейки, от которых прежде работали весы, заканчивались очень быстро, требовался иной источник питания для большего удобства. Одним из вариантов стало USB, но потом пришла идея: почему бы не попробовать запитать весы динамо-машиной. Этот тип источника электрической энергии незаслуженно забыт в настоящее время.
И тут возникло множество вопросов: Как же устроена динамо-машина? На чем основывается принцип её работы? Можно ли вообще собрать динамо-машину в домашних условиях? Что для этого нужно? Будет ли такой вариант питания эффективным?
Такая задача активно стимулировала наш интерес к приобретению новых знаний об окружающем мире, физических явлениях и электрическом токе, в частности. Так проблема бытового уровня положила начало серьезного эксперимента.
Работа проведена с использованием специальной литературы, фотоматериалов, справочной информации, полученной со специализированных сайтов в сети Интернет. В результате проекта собрана информация об особенностях устройства динамо-машин, принципе их работы, отличительных особенностях разных типов прибора. На основании проведенного эксперимента сделаны выводы о возможности сборки и использовании динамо-машин дома.
Проведенный опыт был интересен и познавателен, он способствовал развитию навыков работы со схемами, желания узнавать окружающий нас мир с его физическими законами и явлениями, появлению интереса школьников к научной деятельности и глубокому изучения вопросов физики.
Цель данной работы – доказать возможность изготовления и использования динамо-машин в домашних условиях и сравнить работу прибора от динамо-машины и от обыкновенного источника питания.
Задачи исследования
Собрать динамо-машину с электрическим потенциалом в 3,5 вольт в домашних условиях.
Сравнение работы приборов от созданного генератора тока с их же работой, но от альтернативного источника питания.
Решение задач
Изучение специальной литературы и сбор необходимых компонентов для изготовления динамо-машин.
Поочередное подключение динамо-машины и компьютера к электронным весам и сравнение точности показаний весов с помощью взвешивания тел известной массы.
Этапы работы:
Подбор и изучение литературы о генераторах постоянного тока (динамо-машинах). Поиск ответа на следующие вопросы: что такое динамо-машина, история создания и области ее применения.
Подбор интересных схем и необходимого оборудования для изготовления динамо-машины.
Изготовление и проверка в работе изготовленных моделей динамо-машины.
Сравнение работы домашних приборов (напольные весы) от обычного источника питания и от динамо-машины.
Формулировка выводов практических рекомендаций о возможности применения динамо-машины в качестве источника питания бытовых приборов.
Глава 1. Динамо-машина: определение, устройство, история создания, сферы применения.
Динамо-машина, или генератор электрического тока, — это устройство, которое преобразует в электрическую энергию другие состояния энергии: тепловую, механическую, химическую.
Динамо-машина состоит из катушки с проводом (ротора), вращающейся в магнитном поле, создаваемом статором, или наоборот: вращается магнит, а катушка неподвижна. Энергия вращения, согласно закону Фарадея преобразуется в переменный ток, но поскольку в XIX веке не умели практически использовать переменный ток, то они использовали щеточно-коллекторный узел для того, чтобы инвертировать изменяющуюся полярность (получить постоянный ток на выходе). В результате получался пульсирующий ток постоянной полярности.
В 1827 году Аньошем Йедликом была изобретена первая динамо-машина. Он сформулировал концепцию динамо на шесть лет раньше, чем она была озвучена Сименсом, но не запатентовал её.
В наше время термин динамо используется в основном для обозначения небольшого велосипедного генератора, питающего велосипедную фару, а также небольшого генератора, встроенного в электрические фонарики — т.н. электродинамические или самозарядные фонари, способные работать автономно без батареек или аккумуляторов и не нуждающиеся в подзарядке от стационарной электросети 220 В или в смене элементов питания, и способные работать неограниченно долгое время в полевых условиях.
В современное время динамо также используется в некоторых видах тренажёров серии для неоновой подсветки и также в гироскопических тренажёрах для кистей рук.
Глава 2. Проектирование
Первый опытный образец динамо-машины было решено сконструировать из самых доступных материалов и подручных инструментов:
Электромотор постоянного тока (от детской игрушки)
шкив диаметром 80 мм (сборный из дерева и гетинакса)
ручка из металлической пластины с отверстиями для крепления
приводящий ремень из резины
Кабель электрический с разъемом USB тип А гнездо.
Общий вид конструкции см. Рисунок.1.
Рисунок 1
В соответствие со Схемой 1, крутящий момент с ведущего вала, на котором были закреплены шкив большого диаметра и рукоятка для его вращения, через приводной ремень передавался на шкив маленького диаметра, закрепленного непосредственно на валу моторчика.
Запуск динамо-машины и замер генерируемого тока позволил сделать следующие выводы:
Да, электромотор постоянного тока можно использовать в качестве генератора тока.
Первые пуски дали неутешительный результат – отдача устройства не превысила 0.6 вольт при чрезвычайно высоких физических усилиях. Для питания современных бытовых приборов это явно недостаточно.
Повышение эффективности в такой схеме требовало замены ведущего шкива на другой гораздо большего диаметра или оснащение её сложным редуктором-мультипликатором. Таким образом, первая попытка создания рабочего образца прибора окончилась неудачей.
Так как подходящих материалов для совершенствования первого образца не нашлось, было принято решение взять за основу нового прототипа механическую часть неисправного компьютерного CD-привода, также имеющего мотор постоянного тока и редуктор для передачи момента от него до рейки на лотке для дисков.
Для создание второго образца динамо-машины было использовано:
Механизм выдвижного лотка CD дисков в сборе
Микросема диодного моста
Резистор 500 Ом
Конденсатор емкостью 10000 микро Ф
Кабель электрический с разъемом USB тип А гнездо.
Общий вид второго варианта динамо-машины показан на Рисунке 2.
В этой новой схеме сборки лоток, — наоборот, — выступил в качестве рукоятки, придающей вращение нашему генератору. Этот вариант оказался гораздо удачнее – тестер замерил более 5 вольт на клеммах моторчика.
Рисунок 2
Далее в соответствие со Схемой 2, к выводам электромотора был припаян диодный мостик. Дело в том, что возвратно-поступательные движения лотком в нашем устройстве приводят к генерации переменного тока. А диодный мост – электронное устройство, служащее для его выпрямления. Далее мы смонтировали конденсатор большой ёмкости для сглаживания бросков напряжения и светодиод для визуализации наличия напряжения на контактах разъёма подключения потребителей.
Запуск второго образца динамо-машины показал отличные результаты. При равномерном движении лотка значения вырабатываемого тока соответствовало необходимому уровню (см. Рис.3) для питания бытовых напольных весов, что позволило перейти ко второй части эксперимента – испытаниям.
Рисунок 3
Глава 3 Испытания
Проверка работы динамо-машины была проведена на бытовых напольных весах. Нам потребовались гантели (m=12.5 кг) и человек (неизвестной массы).
Для большей точности, взвешивание каждого тела производилось по 5 раз, для последующих сравнений использовались средние показания (см. Таблица 1).
Сначала подключаем весы через USB-разъём к сети (порт компьютера) и взвешиваем первое тело – гантели,
Затем переключаем весы к динамо-машине, подаем питание и производим измерения.
Как сделать динамо-машину своими руками: шаг за шагом
Использование множества электронных устройств делают человека зависимым от источников питания. Поэтому авария на централизованной сети или быстро севшие батарейки приобретают масштаб глобальной катастрофы. Приобрести свободу от посторонних факторов и всегда иметь под рукой энергонезависимое зарядное устройство позволит сборка динамо-машины своими руками. Может показаться, что ее проще купить на Алиэкспресс. Но, чтобы разобраться с тонкостями физики процесса, лучше все же собрать динамо-машину, подогнав и заботливо отрегулировав каждый элемент.
Конструктивные элементы динамо-машины и их особенности
Небольшое количество деталей упрощает процесс сборки модели, но требует тщательности и внимания.
- Корпус
Подойдет консервная банка достаточного диаметра или отрезок металлической трубы. Оба варианта требуют утяжеления. Для этого на поверхность изделия приваривается небольшая металлическая полоса аналогичной ширины. Одновременно из остатков металла следует сделать сердечники для электромагнитов. Для этого несколько полос железа под размер корпуса взаимно скрепляют и соединяют паяльником по бортам. Готовые сердечники крепят к отверстиям в корпусе, проделанным друг против друга. Для закрепления вращающегося якоря, который будет изготовлен на следующем этапе, в корпусе делаются две подшипниковые полосы и стойка из латуни или жести.
- Вращающийся якорь
Эта деталь – одна из самых сложных в устройстве. Потребуется несколько жестяных пластин, из которых вырезается около 120 кругов диаметром чуть меньше диаметра корпуса. Их следует разметить: разметить круг на 8 секторов и провести окружность относительно центра диаметром около 38-40 мм. В точках пересечения окружности и секторов сверлят отверстия 8 мм. Пластины фиксируются гайками и надеваются на ось.
- Коллектор
Эту деталь проще изготовить из трубы. Фрагмент размерами 25 см длиной и таким же диаметром распиливается на 4 равные части. Из сухой древесины, эбонита или фибры вырезается цилиндр с диаметром и длиной около 25 мм. В его центре высверливается отверстие, чтобы деталь села на ось якоря. Фрагменты трубы крепятся к цилиндру шурупами так, чтобы концы крепежей не подходили к оси якоря во избежание замыкания. Расстояния между фрагментами труб заполняются канифолью.
- Щеткодержатель со щетками
Щеткодержатель применяется для снятия напряжения с поверхности коллектора. Его основание толщиной около 10 мм изготавливается из диэлектрика. В нем необходимо сделать три отверстия под щетки и одно в центре для надевания на ось подшипника. Щетки изготавливаются из медных или латунных пластин длиной около 40-50 мм со сквозным отверстием под болты. Благодаря его наличию по мере приближения к коллектору сила нажима будет меняться. Щетки фиксируют шайбами, а их концы затачиваются под небольшим углом, чтобы они плотно касались поверхности коллектора.
Как сделать обмотку
Чтобы сделать динамо-машину своими руками, потребуется около 0,5 кг медной проволоки с бумажной изоляцией 0,5 — 0,8 мм толщиной. При толщине 0,5 мм будет вырабатываться напряжение 25 В с силой тока в 1 ампер, при толщине 0,8 мм — 8 вольт и 3 ампера. Для электромагнита следует отмерить 450 гр проволоки, остаток пойдет на обмотку якоря. Намотка выполняется обычным способом с плотным прилеганием витков и надежной фиксацией концов.
Сборка конструкции
Последовательность работ выглядит так:
- Для основания берется доска размером 150*200-30 мм.
- К ней крепится корпус с помощью двух шурупов.
- По бокам от корпуса плотно прикручивают два небольших деревянных бруска.
- Свободный конец оси якоря вставляется через подшипник на корпусе.
- Изнутри на ось подшипника надевается щеткодержатель.
- Якорь устанавливается так, чтобы при вращении он не задевал стенки корпуса и другие элементы конструкции.
Есть и более простой вариант сборки, позволяющий получить общее представление о конструкции динамо-машины:
На заключительном этапе необходимо отрегулировать щетки, расположив их края вплотную к коллектору. Важно, чтобы его вращение не затрудняли расположенные рядом элементы. К собранному устройству можно подключить батарею на 20 Вт: если якорь будет вращаться, а мотор – работать, сборка проведена верно.
Дом как единый энергетический проект
Утеплять или топить?
Российская светодиодная лампа SvetaLED получает международное признание
Энергоэффективность современной экономики России