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1、高效環(huán)保自行車發(fā)電裝置研究
高效環(huán)保自行車發(fā)電裝置研究
2019/12/25
摘要:現(xiàn)如今世界范圍內(nèi)大都普及了智能手機(jī),而手機(jī)電量始終是用戶所擔(dān)心的一大問題?,F(xiàn)在用戶主要的解決方法就是使用充電寶,然而很多人出門匆忙會(huì)忘記帶在身上,而且充電寶的容量和它的重量成正比,容量越大重量越重。現(xiàn)在社會(huì)壓力越來越大,人們都忙于生活都忽略了自己的身體狀況,經(jīng)常拿身體換時(shí)間,健康狀態(tài)一路下滑,而且越來越多的私家車也加劇了溫室效應(yīng),所以為了減小身體的負(fù)擔(dān),應(yīng)付緊急情況以及達(dá)到鍛煉身體、
2、支持綠色出行的目的我們?cè)O(shè)計(jì)研究了高效環(huán)保自行車發(fā)電裝備。
關(guān)鍵字:高效化;環(huán)保;時(shí)尚;多功能
引言
現(xiàn)如今我國(guó)國(guó)力強(qiáng)盛,除部分線路無法達(dá)到的山區(qū)之外,已經(jīng)解決了各家各戶的電力問題,現(xiàn)在也陸陸續(xù)續(xù)地出現(xiàn)一些公共的充電設(shè)備,比如電動(dòng)車的充電樁等。各色各樣的充電寶支撐著戶外的手機(jī)電量,但這個(gè)始終是一個(gè)儲(chǔ)存電能的物品,不免會(huì)發(fā)生一些特殊情況,為了應(yīng)付一些緊急情況還有改善現(xiàn)在人的身體狀況,設(shè)計(jì)這個(gè)發(fā)電裝置,這個(gè)發(fā)電裝置可以安在自行車上,通過風(fēng)力帶動(dòng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生電能,通過整流橋給手機(jī)充電,給手機(jī)充電的同時(shí)可以達(dá)到鍛煉身體的目的,也符合綠色出行的要求。
3、
1設(shè)備的總體設(shè)計(jì)方案
1.1產(chǎn)品硬件設(shè)計(jì)及原理
裝置主要組成結(jié)構(gòu):12V發(fā)電機(jī)、特制的儲(chǔ)電容器、2代穩(wěn)壓器、半徑為7.5cm彈性塑料扇葉和整流橋等。外殼為特殊設(shè)計(jì)尺寸的特質(zhì)高硬度陶瓷,可有效防止漏電,起到防漏電、防水、美觀、抗腐蝕的作用。輸出端為一排USB接口,可搭配LED燈、蜂鳴器等多種配件的使用。
1.2線性穩(wěn)壓電源模塊
該模塊由整流模塊和穩(wěn)壓模塊組成,穩(wěn)壓模塊將交流電穩(wěn)壓,然后整流模塊將自行車發(fā)電機(jī)輸出的交流電整流成直流電,最后儲(chǔ)存到儲(chǔ)電容器中。
1.3儲(chǔ)電容器
可分為固定式和
4、可拆裝式。固定式裝置將會(huì)與發(fā)電機(jī)固定在一起,防止被盜丟失,可拆裝式為5000mAH鋰電池充電寶,方便人們拆卸使用。(注:該充電寶可根據(jù)需求者自行更換其他容量的充電寶)
1.4配套裝置LED燈、蜂鳴器等。
2工作原理
2.1工作原理
自行車行駛產(chǎn)生氣流帶動(dòng)扇葉轉(zhuǎn)動(dòng),從而帶動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng),電機(jī)另一端通過切割電磁鐵進(jìn)行發(fā)電,時(shí)速在每小時(shí)8公里以上就可以發(fā)出有效的電流,通過穩(wěn)壓器穩(wěn)壓之后,在整流橋的作用下,將交流電轉(zhuǎn)化為直流電輸入存儲(chǔ)到儲(chǔ)電裝置中,用電時(shí)通過輸出端USB插排口導(dǎo)出。
2.2工作過程
發(fā)電核心組件
5、通過其支持裝置固定于自行車車架上,二者共同構(gòu)成發(fā)電模塊。在自行車行駛時(shí),其后輪帶動(dòng)接觸輪轉(zhuǎn)動(dòng),進(jìn)而帶動(dòng)交流發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生電流。所產(chǎn)生的交流電經(jīng)整流穩(wěn)壓電路進(jìn)行調(diào)節(jié),并經(jīng)USB輸出接口儲(chǔ)存于移動(dòng)電源中或?yàn)槠渌娮釉O(shè)備供電。2.2技術(shù)關(guān)鍵12V發(fā)電機(jī)、特制的儲(chǔ)電容器、2代穩(wěn)壓器和整流橋等元件選擇需要考慮重量和自行車適用條件,在最小影響正常行駛的條件下,選擇合適的規(guī)格。
3發(fā)電效率檢驗(yàn)
該裝置采用標(biāo)準(zhǔn)電芯(聚合物和18650),標(biāo)準(zhǔn)電壓為3.7V,然后通過穩(wěn)壓整流模塊輸出5V電壓,來為手機(jī)等數(shù)碼產(chǎn)品進(jìn)行輸電。由于電路轉(zhuǎn)換損耗、電阻損耗、電壓損耗、自身運(yùn)轉(zhuǎn)損耗,真正從發(fā)
6、電機(jī)至電量存儲(chǔ)輸出手機(jī)的效率為62%[1]。而且不同的手機(jī)鋰電池在不同充電倍率下的能量往返效率[2],要考慮不同手機(jī)的充電效率、手機(jī)使用時(shí)間等干擾因素,正常人騎行速度為16km/h~25km/h,所以實(shí)驗(yàn)室模擬以速度20km/h左右的速度進(jìn)行模擬自行車正常行駛,試驗(yàn)客觀準(zhǔn)確,以下折線圖為同一部手機(jī)充電速度的多次的平均值。
4前景分析
我國(guó)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上的自行車發(fā)電機(jī)普遍存在發(fā)電效率差、輸出不穩(wěn)定的缺點(diǎn),而且存在的最大問題就是不能存儲(chǔ)電能。不是每次騎車都充電,那其中產(chǎn)生的電能就浪費(fèi)了,所以電能的存儲(chǔ)就成了一種最大的需求。本產(chǎn)品解決了以往裝置不能儲(chǔ)電的缺陷,配備了500
7、0毫安時(shí)容量的鋰聚合物電池,可存儲(chǔ)電能。隨著人們環(huán)保意識(shí)的不斷提高,自行車作為一種綠色、健康的交通工具而受到越來越多人的青睞。而近幾年一些智能設(shè)備尤其是智能手機(jī)的普及,雖然給人們的生活帶來了方便,但是也存在著耗電快、充電不便的問題。本裝置為了解決騎行時(shí)充電不便的問題,同時(shí)也為了踐行節(jié)能、環(huán)保的理念。區(qū)別市面上的同類自行車發(fā)電裝置,風(fēng)扇葉片帶動(dòng)發(fā)電裝飾性和實(shí)用性好。順應(yīng)環(huán)保節(jié)能時(shí)代的號(hào)召,邊騎邊充,兼容性廣,長(zhǎng)期續(xù)航。移動(dòng)電源合二為一,輕松解決旅途中持續(xù)供電問題,不添加背包負(fù)擔(dān)。
5結(jié)論
本文將手機(jī)充電、照明燈等設(shè)備與自行車在發(fā)電裝置的作用下有機(jī)地整合在一起,是自
8、行車環(huán)保領(lǐng)域的一次革新拓展,這款設(shè)備發(fā)電高效,充分地利用被忽視的能量,本產(chǎn)品電能輸出較其他同類產(chǎn)品高,輸出電壓更加穩(wěn)定,減小了對(duì)其他用電器的電池?fù)p害。電量不浪費(fèi),順應(yīng)節(jié)能減排低碳的號(hào)召,是一款非常實(shí)用的低碳產(chǎn)品,并且價(jià)格便宜,將會(huì)成為大多數(shù)低碳環(huán)保人士的首選產(chǎn)品,下一步將研究裝置的優(yōu)化設(shè)計(jì)和操作智能化。
參考文獻(xiàn):
[1]蔡琛輝,劉錫寧,閆鑫,周明路,劉孟強(qiáng),陳曉平.一種新型摩擦輪自行車發(fā)電裝置的創(chuàng)新設(shè)計(jì)研究[J].寧波工程學(xué)院學(xué)報(bào),2017,29(03):14~19.
[2]任科臣,孫學(xué)武,盧高慶.鋰離子電池不同充電倍率下的能量效率研究[J].電子世界,2014(16):325~326.