Tôi có thể đạp điện cho thiết bị máy tính xách tay trong khi thiết bị đang được sử dụng không?

Tôi muốn nghiên cứu cách dễ dàng sử dụng một thiết bị máy tính xách tay nhỏ trong khi cung cấp năng lượng cho nó bằng cách đạp trên khung đứng yên. (Ví dụ: sử dụng máy tính bảng trên xe đạp tập thể dục hoặc sử dụng netbook trong khi đạp tại bàn làm việc.)

Tôi đã biết rằng có thể chạy một máy tính xách tay với sức mạnh bàn đạp, bởi vì tôi đã tìm thấy một số ví dụ về việc này đang được thực hiện. [1] [2] Bây giờ tôi muốn xây dựng một thiết lập như vậy cho nghiên cứu học thuật của mình . Tôi cần xác nhận chính xác những gì tôi cần trước khi mua thiết bị. Tôi không có nền tảng về kỹ thuật điện , vì vậy mặc dù tôi có rất nhiều số nhưng tôi không biết mình cần tính toán hay cân nhắc gì để chọn một phương án khả thi.

THIẾT BỊ MỤC TIÊU MỤC TIÊU:

1. netbook: đầu vào của bộ chuyển đổi: 100-240V 1.7A, đầu ra: 19 V 65 W [3.4 A]
2. máy tính bảng: đầu vào của bộ chuyển đổi: 100-240V 0.45A, đầu ra: 5.1 V 2.1 A [10.7 W]
3. điện thoại thông minh: 3.7V 4.44WH (tất cả thông tin tôi có)

KIẾN TRÚC CÓ THỂ: Ngoài việc sắp xếp chỗ ngồi (xe đạp, xe đạp nằm, bàn làm việc) dường như có một số tùy chọn cho cách treo thiết bị lên:

1. bánh xe> máy nổ xe đạp> bộ điều chỉnh> thiết bị (đủ mạnh cho máy tính bảng hoặc netbook?)
2. bàn đạp> máy phát DC> bộ chuyển đổi DC-DC> bộ điều chỉnh> thiết bị
3. bàn đạp> máy phát điện DC> bộ điều khiển sạc> pin (ví dụ axit chì)> biến tần> thiết bị [3]

Dữ liệu bổ sung:

• Một người trưởng thành có thể tạo ra 50-150 W trong quá trình đạp chân vất vả trong một giờ. Tôi muốn người dùng của tôi được đạp thoải mái hơn là vất vả.
• Bất kỳ thiết bị nào cũng sẽ có pin riêng, vì vậy tôi có thể loại bỏ sự cần thiết phải có pin trong thiết lập không?
• Có phải là một ý tưởng tồi khi nối trực tiếp thiết bị với bộ điều chỉnh để tránh sử dụng bộ chuyển đổi riêng của thiết bị không?

CÂU HỎI

Tôi rất bối rối về một con đường phía trước tại thời điểm này (ngay cả khi có vẻ như tôi không). Điều tôi đang tìm kiếm hầu hết trong tất cả các câu trả lời là sự rõ ràng và dứt khoát .

Trong số các kết hợp thiết bị (1-3) và kiến ​​trúc (1-3), chắc chắn sẽ hoạt động?

Những kết hợp nào tôi nên tấn công từ danh sách vì chúng phân loại sẽ không?

Các dynamo kiến trúc có vẻ tốt với tôi vì nó có vẻ dễ dàng hơn / rẻ hơn để treo lên - là nó có khả năng cung cấp năng lượng tất cả những thiết bị này, ngay cả những chiếc netbook?

Bối cảnh: Tôi đã từng thiết kế bộ điều khiển cho máy tập thể dục. Máy đã sử dụng máy phát điện xoay chiều 3 pha và tải điện trở được áp dụng cho phù hợp với các tiêu chí khác nhau.

Tôi đã thực hiện các bài kiểm tra tải với một quan điểm cụ thể để thiết lập lượng người dùng có thể dễ dàng thực hiện trong một thời gian dài để cung cấp năng lượng cho thiết bị điện tử hoặc sạc pin.

Hãy coi một người vừa phải là một người có thể đi bộ nhanh trên bề mặt bằng phẳng trong một giờ và mệt mỏi nhưng không hoàn toàn kiệt sức trong quá trình này. tức là không siêu thể thao trong các khả năng và thậm chí không "cực kỳ phù hợp" - nhưng cao hơn cả thể lực "khoai tây văng".

Sử dụng máy phát điện chất lượng tốt, người dùng vừa phải có thể cung cấp 50 Watts nghĩa là trong một giờ. Đây là một mức độ mà bạn chắc chắn biết rằng bạn đang tập thể dục nhưng nó sẽ có thể chịu được cho nhiều người.

Người dùng vừa phải vừa có thể cung cấp 100 Watts trong một giờ và cực kỳ mệt mỏi.

nếu bạn đang nhắm đến một nhiệm vụ cấp điện thường xuyên, 50 Watts sẽ tốt hơn nhiều so với 100 Watts.

Trên đây giả định một hệ thống hiệu quả hợp lý chất lượng tốt. Lý tưởng nhất là "cầu xin" tối thiểu hoặc sự mặn mà - tức là không bị giật tốc độ chậm khi lái xe khi nam châm tiếp cận và rút ra khỏi cuộn dây. Một số hệ thống sử dụng máy phát điện với tỷ số truyền đáng kể bằng cách sử dụng ổ đĩa xích. Đây có thể là hợp lý nhưng thường là không. Truyền động đai đến một máy phát điện có độ mặn thấp có thể được chế tạo để hoạt động tốt.

Lưu ý rằng các khiếu nại được đưa ra trên trang web được cung cấp có xu hướng mâu thuẫn với chính họ. Tôi ước tính đầu ra trung bình như được hiển thị trên biểu đồ đó là phạm vi 60 - 70 Watts. Biểu đồ của họ:

Nhưng, họ nói:

• LƯU Ý: Một người nào đó làm việc mỗi ngày có thể đưa ra công suất từ ​​200 đến 300 Watts.

  Những người không có thể trạng tốt như vậy có thể đưa ra công suất khoảng 80 đến 100 Watts như thể hiện trên biểu đồ tập luyện một giờ ở trên.

  Và cuối cùng - Một người là một tay đua xe đạp cạnh tranh có thể đưa ra tới 500 Watts !!

Yêu cầu 200-300 Watts là đúng nhưng rất khắt khe.
500 Watts + cũng đúng với các vận động viên hàng đầu.

Nhiều hơn nữa trong các trường hợp được lựa chọn - chẳng hạn như
Gossamer Albatross - chuyến bay được cung cấp bởi người đàn ông đầu tiên trên Kênh tiếng Anh ngày 12 tháng 6 năm 1979 .. !!! :-).
Khoảng 300 Watts liên tục trong không khí tĩnh và không có nhiễu loạn. "Tăng nhanh" với sự hỗn loạn.
Một ngày khác tại văn phòng cho Bryan Allen . ( công việc ban ngày ) -

Tôi có thể làm 500 Watts trong khoảng 10 giây, sau đó chân tôi chuyển sang thạch và tôi hoàn toàn kiệt sức.

3 tùy chọn của bạn dường như không đủ khác nhau để quan trọng:

• bánh xe> máy nổ xe đạp> bộ điều chỉnh> thiết bị (đủ mạnh cho máy tính bảng hoặc netbook?)
• bàn đạp> máy phát DC> bộ chuyển đổi DC-DC> bộ điều chỉnh> thiết bị
• bàn đạp> máy phát điện DC> bộ điều khiển sạc> pin (ví dụ axit chì)> biến tần> thiết bị 2

Bất kỳ trong số này có thể hoạt động tốt hoặc là khủng khiếp nếu thiết kế xấu.

Không rõ ý của bạn là gì bởi bánh xe / bàn đạp.
Cung cấp năng lượng từ vành bánh xe như hình có thể hoạt động tốt - và có thể là ý của bạn khi nói về "bánh xe". Mục đích chính là tổn thất thấp, không giật hoặc không đồng đều. Lý tưởng nhất là tải ổn định không theo chu kỳ.

Một số trong số này trông có vẻ tốt - trên trang web mà bạn tham chiếu.

Tốt nhất là máy phát điện xoay chiều - tốt nhất là 3 pha trở lên. Như được hiển thị bên dưới, dạng sóng 3 pha không giảm về 0 ở bất kỳ giai đoạn nào. Khắc phục điều này và lọc tạo ra một kết quả thậm chí mượt mà hơn. Hơn 3 pha cho kết quả thậm chí tốt hơn nhưng rất hiếm. Máy phát điện một chiều là máy phát điện xoay chiều trong đó bộ chỉnh lưu được cung cấp bởi một cổ góp và bàn chải - vì các mức điện áp thay đổi một cuộn dây mới được chọn bởi bộ chuyển đổi xoay một tiếp điểm cuộn dây mới dưới bàn chải. Mặc dù nguyên tắc này tương tự như sử dụng máy phát điện xoay chiều với điốt, nhưng với bàn chải, bạn thường nhận được nhiều lực kéo và tổn thất cơ học hơn so với máy phát điện. Hầu hết các dịch vụ của máy phát điện (DC) sẽ là các cánh quạt DC được điều khiển dưới dạng máy phát điện - hai vai trò có thể thay thế cho nhau nhưng một máy được thiết kế cho một máy sẽ có xu hướng ít được tối ưu hóa cho máy kia.

Các máy phát điện dựa trên động cơ vành mà bạn đã trích dẫn về nguyên tắc là ổn nhưng có khả năng là không hiệu quả khủng khiếp trong thực tế do các vấn đề cơ học. Khi còn nhỏ, nhiều máy phát điện vành mà tôi thấy đều rất khủng khiếp, vì vậy tôi rất ngạc nhiên khi thấy các đơn vị hiện đại làm việc này khá tốt - đó là vấn đề thực sự biết bạn đang làm gì một cách máy móc với căn chỉnh trục, bánh răng, ma sát bề mặt, v.v ... " máy phát điện "loại thường sẽ tạo ra đầu ra 1 đến 10 Watts. Với một hệ thống hiệu quả, bạn sẽ nhận thấy 10 Watts khi đạp xe và hầu như không nhận thấy 1 watt ngoại trừ trong điều kiện tải rất nhẹ hoặc xuống dốc.

Một số hình thức lưu trữ pin là gần như cần thiết. Một máy tính xách tay hoặc máy tính bảng, vv sẽ có riêng của mình trừ khi loại bỏ. Hướng tới giới hạn thấp hơn, một chiếc máy tính bảng nhiều hơn bình thường có thể nhận được 6 giờ từ 3 x 18650 tế bào LiIon. Nói 3,5V có nghĩa là x 2 amp giờ x 3 = 21 watt giờ. Vậy hoạt động trên 6 giờ = 21/6 = 3,5 Watts. Máy tính xách tay lớn có thể xuống thấp tới 2 giờ với 6 hoặc 8 hoặc 9 hoặc 12 ô, vì vậy, trường hợp xấu nhất là 20 đến 30 Watts. Tốc độ họ sẽ sạc pin của họ không được kết nối trực tiếp nhưng rõ ràng một gói lớn hơn tốn nhiều năng lượng hơn. Một bộ sạc lớn hơn có thể chỉ định 19v x 5,5A = 110 Watts. Một tế bào 2 AH 18650 LiIon duy nhất (được sử dụng kết hợp trong hầu hết các loại pin máy tính xách tay) cần khoảng 10 Watts để sạc (4.2V x 2A + một số "khoảng trống"), vì vậy 110 Watts trên phù hợp với lượng pin lớn nhất (12 ô). Đây là khoảng 40 phút đầu tiên của chu kỳ sạc từ "phẳng" hoàn toàn. Sau đó, các tế bào chuyển sang chế độ dòng điện áp không đổi.

Càng về sau nếu cần. Ngủ gọi than ôi ..

Có lẽ tôi sẽ bị đánh sập vì điều này, nhưng .. các bạn đều nghĩ như các kỹ sư điện. Tại sao không ai từng đề cập đến những lợi thế cơ học của bánh đà lớn, tỷ số truyền động để lái máy phát điện, v.v.? Thời gian quay xuống trên bánh đà so với năng lượng cần thiết để khiến nó chuyển động chắc chắn là một yếu tố, vì con người không phải là một cỗ máy hết năng lượng thuần túy. Powertap trên chiếc xe đạp TT của tôi nói rằng tôi có thể đưa ra ~ 400 watt hoặc hơn trong một giờ, trong cuộc đua tốt nhất của tôi trong năm. Trong một nỗ lực ngắn và tối đa, tôi có thể đạt 16-1700 và những kẻ lớn hơn tôi phá vỡ 2K thường xuyên. Tuy nhiên, đưa tôi vào huấn luyện viên của tôi với bánh đà nhỏ xíu (không phải là thiết lập PRO) và hiệu ứng quay xuống khi tôi dừng đạp khiến tôi buộc phải nỗ lực nhiều hơn để duy trì tốc độ tương tự. Giải pháp cho vấn đề này là ' Tối ưu hóa cho đầu ra ổn định, nó nhận ra rằng đầu ra không đổi gần như không thể với con người và con người tươi hơn có thể tạo ra nhiều năng lượng hơn để bắt đầu hơn là phải tiếp tục di chuyển. Tương tự như đứng lên và đi ở một hiệu ứng dấu hiệu dừng lại.

Tôi có thể sẽ đi với số 3, với một sửa đổi nhỏ.

Trừ khi bạn đang đạp với tốc độ hoàn toàn ổn định, điện áp có thể sẽ thay đổi khá nhiều. Thay đổi cao hơn điện áp quy định không nên quá quan trọng, nhưng thấp hơn vì bộ điều chỉnh sẽ cần một điện áp đầu vào tối thiểu để hoạt động chính xác.
Bạn có thể nhận được một bộ điều chỉnh chuyển đổi phạm vi đầu vào rất rộng, nhưng điều đó vẫn không cho phép dừng hoàn toàn (hoặc gần)

EDIT - liên quan đến pin bên ngoài, vì một số lý do ban đầu tôi không xem xét pin thiết bị. Tôi nghĩ rằng bạn có thể làm mà không cần nhưng vì bạn đã hỏi ai trong số 3 người chắc chắn sẽ làm việc, vì những lý do được đề cập dưới đây, tôi có thể sẽ gắn bó với nó. Liên kết MIT mà bạn đã đề cập bằng cách sử dụng pin 12 V và bộ chuyển đổi thuốc lá 12V -> 19,5V, đây sẽ là một cách dễ dàng để cung cấp điện áp đầu vào nếu bạn không muốn làm phiền với bộ điều chỉnh chuyển mạch.

Vì vậy, một số lưu trữ năng lượng là một ý tưởng tốt (mặc dù bạn không thực sự đề cập bất cứ điều gì về việc cho phép giảm tốc độ / dừng đạp)
Bạn có thể sử dụng một số tụ điện lớn (siêu) (hoặc thậm chí là một bánh đà lớn) nhưng với công suất hợp lý, nó đã thắng ' Tôi mất rất nhiều thời gian, vì vậy tôi nghĩ rằng một cục pin nhỏ là con đường để đi.
Tôi sẽ có bộ tạo -> bộ điều khiển sạc -> pin 12V -> tăng (hoặc buck tùy theo thiết bị) bộ chuyển đổi + bộ lọc -> đầu vào máy tính xách tay / máy tính bảng.
Tôi sẽ không bận tâm đến việc sử dụng nguồn cung cấp máy tính xách tay / máy tính bảng và biến tần vì nó sẽ không hiệu quả hơn là chỉ sử dụng bộ chuyển đổi DC sang DC. Với bộ lọc đầy đủ (một vài tụ điện và hạt cuộn cảm / ferrite) và bảo vệ tạm thời (ví dụ TVS - bộ triệt điện áp tạm thời), điều này sẽ ổn.
Tôi có thể sẽ chọn máy tính bảng, hoặc máy tính xách tay có công suất thấp hơn vì 30-65W là một công suất hợp lý để duy trì trong một thời gian dài, trong khi ~ 10W cho máy tính bảng sẽ dễ dàng hơn nhiều.

Tôi có thể nhớ, khi còn là một đứa trẻ, có đèn báo động trên xe đạp của tôi - và gần như chạy qua khi dừng lại ở ngã ba vì đèn của tôi bị tắt!

Về mặt khái niệm, có, có thể sử dụng một máy phát chạy bằng bàn đạp (cho dù là máy phát điện hoặc DC / DC); và tôi chắc chắn sẽ đi với tùy chọn (3) nếu không bạn có thể lãng phí năng lượng nếu thế hệ vượt quá nhu cầu hoặc mất điện nếu nhu cầu vượt quá thế hệ.

Trong nhiều khía cạnh, (3) bản đồ với mô hình hiện tại trong các bộ phim điện, đang sử dụng một động cơ nhỏ làm máy phát điện phạm vi, thay vì làm động lực.