一種易裝卸的自行車(chē)發(fā)電裝置的設(shè)計(jì)

文/戴娉娉 陳琦 楊彥青

一種易裝卸的自行車(chē)發(fā)電裝置的設(shè)計(jì)

文/戴娉娉 陳琦 楊彥青

近年來(lái)隨著人們環(huán)保意識(shí)的不斷提高，自行車(chē)發(fā)電裝置越來(lái)越受到人們的關(guān)注，目前市場(chǎng)上的自行車(chē)發(fā)電裝置需要固定在車(chē)架上才能夠適應(yīng)，而且拆卸非常不方便。因此要想真正推進(jìn)自行車(chē)發(fā)電裝置的應(yīng)用必須克服這一缺點(diǎn)，下文從當(dāng)前自行車(chē)發(fā)電裝置的缺陷入手，設(shè)計(jì)出了一種可以快速在自行車(chē)上進(jìn)行裝卸操作的發(fā)電裝置。利用自行車(chē)行進(jìn)時(shí)產(chǎn)生的機(jī)械能帶動(dòng)發(fā)電機(jī)工作，能夠?qū)崿F(xiàn)便攜發(fā)電。在人們的生活已經(jīng)離不開(kāi)智能手機(jī)的時(shí)代，所以說(shuō)進(jìn)行這方面的研究非常有意義。

自行車(chē) 發(fā)電裝置 易裝卸 設(shè)計(jì)

當(dāng)前自行車(chē)已經(jīng)成為了一個(gè)集休閑、娛樂(lè)、運(yùn)動(dòng)、健身于一身的運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目，越來(lái)越多的人開(kāi)始嘗試騎著自行車(chē)去旅游，所以說(shuō)騎行中用電的問(wèn)題自然也就受到了人們的關(guān)注。因?yàn)楝F(xiàn)在人們的生活已經(jīng)離不開(kāi)智能手機(jī)等電子設(shè)備。基于這樣的現(xiàn)狀，綜合現(xiàn)有自行車(chē)發(fā)電裝置的優(yōu)勢(shì)與缺陷，筆者設(shè)計(jì)出了一種可以自由拆裝的自行車(chē)發(fā)電裝置，有效解決了電子設(shè)備的供電問(wèn)題。

1 易拆裝自行車(chē)發(fā)電裝置的設(shè)計(jì)概述

1.1 目前常見(jiàn)的自行車(chē)發(fā)電裝置的設(shè)計(jì)原理

目前市場(chǎng)上常見(jiàn)的自行車(chē)發(fā)電裝置通常都是利用自行車(chē)鏈條以及齒輪之間的摩擦來(lái)進(jìn)行發(fā)電。雖說(shuō)此方法的發(fā)電效率較高，但是相關(guān)發(fā)電裝置必須長(zhǎng)期固定在自行車(chē)上，不僅影響自行車(chē)的整體美觀度，也影響人們的騎行體驗(yàn)。這是因?yàn)樵诓恍枰l(fā)電時(shí)，鏈條與發(fā)電裝置摩擦而產(chǎn)生的阻力會(huì)影響自行車(chē)騎乘的流暢性。另一種自行車(chē)發(fā)電裝置是通過(guò)讓固定在自行車(chē)輻條上的強(qiáng)磁鐵借助于騎行而產(chǎn)生的動(dòng)力做出切割磁感線的運(yùn)動(dòng)的方式來(lái)產(chǎn)生電流，從而滿(mǎn)足電子設(shè)備的供電需求。雖說(shuō)此種方式為無(wú)摩擦發(fā)電，但是將磁條固定于自行車(chē)輻條之上同樣不利于發(fā)電裝置的拆卸。而且在不需要自行車(chē)發(fā)電的狀態(tài)下，笨重的磁鐵會(huì)使得自行車(chē)的自重大幅度增加，這同樣不利于騎乘。因此雖說(shuō)當(dāng)前已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了借助于自行車(chē)來(lái)進(jìn)行發(fā)電這一功能，但是實(shí)際的推廣應(yīng)用中還存在很多問(wèn)題。

1.2 易裝卸自行車(chē)發(fā)電裝置的總體設(shè)計(jì)方案

本文中介紹的易拆卸自行車(chē)發(fā)電裝置主要由發(fā)電模塊以及電能儲(chǔ)存模塊兩部分組成。首先發(fā)電模塊是由可插拔的發(fā)電核心部件以及其支持裝置構(gòu)成的，由接觸輪和交流發(fā)電機(jī)組成的發(fā)電核心部件可以固定于車(chē)架之上。而電能儲(chǔ)存模塊主要是由移動(dòng)電源和整流穩(wěn)壓電路組成的。如果需要借助自行車(chē)來(lái)發(fā)電，就可以通過(guò)接觸輪與自行車(chē)后輪之間的傳動(dòng)來(lái)帶動(dòng)交流電機(jī)發(fā)電，其輸出的電源可以?xún)?chǔ)運(yùn)于移動(dòng)電源之中也可以直接為其他設(shè)備進(jìn)行供電。當(dāng)不需要發(fā)電時(shí)，要保證在短時(shí)間內(nèi)能夠卸下發(fā)電核心部件，這樣能夠保證自行車(chē)的騎乘體驗(yàn)，保證自行車(chē)能夠正常行駛。

1.3 易裝卸自行車(chē)發(fā)電裝置的系統(tǒng)功能分析

發(fā)電裝置的核心部件以及其支持裝置應(yīng)該固定在自行車(chē)車(chē)架上，以上兩部分共同構(gòu)成自行車(chē)發(fā)電模塊。當(dāng)自行車(chē)處于行駛狀態(tài)下，后輪會(huì)帶動(dòng)接觸輪轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)交流發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生電流。此時(shí)產(chǎn)生的電流還需要穩(wěn)壓電路的調(diào)整才能夠真正的投入使用，否則會(huì)有燒壞用電設(shè)備的風(fēng)險(xiǎn)。

2 自行車(chē)發(fā)電裝置的系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

2.1 發(fā)電模塊的設(shè)計(jì)

發(fā)電模塊是自行車(chē)發(fā)電裝置中最重要的部分，本裝置的創(chuàng)新點(diǎn)也集中體現(xiàn)于發(fā)電模式之上。首先發(fā)電裝置的核心部件是由轉(zhuǎn)動(dòng)軸、交流發(fā)電機(jī)等裝置組成的，而發(fā)電裝置的核心部件又與其支持裝置組成了發(fā)電模塊整體。支撐裝置由兩種殼體、兩種盒體以及一套蓋板組成，通過(guò)這幾個(gè)構(gòu)件的組合，發(fā)電模塊能夠?qū)崿F(xiàn)在自行車(chē)架上的快速裝卸。借助于支持裝置可以保證發(fā)電模塊與自行車(chē)后輪能夠有一個(gè)良好的接觸，如果后輪所受到的沖擊力波及到交流發(fā)電機(jī)，支持裝置中的彈簧起到一定緩沖、減震的作用，這能夠有效的保護(hù)發(fā)電模塊的核心，提高裝置的使用壽命。安裝時(shí)要保證接觸輪與交流發(fā)電機(jī)的傳動(dòng)軸連接的嚴(yán)絲合縫，要保證接觸輪與自行車(chē)后輪的接觸良好。這樣自行車(chē)后輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)就可以帶動(dòng)交流發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電流，如果不需要發(fā)電，就可以打開(kāi)蓋板取出交流發(fā)電機(jī)以及傳動(dòng)軸等發(fā)電核心部件，這樣能夠有效的避免這類(lèi)部件對(duì)自行車(chē)的正常行使造成影響。

2.2 電能儲(chǔ)存模塊的設(shè)計(jì)

電能儲(chǔ)存模塊由整流穩(wěn)壓電路和移動(dòng)電源兩部分組成。首先是整流穩(wěn)壓電路，自行車(chē)騎行的速度能夠受到地形地勢(shì)、騎車(chē)人體力等多方面因素的影響，因此其速度是在不斷發(fā)生改變的。所以說(shuō)交流發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電流的大小以及方向也在不斷發(fā)生改變，而移動(dòng)電源以及相應(yīng)的電子設(shè)備供電需要保持恒定的5V直流電。想到得到穩(wěn)定的電流就必須要設(shè)置穩(wěn)壓、濾波以及整流電路。穩(wěn)壓電路采用的主要是7805三端固定式集成穩(wěn)壓器，從技術(shù)角度來(lái)說(shuō)其內(nèi)部的工作原理與采用集成運(yùn)算放大器的串聯(lián)型穩(wěn)壓電路基本相同。而采用這類(lèi)型號(hào)的穩(wěn)壓器能夠在較為簡(jiǎn)便的狀態(tài)下構(gòu)成固定輸出所需要的穩(wěn)定電源，可以將其直接用于移動(dòng)電源以及其他電子設(shè)備的供電。濾波電路采用的是C2低通電容，能夠?qū)⒔涣麟妷悍至繛V出，從而使得輸出的電壓變的平滑、有序。整流電路主要采用的是三相橋式整流電路，發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生電壓、頻率脈動(dòng)的三相交流電，經(jīng)過(guò)三相二極管整流橋之后就能夠變?yōu)殡妷好}動(dòng)的直流電。其次是移動(dòng)電源，移動(dòng)電源的存在拓寬了該裝置的使用范圍，在選用移動(dòng)電源時(shí)其實(shí)我們可以選用市面上已知的型號(hào)，要盡量選用品質(zhì)有保障的移動(dòng)電源。移動(dòng)電源能夠起到溫度保護(hù)、短路保護(hù)以及輸入過(guò)流保護(hù)等作用，有助于全面提升充放電的效率。

3 總結(jié)

文中所介紹的自行車(chē)發(fā)電裝置可以為騎乘著提供穩(wěn)定、可靠的能源，與市面上的自行車(chē)發(fā)電裝置不同的是，它還能夠隨意拆卸。該裝置主要由發(fā)電模塊和電能儲(chǔ)存模塊兩部分組成，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便，值得大力推廣。其中最具特色的是發(fā)電模塊的設(shè)計(jì)，可插拔的發(fā)電模塊降低了裝卸的難度。希望該裝置能夠?yàn)榫G色能源的發(fā)展與應(yīng)用帶來(lái)一定的思考，更希望這一裝置的推廣能夠方便人們的出行。

[1]鄧麗敏,管聲啟,武永橋.發(fā)電自行車(chē)發(fā)電裝置的設(shè)計(jì)[J].科技風(fēng),2017(01)：3-4.

[2]王博,麻友良,舒國(guó)全,姜莉.一種易裝卸的自行車(chē)發(fā)電裝置的設(shè)計(jì)[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用,2016(33)：30-31.

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作者單位 臺(tái)州職業(yè)技術(shù)學(xué)院電信學(xué)院 浙江省臺(tái)州市318000

●項(xiàng)目：臺(tái)州職業(yè)技術(shù)學(xué)院2016年大學(xué)生科技創(chuàng)新項(xiàng)目，項(xiàng)目編號(hào)2017DKC19。