Делаю ручной генератор

Добрый день. Нужен совет по разработке ручного генератора (без денежного бюджета)
Текущие характеристики (примерно):
rpm: 135 (вроде крутить рукой терпимо)
напряжение: 5-6 Вольт
ток: 800-1000мА
мощность: 4.5 ватт

Планирую поставить tp4056 и заряжать 18650 аккумы

Но есть проблема. tp4056 потребляет 5.5 вольт для стабильной работы а это уже немного не комфортно крутить рукой.
Если ставить понижайку то на выходе уже должно быть 7 вольт минимум с генератора (тоже тяжело крутить рукой)
Подскажите как лучше сделать схему подключения все этого?
В идеале наверное хорошо поставить редуктор простой но это денежные затраты. Перекоммутировать обмотки на высшее напряжение и потом поставить понижайку и 4056?
Вроде неплохой вариант но перепаивать обмотки не хочется. Боюсь сделать еще хуже чем есть.

 

а как они выглядят. как работают?

Бывают схемы на них?

 

интересный вариант
но дорого и вес большой.
Как то хочу на електронном уровне решить эту сложность )

 

135 оборотов в минуту, то бишь 2 оборота в секунду. Кровь не способна так быстро вкачивать энергию в мышцы. Поэтому мышцы быстро откажут. 1 оборот в секунду - более вероятный темп, и то вряд ли. Но при таких низких оборотах нужен многополюсный генератор, вроде тех что на ГЭС.
Так что прежде чем вдаваться в электронику - решите исходную задачу с генератором.

 

а если использовать такой модуль?
TP5100
У него вход 5-15 вольт. Будет еще и запас что бы не сгорел при повышения вход. напряжения

 

это примерно. Рукой крутил удобно было и это без подставки и ручки. Если сделать каркас то должно еще лучше быть. возможно там не 135 . Я на секундомере примерно подсчитал.

 

колесо от гироборда использую. Рукой получается зажечь 12 вольтовую лампочку на 21 ватт. Примерно на половину если не больше. Если верить прибору то было ～900 мА

 

еще не могу понять такой момент.
Я когда подключаю нагрузку (лампочку) то крутить намного тяжелее. Когда я подключу аккумулятор то крутить же легко будет. не будет сопротивления?

 

Мне говорили что если не напрямую питать нагрузку. а только заряжать аккум то сопротивления не будет. Что мол легко все крутится будет.
Или аккумулятор это и есть как бы нагрузка тоже?

И если аккум будет потреблять при заряде допустим 1 Ампер то сопротивление кручения будет такое же как на лампочке допустим при такой же нагрузке?

 

после диодного моста и кондеров просто подключать модуль TP5100 ?

 

тогда это печально. Не понимаю тогда как же люди делают ветро генераторы если это сопротивление будет сильно тормозить лопасти. а если нужен ток 5 ампер и выше. Крутиться же вообще не будет тогда от ветра ничего. Это же и кпд минимальное будет.
Тогда мне надо перекоммутировать обмотку видимо на высшее напряжение и поставить понижайку до 5 вольт для зарядки?

 

а как тогда правильно сделать?
Или после диодного моста просто ставить TP5100 и все?

 

я так и сделал )
При нагрузке в ～5 ватт немного не комфортно крутить. Обороты довольно возростают и хочется переключиться на пониженную передачу.
Сегодня попробую напрямую подключить зарядку и посмотреть что будет.

Я думаю если перекоммутировать обмотку то будет выдавать 20-40 вольт и поставить понижайку. Тогда я думаю смогу снизить обороты кручения но и ток возможно пострадает. Но может крутить хоть комфортнее будет

 

Не быть "сопротивления" вращению - не позволит закон сохранения энергии. Вы затрачиваете свою энергию - аккумулятор ее накапливает. Но тут есть тонкость. - Лампочка проводит ток при любом напряжении. Поэтому Вы видите плавное нарастание усилия на генераторе. Аккумулятор начинает потреблять ток (заряжаться) только когда напряжение генератора превысит противо-эдс самого аккумулятора. Напряжение генератора прямо - пропорционально оборотам. Поэтому при небольших оборотах - крутить легко. А при повышении оборотов - эта "легкость" резко исчезнет. Вот именно по резкому нарастанию требуемого усилия вы можете судить о том - достаточно ли быстро вы крутите генератор. Поставьте в цепь зарядки амперметр, а на клеммы аккумулятора - вольтметр, и крутите генератор, глядя на показания. Амперметр покажет - как быстро крутить, а вольтметр покажет - когда пора завязывать. Когда добьётесь нужного "вручную" - тогда и можно будет думать об усовершенствовании процесса. Потому что не прочувствовав на "собственной шкуре" как работают законы природы - нет смысла лезть в область генераторов.
ПС. Классический случай ошибки - Когда водяному насосу "легче" работать ? - когда воду на выходе открыли, или когда закрыли ? 99.999% народу отвечают, что легче когда открыли !!!

 

Не забывай про КПД. Твои 5 ватт в нагрузке запросто превратятся в 10 ватт на ручке. А это 10 джоулей в сек. А 10 джоулей - это 2.5 калории. Вот и считай затраты.

 

Подключил tp4056 (то что было рядом) напрямую через мост.
При достижении ～4.5-5.5 вольт загорается красная лампочка зарядки на модуле. Не знаю какой ток проходит но вроде зарядка шла. При кручении генератора чувствовалосьсопротивление

 

по хорошему, аккумулятор первые 80% заряда должен набрать за 40 минут. Остальные 20% - ещё за час. Не устанешь крутить? А если ток будет меньше, чем 1С, то крутить ещё дольше.

 

у меня нет выбора. Я сейчас выживаю в апокалипсисе. Так что это единственный вариант может быть. Но надеюсь до этого не дойдет.

Конечно в идеале поставить редуктор и на велосипед или ветряк или самый лучший вариант ГЭС.
Но задача сделать компактную установку и дешевую насколько это возможно и что бы переносная была.
Весь бюджет уже потратил на само колесо так что все остальное делаю с того что найду на улице.

Я понял сто мне просто надо все варианты перепробывать самому и уже оставить тот который будет самый лучший.
Насчет физики где писали многие информация была полезная и получится сэкономить.много времени

 

Прежде чем перейти к выбору типов схем и конструкций преобразователя механической энергии в химическую энергию аккумулятора, сначала стоит оценить величину запасаемой энергии.
Обычный литий-ионный аккумулятор типа и размера 18650 способен накапливать около 30 кДж энергии: 2,5 А* Ч* 3,7 В= 2,5*60*60*3,7.
С реалистичным учётом КПД преобразователя можно предположить, что энергия необходимая для полной зарядки аккумулятора может достигать до 80 и более кДж механической работы.

Человек в среднем нуждается в пище имеющий калорийность 2.000 килокалорий в день, что примерно соответствует 8МДж.
80 кДж от 8000КДж составляет 1%.
Дальнейшая оценка необходимый энергии уже зависит от выбранного способа преобразования энергии.
Варианты:

1. Кривошипно-шатунный механизм для рук (с меньшим моментом) и отдельно для ног (с большим моментом), потенциально возможно задействовать разные группы мышц ног и рук.
2. Люди были слабы и немощьны, но Прометей принёс им огонь. 100 грамм дерева могут дать до 1,5 МДж тепла. С учётом потерь, небольшой паровой двигатель с соответствующим генератором и редуктором потенциально могут зарядить аккумулятор пока вы греетесь у костра.

Ну и не забывайте главное, лучше остаться с незаряженным аккумулятором, чем загоревшимся или взорвавшимся.