Подробный обзор ручного механического генератора с выходом на 12В. Показаны не только внутренности данного устройства, но и как самому переделать его, чтобы вдвое увеличить выходную мощность. И, надо сказать, весьма приличные мощности можно получить - до 15...17Вт, в отличие от мелких китайских жужжалок на 1...2Вт.
Обзор механического генератора FREECHARGE 12V типа HUMAN POWER от компании FREEPLAY
Скажу сразу, имея опыт добычи электричества в полевых условиях с помощью солнечных батарей и элементов Пельтье, что механический генератор в походе, работающий от мышц человека нужно рассматривать исключительно как аварийный источник электроэнергии для связи. Ну, или использовать в виде наказания для провинившегося туриста :-) . Это моё личное мнение, сложившееся после вращения ручки в течение пяти подходов по 3 минуты с отдыхом в паузах по минуте и результатом в виде дозарядки аккумулятора телефона с 70% до 75%.
Но, перейдем к обзору. Сей (далее - РГ, ручной генератор) с был обнаружен мною еще год назад и был довольно долго в моём сыске на предмет покупки. То оплата не подходила, то отсутствовал на складе при уточнении наличия и т.д. и т.п. А искал именно его и ничто другое, т.к. именно про него удалось поподробнее узнать на форумах. В итоге купил на . Посылка из Англии шла 37 дней и обошлась мне в 994руб.
Внешний вид РГ в упаковке:
Гнездо прикуривателя отрезано мною, как совершенно для меня ненужное.
Светодиод на торце РГ загорается, по заявлению производителя, "…при оптимальной скорости вращения ручки в 120-130 об/мин". На самом деле - просто после 11,5В.
Пластмасса качественная, без заусенцев, обрезинена только ручка вращения.
Устройство РГ:
Откручиваем 4 самореза и осторожно вскрываем. Хочу ёще раз подчеркнуть - ОСТОРОЖНО, т.к. соединительные провода внутри довольно коротки.
Передаточное соотношение шестерен 1:24, т.е. при вращении рукоятки в приемлемые 2 об/сек. генератор будет вращаться со скоростью 2880 об/мин. Качественные капроновые шестерни. Минимально-достаточно смазки. Отсутствие люфтов. Приятно руке и глазу. Производитель обещает исправную работу до 500 000 оборотов ручки или 2 года гарантии.
Но вот такого количества радиоэлементов я внутри увидеть не ожидал…. Ещё два самореза и снимаем плату.
В устройстве нет аккумулятора или светодиодного фонаря. Что там эти детали делают, если производитель обещает не стабилизированное напряжение до 12В, (макс. 14.2В) без заявления силы тока (указано на ярлыке изделия)?
На плате в выпрямителе установлены диоды Шоттки 40В 1А, сглаживающий электролит 220.0мкФ х 50В. Линейный стабилизатор LM317 установлен на алюминиевом радиаторе 70х45х1мм. И низковольтный двухканальный операционник LM358. Плюс SMD-рассыпуха. Из них два шунта из параллельно спаянных резисторов. Монтаж явно китайский, но неплохой. Конденсаторы приклеены. Ладно, разбираться будем позже. Сейчас нас интересует генератор или как его зовут буржуи - альтернатор.
Генератор трехфазный, 9 катушек, 12 магнитов. Обычный с виду, но с очень мощными магнитами и малым зазором до статора, т.к. снять ротор получилось не сразу и только с использованием двух отверток в качестве рычагов. Намотано "внавал". Это дело обычное. Я всего пару раз видел "виток к витку" на ширпотребе. Количество витков без знания толщины сердечника - можно только предположить. Удалось замерить толщину провода в изоляции- 0,31мм. Значит это 0,26-0,29мм "по меди".
А вот и изюминка генератора - скошенные торцы статора. Для меньшего залипания. Остроумно. На этом с разборкой и изучением потрохов - всё.
Испытания:
Напряжение холостого хода - 12.2В от 1.5 об/сек и дальше не растёт, но затрудняется вращение.
Ток короткого замыкания 1.2А от ~2 об/сек и растет до 2.6А. Очень туго крутить. Дальше не стал насиловать, да ещё и диоды там в выпрямителе на 1А.
Собственно, меня больше всего интересовало получение с РГ 4-5 Вт или 5В 0.75-1А при приемлемых 1.5-2 об/сек. Это достижимо, но при оборотах ручки РГ больше, чем 2 об/сек. А это напряжно, если крутить хотя бы 3-4 минуты. Испытал на трех нагрузках 4, 8 и 16 Ом. Результат лучше посмотреть на . В любом случае напряжение более 12.2В достигнуто не было. И как-то не прогнозируемо растёт усилие вращения ручки. Больше устаёт рука (особенно большой палец) держащая РГ, а не вращающая ручку.
Слегка разочарованный я, подключил выходные провода к выпрямителю РГ и отрезал всю электронику. Для этого выполнил следующее: Отпаял диод, который идёт в схему и разрезал вторую дорожку, идущую туда же. Ну и, естественно, перенёс провода, идущие на выход РГ, сразу на выход выпрямительного моста. Т.е. после генератора оставляем только мост и сглаживающий конденсатор, выключая всю электронику.
И сразу всё встало на свои места. Кстати, светодиод почему-то не "обрезался", и по-прежнему зажигается от 11,5В.
Итак, получили: Напряжение холостого хода= 20-22В Ток короткого замыкания= 2-3А Далее крутил с приемлемым усилием стараясь не превышать 2 об/сек.
И в конце крутил на "на всю катушку": Rн=16 Ом P=15-17 Вт (U=15-17В ; I= 1А)
Окончательные испытания там же, на :
Вот это уже совсем другое дело. Думаю, что производитель побоялся превышения напряжения на потребительских устройствах в 12В и встроил ограничитель напряжения. И это правильно, но не должно мешать, т.е. рассеивать на себе мощность до достижения этого порога. За что оганичитель и был исключен из процесса.
Спросите меня - почему я не вытравил новую плату с усиленными диодами и нормальным, импульсным, синхронным, регулируемым преобразователем? Да, это не сложно сделать, если РГ у вас один и нет других источников электричества. У меня же и солнечные батареи и термоэлектрические, теперь и вот это чудо. Поэтому изначально я сделал себе универсальный преобразователь, со всеми контролируемыми параметрами входных/выходных токов/напряжений, коим и пользуюсь. А при моих потребностях ток диодов и так не будет превышать 1 А. (Выпрямительные диоды можно просто заменить на такого же размера, но с током 2А, например SK24(SS24) Шоттки 2А 40В. И при большей мощности, увеличить бы емкость "большого" электролита, если он будет греться или для снижения пульсаций. Прим.ред.)
PS: покрутив 15 минут ручку я заново зауважал Солнышко в солнечных батареях и язычки огня от горящих шишек в генераторе Пельтье...
Прим.ред. На самом деле, электроника и ее логика работы достаточно проста. При превышении напряжения от генератора к нему подключаются шунтирующие резисторы 8шт по 220 Ом, т.е. около 27 Ом в итоге. Нагрузка генератора возрастает и его становится крутить тяжелее. Пока же крутим относительно медленно, резисторы на работу генератора не влияют. Их включение, как раз и разрешает операционник LM358. Последовательный стабилизатор LM317 обеспечивает на выходе около 12В, через него и питается нагрузка.
