Динамомашина-Зарядка Опции

[kram]

Интересная практическая задача - динамомашина-зарядка.

Заранее извиняюсь перед профессионалами за глупые вопросы - я профан в этом деле, но думаю, что решение моей проблемы пригодится многим.

Ситуация такая:
Есть у меня убежище в лесу - никаких дорог туда нет, только несколько часов пешком с рюкзаком по пересеченке.
Мне надо электрифицировать мою берлогу, а именно иметь светодиодное освещение в темное время суток, а также заряжать электроинструмент, телефоны, рации, фонарики, прочую мелочь.

В идеале, нужно иметь две динамомашины:
- легкую-мобильную на 5В - для зарядки гаджетов в пути, для ношения в рюкзаке;
- более мощную на 12В - для освещения и зарядки электроинструмента, для хранения в берлоге.

Всякие ветряки, гидротурбины, солнечные батареи и прочее, отпадают сразу - это все большие и тяжелые вещи, которые работают только в идеальных условиях, а мне нужно решение, которое будет работать в любое время суток, при любой погоде, в любом месте - поэтому именно динамомашина.

Да, в продаже существуют походные динамомашинки - типа приемник/фонарик/моторчик с ручкой - крути ручку, заряжай телефон.
На практике все эти игрушки не работают - можно зарядить светодиодный фонарик, чтобы он светил несколько минут, но чтобы зарядить телефон, нужно крутить ручку непрерывно целый день. Живой человек может крутить ручку несколько минут, потом несколько минут отдыхать. Через несколько подходов руки отвалятся. В лучшем случае, можно будет отправить пару СМСок, но чтобы зарядить телефон полностью таким способом, потребуется взвод солдат и целый день работы.
Кроме того, у этих игрушек ручки из пластика - такая динамомашинка обязана сломаться если не завтра, то послезавтра.


Да, есть еще педальная динамомашинка - она гораздо мощнее и надежнее, и в разы дороже.
В качестве мобильной она не годится - слишком большая/тяжелая для рюкзака.

Для берлоги тоже не лучший вариант - после многочасового марш-броска через лес еще и педали крутить пару часов - удовольствие ниже среднего.

Вот по всем этим причинам, нужна надежная самодельная динамомашина. И крутить ее должен не я, а гравитация.
Да, именно гравитация, а не ветер, не вода, и не взвод солдат, ибо гравитация есть везде, в любое время года и при любой погоде.

В общих чертах, это должно выглядеть так:

за ветку зацепляется электромотор с редуктором. На шкив редуктора наматывается веревка. На свободный конец веревки цепляется груз (котелок с водой, мешок с камнями, что под руку подвернется).
Вот и все - груз тянет за веревку, веревка медленно крутит шкив редуктора, редуктор быстро крутит электромотор, электромотор заряжает аккумулятор. Как веревка полностью размотается, отцепляем груз, наматываем веревку на шкив, опять цепляем груз, и процесс продолжается.
Это всяко легче, чем непрерывно крутить ручку или педали. Кроме того, пока груз опускается, можно заниматься своими делами.
Примерно так это работало в старых маятниковых часах - цепь с грузом вращает шестеренку. Раз в день/неделю надо подтянуть цепь, чтобы поднять груз.

И вот теперь возникает целый список конкретных вопросов:
1. Как подобрать правильные моторы для этих динамомашин-зарядок? Тип мотора, скорость вращения ротора, пр. С учетом того, что нам нужно иметь на выходе стабильные 5В или 12В и достаточный ток для зарядки гаджетов или автомобильного аккумулятора (как вариант 12В аккумулятор от бесперебойника).
2. Как подобрать правильные редукторы? С учетом того, чтобы шкив редуктора крутился (груз опускался) как можно медленнее (дольше). Есть ли какое-то оптимальное или максимально допустимое соотношение скоростей вращения мотора и редуктора?
3. Вероятно, нам понадобятся стабилизаторы напряжения/тока. Можете посоветовать готовые, чтобы не паять самому?
4. Было бы хорошо иметь какую-то индикацию - простенький компактный цифровой вольтметр/амперметр для контроля процессов генерации и зарядки. Можете посоветовать готовый?
5. Возможно, было бы удобнее не веревку на шкив наматывать, а накинуть велосипедную цепь на зубчатое колесо, тогда можно было бы просто перевешивать груз с одного конца цепи на другой и раскручивать мотор то в одну, то в другую сторону. Для рюкзачной зарядки это слишком тяжелое решение, а для берложьей нормально. Может у кого-то есть идеи получше начсет привода?
6. Хотелось бы, чтобы эти моторы и редукторы были более-менее стандартными, чтобы их можно было легко найти/купить, когда потребуется замена. Может кто-то знает готовые стандартные пары мотор-редуктор, которые можно приспособить для этих целей?

Буду благодарен за любые идеи/советы, как подобрать правильные детали и скомпоновать это все в удобные мобильные устройства на 5В и 12В.

[gomed12]

Поиграем?
https://youtu.be/Kwyt618tbv0
1. Вмонтируйте в подошву обуви пьезодатчики с выводом на аккумулятор и будет счастье
2. Расчет редуктора начинайте от оборотов выбранного генератора постоянного тока по мощности и напряжению.
И здесь необходим аккумулятор-накопитель энергии.

2. Если есть огонь в берлоге, то элемент пельтье в помощь вместо генератора https://youtu.be/xNGrqWsmyv8

[Roman D]

Солдат-мотор. У каждой диверсионно-разведовательной группы был для подзарядки радиостанции.


Ещё в патрон шуруповерта рукоятку вставить...

Сообщение отредактировал Roman D - 7.1.2022, 9:40

[с2н5он]

легче смастрячить паровой двигатель и к нему генератор или та же бензопила, а гравитация - надоест заряжать перевешивая

[kram]

Спасибо Роман.
Как я и говорил, подобные устройства уже опробованы - они не работают.
Чтобы полностью зарядить одну рацию или телефон, надо крутить ручку пару часов. Если у Вас есть дома мясорубка, проведите несложный экперимент - даже если Вы очень физически развитый человек, Вы не сможете непрерывно крутить ручку под нагрузкой даже 10 минут.
У меня нет диверсионно-разведовательной группы, чтобы крутить ручку по очереди несколько часов ради зарядки одной рации.
Мне нужно, чтобы ручка крутилать сама под тяжестью груза.

Вариант с шуруповертом тоже опробован - кроме вышеозначенной проблемы, ручку придется крутить еще быстрее, причем придется дорабатывать устройство стабилизатором и правильным разъемом = это еще хуже, чем первый вариант.

Спасибо Гомед12
1. С пьезодатчиками идея интересная, но на этом пути проблем еще больше. Лучше переадресовать это производителям туристической обуви, возможно у них найдутся ресурсы и энтузиазм для такого проекта.
2. Расчет оборотов генератора - это и есть один из моих вопросов к электрикам. Я не знаю, как правильно подобрать мотор. Я знаю, что мне нужно иметь на выходе.
Аккумуляторы - да, конечно. 5В пауэрбанки и 12В аккумуляторы от бесперебойника - их мне и надо заряжать.
3. Элементы Пельтье не рассматриваю (разве что в качестве запасного варианта) - я не могу постоянно поддерживать огнь ради зарядки. Мне нужен бестопливный вариант - поэтому электрогенератор.

Спасибо Этиловый Спирт
Вы не поняли задачу. Если просто прикалыветесь, то не надо, я не за этим сюда пришел.
Паровой двигатель сложнее чем электромотор с редуктором, кроме того, он жрет топливо и совершенно не мобильный.
Мне не надоест перевешивать груз - это во много раз легче, чем крутить педали или ручку. Для того и редуктор, чтобы груз опускался достаточно медленно, в идеале минут 10 как минимум.

[eugevict]

И вот теперь возникает целый список конкретных вопросов:
1. Как подобрать правильные моторы для этих динамомашин-зарядок? Тип мотора, скорость вращения ротора, пр. С учетом того, что нам нужно иметь на выходе стабильные 5В или 12В и достаточный ток для зарядки гаджетов или автомобильного аккумулятора (как вариант 12В аккумулятор от бесперебойника).
2. Как подобрать правильные редукторы? С учетом того, чтобы шкив редуктора крутился (груз опускался) как можно медленнее (дольше). Есть ли какое-то оптимальное или максимально допустимое соотношение скоростей вращения мотора и редуктора?
3. Вероятно, нам понадобятся стабилизаторы напряжения/тока. Можете посоветовать готовые, чтобы не паять самому?
4. Было бы хорошо иметь какую-то индикацию - простенький компактный цифровой вольтметр/амперметр для контроля процессов генерации и зарядки. Можете посоветовать готовый?
5. Возможно, было бы удобнее не веревку на шкив наматывать, а накинуть велосипедную цепь на зубчатое колесо, тогда можно было бы просто перевешивать груз с одного конца цепи на другой и раскручивать мотор то в одну, то в другую сторону. Для рюкзачной зарядки это слишком тяжелое решение, а для берложьей нормально. Может у кого-то есть идеи получше начсет привода?
6. Хотелось бы, чтобы эти моторы и редукторы были более-менее стандартными, чтобы их можно было легко найти/купить, когда потребуется замена. Может кто-то знает готовые стандартные пары мотор-редуктор, которые можно приспособить для этих целей?

1. Для подбора необходимо знать кроме Вольтов еще и Амперы.
2. Центробежный регулятор оборотов.
3. Не вопрос, можно на Алиэкспрес.
4. То-же на Али....
5. Цепь, шкив, вариатор и т.д. решать Вам.
6. В авиации применяют механизмы (Э.Д 27 Вольт, постоянка + редуктор все в одном корпусе) легче не встречал.

[Roman D]

Тогда топливные ячейки на метаноле: только подливай. Литр на квтч примерно. Весит килограмм 10 с полным баком (25 W). Делают, например, ENCE.
Не воняет. Топливо смертельно ядовито при приёме внутрь.

[с2н5он]

Если просто прикалыветесь

и не думал,просто с грузом затея не лучше чем ранее Вами предложенные - у Вас на зарядку уйдёт больше времени чем что Вы там обычно делаете..имх

Если просто прикалыветесь

и не думал,просто с грузом затея не лучше чем ранее Вами предложенные - у Вас на зарядку уйдёт больше времени чем что Вы там обычно делаете..имх
про освещение кстати вообще молчу
пс..пила чем не устраивает?

[Roman D]

Двуручная пила с противовесом. И электричество, и дрова, и сугрев.

[gomed12]

А на воде?
https://youtu.be/nvPCg0Mc4JU

[Гость_ZavGar_*]

В идеале, нужно иметь две динамомашины:
- легкую-мобильную на 5В - для зарядки гаджетов в пути, для ношения в рюкзаке;
- более мощную на 12В - для освещения и зарядки электроинструмента, для хранения в берлоге.

Всякие ветряки, гидротурбины, солнечные батареи и прочее, отпадают сразу - это все большие и тяжелые вещи, которые работают только в идеальных условиях, а мне нужно решение, которое будет работать в любое время суток, при любой погоде, в любом месте - поэтому именно динамомашина.

kram, Вы что-нибудь о законе сохранения энергии и коэффициенте полезного действия слышали?
Что, в ветряке и гидротурбине - не тот же, по сути, преобразователь механической энергии в электрическую, что и обожаемая Вами динамомашина?
Вы желаете заряжать "банку" на протяжении нескольких часов (по другому она не заряжается, так запрограммирован контроллер заряда) и в то же время не хотите вращать ручку на протяжении нескольких минут. При этом надеетесь на гравитацию.
Гравитация - это не источник энергии, а её аккумулятор. Чтобы спускающийся сверху вниз груз отдал некоторое количество энергии, необходимо сначала затащить этот груз наверх, и на это будет затрачено энергии БОЛЬШЕ, так как механических процессов с КПД=100% не существует. Даже трение между волокнами верёвки при наматывании-сматывании вызывает потери, не говоря уж о трении в подшипниках, зацеплении зубьев редуктора и т.д.

за ветку зацепляется электромотор с редуктором. На шкив редуктора наматывается веревка. На свободный конец веревки цепляется груз (котелок с водой, мешок с камнями, что под руку подвернется).
Вот и все - груз тянет за веревку, веревка медленно крутит шкив редуктора, редуктор быстро крутит электромотор, электромотор заряжает аккумулятор. Как веревка полностью размотается, отцепляем груз, наматываем веревку на шкив,

Халявный груз, находящийся на некоторой высоте - это только вода. Её Солнце поднимает на высоту в виде пара. На этом принципе работают гидроэлектростанции. Все остальные грузы, однажды упав вниз, никогда больше сами собой наверх не поднимутся. Извержение вулканов и наступление ледников в расчёт не берём.
Или Вы желаете забраться вверх на гору, отламывать куски от скалы, привязывать их к верёвке, а когда они достигнут нижней точки, отвязывать их как-то, наматывать пустую верёвку и к ней привязывать следующий кусок на вершине?

опять цепляем груз, и процесс продолжается.
Это всяко легче, чем непрерывно крутить ручку или педали. Кроме того, пока груз опускается, можно заниматься своими делами.
Примерно так это работало в старых маятниковых часах - цепь с грузом вращает шестеренку. Раз в день/неделю надо подтянуть цепь, чтобы поднять груз.

Вот-вот: отцепили груз внизу, а прицеплять-то надо наверху!!!
Вы хоть раз пробовали подтягивать цепь? Своими руками? Если однажды Вам это доведётся сделать, возьмите динамометр, и измерьте силу, необходимую для натяжения цепи при подъёме гири и сравните её с весом самой гири. Задумайтесь о разнице.

И пара формул, если Вы учебник физики для 7-го класса времён СССР в руках не держали:
Энергия (в Джоулях) поднятого на высоту груза равна произведению ВЕСА (в Ньютонах) груза (массу в кг умножить на 9, на высоту над нижней точкой в метрах.
Мощность (в ваттах), которую разовьёт груз при опускании с постоянной скоростью равна: энергию, полученную по предыдущей формуле разделить на скорость опускания в метрах в секунду.

Поэтому, если солдат-мотор Вас не привлекает, остаются только источники энергии в виде воды (падающей или текущей), ветра, солнечного света, жидкого или твёрдого горючего. Можно попробовать ещё лошадь или осла заставить ходить по кругу. Но им корм нужен и вода.
А применяемая для преобразования электромашина и устройства стабилизации напряжения в Вашем случае - дело тридесятое.

[Roman D]

Фильм "Когда казаки плачут".

Сообщение отредактировал Roman D - 23.1.2022, 13:09

[Гость_Гость сочувствующий_*]

А фонарик "жучок" с динамкой не пробовали использовать?

[VoltCrafter]

А какие моторы пробовали использовать для генератора? На мой взгляд, от старых бытовых приборов типа стиральной машины могут подойти — они выдают достаточное напряжение при малых оборотах. Может быть, стоит посмотреть в эту сторону?