呂珺倩　韓冰清　吳信遠(yuǎn)

【摘 要】隨著生活節(jié)奏的加快，人們對(duì)自身健康的關(guān)注度逐漸提高，騎車長(zhǎng)距離出游成為了眾多青年人放松、鍛煉的最佳方法。本項(xiàng)目基于現(xiàn)有自行車的基本功能，主要針對(duì)長(zhǎng)距離騎行的蓄電需要進(jìn)行改進(jìn)。首先對(duì)自行車的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，確定發(fā)電花鼓的安裝位置。然后介紹花鼓發(fā)電和蓄電系統(tǒng)的內(nèi)容和連接方式。最后通過實(shí)驗(yàn)，所設(shè)計(jì)的遠(yuǎn)途自行車達(dá)到了預(yù)期的性能指標(biāo)，對(duì)于自行車的開發(fā)利用有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

【關(guān)鍵詞】花鼓發(fā)電；磁感應(yīng)；穩(wěn)壓電源

0.引言

隨著人們環(huán)保意識(shí)的逐漸加強(qiáng)，以及對(duì)身體狀況關(guān)注度的提高，綠色環(huán)保的的自行車現(xiàn)已越來越受到重視，人們不僅將其作為日常交通工具，同時(shí)也是放松身心，健身、探險(xiǎn)的必備工具。所以，騎車出游成為了眾多青年人減壓、鍛煉的最佳方法。但是現(xiàn)有的自行車對(duì)于長(zhǎng)途騎行還存在著許多困難，比如：長(zhǎng)距離騎行過程中，電子產(chǎn)品沒電造成的通訊不便，晚間沒有可持續(xù)的燈光等等。所以在現(xiàn)有自行車基礎(chǔ)上，對(duì)其花鼓發(fā)電部分進(jìn)行改進(jìn)，使其能夠?qū)崿F(xiàn)蓄電，以達(dá)到在緊急情況時(shí)，為電子產(chǎn)品充電的目的，并可用于晚間車燈的能量來源，以達(dá)到照片和求救的作用。

計(jì)劃在前車輪花鼓處安裝發(fā)電裝置，利用花鼓的旋轉(zhuǎn)切割磁感線發(fā)電，并通過連接的穩(wěn)壓管、蓄電池，使其能夠達(dá)到為電子產(chǎn)品充電的目的。

1.遠(yuǎn)途自行車整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

該結(jié)構(gòu)主要涉及一個(gè)連接穩(wěn)壓整流電路的蓄電池，適用于自行車發(fā)電，如圖其所示：蓄電池及穩(wěn)壓整流電路區(qū)（1），輸入輸出線（2），充電接口（3）， 發(fā)電機(jī)安裝區(qū)（4）.本項(xiàng)目能夠在騎行過程中，通過腳踏板帶動(dòng)（4）處發(fā)電機(jī)發(fā)電，然后通過（1）處的蓄電池和整流電路供給電源發(fā)電。

2.花鼓發(fā)電裝置

發(fā)電花鼓安裝在自行車前輪，使用切割磁感線發(fā)電原理，利用車輪轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)花鼓發(fā)電，以達(dá)到在蓄電池中儲(chǔ)存電量為電子產(chǎn)品充電的目的。圖2是額定輸出為6V3W的發(fā)電花鼓。安裝完成后，如圖3所示。花鼓發(fā)電極性接出位置如圖4所示。

根據(jù)萬用表測(cè)量，騎速與電壓電流的關(guān)系如下表2-1所示：

花鼓發(fā)電的原理為，花鼓內(nèi)部?jī)蓚?cè)分別裝有磁塊，車輪的輻條由三段材料組成，花鼓外為一般自行車材料，花鼓內(nèi)部選擇銅絲，兩者之間用絕緣材料隔絕。花鼓內(nèi)部的相鄰銅絲首尾相接，當(dāng)踩動(dòng)自行車時(shí)花鼓內(nèi)部切割磁感線，使銅絲帶電，從花鼓中連出銅絲正負(fù)極，經(jīng)過電壓放大器通過電線接到蓄電池中進(jìn)行蓄電，蓄電池內(nèi)由整流蓄電和電流放大組成，最后將蓄電池連接到多功能變壓接口上進(jìn)行外接充電。

3.穩(wěn)壓蓄電裝置

該部分主要有兩塊組成，一為穩(wěn)壓整流電路板，二為蓄電結(jié)構(gòu)。穩(wěn)壓整流由橋式整流器、2200μF電容、7805線行電壓調(diào)節(jié)器所組成而成，其結(jié)構(gòu)如圖3-1所示。

隨后，在其正負(fù)極輸出處連接USB接口，使其可直接與蓄電池連接，如圖3-2所示。

蓄電池中連接升壓板，如圖3-3所示。

升壓板與蓄電池連接后如圖3-4所示。

該裝置采用四節(jié)Li-ion MH12210型號(hào)蓄電池，額定參數(shù)為5V1.5A。經(jīng)過測(cè)試，該裝置打承受電流不超過1A，在1.5V至30V電壓內(nèi)均可工作，根據(jù)表2-1，滿足自行車騎行狀態(tài)下的充電需求。

4.結(jié)論

本文在分析了自行車不同騎行狀態(tài)下的輸出電壓電流范圍后，根據(jù)其值設(shè)計(jì)了穩(wěn)壓整流蓄電裝置。實(shí)現(xiàn)了利用花鼓發(fā)電為蓄電池充電，從而給電子產(chǎn)品充電的功能。適用于任何自行車，為人們的出行帶來了很大的便利，具有較高的推廣價(jià)值和應(yīng)用前景。

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