Как сделать динамо-машину своими руками: шаг за шагом
Дата публикации: 25 марта 2020
Использование множества электронных устройств делают человека зависимым от источников питания. Поэтому авария на централизованной сети или быстро севшие батарейки приобретают масштаб глобальной катастрофы. Приобрести свободу от посторонних факторов и всегда иметь под рукой энергонезависимое зарядное устройство позволит сборка динамо-машины своими руками. Может показаться, что ее проще купить на Алиэкспресс. Но, чтобы разобраться с тонкостями физики процесса, лучше все же собрать динамо-машину, подогнав и заботливо отрегулировав каждый элемент.
Конструктивные элементы динамо-машины и их особенности
Небольшое количество деталей упрощает процесс сборки модели, но требует тщательности и внимания.
Подойдет консервная банка достаточного диаметра или отрезок металлической трубы. Оба варианта требуют утяжеления. Для этого на поверхность изделия приваривается небольшая металлическая полоса аналогичной ширины. Одновременно из остатков металла следует сделать сердечники для электромагнитов. Для этого несколько полос железа под размер корпуса взаимно скрепляют и соединяют паяльником по бортам. Готовые сердечники крепят к отверстиям в корпусе, проделанным друг против друга. Для закрепления вращающегося якоря, который будет изготовлен на следующем этапе, в корпусе делаются две подшипниковые полосы и стойка из латуни или жести.
Эта деталь – одна из самых сложных в устройстве. Потребуется несколько жестяных пластин, из которых вырезается около 120 кругов диаметром чуть меньше диаметра корпуса. Их следует разметить: разметить круг на 8 секторов и провести окружность относительно центра диаметром около 38-40 мм. В точках пересечения окружности и секторов сверлят отверстия 8 мм. Пластины фиксируются гайками и надеваются на ось.
Эту деталь проще изготовить из трубы. Фрагмент размерами 25 см длиной и таким же диаметром распиливается на 4 равные части. Из сухой древесины, эбонита или фибры вырезается цилиндр с диаметром и длиной около 25 мм. В его центре высверливается отверстие, чтобы деталь села на ось якоря. Фрагменты трубы крепятся к цилиндру шурупами так, чтобы концы крепежей не подходили к оси якоря во избежание замыкания. Расстояния между фрагментами труб заполняются канифолью.
Щеткодержатель применяется для снятия напряжения с поверхности коллектора. Его основание толщиной около 10 мм изготавливается из диэлектрика. В нем необходимо сделать три отверстия под щетки и одно в центре для надевания на ось подшипника. Щетки изготавливаются из медных или латунных пластин длиной около 40-50 мм со сквозным отверстием под болты. Благодаря его наличию по мере приближения к коллектору сила нажима будет меняться. Щетки фиксируют шайбами, а их концы затачиваются под небольшим углом, чтобы они плотно касались поверхности коллектора.
Как сделать обмотку
Чтобы сделать динамо-машину своими руками, потребуется около 0,5 кг медной проволоки с бумажной изоляцией 0,5 — 0,8 мм толщиной. При толщине 0,5 мм будет вырабатываться напряжение 25 В с силой тока в 1 ампер, при толщине 0,8 мм — 8 вольт и 3 ампера. Для электромагнита следует отмерить 450 гр проволоки, остаток пойдет на обмотку якоря. Намотка выполняется обычным способом с плотным прилеганием витков и надежной фиксацией концов.
Сборка конструкции
Последовательность работ выглядит так:
Есть и более простой вариант сборки, позволяющий получить общее представление о конструкции динамо-машины:
На заключительном этапе необходимо отрегулировать щетки, расположив их края вплотную к коллектору. Важно, чтобы его вращение не затрудняли расположенные рядом элементы. К собранному устройству можно подключить батарею на 20 Вт: если якорь будет вращаться, а мотор – работать, сборка проведена верно.
Вам нужно войти, чтобы оставить комментарий.
Динамо-машина своими руками для велосипеда, для зарядки телефона: устройство
Генератор, позволяющий получить электрическую энергию благодаря вращению (механической энергии), именуется динамо-машиной. Постоянный ток, ею вырабатываемый, в связи со своими качествами применяется в быту не так часто, как переменный. Все электростанции оснащены гигантскими генераторами переменного тока (альтернаторами). Несмотря на это, динамо-машина остается актуальным приспособлением, которое хорошо служит в некоторых электротехнических областях, например, при зарядке аккумуляторов. Поэтому небольшой генератор, собранный своими руками, всегда найдет себе применение.
Кто изобрел динамо-машину и как она устроена?
В 1831 году английский физик Фарадей обнаружил необычное электромагнитное явление. В медном проводе во время вращения между магнитными полюсами возникало электромагнитное поле. Именно оно возбудило движение электронов по проводнику. На основе исследований физик сформулировал закон электромагнитной индукции. Проводником служила медная проволока, накрученная на стержень из металла, обладающий магнитным свойством. Когда магнитные частицы в стержне располагались в соответствии с полюсами, он превращался в магнит и притягивал к себе металлические предметы. Чтобы намагнитить стержень, можно использовать катушку или постоянный магнит. Эффект возникнет при сильном вращении одного электромагнита вокруг другого.
В том же году появился прибор для преобразования электрической энергии в механическую. Первые электродвигатели напоминали паровые машины: только вместо цилиндров устанавливали электромагниты, вместо поршней – металлические якоря.
В 1834 году русский академик Борис Якоби создал первый электродвигатель с вращающимся якорем. Через 4 года академик применил усовершенствованный электромотор на первой в мире моторной лодке. Первый в мире генератор переменного тока был построен Павлом Яблочковым. А поистине революционным стало изобретение другого русского ученого М. Доливо-Довольского – генератор трехфазного тока.
Динамо-машина своими руками, ее элементы
Для того чтобы построить динамо-машину, потребуются такие основные элементы, как корпус, вращающийся якорь, коллектор, щеткодержатель, щетки, медная проволока с изоляцией.
Рассмотрим подготовку каждого элемента в отдельности.
Существуют разные варианты изготовления корпуса. Для него подойдет консервная банка, отрезок трубы (диаметр 100 мм). Во-первых, надо вырезать дно банки и утяжелить корпус. Для этого с внутренней или наружной стороны банки очень плотно в несколько рядов навернем полоску из железа такой же ширины. Затем приклепываем или припаиваем полоску к корпусу.
Во-вторых, из жести или железа изготавливаем сердечники для электромагнитов и башмаки для них. Берем полоски жести по ширине корпуса, изгибаем, накладываем друг на друга, скрепляем железной проволокой и припаиваем их по бортам. К отверстиям в корпусе, расположенным напротив друг друга, крепим сердечники.
С помощью шурупов приворачиваем корпус к колодке (деревянной или металлической). В корпусе делаем две подшипниковых полоски (латунь или толстая жесть, размер 110х20 мм) и стойку (80х20 мм) для закрепления якоря. Полоски спаиваем крестом, в центре делаем отверстие по диаметру оси. Такое же отверстие в стойке в 10 мм от конца. В отверстия подшипников можно впаять медные трубочки (10-15 мм с диаметром 8 мм). К корпусу первый подшипник припаиваем концами полос, после система выгнется наружу.
Изготавливать якорь надо тщательно, так как от него во многом зависит, как будет работать динамо-машина. Можно собрать якорь из жестяных пластин. Толщина всех пластин должна быть равна толщине корпуса (50 мм), при их изготовлении требуется особая точность. Из железа придется вырезать примерно 120 кругов (по 46 мм в диаметре). Каждый круг делим на восемь секторов с помощью циркуля, делаем разметку через центр круга, в центре кругов проводим по две окружности диаметром 8 и 38 мм. На пересечении большой окружности с линиями секторов проводим еще круги по 8 мм. На всех круглых пластинах, там, где расчертили окружности, с точностью просверливаем восемь отверстий по 8 мм.
Плотно скрепляем пластины гайками и надеваем на ось, должен получиться якорь с круглыми продольными пазами. Острые углы в пазах закругляем напильником.
Изготовление коллектора и щеткодержателя
При сборке динамо-машины, в частности коллектора и щеткодержателей, требуется внимание и аккуратность.
Коллектор можно изготовить из трубки (медь, латунь) или собрать из пластин. Потребуется трубка диаметром 20-25 мм и длиной 25—30 мм, которая распиливается на 4 равные части. В пластинах просверливаются по два двухмиллиметровых отверстия.
Затем вырезаем цилиндр (диаметр 20-25 мм, длина 25 мм) из фибры или эбонита, подойдет и сухое дерево. В центре цилиндра делаем отверстие, чтобы он плотно мог войти на ось якоря. Пластинки крепим к цилиндру с помощью мелких шурупов, каждый раз оставляя между ними пространство в 1-2 мм. Можно использовать скрутки из проволоки и изоляционную ленту. Шурупы не должны касаться оси, иначе будет замыкание. Зазоры между пластинами заполняем канифолью.
Щеткодержатель со щетками применяется для снятия напряжения в коллекторе. Щетки должны выдвигаться и поворачиваться вокруг оси якоря, чтобы менять силу и угол нажима на коллектор. Основание толщиной 10 мм изготовим из фибры, эбонита или пропарафиненного дерева. Просверлим в нем три отверстия, чтобы для двух крайних подошли болты. Берем болты из меди или радиоконтакты по 35 мм. Болтики, закрепляющие щетки, вкручиваем с гайками для зажима.
Делаем подшипниковую стойку, в верхнем конце которой просверливаем отверстие, вставляем отрезок медной трубки и припаиваем. Щетки можно сделать разными способами, из медных, латунных пластин или приготовить угольные щетки. Это могут быть пластины длиной 40-50 мм с сечением 10-15 мм. На конце щетки просверливаем продолговатое сквозное отверстие длиной 20 мм под болтики. Такое отверстие позволит менять нажим, приближая щетки к коллектору. Крепим щетки шайбами. Чтобы щетки плотно касались коллектора, затачиваем их концы наискось.
Обмотка
Для обмотки будем использовать медную проволоку с бумажной изоляцией сечением 0,5-0,8 мм. Необходимо приобрести полкилограмма проволоки, толщина которой будет влиять на напряжение и силу тока. Например, при обмотке проволокой 0,5 мм будет вырабатываться 25 вольт при силе тока в 1 ампер, если взять проволоку 0,8 – 8 вольт при силе в 3 ампера. Перед началом работ проволоку делим на две части. Для обмотки электромагнита потребуется 450 г провода 0,5 и 60 г для обмотки якоря. Если купили проволоку 0,8, для электромагнита отложим 430 г, а для якоря – 70 г.
Сборка динамо
Динамо-машина своими руками собирается в несколько этапов:
Регулировка динамо-машины
Динамо-машина для велосипеда
Небольшой генератор для велосипеда устанавливается на боковой стенке покрышки. Он позволяет заряжать аккумуляторы мобильников, приемников и других устройств, зажигает фары. Бутылочная динамо-машина называется еще и боковым динамо. При езде покрышка приводит в движение ролик динамо, вращающий электрогенератор.
Для велосипедного генератора можно взять динамо-втулку, динамо-каретку. Подойдет и бесконтактная динамо-машина. Телефон она сможет зарядить вполне успешно.
Эксплуатация динамо-машины для велосипеда
Тщательная установка динамо очень важна, при этом надо учесть угол, высоту и давление. Для запуска велосипедная динамо-машина бутылочного типа перемещается и подсоединяется, а динамо-втулка просто включается вручную или автоматически.
Эксплуатировать динамо надо строго по инструкции.
Динамо-зарядник
В полевых условиях всегда пригодится простая «крутилка», динамо-машина для зарядки телефона. Актуальными являются зарядники со встроенным аккумулятором. Встречаются механические зарядники, также не занимающие много места. Многие современные «крутилки» снабжены фонариками.
Данные устройства вполне успешно заряжают мобильные телефоны. Например, при вращении ручки 2-3 оборота в секунду можно получить значение коэффициента от 0.65 до 2.5. Пару минут покрутил и можно говорить по телефону от 2 до 5 минут. Все зависит от модели и условий приема. Ручная динамо-машина не сможет снабжать мощный смартфон с большим дисплеем. Механическая зарядка обеспечит результат в связке с простым телефоном вместе с гарнитурой hands-free.
Мощный генератор своими руками
Мощный генератор электроэнергии можно собрать, используя старый велосипед без восьмерок на заднем колесе. Подойдет 28-дюймовое колесо и передняя звездочка на 52 зуба, но возможны и другие варианты, например, 26-дюймовое и звездочка на 46 зубов. В первую очередь снимаем ненужные детали: переднее колесо, покрышки, переключатель передач, тормоза. Устанавливаем велосипед на подставку.
Для регулировки натяжения генератора переменного тока используем натяжитель пружинного типа. Ремень не надо затягивать сильно, так как вращающий момент довольно низок. На руль закрепляем вольтметр, выключатель и лампочку. Если в доме есть дети, необходимо защитить движущиеся частям механизма, чтобы исключить возможность травматизма.
Универсальная портативная зарядка от динамо-машины для USB устройств своими руками
Это пошаговое руководство по созданию своими руками портативной USB зарядки, использующей велосипедную динамо-втулку в качестве источника энергии. Также смотрите инструкцию по сборке универсальной USB зарядки с литий-ионным аккумулятором на солнечной энергии. Если вы плохо дружите с электроникой, то вы можете купить готовую коммерческую USB-зарядку.
Необходимые инструменты и компоненты.
Инструменты, необходимые для создания USB динамо зарядки:
Необходимые компоненты для создания универсальной USB зарядки с питанием от динамо:
Цены невысокие из-за того, что компоненты заказывались в больших объёмах. У вас могут выйти другие цены.
Принципиальная электрическая схема USB зарядки с питанием от динамо-втулки:
Приступаем в сборке зарядки для USB устройств с питанием от динамо.
Шаг 1: Плата Veroboard.
Вырежьте участок платы Veroboard размером приблизительно 17 мм х 40 мм. Плата на фотографии ниже слишком длинная, приблизительно 65 мм в длину.
Шаг 2: Установка танталовых конденсаторов.
Припаяйте два миниатюрных дисковых танталовых конденсатора на стабилизатор напряжения. Следите, чтобы во время пайки не перегрелись компоненты и соблюдайте полярность (длинная ножка положительная).
Расположите конденсатор на 22 мкФ справа, а на 0,47 мкФ слева. Отрицательные полюсы должны оказаться посередине.
Шаг 3: Подготовка конденсатора C1.
Установите на конденсатор C1 термоусадочные трубки. Согните ножки (длинная ножка положительная) как показано на фотографии ниже. Постарайтесь сохранить ножки по возможности как можно более длинными, чтобы конденсатор было легче разместить внутри коробки ABS.
Шаг 4: Размещение компонентов на плате.
Чтобы правильно разместить компоненты на плате Veroboard, смотрите на первую фотографию ниже: три параллельные полоски посередине планки служат главными электрическими дорожками для компонентов. Полоса слева соответствует положительной стороне на принципиальной схеме.
Длинную ножку конденсатора C1 (+) необходимо разместить на самой левой полосе из трёх полос. Короткую ножку необходимо припаять на среднюю полосу.
Ножки мостового выпрямителя должны располагаться следующим образом. Положительные ножки (подписаны) идут слева. Отрицательные ножки должны идти по средней полосе. Провода от входящего переменного тока нужно подпаять на внешних полосках платы (слева и справа, как изображено на фотографии выше).
И наконец припаяйте стабилизатор напряжения.
Прежде чем продолжить собирать зарядное USB-устройство, посмотрите всё ли вы сделали правильно.
Приготовьте провод, который идет к динамо-втулке, и подсоедините его к ножкам мостового выпрямителя. Здесь полярность не имеет значения, поскольку мы имеем дело с переменным током. Подсоедините динамо-втулку, крутаните колесо и измерьте выходное напряжение на положительном и отрицательном выходах платы.
У нас должно получиться около 5 В.
Если ничего не работает, то проверьте полярность конденсаторов и других компонентов.
Теперь мы можем отрезать всё лишнее на плате Veroboard и согнуть конденсатор C1, чтобы он смог поместиться внутри коробки ABS.
Подсоедините кулер с помощью односторонней заклёпки. Она идеально подходит для этой цели, так как не занимает дополнительное пространство (особенно в высоту).
Прежде чем подсоединить провода, просверлите в коробке маленькое отверстие для кабельного сальника контргайки, установите его и пропустите через него провода.
Далее подключите разъём USB-A или Mini и Micro USB кабель напрямую к выходным ножкам стабилизатора напряжения. Подключите провода от динамо-втулки к мостовому выпрямителю.
Чтобы плата смогла поместится в контейнере, мне пришлось отпилить углы.
При использовании контейнера ABS, который указан в списке необходимых компонентов выше, вам необходимо дополнительно вырезать два отверстия на дне контейнера.
Итак у нас получилось стильное зарядное USB устройство с питанием от динамо-втулки. Для обеспечения водонепроницаемости я загерметизировал контейнер полимерной смолой. Герметизируйте контейнер только после того, как убедитесь, что зарядное устройство работает.
Второй вариант зарядного USB устройства с уплотнительным кольцами:
Делаем походную динамо-машинку для зарядки телефона своими руками
Привет всем! Сегодня в статье я попытаюсь вам подробнейшим способом описать изготовление полезной самоделки. А именно сегодня мы подробно рассмотрим, как сделать компактную динамо-машину для зарядки различных электронных устройств. Конечно, рассматривать данную самоделку как зарядку, которой вы будете постоянно заряжать ваш смартфон, не стоит. Но в какой-нибудь экстремальной ситуации где-нибудь в дороге или в лесу, экстренно зарядить пару процентов аккумулятора для звонка или просмотра своего местоположения по навигатору, отлично подойдет. Я считаю, что такая страховка должна валяться в рюкзаке каждого туриста. Тем более + ко всему этот девайс будет иметь функцию фонарика. Ну, что ж, думаю не стоит тянуть с длинным предисловием, погнали.
Ссылки на некоторые компоненты конструкции вы может найти в конце статьи.
Для динамо-машины понадобятся:
— Электродвигатель с металлическим редуктором
— Провода
— Micro BEC на 5 В
— Стандартное гнездо USB
— Светодиод 5 В
— Отрезок от ПВХ трубы (таким же диаметром как у редуктора двигателя)
— Тонкая фанера (лучше всего будет использовать бамбуковую фанеру) или пластик листовой
— Выключатель
Из инструментов также понадобится.
— Канцелярский нож
— Суперклей
— Термоклей
— Паяльник с паяльными принадлежностями
— Линейка
— Маркер
— Канцелярский нож
— Ножовка по металлу
— Изолента.
Изготовление динамо-машинки для зарядки устройств.
Первым делом необходимо раздобыть основной компонент самоделки. А именно основным компонентом у нас является электродвигатель с металлическим редуктором. Конечно, можно использовать и более простые версии движков с редукторами, где внутренние шестерни будут выполнены из пластика, но в таком случае самоделка потеряет свою надёжность и сможет подвести вас тогда когда она вам будет действительно необходима. Такие двигатели можно приобрести, как и в местных радио рынках, так и в интернет магазинах китайских коллег.
После того как раздобыли электродвигатель, переходи дальше. Сейчас нужно припаять пару проводов к контактам электродвигателя. Провода можно брать самые тонюсенькие, так как большой нагрузки они испытывать не будут. Длиной провода должны быть не более чем 10 см каждый, такой длинны будет более чем достаточно. Убираем изоляцию с кончиков проводов и припаиваем.
Для следующего шага необходимо приобрести micro BEC, ссылку на него вы можете обнаружить в конце данной статьи. Этот модуль является простейшим стабилизатором напряжения, который на вход принимает от 7 до 21 В. А на выходе он выдаёт 5 или 12 В, как переключить выходное напряжение смотрите в инструкции продавца к конкретно вашему модулю. Конечно, можно использовать и другие преобразователи, которые, стоят в 3-4 раза дешевле. Но основной особенностью micro моделей является их компактность, которая позволит максимально уменьшить корпус.
С micro BEC-ом следует сделать следующее. А именно другие концы проводов, что ранее припаяли к электродвигателю необходимо припаять во вход micro BAC-а (обычно эти контакты обозначаются как «IN» и «GND»).
Следующим шагом добавим в начинку классический USB разъём и светодиод. Для этого понадобится сам разъем, найти который я думаю, ни у кого не составит труда, а светодиод тем более. Возьмём два выше перечисленных компонента, снимем изоляцию с концов их проводов и параллельно соединим их между собой самым лучшим способом, скруткой.
Заготовку, состоящую из светодиода и USB разъёма, припаиваем к выходу на micro BEC-е. В итоге, на данном этапе у нас все должно получаться точно также как на изображение данном ниже.
Переходим к немаловажной части самоделки, а именно к корпусу. В качестве корпуса лучше всего использовать ПВХ трубу, в ней можно будет все аккуратно и компактно разложить. Трубу следует взять с внутренним диаметром 40 мм, так как внешний диаметр редуктора равен 39 мм, что позволит просто и плотно закрепить двигатель в корпусе, намотав на него пару витков изоленты.
Для корпуса из пластиковой трубы необходимо изготовить две заглушки. Эти заглушки можно вырезать из листового пластика, но автор решил их сделать из бамбуковой фанеры. Это хороший материал, с которым очень легко работать, он сам по себе как боле плотный картон.
Прикладываем ПВХ трубу к фанере и обводим её маркером, начерчивая при этом окружность необходимого для нас размера. Таких окружностей необходимо вырезать две. Вырезать можно при помощи обыкновенного канцелярского ножа. Вырезав окружности, их следует выронить, чтобы окружности были «идеальными».
Сначала необходимо взять одну из только что вырезанных окружностей и сделать с ней следующее. А именно на ней нужно будет расположить USB разъём и светодиод. Прикладываем USB разъём к фанере, обводим его маркёром и уже по конторы вырезаем отверстие при помощи того же канцелярского ножа. Затем то же самое проделываем и со светодиодом. Компоненты на заглушке вы можете располагать как угодно, а точнее как вам удобнее.
На второй заглушке тоже необходимо вырезать отверстие, но уже для вала редуктора. Для этого маркером отмечаем расположение непосредственно самого вала и вырезаем отверстие канцелярским ножом. И у нас должно получаться как на фото ниже. Также автор для предания более опрятного вида обклеил заглушки с внешней стороны самоклеящейся пленкой под карбон.
После чего на корпусе необходимо расположить выключатель. Рекомендую использовать миниатюрный выключатель. Прикладываем выключатель к той части ПВХ трубы, где мы хотим его расположить, маркером оставляем метки и аккуратно вырезаем отверстие канцлерским ножом.
Далее необходимо все компоненты засунуть в корпус. Для этого как я уже упоминал ранее необходимо сделать шире корпус редуктора, для этого используем изоленту. Наматываем изоленту на сам корпус так, чтобы двигатель плотно зашёл в корпус и сидел в нём надёжно.
Просовываем через отверстие провод от светодиода через отверстие и прикусываем его. К концам перекусанного провода припаиваем выключатель. Выключатель в данном случае будет служить только для включения и выключения светодиода. Это нужно для того чтобы светодиод не забирал часть энергии и ток зарядки не терялся.
Устанавливаем заглушки. Приклеиваем к заглушке разъём USB и светодиод, при помощи термоклея в свои посадочные места. Саму заглушку к корпусу приклеиваем на суперклей, смазав сначала ПВХ трубу клеем и подождав пару секунд пока клей подплавит пластик. Вторую заглушку крепим к корпусу с другой стороны и делаем это точно так же как и с первой заглушкой.
После чего необходимо изготовить рукоятку для удобного вращения вала. Для этого автор использовал 3Д принтер, сделав примитивную модельку, и распечатал её. Я вам рекомендую сделать также, тем более в настоящее время цены на услуги 3Д печати упали, и такая рукоятка обойдётся в пару копеек. К этой рукоятке необходимо прикрутить винтик и закрепить его гайкой.
Надеваем ручку на вал и все готово! Остаётся лишь протестировать самоделку. Для этого возьмём телефон и попробуем его зарядить, результаты тестов вы можете наблюдать ниже.
Вот видео автора самоделки (сборка данной самоделки начинается с 3:50 и длится по 6:15) :
Понравилась статья? Подпишитесь на канал, чтобы быть в курсе самых интересных материалов