國立勤益科技大學 電子工程系專題成果報告 指導老師 : 林熊徵教授 組 員 : 林仰泰 3A113093 廖振岳 3A113100 中華民國一百零四年六月 1
中文摘要 為了因應近年來節能省碳的需求, 利用磨電機在腳踏車穩定運轉下能發出電來, 讓交流電流經整流系統 ( 橋氏整流 ) 穩壓系統來對電瓶做充放電 因現代生活趨勢, 大多數人長期使用 3C 產品, 所以我們希望在除了照明系統外, 還可以利用腳踏車發電來達到節省能源 便利性及安全性 英文摘要 In response to the demand in recent years, energy-saving and carbon, the use of mill motor bike stable operation can be issued under the power and let the AC current flows through the rectifier system ( s bridge rectifier ), the regulator of the system to make the battery charge and discharge. Due to the trend of modern life that most people long-term use of 3C products, so we hope that in addition to the lighting system, you can also use bicycle power to achieve energy savings, convenience and safety. 2
目錄 中文摘要 2 英文摘要 2 目錄 3 甘特圖 4 研究動機 5 電路方塊圖 5 電路圖 6 磨電機 7 電量顯示 10 電流表 14 電源 16 方向燈及照明 17 USB 充電 20 腳踏車成品圖 21 結論 24 未來展望 24 參考資料 25 3
甘特圖 9 月 10 月 11 月 12 月 1 月 2 月 3 月 4 月 5 月 6 月 找資料 購買材料 麵包板測試 PCB 板製作 成品安裝 4
研究動機 以市面上的腳踏車發電照明為例, 照明系統會因為剛啟動造成閃爍, 或是因為腳踏車停止時使照明系統停止運作 為了改善此項缺點, 我們利用電瓶做充放電動作, 來穩定照明系統 電路方塊圖 5
電路圖 6
磨電機 磨電機 : 選了磨電機 12v-6w, 因為瓦數高, 而且換車使用容易 下方黑色部份遮住的是彈簧, 旁邊的直立鐵片是彈簧開關, 就是使用這個彈簧將磨電機滾輪靠往輪子, 提供摩擦力道 磨電機本體 連接點銅片可以壓下插入電線, 放開回彈卡住, 不用纏線就可固定 電源連接點 7
改裝 : 也不算改裝, 因為試用時發現原本的滾輪好像很容易磨損, 所以套了個水管上去給他磨 磨電機套水管 遇熱脫膠情況 8
穩定狀態下可以輸出約 13V 的交流電 9
電量顯示 這是我們這顆電瓶 (SOMA 免加水充電電池電壓 6V 容量 4A) 的額定殘存容量對照的電壓, 而我們在電量顯示的部分是採用 OPA 比較器做顯示, 分別採用 90% 70% 50% 30% 顯示 10
當電壓高於 6.4V 時, 代表電池電量還有 90% 以上, 所以,LED 全亮 11
當電壓介於 6.4V 與 6.2V 之間, 表示電池電量低於 90%, 但在 70% 以上, 此時, LED 除了 90% 顯示以外, 其他全亮 當電壓介於 6.2V 與 6V 之間, 表示電池電量低於 70%, 但在 50% 以上, 此時,LED 顯示 50% 電量 當電壓介於 6V 與 5.8V 之間, 表示電池電量低於 50%, 但在 30% 以上, 此時,LED 顯示 30% 電量 12
當電壓低於 5.8V 時, 表示電池電量低於 30%, 此時的電量顯示為全部不亮 13
電流表 我們在 7808 之後對電瓶充電端增設了一顆電流表, 經過這顆電流表, 我們可以清楚的知道有多少的電流直接對電瓶做充電動作 當磨電機沒有運轉的狀態下, 電流表顯示 0mA 因每個人騎車速度的不同, 有的快有的慢, 輸出的電流量也有所不同 以一般人騎車的平均速度下, 大約為 70mA 14
在我們實際測量的狀況下 : 磨電機無充電狀態 : 電瓶消耗電流 使用時間 只供電量顯示 35mA 114.2hr 前燈 + 方向燈 +USB 220mA 18.2hr 磨電機有充電狀態 ( 已沒使用燈具與 USB 充電為例 ): 電瓶充電電流 充電時間 平均騎車速度 70mA 114.2hr 快速騎車速度 100mA 61.5hr 15
電源 鉛酸電池每一個單一 CELL 額定電壓為 2V, 常見的 6V 12V 24V 的鉛酸電池就是以 3 個 CELLs 6 個 CELLs 12 個 CELLs 串連成一個鉛酸電池組 鉛酸電池常用於浮動充電使用的裝置, 如不斷電系統 緊急照明燈等, 時常保持著充電狀態, 另外也可使用於循環充電使用上, 如充飽後使用, 等放電完後, 再充電這樣的循環 如用浮動充電, 充電電壓定於每個 CELL2.275V, 所以, 如果是 6v 的電池, 就是用 6.825v 如果是循環使用, 每個 CELL2.45v,6v 的電池就是用定電壓 7.35v 充電 因為電池為 6V, 為 3 個 CELLs 所以 2.275V*3=6.825 磨電機發電 NO 降壓 6.8V 繼電器 COM 主電路 NC 電瓶供電 電量指示 為保持電池壽命, 充電電壓最好是在 6.825V 以下 ; 為以最快速的時間對電池充電, 充電電壓最好是在 6.4V 以上 所以, 為了達到最高效益, 充電電壓應介於 6.825V 至 6.4V 取最高值 16
方向燈及照明 前燈是以 8 顆 LED 做照明 17
我們方向燈有兩個, 分別為左右燈 為了增加顯眼程度, 我們在方向燈加了 NE555 無穩態震盪電路做閃爍控制 18
使用 555 無穩態震盪電路做閃爍控制,555 觸發後便會維持著 T 秒的方波, 其高電位及低電位的時間長度由 Ra Rb 及 Cr 決定, 公式如下 : 在此 Ra 使用 4.7kΩ,Rb 使用 150k Ω,Cr 使用 10uF LH=0.693(4.7k+150k)10u=1.07 秒 LL=0.693*150k*10u=1.03 秒 T=0.693*(4.7k+150k)*10u=2.1 秒接上 555 電路後, 讓方向燈呈現亮暗各一秒周期的閃爍 19
USB 充電 使用 7805 做穩壓電路供電 USB 20
腳踏車成品圖 21
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結論 我們製作這個專題, 增加許多在腳踏車上的應用, 如照明燈 方向燈及充電等等, 改善了大多數人對於腳踏車不便利及不安性的想法, 雖然成品並非完美, 也還有很大的進步空間, 但在此專題中, 我們學到了很多, 更達到了我們對此專題的理念 未來展望 我們希望這個專題未來的發揮有更多的便利性, 可以增設例如 : 衛星導航 行車紀錄器 後方來車感測器 等, 也藉由這些增加的設備, 來達到腳踏車騎士的安全, 以及節能減碳的效果 24
參考資料 http://gc.digitw.com/program/ne555-calc/555%20timer%20calculator.htm http://www.mobile01.com/topicdetail.php?f=318&t=3369767 http://tw.renesas.com/edge_ol/engineer/03/ http://wagai.pixnet.net/blog/post/17969179-%e6%b1%bd%e8%bb%8a%e9%9b%bb %E7%93%B6%E5%85%85%E9%9B%BB http://www.cpu.com.tw/kh/batt/7/batt-1.html 25