Handkurbel-Gleichstromgenerator - eine einfache Dummy-Last, die nicht durchbrennt?

Ich arbeite an einem Projekt, das es einem Benutzer ermöglicht, einen Handgenerator anzukurbeln, während Strom- und Spannungssensoren die Ausgabe messen. Nachdem der Benutzer das Anlassen beendet hat, zeigt die Software Informationen darüber an, wie viel Leistung ausgegeben wurde.

Dies ist der Generator, den wir verwenden: http://windstreampower.com/Human_Power_Generator.php

Es scheint, als ob es ein einfaches Problem sein sollte. In der aktuellen Konfiguration habe ich jedoch den mitgelieferten 12-V-Spannungsregler verwendet und Strom in 12-V-Glühlampen eingespeist, und sobald das Rig stark beansprucht wird, brennt der Spannungsregler durch und die Glühbirnen brennen durch.

Die Einrichtung ist wie folgt:

Handkurbel => 12V Spannungsregler => 12V Glühlampe (50W)

Ich frage mich also, ob es einen alternativen Ansatz für diese Konfiguration gibt (wir brauchen keine Glühbirnen oder etwas Sichtbares). Vielleicht die Kurbel direkt in eine 12-V-Batterie mit einer Art Laderegler und konstantem Stromverbrauch einspeisen? Vielleicht den Generator an mehrere Glühbirnen in Reihe anschließen?

Was ist die einfachste und kostengünstigste Dummy-Last, die wir an den Generator anschließen können, nur damit wir Strom- und Spannungswerte der Ausgangsleistung des Benutzers erhalten, während er ankurbelt?

Klingt so, als würden Sie einen Widerstand beschreiben, aber es ist schwer zu wissen, was die Software misst / annimmt. Ich bin mir also nicht sicher, ob Ihre Messwerte noch korrekt wären.
Die Software nimmt die momentanen Strom- und Spannungsmesswerte (ein paar Mal pro Sekunde) und multipliziert sie einfach miteinander, um einen Leistungsmesswert zu erhalten. Der Benutzer kurbelt 15 Sekunden lang, dann wird ein Diagramm seiner Leistungsabgabe über die Zeit und einige grundlegende Vergleiche aus der realen Welt angezeigt („Sie könnten ein iPhone X Minuten lang mit Strom versorgen“). Ich bin eher ein Softwareentwickler als ein Elektroingenieur, also bin ich definitiv grün, wenn es darum geht, die Auswirkungen verschiedener Lasten auf diese Messwerte zu verstehen.
In diesem Fall hat @Brian Carlton Recht. Abhängig von der Auflösung des Strommesswerts könnte ein kleiner Widerstand mit hoher Wattleistung besser sein als ein Widerstand mit großem Wert (der den Strom reduzieren würde).
Wir haben so etwas ähnliches in der Schule aufgebaut, ohne die Leistungsmessung. Der Generator erzeugte einen ziemlich weiten Spannungsbereich, möglicherweise bis zu etwa 24 V, wenn Sie sich dafür entschieden haben. Wir haben einfach normale Autoscheinwerferlampen als Last verwendet - sie schienen mit der kurzzeitigen Überlastung in Ordnung zu sein.

Antworten (5)

Sie benötigen Leistungswiderstände (zB von Ohmite ). Einfach, nicht so teuer (~$5 US).

Am Regler würde ich nicht rumbasteln.

BEARBEITEN: Wie @Alan Christopher Thomas betonte, wird dies heiß. Bei längerem Gebrauch (mehr als ein paar Sekunden) sollten Sie einen zusätzlichen Kühlkörper in Erwägung ziehen.

Also vielleicht so etwas? amazon.com/Power-Rating-Resistance-Aluminum-Resistors/dp/… Würde das bedeuten, dass ich einen Kühlkörper anschließen sollte, nur um sicherzustellen, dass es nicht zu heiß wird?
Ich habe heute Morgen eines davon abgeholt, und es scheint wirklich gut zu funktionieren, mit schönen Messwerten: i.imgur.com/WmLUc.jpg Das Drehmoment fühlt sich genauso an wie bei einer 50-W-Glühbirne. Die Hitze ist definitiv ein Problem. Es wird sehr schnell heiß, also werde ich versuchen, ein großes Stück Schrott und Wärmeleitpaste zu finden, um zu sehen, wie das geht, und dann hier berichten, was ich herausgefunden habe. Danke!
Vielleicht einen 12-V-Lüfter über die Widerstände laufen lassen ... Ich weiß nicht, ob dies Auswirkungen auf Ihre Messwerte hat.
Hier ist das Setup mit dem Widerstand: i.imgur.com/XKzjz.jpg Das ganze Zeug, das rechts am Holz montiert ist, ist nur Sensorausrüstung für den Computer. Wir haben den Widerstand an der abgebildeten Aluminiumbox montiert. Es wird immer noch ziemlich schnell heiß, kühlt aber etwas schneller ab als ohne das zusätzliche Metall. Das Setup hat an Wochentagen eine ziemlich geringe Nutzung, also werden wir es uns heute ansehen und sehen, wie es funktioniert. Neben dem Setup befindet sich eine Steckdose, sodass wir möglicherweise nur einen kleinen Lüfter besorgen, der vom Handkurbelsystem getrennt ist, um den Widerstand zusätzlich zu kühlen.
Gestern richtig gut gespielt. Die Kurbel wurde etwa 70-80 Mal verwendet und schien großartig zu funktionieren! Widerstand war die Antwort.

Wenn Sie zufällig eine Autobatterie zur Verfügung haben, würde das gut funktionieren. Handkurbeln kann eine Autobatterie auf keinen Fall überladen, und es hält die Spannung ziemlich konstant. Sie werden auch Ihre Muskelarbeit haben, um den Akku aufzuladen, aber ich weiß nicht, wie relevant das in Ihrem Setup ist.

Als Alternative habe ich das auch schon öfters in Erwägung gezogen. Wir haben eine ziemlich große 12-V-Batterie zur Hand. Ich bin jedoch misstrauisch, weil das Setup in den wenigen Wochen, in denen es für die Öffentlichkeit zugänglich war, bereits 2500 Mal verwendet wurde und bis August unbeaufsichtigt geöffnet bleiben wird. Vielleicht, wenn ich eine MR16-Lampe an die Batterie angeschlossen lassen würde, um sie ständig zu entladen, damit sie nie überladen wird?
@Alan: Blei-Säure-Batterien können unbegrenzt bei einer Float-Spannung aufgeladen werden, die bei gewöhnlichen 12-V-Autobatterien normalerweise bei etwa 13,6 V liegt. Eine solche Batterie wird bei dieser Spannung genug Strom ziehen, dass eine Handkurbel wahrscheinlich nicht genug Strom liefern wird, um sie zu überladen. Wenn Sie sich wirklich Sorgen machen, können Sie einen Stromkreis über die Batterie legen, der sie über einen Widerstand entlädt, wenn sie über 13 V oder so liegt. Dann ist es immer bereit, zusätzliche Leistung aufzunehmen. Grundsätzlich ist eine Autobatterie "groß" im Vergleich zu der Leistung, die eine Handkurbel erzeugen kann.

Zementwiderstände (Vorsicht, können bei genügend Strom heiß werden):

Zementwiderstände

Beachten Sie, dass der Widerstandswert das Bremsmoment beeinflusst, dh je kleiner der Widerstandswert ist, desto schwieriger wird es, Ihren Generator schnell anzukurbeln (wahrscheinlich kein großer Unterschied bei langsamen Geschwindigkeiten).

Eine ziemlich offensichtliche Lösung besteht darin, den Regler wegzulassen und einfach eine Glühlampe (oder ein Netzwerk davon) zu verwenden, die jede Spannung aufnehmen kann, die der Generator ausgibt.

Als Bonus muss der Benutzer stark ankurbeln, damit die Glühbirne heller und mit einer höheren Farbtemperatur leuchtet.

Bei einem Regler gibt es keine zusätzliche Rückkopplung für ein schnelleres Anlassen, sobald der Regler genügend Eingang hat, um die Spannung auf 12 zu halten.

(Keine zusätzliche Rückmeldung außer dem Durchbrennen des Spannungsreglers, das heißt, haha).

Ich habe derzeit das gleiche Problem mit einem ähnlichen Generator http://windstreampower.com/443540_PMDCG.php . Ich habe das Gefühl, dass die Verwendung einer Dummy-Last in meiner Anwendung zu viel Wärme erzeugt, wo die Drehzahl des DC-Generators nicht vorhergesagt oder mit mechanischen Mitteln geregelt werden kann. Ich erwäge derzeit einen PWM-Ansatz zur Strombegrenzung, aber in meinem System habe ich keine stabile Spannungsreferenz, um das Gate ein- / auszuschalten. Das ist ein Problem, das ich noch nicht gelöst habe.

Eine weitere Überlegung ist folgende: Die Generatoren sind so ausgelegt, dass sie für kurze Zeiträume mehr Strom erzeugen, und natürlich erwärmt sich der Körper des Generators. Während dieser Zeit (10 min oder 15 min) ist der Generator jedoch ziemlich brauchbar, und diesen nutzbaren Strom durch einen Widerstand zu verschwenden, erscheint verschwenderisch. Ein besserer Ansatz wäre es, den Generator für eine zulässige Zeit überbewertet laufen zu lassen und dann eine Begrenzung anzuwenden. Ein Thermistor könnte am Körper des Generators angebracht werden und die Gehäusetemperatur überwachen. Wenn die Gehäusetemperatur zu hoch wird, schalten Sie die Strombegrenzungsschaltung ein.

Wie man diese Strombegrenzungsschaltung erkennt, ist mir noch unbekannt. Ich lade eine Bank von Superkondensatoren mit einer Nennspannung von 25 V auf. Für den Gleichstromgenerator erscheinen sie in der Tat als sehr hohe Last, ein absoluter Kurzschluss, wenn V = 0 auf der Bank ist.

Keine schlechte Idee. Ich habe überlegt, einen Laderegler und eine Batterie zu verwenden, also hätte der Regler vielleicht eine Art eingebaute Begrenzung. Nicht 100% sicher. Wir hatten jeweils nur 15 Sekunden Strom und konnten einen riesigen Kühlkörper anbringen und viel Platz in der Baugruppe lassen, sodass ein Widerstand gut funktionierte. Aber es wurde SEHR heiß.
Handkurbel-Gleichstromgenerator - eine einfache Dummy-Last, die nicht durchbrennt?
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