Πρόθεση
Όταν μετακινούμαστε (ταξιδεύουμε, και όχι μόνο) με ποδήλατο, έχουμε την ανάγκη φόρτισης ηλεκτρικών/ηλεκτρονικών συσκευών. Θα θέλαμε πάντα διαθέσιμη ηλεκτρική ενέργεια, δηλ. γεμάτες μπαταρίες χωρίς να χάσουμε την ανεξαρτησία της κίνησης περιμένοντας σε σημεία με πρίζα (βενζινάδικα, εστιατόρια κλπ.).
Δεν απαιτούνται ιδιαίτερες γνώσεις ηλεκτρονικής και ζωντανό παράδειγμα εγώ πρώτος: μην έχοντας ειδικές γνώσεις "ρωτώντας πήγα στην πόλη", με την πολύτιμη βοήθεια του ίντερνετ, πάντα, αλλά και ενός φίλου ηλεκτρονικού. Οι γνώσεις αυτές θα σε βοηθήσουν να καταλάβεις τις δυνατότητες, για να σχεδιάσεις και να υλοποιήσεις το δικό σου ποδηλατικό ηλεκτρικό σύστημα ανάλογα με τις δικές σου ανάγκες.
Απεχθάνομαι τις έτοιμες quick and dirty λύσεις, γιατί συνήθως πληρώνεις για να ανακαλύψεις σύντομα ότι αυτό που αγόρασες σε περιορίζει. Βασική αρχή είναι, be modular, γίνε αναλυτικός: σπάσε ένα σύστημα σε κομμάτια και δες πώς δουλεύει το κάθε κομμάτι, για να μπορείς να το συνδυάσεις με τα άλλα και να πετύχεις κάθε φορά αυτό που σε εξυπηρετεί καλύτερα. Η κατασκευή των εξαρτημάτων έγινε σιγά σιγά, χαλαρά, με δοκιμές. Το σημαντικό δεν είναι να αντιγράψεις αυτά που θα δεις, αλλά να ξέρεις πώς αποθηκεύεται και ανακαλείται η ηλεκτρική ενέργεια και ποια είναι τα προβλήματα στην πράξη. Όταν βρεθείς έξω μακριά στην ερημιά και χωρίς πρόσβαση σε πρίζα, αυτό που θα σε σώσει δεν είναι η προκάτ υψηλή τεχνολογία (που θέλει και ένα σκασμό λεφτά), αλλά η προνοητικότητα και η ικανότητα να αξιοποιείς απλά υλικά.
Πηγές ενέργειας
Οι δυνατές πηγές ηλεκτρικού ρεύματος για τον κινούμενο ποδηλάτη είναι δύο: α) ο ήλιος, β) το δυναμό του ποδηλάτου.
Ο ήλιος έχει το μειονέκτημα ότι απαιτεί συλλεκτικές επιφάνειες σημαντικού μεγέθους για τα δεδομένα του ποδηλάτη. Για να δώσει αρκετό ρεύμα ένα ηλιακό πάνελ πρέπει να έχει αρκετή επιφάνεια και είναι πρακτικά δύσκολο να βρίσκεται πάνω στο ποδήλατο. Απλά δεν βολεύει. Στις σχάρες έχεις άλλα πράγματα (σακκίδια, συμπράγκαλα που εξέχουν κλπ.), στο σκελετό επίσης άλλα (παγούρια, τρόμπα κλπ.), και επίσης μια επίπεδη επιφάνεια έχει προβλήματα με τον άνεμο.
Το δυναμό έχει δυο σημαντικά πλεονεκτήματα: α) δίνει σημαντικά περισσότερο ρεύμα, και β) το δίνει οποτεδήποτε κινείσαι χωρίς να σε απασχολεί. Είτε με ήλιο είτε με συννεφιά, είτε μέρα είτε νύχτα, είναι ένας ακατάπαυστος ενεργειακός τροφοδότης. Το μειονέκτημα, ότι δίνει ρεύμα μη εύκολα ελεγχόμενο: όσο πιο γρήγορα πας τόσο μεγαλύτερο. Θα δούμε όμως πώς θα το δαμάσουμε. Υπάρχουν και δυναμό με limiters αλλά δεν συνιστώνται, και ο λόγος είναι ότι εάν ξέρεις να δαμάσεις το ρεύμα, είναι προτιμότερο να το κάνεις εσύ αυτό όπως θα δούμε, παρά να σε δεσμεύει κάτι που άλλος έκανε χωρίς να ξέρει τι εσύ θέλεις. Με παρακολουθείς; Δε θέλει να είσαι τρελός επιστήμονας για να κάνεις ωραία πράγματα, θέλει να σκέφτεσαι έξυπνα και να έχεις την επιμονή να βρίσκεις πληροφορίες και να τις υλοποιείς.
Το ρεύμα που δίνει το δυναμό
Ένα σύγχρονο δυναμό μπροστινής ρόδας.
Το τυπικό δυναμό μπροστινού κέντρου (hub dynamo) είναι απλός εναλλάκτης και δίνει ρεύμα εναλλασσόμενο. Χαρακτηριστικά του ηλεκτρικού ρεύματος είναι η τάση (Volt) και η ένταση (Ambere). Ο συνδυασμός τους δίνει την ισχύ (Watt). Το δικό μου, ένα shimano 3N70, τυπικό δυναμό χαρακτηρισμένο ως "6Volt/3Watt", δίνει ρεύμα 6V X 0,5A = 3W όταν το ποδήλατό μου πιάσει τα 7 χλμ./ώρα περίπου - το διαπιστώνουμε μετρώντας το ρεύμα (τάση) με ένα πολύμετρο. Η σχέση ταχύτητας-ρεύματος δεν είναι αναλογική, όπως φαίνεται σε αυτή τη σελίδα. Μετά από αυτή την (ασφαλώς μικρή και εύκολο να επιτευχθεί) ταχύτητα, η τάση αυξάνεται ανεξέλεγκτα και μη γραμμικά, συνεπώς χρειάζομαι ένα σύστημα περιορισμού της τάσης σε συγκεκριμένη τιμή, διότι οποιαδήποτε ηλεκτρική συσκευή δεχθεί ανεξέλεγκτο ρεύμα κινδυνεύει με ψήσιμο.
Για την ακρίβεια, μία συσκευή τυπικά έχει κάποιο κύκλωμα αυτοπροστασίας, το οποίο αντιδρά με κάποιον τρόπο στην υπερβολή. Π.χ. το κινητό μου όταν εισπράξει υπερβολικό ρεύμα απλά σβήνει. Ο κατασκευαστής επέλεξε ότι η προστασία της μπαταρίας είναι σημαντικότερη από το εάν ο χρήστης θα μείνει προσωρινά χωρίς τηλέφωνο, ώστε να καταλάβει ότι κάτι δεν πάει καλά.
Ο ανορθωτής
Σε αυτή τη σελίδα παρακαλώ μελέτησε ένα ηλεκτρονικό κύκλωμα που κάνει δύο δουλειές: α) ανορθώνει το εναλλασσόμενο ρεύμα σε συνεχές (κάθε συσκευή που δουλεύει με μπαταρία λειτουργεί με συνεχές ρεύμα), και β) περιορίζει την τάση σε συγκεκριμένη τιμή.
Η καρδιά του ανορθωτή είναι το limiter - ας το πούμε "78". Υπάρχει σε διάφορα βολτάζ, το 7805 για 5volt, το 7808 για 8volt κλπ. Κόστος υλικών για τον ανορθωτή = μερικά ευρώ (μονοψήφιο νούμερο). Έβαλα τα εξαρτήματα σε ένα κουτάκι, φροντίζοντας να κάνω τις κολλήσεις γερές και σταθεροποιώντας τα εξαρτήματα να μη παίζουν, γιατί αυτό το πράγμα δεν θα περάσει ήσυχες μέρες επάνω στο ποδήλατό μου. Θέλοντας να έχω δύο επιλογές στην τάση εξόδου -συγκεκριμένα 5 και 8 volt- πρόσθεσα ένα διπλό διακοπτάκι που γυρνά το κύκλωμα μέσα από το 7805 είτε το 7808 (θα δούμε γιατί).
Στον περιορισμό του ρεύματος η τάση είναι ο στόχος (διαφορά δυναμικού) και η ένταση ακολουθεί. Κατά την αρχή της ενέργειας, η εκάστοτε περίσσεια της ενέργειας μετατρέπεται σε θερμότητα. Η έκλυση θερμότητας αφορά το 78. Εάν δεις το data sheet του 78, επιδέχεται τάση εισόδου μέσα σε κάποιο όριο. Εάν σε κατηφόρα η ταχύτητα αυξηθεί πολύ (ή εάν η συσκευή τραβά λίγο ρεύμα) το 78 ανάβει και κορώνει. Το κατάλαβα αυτό καλά σε μία από τις πρώτες δοκιμές: έδινα ρεύμα σε έναν 5βολτο φακό κι ενώ στην ανηφόρα όλα δούλεψαν τέλεια, έπιασα κατηφόρα και σε ένα δεκάλεπτο το φως έσβησε, και ψαχουλεύοντας τον ανορθωτή να βρω τι έγινε ακούμπησε το δάχτυλό μου στη βίδα του 78 και έπαθα έγκαυμα. Καλή ψύξη λοιπόν στο 78, το οποίο έχει αναμονή για ψήκτρα. Για καλύτερη ψύξη, άνοιξα το κουτάκι, αντικατέστησα το πλαστικό στη μία πλευρά του με αλουμίνιο, και έδεσα επάνω στο αλουμίνιο κατευθείαν τα δύο 78 με θερμαγωγό αλοιφή κανονικά.
Συνιστώ να κατασκευάσεις μία μικρή πλατφόρμα στηριγμένη γερά στο τιμόνι ή το λαιμό, όπου θα εγκαταβιούν καλά δεμένα τα ηλεκτρικά εξαρτήματα. Είναι μια πρακτική θέση που δεν ενοχλεί, βρίσκεται πάνω από την μπροστινή ρόδα με το δυναμό, και πρέπει να ρίχνεις και καμιά ματιά, επειδή με τους κραδασμούς τυχαίνει κάποιο τζακ να ξεπιαστεί ή κάποια μπαταρία να ξεφύγει και να νομίζεις ότι φορτίζει ενώ αυτό πέρα βρέχει. Είναι ίσως καλό να τα τυλίγεις σε ένα πετσετέ ύφασμα π.χ. κομμένη κάλτσα, για προστασία από το κοπάνημα και για να μη τρώει ο ήλιος τα πλαστικά. Επίσης βρήκα καλό όλα αυτά τα ηλεκτρικά συμπράγκαλα, εξαρτήματα και καλώδια, να τα έχω σε ένα μικρό organizer με πολλά τσεπάκια, πάντα έτοιμα για δράση.
Μια αυτοσχέδια πλατφόρμα για τοποθέτηση εξαρτημάτων και συσκευών στο πιλοτήριο.
Η αρχή του power bank
Λοιπόν έχω ένα ρεύμα από την ανόρθωση όπως το θέλω, περιορισμένο στα 5Volt, το οποίο μπορώ να δώσω στο κινητό ή σε όποια άλλη συσκευή. Αυτή είναι η μία λογική. Η άλλη λογική είναι με το ρεύμα να φορτίζω μία αποθήκη ηλεκτρικής ενέργειας, δηλ. που αποθηκεύει την ενέργεια σε μία μπαταρία και στη συνέχεια θα τη δίνει σε άλλες συσκευές. Ένα power bank προσφέρει αξιόλογες επιλογές. Το δικό μου είναι αυτό. Εάν δεν ξέρεις τι είναι, διάβασε το έγγραφο για να καταλάβεις τις δυνατότητες.
Το power bank σε κατάσταση φόρτισης: από το δυναμό στον ανορθωτή (στα 5V) και από εκεί στην είσοδο φόρτισης του pb.
Το μαραφέτι το βρήκα σε φτηνή τιμή σε γνωστή και μη εξαιρετέα αλυσίδα καταστημάτων πώλησης τεχνολογικού σκουπιδαριού περιορισμένης διάρκειας ζωής. Μιλάμε, κατασκευασμένο έτσι ώστε η προσπάθεια ανοίγματός του να καταλήξει στην καταστροφή (ισχυρή συγκόλληση και κρυφές βίδες σε κρίσιμα σημεία για να σπάσει). Αλλά δεν ήξεραν με ποιον είχαν να κάνουν. Έπεσε ένα reverse engineering που τού άλλαξα τον αδόξαστο. Τα εξ ων συνετέθη, τρία: η βασική πλακέτα (control board, που μάλλον δεν παθαίνει τίποτα, εκτός πια αν έχω να κάνω με πολύ πονηρούς που έβαλαν time bomb σε μνήμη flash), και τα άλλα δύο -μια μπαταρία ιόντων λιθίου 3,7V/2200mah LiPO και το ηλιακό πάνελ- τα οποία είναι αντικαταστάσιμα και αναλώσιμα.
Be modular, είπαμε. Μπορώ λοιπόν -π.χ. λέω τώρα- να βάλω μία μπαταρία μεγαλύτερης χωρητικότητας. Ή να έχω πολλές μπαταρίες για φόρτιση (να τις κοτσάρω με τζακ). Ή ένα άλλο πάνελ ισχυρότερο αν επιμένω ηλιακά. Ή να μην έχω πάνελ καθόλου, αφού έχω το δυναμό μου.
Για ισχυρό ρεύμα, θα μπορούσα να δοκιμάσω έναν αριθμό φορτισμένων μπαταριών εν παραλλήλω (για ένταση) ή εν σειρά (για τάση).
Ή μπορώ να δώσω ρεύμα για νυχτερινό φωτισμό στο ποδήλατό μου όχι από το δυναμό αλλά από το power bank, έτσι ώστε να μη σβήνουν τα φώτα όταν το ποδήλατο σταματά. Το pb μπορεί πάντα να είναι στο δυναμό και να φορτίζει ανεξάρτητα από το εάν εγώ τραβώ ρεύμα ή όχι.
Το μεγάλο πλεονέκτημα του power bank είναι ότι δίνει ενέργεια άμεσα και όταν το ποδήλατο δεν κινείται. Π.χ. στη βραδυνή κατασκήνωση για φωτισμό χώρου δε χρειάζομαι φακό διάχυσης, δυο λεντάκια αρκούν κοτσαρισμένα στο pb.
Μετά το φράγμα των 5 volt...
Το pb δέχεται "ρεύμα φόρτισης USB" - δηλ. 5V και 500mA για να γεμίσει. Αυτός ήταν ένας λόγος επιλογής της τιμής 5V στο ρεύμα εξόδου του 78 του ανορθωτή. Ο άλλος ήταν ότι ξεκίνησα αυτά τα πειράματα για να φορτίσω το κινητό μου, που ήθελε ρεύμα φόρτισης 5V όπως μου είπε ο μετασχηματιστής του. Το pb δίνει και άλλες δύο επιλογές ρεύματος εξόδου, αλλά δυστυχώς όταν μια συσκευή πάει να τραβήξει πάνω από 500mA, τα φτύνει. Για αυτό έκανα τον ανορθωτή με την επιπλέον επιλογή για τα 8V, αφού άνετα πιάνει το 1,5Α ένταση έτσι και ανεβάσει ταχύτητα το ποδήλατο. Αυτό πρέπει να αξιοποιηθεί...
Κάπου στα συρτάρια μου υπάρχει ένα φορτιστάκι μπαταριών ΑΑ και ΑΑΑ. Αυτό εκτός από ρεύμα πρίζας, δέχεται και ρεύμα συνεχές στα 5-12 volt. Το γράφει καθαρά: input 5V-12V DC. Ώπα, εδώ είμαστε. Το συνδέω στο power bank, αλλά αποτυγχάνει, γιατί το ρεύμα που πάει να τραβήξει η συσκευή είναι απαγορευτικό για το pb. Τώρα θα δεις, απευθείας στον ανορθωτή και δοκιμαστική βόλτα. Ω ναι! Λοιπόν, στα 8V έξοδο ο ανορθωτής για τις μπαταρίες AA, και στα 5V για τις μπαταρίες ΑΑΑ, φαίνεται καλά. Πάει κι αυτό. Μέχρι τώρα λοιπόν φορτίζουμε:
-κινητό,
-κάθε συσκευή που δέχεται φόρτιση από USB port,
-μπαταρίες ΑΑ και ΑΑΑ.
Πολύ καλά. Μια χαρά είμαστε. Αλλά έχει κι άλλο...
Σετάρισμα φόρτισης μπαταριών AA/ΑΑΑ: δυναμό > ανόρθωση (8V/5V) > είσοδος DC του φορτιστή.
Από τις μπαταρίες των 3,6V προχωράμε στις 7.4V
Πόσο θα ήθελα να φορτίζω και τη μπαταρία της φωτογραφικής μου μηχανής! Η μπαταρία της παλιάς καλής Canon είναι μία Li-ion στα 7.4Volt. Όπως ανέφερα, μία λύση θα ήταν μία συστοιχία μπαταριών. Όμως θέλω κάτι πιο απλό. Ίσως τώρα καταλαβαίνεις γιατί επέλεξα το δεύτερο 78 στα 8V. Για την ακρίβεια ο φορτιστής της φωτογραφικής λέει 8,4V, αλλά εγώ σαν τζέντελμαν θέλησα να φερθώ ευγενικά στην μπαταρία, καθότι δεν θα έχω την πολυτέλεια της προστασίας της από υπερφόρτιση.
Ο φορτιστής, φορτωμένος με πατέντες, ξέρει μόνο από πρίζα και τίποτε άλλο. Όμως δεν ξέρει ούτε αυτός με ποιον έχει να κάνει. Ό,τι ανεβαίνει κατεβαίνει, ό,τι γυρίζει σταματά, κι ό,τι κλείνει ανοίγει. Τον άνοιξα. Πήρα δυο αγωγούς από τους ακροδέκτες της φόρτισης και τους έβγαλα σε μίνιτζακ στο πλάι. Μετά απλά ήθελε ένα καλώδιο από την έξοδο του ανορθωτή. Τεστ: ξοδεύω τη μπαταρία εντός μηχανής να πέσει, την μετρώ, συνδέω στο ποδήλατο, γυρνώ το διακοπτάκι στα 8V, βγαίνω βόλτα, ξαναμετρώ. Η τάση μεγαλύτερη! Φόρτισε! Το μόνο πρόβλημα ο κίνδυνος υπερφόρτισης καθώς δεν έχω monitoring (η συσκευή δεν λειτουργεί όπως σχεδιάστηκε), αυτό όμως είναι αντιμετωπίσιμο: φορώ τη μπαταρία στη μηχανή και βλέπω το επίπεδο φόρτισης. Οι μπαταρίες Li-ion δεν έχουν το πρόβλημα των παλιών επαναφορτιζόμενων με την περιοδικότητα κύκλων φόρτισης, ανά πάσα στιγμή μπορείς να φορτίσεις/αποφορτίσεις, οπότε εύκολο να μένω σε ασφαλή ζώνη φορτίου.
Σετάρισμα φόρτισης της μπαταρίας της φωτογραφικής: δυναμό > ανόρθωση (8V) > νέο τζακ φορτιστή. Χρησιμοποιώ τον φορτιστή ως υποδοχή στην ουσία, αλλά επειδή κάποια στιγμή μπορεί να βρεθώ σε πρίζα επιλέγω να τον έχω μαζί μου.
Μία άλλη φωτογραφική ερωμένη, η Sony717, δέχεται απευθείας στο σώμα της από τον φορτιστή της ρεύμα 8,4V. Τα πράγματα γίνονται ακόμα πιο εύκολα: χωρίς ανάγκη να μεταφέρεις φορτιστή, δίνεις το ρεύμα κατευθείαν μετά την ανόρθωση. Σε συσκευές με αυτό το χαρακτηριστικό, όπως βιντεοκάμερες κλπ., το μόνο πρόβλημά σου πλέον είναι να βρεις το κατάλληλο τζακ. Στην περίπτωση της παλιάς Sony δεν βρήκα εύκολα, αλλά έκανα κάτι απλό: έκοψα το καλώδιο και έβαλα μία κλέμα, και η συνέχεια προφανής.
Επίλογος
Συγχαρητήρια που διάβασες όλα αυτά! Ελπίζω να τα απόλαυσες. Με λίγη όρεξη για γνώση και πειραματισμό, με τη σύγχρονη τεχνολογία μπορούμε να κάνουμε μικρά θαύματα.
Ηλεκτρονικές πλακέτες μπορείς να βρεις έτοιμες στο ίντερνετ, σε σελίδες όπως το ebay, με διάφορα τεχνικά χαρακτηριστικά, πράγμα που μπορεί να σού δώσει μεγάλη ελευθερία στο σχεδιασμό. Όμως το να βρίσκεις λύσεις μόνος σου έχει άλλη χάρη, τη χάρη της ελευθερίας και της αυτάρκειας.
Είναι απόλαυση να μετακινείσαι ελεύθερα όπου θέλεις, με όλες σου τις συσκευές πάντα γεμάτες, για φωτισμό, επικοινωνία, φωτογραφία, βίντεο κλπ., χωρίς ανάγκη να σταματάς για φόρτιση, έχοντας πάντα δωρεάν ενέργεια από τον ίδιο σου τον εαυτό. Be free & enjoy.
Όταν μετακινούμαστε (ταξιδεύουμε, και όχι μόνο) με ποδήλατο, έχουμε την ανάγκη φόρτισης ηλεκτρικών/ηλεκτρονικών συσκευών. Θα θέλαμε πάντα διαθέσιμη ηλεκτρική ενέργεια, δηλ. γεμάτες μπαταρίες χωρίς να χάσουμε την ανεξαρτησία της κίνησης περιμένοντας σε σημεία με πρίζα (βενζινάδικα, εστιατόρια κλπ.).
Δεν απαιτούνται ιδιαίτερες γνώσεις ηλεκτρονικής και ζωντανό παράδειγμα εγώ πρώτος: μην έχοντας ειδικές γνώσεις "ρωτώντας πήγα στην πόλη", με την πολύτιμη βοήθεια του ίντερνετ, πάντα, αλλά και ενός φίλου ηλεκτρονικού. Οι γνώσεις αυτές θα σε βοηθήσουν να καταλάβεις τις δυνατότητες, για να σχεδιάσεις και να υλοποιήσεις το δικό σου ποδηλατικό ηλεκτρικό σύστημα ανάλογα με τις δικές σου ανάγκες.
Απεχθάνομαι τις έτοιμες quick and dirty λύσεις, γιατί συνήθως πληρώνεις για να ανακαλύψεις σύντομα ότι αυτό που αγόρασες σε περιορίζει. Βασική αρχή είναι, be modular, γίνε αναλυτικός: σπάσε ένα σύστημα σε κομμάτια και δες πώς δουλεύει το κάθε κομμάτι, για να μπορείς να το συνδυάσεις με τα άλλα και να πετύχεις κάθε φορά αυτό που σε εξυπηρετεί καλύτερα. Η κατασκευή των εξαρτημάτων έγινε σιγά σιγά, χαλαρά, με δοκιμές. Το σημαντικό δεν είναι να αντιγράψεις αυτά που θα δεις, αλλά να ξέρεις πώς αποθηκεύεται και ανακαλείται η ηλεκτρική ενέργεια και ποια είναι τα προβλήματα στην πράξη. Όταν βρεθείς έξω μακριά στην ερημιά και χωρίς πρόσβαση σε πρίζα, αυτό που θα σε σώσει δεν είναι η προκάτ υψηλή τεχνολογία (που θέλει και ένα σκασμό λεφτά), αλλά η προνοητικότητα και η ικανότητα να αξιοποιείς απλά υλικά.
Πηγές ενέργειας
Οι δυνατές πηγές ηλεκτρικού ρεύματος για τον κινούμενο ποδηλάτη είναι δύο: α) ο ήλιος, β) το δυναμό του ποδηλάτου.
Ο ήλιος έχει το μειονέκτημα ότι απαιτεί συλλεκτικές επιφάνειες σημαντικού μεγέθους για τα δεδομένα του ποδηλάτη. Για να δώσει αρκετό ρεύμα ένα ηλιακό πάνελ πρέπει να έχει αρκετή επιφάνεια και είναι πρακτικά δύσκολο να βρίσκεται πάνω στο ποδήλατο. Απλά δεν βολεύει. Στις σχάρες έχεις άλλα πράγματα (σακκίδια, συμπράγκαλα που εξέχουν κλπ.), στο σκελετό επίσης άλλα (παγούρια, τρόμπα κλπ.), και επίσης μια επίπεδη επιφάνεια έχει προβλήματα με τον άνεμο.
Το δυναμό έχει δυο σημαντικά πλεονεκτήματα: α) δίνει σημαντικά περισσότερο ρεύμα, και β) το δίνει οποτεδήποτε κινείσαι χωρίς να σε απασχολεί. Είτε με ήλιο είτε με συννεφιά, είτε μέρα είτε νύχτα, είναι ένας ακατάπαυστος ενεργειακός τροφοδότης. Το μειονέκτημα, ότι δίνει ρεύμα μη εύκολα ελεγχόμενο: όσο πιο γρήγορα πας τόσο μεγαλύτερο. Θα δούμε όμως πώς θα το δαμάσουμε. Υπάρχουν και δυναμό με limiters αλλά δεν συνιστώνται, και ο λόγος είναι ότι εάν ξέρεις να δαμάσεις το ρεύμα, είναι προτιμότερο να το κάνεις εσύ αυτό όπως θα δούμε, παρά να σε δεσμεύει κάτι που άλλος έκανε χωρίς να ξέρει τι εσύ θέλεις. Με παρακολουθείς; Δε θέλει να είσαι τρελός επιστήμονας για να κάνεις ωραία πράγματα, θέλει να σκέφτεσαι έξυπνα και να έχεις την επιμονή να βρίσκεις πληροφορίες και να τις υλοποιείς.
Το ρεύμα που δίνει το δυναμό
Το τυπικό δυναμό μπροστινού κέντρου (hub dynamo) είναι απλός εναλλάκτης και δίνει ρεύμα εναλλασσόμενο. Χαρακτηριστικά του ηλεκτρικού ρεύματος είναι η τάση (Volt) και η ένταση (Ambere). Ο συνδυασμός τους δίνει την ισχύ (Watt). Το δικό μου, ένα shimano 3N70, τυπικό δυναμό χαρακτηρισμένο ως "6Volt/3Watt", δίνει ρεύμα 6V X 0,5A = 3W όταν το ποδήλατό μου πιάσει τα 7 χλμ./ώρα περίπου - το διαπιστώνουμε μετρώντας το ρεύμα (τάση) με ένα πολύμετρο. Η σχέση ταχύτητας-ρεύματος δεν είναι αναλογική, όπως φαίνεται σε αυτή τη σελίδα. Μετά από αυτή την (ασφαλώς μικρή και εύκολο να επιτευχθεί) ταχύτητα, η τάση αυξάνεται ανεξέλεγκτα και μη γραμμικά, συνεπώς χρειάζομαι ένα σύστημα περιορισμού της τάσης σε συγκεκριμένη τιμή, διότι οποιαδήποτε ηλεκτρική συσκευή δεχθεί ανεξέλεγκτο ρεύμα κινδυνεύει με ψήσιμο.
Για την ακρίβεια, μία συσκευή τυπικά έχει κάποιο κύκλωμα αυτοπροστασίας, το οποίο αντιδρά με κάποιον τρόπο στην υπερβολή. Π.χ. το κινητό μου όταν εισπράξει υπερβολικό ρεύμα απλά σβήνει. Ο κατασκευαστής επέλεξε ότι η προστασία της μπαταρίας είναι σημαντικότερη από το εάν ο χρήστης θα μείνει προσωρινά χωρίς τηλέφωνο, ώστε να καταλάβει ότι κάτι δεν πάει καλά.
Ο ανορθωτής
Σε αυτή τη σελίδα παρακαλώ μελέτησε ένα ηλεκτρονικό κύκλωμα που κάνει δύο δουλειές: α) ανορθώνει το εναλλασσόμενο ρεύμα σε συνεχές (κάθε συσκευή που δουλεύει με μπαταρία λειτουργεί με συνεχές ρεύμα), και β) περιορίζει την τάση σε συγκεκριμένη τιμή.
Η καρδιά του ανορθωτή είναι το limiter - ας το πούμε "78". Υπάρχει σε διάφορα βολτάζ, το 7805 για 5volt, το 7808 για 8volt κλπ. Κόστος υλικών για τον ανορθωτή = μερικά ευρώ (μονοψήφιο νούμερο). Έβαλα τα εξαρτήματα σε ένα κουτάκι, φροντίζοντας να κάνω τις κολλήσεις γερές και σταθεροποιώντας τα εξαρτήματα να μη παίζουν, γιατί αυτό το πράγμα δεν θα περάσει ήσυχες μέρες επάνω στο ποδήλατό μου. Θέλοντας να έχω δύο επιλογές στην τάση εξόδου -συγκεκριμένα 5 και 8 volt- πρόσθεσα ένα διπλό διακοπτάκι που γυρνά το κύκλωμα μέσα από το 7805 είτε το 7808 (θα δούμε γιατί).
Στον περιορισμό του ρεύματος η τάση είναι ο στόχος (διαφορά δυναμικού) και η ένταση ακολουθεί. Κατά την αρχή της ενέργειας, η εκάστοτε περίσσεια της ενέργειας μετατρέπεται σε θερμότητα. Η έκλυση θερμότητας αφορά το 78. Εάν δεις το data sheet του 78, επιδέχεται τάση εισόδου μέσα σε κάποιο όριο. Εάν σε κατηφόρα η ταχύτητα αυξηθεί πολύ (ή εάν η συσκευή τραβά λίγο ρεύμα) το 78 ανάβει και κορώνει. Το κατάλαβα αυτό καλά σε μία από τις πρώτες δοκιμές: έδινα ρεύμα σε έναν 5βολτο φακό κι ενώ στην ανηφόρα όλα δούλεψαν τέλεια, έπιασα κατηφόρα και σε ένα δεκάλεπτο το φως έσβησε, και ψαχουλεύοντας τον ανορθωτή να βρω τι έγινε ακούμπησε το δάχτυλό μου στη βίδα του 78 και έπαθα έγκαυμα. Καλή ψύξη λοιπόν στο 78, το οποίο έχει αναμονή για ψήκτρα. Για καλύτερη ψύξη, άνοιξα το κουτάκι, αντικατέστησα το πλαστικό στη μία πλευρά του με αλουμίνιο, και έδεσα επάνω στο αλουμίνιο κατευθείαν τα δύο 78 με θερμαγωγό αλοιφή κανονικά.
Συνιστώ να κατασκευάσεις μία μικρή πλατφόρμα στηριγμένη γερά στο τιμόνι ή το λαιμό, όπου θα εγκαταβιούν καλά δεμένα τα ηλεκτρικά εξαρτήματα. Είναι μια πρακτική θέση που δεν ενοχλεί, βρίσκεται πάνω από την μπροστινή ρόδα με το δυναμό, και πρέπει να ρίχνεις και καμιά ματιά, επειδή με τους κραδασμούς τυχαίνει κάποιο τζακ να ξεπιαστεί ή κάποια μπαταρία να ξεφύγει και να νομίζεις ότι φορτίζει ενώ αυτό πέρα βρέχει. Είναι ίσως καλό να τα τυλίγεις σε ένα πετσετέ ύφασμα π.χ. κομμένη κάλτσα, για προστασία από το κοπάνημα και για να μη τρώει ο ήλιος τα πλαστικά. Επίσης βρήκα καλό όλα αυτά τα ηλεκτρικά συμπράγκαλα, εξαρτήματα και καλώδια, να τα έχω σε ένα μικρό organizer με πολλά τσεπάκια, πάντα έτοιμα για δράση.
Η αρχή του power bank
Λοιπόν έχω ένα ρεύμα από την ανόρθωση όπως το θέλω, περιορισμένο στα 5Volt, το οποίο μπορώ να δώσω στο κινητό ή σε όποια άλλη συσκευή. Αυτή είναι η μία λογική. Η άλλη λογική είναι με το ρεύμα να φορτίζω μία αποθήκη ηλεκτρικής ενέργειας, δηλ. που αποθηκεύει την ενέργεια σε μία μπαταρία και στη συνέχεια θα τη δίνει σε άλλες συσκευές. Ένα power bank προσφέρει αξιόλογες επιλογές. Το δικό μου είναι αυτό. Εάν δεν ξέρεις τι είναι, διάβασε το έγγραφο για να καταλάβεις τις δυνατότητες.
Το μαραφέτι το βρήκα σε φτηνή τιμή σε γνωστή και μη εξαιρετέα αλυσίδα καταστημάτων πώλησης τεχνολογικού σκουπιδαριού περιορισμένης διάρκειας ζωής. Μιλάμε, κατασκευασμένο έτσι ώστε η προσπάθεια ανοίγματός του να καταλήξει στην καταστροφή (ισχυρή συγκόλληση και κρυφές βίδες σε κρίσιμα σημεία για να σπάσει). Αλλά δεν ήξεραν με ποιον είχαν να κάνουν. Έπεσε ένα reverse engineering που τού άλλαξα τον αδόξαστο. Τα εξ ων συνετέθη, τρία: η βασική πλακέτα (control board, που μάλλον δεν παθαίνει τίποτα, εκτός πια αν έχω να κάνω με πολύ πονηρούς που έβαλαν time bomb σε μνήμη flash), και τα άλλα δύο -μια μπαταρία ιόντων λιθίου 3,7V/2200mah LiPO και το ηλιακό πάνελ- τα οποία είναι αντικαταστάσιμα και αναλώσιμα.
Be modular, είπαμε. Μπορώ λοιπόν -π.χ. λέω τώρα- να βάλω μία μπαταρία μεγαλύτερης χωρητικότητας. Ή να έχω πολλές μπαταρίες για φόρτιση (να τις κοτσάρω με τζακ). Ή ένα άλλο πάνελ ισχυρότερο αν επιμένω ηλιακά. Ή να μην έχω πάνελ καθόλου, αφού έχω το δυναμό μου.
Για ισχυρό ρεύμα, θα μπορούσα να δοκιμάσω έναν αριθμό φορτισμένων μπαταριών εν παραλλήλω (για ένταση) ή εν σειρά (για τάση).
Ή μπορώ να δώσω ρεύμα για νυχτερινό φωτισμό στο ποδήλατό μου όχι από το δυναμό αλλά από το power bank, έτσι ώστε να μη σβήνουν τα φώτα όταν το ποδήλατο σταματά. Το pb μπορεί πάντα να είναι στο δυναμό και να φορτίζει ανεξάρτητα από το εάν εγώ τραβώ ρεύμα ή όχι.
Το μεγάλο πλεονέκτημα του power bank είναι ότι δίνει ενέργεια άμεσα και όταν το ποδήλατο δεν κινείται. Π.χ. στη βραδυνή κατασκήνωση για φωτισμό χώρου δε χρειάζομαι φακό διάχυσης, δυο λεντάκια αρκούν κοτσαρισμένα στο pb.
Μετά το φράγμα των 5 volt...
Το pb δέχεται "ρεύμα φόρτισης USB" - δηλ. 5V και 500mA για να γεμίσει. Αυτός ήταν ένας λόγος επιλογής της τιμής 5V στο ρεύμα εξόδου του 78 του ανορθωτή. Ο άλλος ήταν ότι ξεκίνησα αυτά τα πειράματα για να φορτίσω το κινητό μου, που ήθελε ρεύμα φόρτισης 5V όπως μου είπε ο μετασχηματιστής του. Το pb δίνει και άλλες δύο επιλογές ρεύματος εξόδου, αλλά δυστυχώς όταν μια συσκευή πάει να τραβήξει πάνω από 500mA, τα φτύνει. Για αυτό έκανα τον ανορθωτή με την επιπλέον επιλογή για τα 8V, αφού άνετα πιάνει το 1,5Α ένταση έτσι και ανεβάσει ταχύτητα το ποδήλατο. Αυτό πρέπει να αξιοποιηθεί...
Κάπου στα συρτάρια μου υπάρχει ένα φορτιστάκι μπαταριών ΑΑ και ΑΑΑ. Αυτό εκτός από ρεύμα πρίζας, δέχεται και ρεύμα συνεχές στα 5-12 volt. Το γράφει καθαρά: input 5V-12V DC. Ώπα, εδώ είμαστε. Το συνδέω στο power bank, αλλά αποτυγχάνει, γιατί το ρεύμα που πάει να τραβήξει η συσκευή είναι απαγορευτικό για το pb. Τώρα θα δεις, απευθείας στον ανορθωτή και δοκιμαστική βόλτα. Ω ναι! Λοιπόν, στα 8V έξοδο ο ανορθωτής για τις μπαταρίες AA, και στα 5V για τις μπαταρίες ΑΑΑ, φαίνεται καλά. Πάει κι αυτό. Μέχρι τώρα λοιπόν φορτίζουμε:
-κινητό,
-κάθε συσκευή που δέχεται φόρτιση από USB port,
-μπαταρίες ΑΑ και ΑΑΑ.
Πολύ καλά. Μια χαρά είμαστε. Αλλά έχει κι άλλο...
Από τις μπαταρίες των 3,6V προχωράμε στις 7.4V
Πόσο θα ήθελα να φορτίζω και τη μπαταρία της φωτογραφικής μου μηχανής! Η μπαταρία της παλιάς καλής Canon είναι μία Li-ion στα 7.4Volt. Όπως ανέφερα, μία λύση θα ήταν μία συστοιχία μπαταριών. Όμως θέλω κάτι πιο απλό. Ίσως τώρα καταλαβαίνεις γιατί επέλεξα το δεύτερο 78 στα 8V. Για την ακρίβεια ο φορτιστής της φωτογραφικής λέει 8,4V, αλλά εγώ σαν τζέντελμαν θέλησα να φερθώ ευγενικά στην μπαταρία, καθότι δεν θα έχω την πολυτέλεια της προστασίας της από υπερφόρτιση.
Ο φορτιστής, φορτωμένος με πατέντες, ξέρει μόνο από πρίζα και τίποτε άλλο. Όμως δεν ξέρει ούτε αυτός με ποιον έχει να κάνει. Ό,τι ανεβαίνει κατεβαίνει, ό,τι γυρίζει σταματά, κι ό,τι κλείνει ανοίγει. Τον άνοιξα. Πήρα δυο αγωγούς από τους ακροδέκτες της φόρτισης και τους έβγαλα σε μίνιτζακ στο πλάι. Μετά απλά ήθελε ένα καλώδιο από την έξοδο του ανορθωτή. Τεστ: ξοδεύω τη μπαταρία εντός μηχανής να πέσει, την μετρώ, συνδέω στο ποδήλατο, γυρνώ το διακοπτάκι στα 8V, βγαίνω βόλτα, ξαναμετρώ. Η τάση μεγαλύτερη! Φόρτισε! Το μόνο πρόβλημα ο κίνδυνος υπερφόρτισης καθώς δεν έχω monitoring (η συσκευή δεν λειτουργεί όπως σχεδιάστηκε), αυτό όμως είναι αντιμετωπίσιμο: φορώ τη μπαταρία στη μηχανή και βλέπω το επίπεδο φόρτισης. Οι μπαταρίες Li-ion δεν έχουν το πρόβλημα των παλιών επαναφορτιζόμενων με την περιοδικότητα κύκλων φόρτισης, ανά πάσα στιγμή μπορείς να φορτίσεις/αποφορτίσεις, οπότε εύκολο να μένω σε ασφαλή ζώνη φορτίου.
Σετάρισμα φόρτισης της μπαταρίας της φωτογραφικής: δυναμό > ανόρθωση (8V) > νέο τζακ φορτιστή. Χρησιμοποιώ τον φορτιστή ως υποδοχή στην ουσία, αλλά επειδή κάποια στιγμή μπορεί να βρεθώ σε πρίζα επιλέγω να τον έχω μαζί μου.
Μία άλλη φωτογραφική ερωμένη, η Sony717, δέχεται απευθείας στο σώμα της από τον φορτιστή της ρεύμα 8,4V. Τα πράγματα γίνονται ακόμα πιο εύκολα: χωρίς ανάγκη να μεταφέρεις φορτιστή, δίνεις το ρεύμα κατευθείαν μετά την ανόρθωση. Σε συσκευές με αυτό το χαρακτηριστικό, όπως βιντεοκάμερες κλπ., το μόνο πρόβλημά σου πλέον είναι να βρεις το κατάλληλο τζακ. Στην περίπτωση της παλιάς Sony δεν βρήκα εύκολα, αλλά έκανα κάτι απλό: έκοψα το καλώδιο και έβαλα μία κλέμα, και η συνέχεια προφανής.
Επίλογος
Συγχαρητήρια που διάβασες όλα αυτά! Ελπίζω να τα απόλαυσες. Με λίγη όρεξη για γνώση και πειραματισμό, με τη σύγχρονη τεχνολογία μπορούμε να κάνουμε μικρά θαύματα.
Ηλεκτρονικές πλακέτες μπορείς να βρεις έτοιμες στο ίντερνετ, σε σελίδες όπως το ebay, με διάφορα τεχνικά χαρακτηριστικά, πράγμα που μπορεί να σού δώσει μεγάλη ελευθερία στο σχεδιασμό. Όμως το να βρίσκεις λύσεις μόνος σου έχει άλλη χάρη, τη χάρη της ελευθερίας και της αυτάρκειας.
Είναι απόλαυση να μετακινείσαι ελεύθερα όπου θέλεις, με όλες σου τις συσκευές πάντα γεμάτες, για φωτισμό, επικοινωνία, φωτογραφία, βίντεο κλπ., χωρίς ανάγκη να σταματάς για φόρτιση, έχοντας πάντα δωρεάν ενέργεια από τον ίδιο σου τον εαυτό. Be free & enjoy.
