一種易裝卸的自行車發電裝置的設計

文/戴娉娉 陳琦 楊彥青

一種易裝卸的自行車發電裝置的設計

文/戴娉娉 陳琦 楊彥青

近年來隨著人們環保意識的不斷提高，自行車發電裝置越來越受到人們的關注，目前市場上的自行車發電裝置需要固定在車架上才能夠適應，而且拆卸非常不方便。因此要想真正推進自行車發電裝置的應用必須克服這一缺點，下文從當前自行車發電裝置的缺陷入手，設計出了一種可以快速在自行車上進行裝卸操作的發電裝置。利用自行車行進時產生的機械能帶動發電機工作，能夠實現便攜發電。在人們的生活已經離不開智能手機的時代，所以說進行這方面的研究非常有意義。

自行車 發電裝置 易裝卸 設計

當前自行車已經成為了一個集休閑、娛樂、運動、健身于一身的運動項目，越來越多的人開始嘗試騎著自行車去旅游，所以說騎行中用電的問題自然也就受到了人們的關注。因為現在人們的生活已經離不開智能手機等電子設備。基于這樣的現狀，綜合現有自行車發電裝置的優勢與缺陷，筆者設計出了一種可以自由拆裝的自行車發電裝置，有效解決了電子設備的供電問題。

1 易拆裝自行車發電裝置的設計概述

1.1 目前常見的自行車發電裝置的設計原理

目前市場上常見的自行車發電裝置通常都是利用自行車鏈條以及齒輪之間的摩擦來進行發電。雖說此方法的發電效率較高，但是相關發電裝置必須長期固定在自行車上，不僅影響自行車的整體美觀度，也影響人們的騎行體驗。這是因為在不需要發電時，鏈條與發電裝置摩擦而產生的阻力會影響自行車騎乘的流暢性。另一種自行車發電裝置是通過讓固定在自行車輻條上的強磁鐵借助于騎行而產生的動力做出切割磁感線的運動的方式來產生電流，從而滿足電子設備的供電需求。雖說此種方式為無摩擦發電，但是將磁條固定于自行車輻條之上同樣不利于發電裝置的拆卸。而且在不需要自行車發電的狀態下，笨重的磁鐵會使得自行車的自重大幅度增加，這同樣不利于騎乘。因此雖說當前已經實現了借助于自行車來進行發電這一功能，但是實際的推廣應用中還存在很多問題。

1.2 易裝卸自行車發電裝置的總體設計方案

本文中介紹的易拆卸自行車發電裝置主要由發電模塊以及電能儲存模塊兩部分組成。首先發電模塊是由可插拔的發電核心部件以及其支持裝置構成的，由接觸輪和交流發電機組成的發電核心部件可以固定于車架之上。而電能儲存模塊主要是由移動電源和整流穩壓電路組成的。如果需要借助自行車來發電，就可以通過接觸輪與自行車后輪之間的傳動來帶動交流電機發電，其輸出的電源可以儲運于移動電源之中也可以直接為其他設備進行供電。當不需要發電時，要保證在短時間內能夠卸下發電核心部件，這樣能夠保證自行車的騎乘體驗，保證自行車能夠正常行駛。

1.3 易裝卸自行車發電裝置的系統功能分析

發電裝置的核心部件以及其支持裝置應該固定在自行車車架上，以上兩部分共同構成自行車發電模塊。當自行車處于行駛狀態下，后輪會帶動接觸輪轉動，從而帶動交流發電機轉動產生電流。此時產生的電流還需要穩壓電路的調整才能夠真正的投入使用，否則會有燒壞用電設備的風險。

2 自行車發電裝置的系統硬件設計

2.1 發電模塊的設計

發電模塊是自行車發電裝置中最重要的部分，本裝置的創新點也集中體現于發電模式之上。首先發電裝置的核心部件是由轉動軸、交流發電機等裝置組成的，而發電裝置的核心部件又與其支持裝置組成了發電模塊整體。支撐裝置由兩種殼體、兩種盒體以及一套蓋板組成，通過這幾個構件的組合，發電模塊能夠實現在自行車架上的快速裝卸。借助于支持裝置可以保證發電模塊與自行車后輪能夠有一個良好的接觸，如果后輪所受到的沖擊力波及到交流發電機，支持裝置中的彈簧起到一定緩沖、減震的作用，這能夠有效的保護發電模塊的核心，提高裝置的使用壽命。安裝時要保證接觸輪與交流發電機的傳動軸連接的嚴絲合縫，要保證接觸輪與自行車后輪的接觸良好。這樣自行車后輪轉動時就可以帶動交流發電機產生電流，如果不需要發電，就可以打開蓋板取出交流發電機以及傳動軸等發電核心部件，這樣能夠有效的避免這類部件對自行車的正常行使造成影響。

2.2 電能儲存模塊的設計

電能儲存模塊由整流穩壓電路和移動電源兩部分組成。首先是整流穩壓電路，自行車騎行的速度能夠受到地形地勢、騎車人體力等多方面因素的影響，因此其速度是在不斷發生改變的。所以說交流發電機產生電流的大小以及方向也在不斷發生改變，而移動電源以及相應的電子設備供電需要保持恒定的5V直流電。想到得到穩定的電流就必須要設置穩壓、濾波以及整流電路。穩壓電路采用的主要是7805三端固定式集成穩壓器，從技術角度來說其內部的工作原理與采用集成運算放大器的串聯型穩壓電路基本相同。而采用這類型號的穩壓器能夠在較為簡便的狀態下構成固定輸出所需要的穩定電源，可以將其直接用于移動電源以及其他電子設備的供電。濾波電路采用的是C2低通電容，能夠將交流電壓分量濾出，從而使得輸出的電壓變的平滑、有序。整流電路主要采用的是三相橋式整流電路，發電機運轉產生電壓、頻率脈動的三相交流電，經過三相二極管整流橋之后就能夠變為電壓脈動的直流電。其次是移動電源，移動電源的存在拓寬了該裝置的使用范圍，在選用移動電源時其實我們可以選用市面上已知的型號，要盡量選用品質有保障的移動電源。移動電源能夠起到溫度保護、短路保護以及輸入過流保護等作用，有助于全面提升充放電的效率。

3 總結

文中所介紹的自行車發電裝置可以為騎乘著提供穩定、可靠的能源，與市面上的自行車發電裝置不同的是，它還能夠隨意拆卸。該裝置主要由發電模塊和電能儲存模塊兩部分組成，結構簡單、使用方便，值得大力推廣。其中最具特色的是發電模塊的設計，可插拔的發電模塊降低了裝卸的難度。希望該裝置能夠為綠色能源的發展與應用帶來一定的思考，更希望這一裝置的推廣能夠方便人們的出行。

[1]鄧麗敏,管聲啟,武永橋.發電自行車發電裝置的設計[J].科技風,2017(01)：3-4.

[2]王博,麻友良,舒國全,姜莉.一種易裝卸的自行車發電裝置的設計[J].科技創新與應用,2016(33)：30-31.

[3]閆俊伢.一種基于切割磁感線的自行車發電裝置設計[J].內蒙古師范大學學報(自然科學漢文版),2015(05)：617-619+624.

作者單位 臺州職業技術學院電信學院 浙江省臺州市318000

●項目：臺州職業技術學院2016年大學生科技創新項目，項目編號2017DKC19。