Электронная система управления подвеской горного велосипеда своими руками

Электронная система управления подвеской горного велосипеда своими руками

Опубликовано: 26.02.2007
Исправлено: 26.02.2007
Версия текста: 1.0

Введение

Эту статью я пишу в помощь тем, у кого есть время и желание самостоятельно сделать свет на байке, но нет практического опыта. От желающих повторить конструкцию или сделать свою потребуется минимальный навык работы с электрикой, и несколько больший – слесарных работ. Теорию вопроса также можно посмотреть на www.realbiker.ru и zid.nm.ru (я нашел там немало полезного). Остальное — читайте ниже:)

Зачем все это было надо?

Сначала о том, откуда возникла сама идея самостоятельного изготовления осветительной системы на велосипед вместо банальной покупки в магазине фары, габаритов и установки их на байк.

  • Во-первых, имелись ограничения по деньгам, и затраты надо было минимизировать. Так что люди, у которых есть возможность безболезненно для кошелька купить за несколько тысяч рублей пару мощных фирменных галогенных велофонарей, никель-металгидридные батареи к ним, а также хорошее зарядное устройство, могут дальше не читать — отправляйтесь скорее в магазин, вас там уже ждут ;-).
  • Во-вторых, “Безопасность на дороге — прежде всего!”, а у меня не было яркой велоодежды, и приобретения ее на велосезон-2006 не планировалось по тем же финансовым причинам. Соответственно, сделать меня заметным на дороге должны были фара и габарит. Про вечерне-ночные поездки все и так понятно — отсутствие нормального светового оборудования на ночном шоссе легко может стоить жизни.
  • В-третьих, хотелось иметь не просто фару и задний маячок, а модульную систему, позволяющую произвольно заменять отдельные ее компоненты, получая в зависимости от поставленной цели либо мощнейший свет на полчаса, либо слабый, но — на несколько суток.
  • В-четвертых, я люблю конструировать — так почему бы не заняться в межсезонье полезным делом ?

Теория — к чему стремиться?

Перед тем, как взяться за напильник и обжимку для клемм, неплохо бы иметь представление о том, что хотим получить в итоге. Потому упомяну некоторые моменты, о которых стоит помнить при покупке деталей и сборке системы (нетерпеливые могут сразу перейти к практической части).

Основная цель

При минимуме затрат денег, времени и труда получить осветительную систему, которая была бы универсальна (не ориентироваться на конструкцию конкретного байка!), портативна и легка (без использования танковых аккумуляторов и прожекторов со стройки!), дешева в эксплуатации, обслуживании и ремонте, надежна, экономична и способна обеспечить мощное и/или долговременное освещение в пути.

Принципы построения системы

  1. Финансовая целесообразность. Цена системы не должна превышать 1.000 руб. (без зарядника) или 1.500 руб. (с зарядником). Если выходит дороже — возникнет резонный вопрос “А не дешевле купить что-то готовое?”
  2. Максимальная унификация. Не должны применяться редкие и нестандартные детали. В идеале все световые приборы (фара, габариты), клеммы, провода, лампы, цоколи, диоды и крепеж следует использовать отечественные автомобильные (на 12 Вольт). Нестандартные детали и устройства — только при невозможности избежать их применения.
  3. Минимизация массы. Чем легче — тем лучше. (Особенно это относится к аккумуляторам, однако при этом они должны быть еще и дешевыми — надо искать компромисс.) Общая масса системы — не более 2 килограмм, и то — много.
  4. Максимальная прочность. Никаких паяных соединений, хрупкой пластмассы и стекла! Байк в эксплуатации неизбежно получает удары, плюс вибрация, ветки по фаре хлещут, и прочие прелести. Соединения электрические — только клеммы, оборудование и его крепеж — металл или прочная пластмасса. Также следует избегать торчащих деталей и свисающих проводов — все, что торчит или висит, когда-нибудь будет сломано или оторвано.
  5. Ремонтопригодность. Для примера — провода, оторванные от клеммы, можно запихнуть под нее и зажать — все будет работать. Сгоревшую лампу с автомобильным цоколем заменить на аналогичную новую стоит 5 рублей, и они продаются в любом автомагазине. Думаю, суть понятна.
  6. Грязевлагоустойчивость. Лампы должны быть закрыты от грязи и воды с дороги. Вода в фарах не должна плескаться — могут лампы лопнуть, и возможна коррозия контактов. Все электрические соединения тоже должны быть защищены — иначе окислятся, а в сильный дождь и замкнуть может.
  7. Экономичность. Где можно применить диоды вместо ламп — применяем. Правда, яркость света существенно уменьшается — но тут уж надо определяться, что важнее — мощность или время работы.
  8. Модульность конструкции. Желательно, чтобы световой элемент и источник питания были не моноблоком — появится возможность не брать в дневные покатушки тяжелый аккумулятор и не демонтировать при этом фару.

Можно, наверное, еще несколько принципов упомянуть, но эти — основные, и общая концепция из них достаточно понятна. Переходим к практике.

Выбираем и закупаем оборудование

Световые элементы

Используем либо автомобильные-мотоциклетные (передняя фара от советских легких мотоциклов, мелкие круглые тюнинговые галогеновые противотуманки для ВАЗ-2110 и т.п.), либо велосипедные под автолампы, либо что-то сами изготавливаем.

Я купил в “Туристе” осенью 2005 г. набор фара — задний габарит — динамка (украинского производства, 180 руб.). Все оборудование выполнено целиком из оцинкованного/хромированного железа, в фаре центральный цоколь — стандартный автомобильный, боковой — под советскую резьбовую лампочку. На фаре есть переключатель режимов типа “ближний свет — дальний свет — ближний и дальний свет”. Задний габарит также под советскую резьбовую лампочку. Крепеж проводов — пружинные зажимы. Крепеж фары и габарита на велосипед — хомутами уродского вида на рулевую трубу и подседельник. В комплекте шли провода и лампы: 2 дальнего света (12 вольт) под автомобильный цоколь, 2 резьбовых (12 вольт) — ближний свет, 1 резьбовая (2,5 вольта) — задний габарит.

В дополнение были куплены 2 светодиода в автомобильных цоколях: белый (50 рублей) и красный (20 рублей). Если ориентироваться на мощность, а не на тусклый свет в течение нескольких дней — их покупать не надо. Разные варианты ламп и диодов, которые можно использовать, представлены на фото.

Источник тока

Вот тут — самое интересное. Если остановиться на напряжении 12 вольт (а иначе и нельзя — прощай широкий выбор, дешевизна и доступность автомобильных ламп и диодов), то выбор в принципе таков: генератор-динамка, мотоциклетная свинцовая батарея, герметичная свинцовая батарея от блока бесперебойного питания, блок никель-кадмиевых (никель-металгидридных) батарей (10 штук Х 1,2 вольта = 12 вольт).

Вариант с 10 никелевыми батареями отпадает сразу — цена получается запредельная. Для примера, NH-аккумулятор форм-фактора АА (брать ААА и меньше — смысла нет) на 2,8 ампер-часа стоит около 100 рублей. 10 штук — 1000 руб. Плюс — рублей 500-800 на хорошую зарядку (а плохая — быстро угробит аккумуляторы, они весьма чувствительны к режиму заряда). Выходит слишком дорого, да еще и неудобно — батареи придется заряжать в 2-3 захода.

Генератор-динамку на 12 вольт (см. фото) я применить пытался — уж очень соблазнительна его автономность (благо, покупать не пришлось — шел в комплекте с фарой). И даже выехал с ним на “Салюте” в октябре 2005 года на ходовые испытания. А как вернулся — снял его с велосипеда навсегда. Недостатки — дополнительные затраты сил на педалирование, шум, вес, отсутствие света при остановках на светофоре — перевесили его единственное преимущество, ту самую автономность.

В итоге остаются кислотно-свинцовые аккумуляторы. Дешевые и некритичные к режиму заряда, хотя и тяжелые. Мотоциклетный лучше не использовать — он чувствительный к переворачиванию (может электролит потечь), а ставить байк на седло и руль мы все любим! Значит, покупаем герметичную батарею от блока бесперебойного питания. Я купил весной 2006 г. в “ЧИПиДИПе” (ул. Советской Армии в районе Экономической академии) за 300 руб.(примерно) на 12 вольт, 2,3 ампер-часа и весом в 1.5 килограмма. Клеммы — автомобильные, типа “папа”.

Провода и изоляция

Провода покупаем обычные, медные, сечением 0,5-0,75 мм, гибкие, в черной (или — под цвет вашей рамы) изоляции. Достаточно 2-3 метров, стоить это будет рублей 10-20. Купить можно в автомагазине или на Птичьем рынке.

Я провода не покупал — году этак в 1999 сдернул я с заброшенной полевой телефонной линии в Сокском карьероуправлении метров 20 черного провода — отличная штука оказалась (6 медных жил, а по центру — стальная, порвать в принципе невозможно, вот только жестковаты они). Их и использовал.

Надо еще за 25 рублей прикупить катушку черной (или — под цвет вашей рамы) импортной изоленты — проводку изолировать и провода к раме прикручивать. Отечественную не берите — она чаще отклеивается и слишком толстая.

Электротехнические изделия

Понадобиться устройство, способное включать/отключать фары. Я использовал железный тумблер (стоит 25 рублей, я брал в “Туристе”), выдерживает ток до 30 ампер. Подключил его по схеме выключателя массы (т.е. он обесточивает все цепи сразу), так как для управления передним светом на фаре предусмотрен переключатель. Можно поискать мотоциклетные переключатели на руль, но — появятся лишние провода.

Нелишним является установка предохранителя. Оптимальным является одноразовый ножевой автомобильный предохранитель (см. фото) на 5 ампер в специальном гнезде (гнездо стоит около 25 руб., можно купить в “Автокрепеже” на пересечении ул. Ставропольской и ул. 22 Партсъезда). Такие предохранители стоят на “десятках”, новых “Волгах”, очень надежные и цена им — копейки на любом авторынке)

Соединительные элементы электрики

Без вариантов — стандартные автомобильные клеммы (см. фото). Цена в автомагазине — 50 коп. за штуку, надо штук 10 (они разные, по принципу “мама-папа”, покупаете 5 одних, 5 других). Там же приобретаются силиконовые защитные колпачки на клеммы (1 руб. штука), но можно и без них обойтись — изолентой замотаете.

Прочее оборудование

Ну, аккумулятор нужно куда-то положить — соответственно, нужна подрамная сумка. Есть, правда, вариант, который я реализовал на “Салюте” — аккумулятор с выключателем массы крепится к наклонной трубе рамы парой хомутов. Однако этот вариант не лучший — эстетика нарушается, пыль, грязь и вода попадает и замыкание может случиться, а также заряжать аккумулятор придется, не снимая с велосипеда. В общем, лучше в сумку, т.е. готовьте рублей 200. Я сумку сделал сам из чехла от подарочного парфюмерного набора Fa — денежку сэкономил.

Потом, аккумулятор периодически заряжать надо. Хорошо тем, у кого есть компактный зарядник для автомобильного аккумулятора — можно использовать его, ограничив резистором зарядный ток и четко соблюдая время заряда. Я байк дома на балконе держу, а зарядник весом в 30 кг. у меня в гараже на стене висит — пришлось искать альтернативу.

Альтернативой стал старый китайский блок питания с регулируемым напряжением (см.фото). Из-за своего “качества” в режиме “12 вольт” он реально дает 13-15, что нам и надо (при токе в 0,1 ампера).

Сборка, монтаж и подключение

Инструменты

Приступая к сборке системы, надо бы иметь некоторые инструменты. Я перечислю то, чем пользовался сам. Если без каких-то можно обойтись — это будет указано. Если их можно чем-то заменить — будет указано чем (и чем это грозит).

Начинаем с монтажа фары. Я испытал два варианта крепления на “Салюте” и два — на “Мериде”.

На “Салюте” первоначально фара крепилась на кронштейн для катафота (см.фото).

Когда это безобразие мне надоело, я взял полосу нержавейки толщиной 1 мм., согнул из нее хомут на верхнюю трубу рулевой колонки, просверлил отверстия для болтов и подвесил фару к получившемуся кронштейну (см.фото).

Вариантов монтажа заднего габарита было два — оба достаточно удачные. На “Салюте” задний габарит крепился в отверстие, просверленное в заднем прутке багажника (см. фото).

Аккумулятор изначально был сблокирован с тумблером-выключателем массы и установлен через резиновую прокладку на наклонной трубе рамы “Салюта” с помощью хомутов (см. фото).

Электромонтажные работы

Моя схема проводки приведена на рисунке, и состоит из четырех участков (не считая двух проводов “массы”, соединяющих корпуса фары и габарита с рамой), которые пронумерованы:

Определившись со схемой, прикидываем размещение фары, габарита и аккумулятора на раме, и отрезаем соответствующей длины провода. Отрезав нужные куски проводов, заводим контакты в фару и габарит — в зависимости от их конструкции, понадобиться зачистить концы и либо поместить их под пружинный зажим, либо зажать винтом, либо обжать соответствующую клемму и одеть ее на ответную часть в фаре/габарите.

Затем с помощью автомобильных клемм и обжимки формируем остальные ветки проводки.

Последний этап — аккуратно протягиваем провода из подседельной сумки по раме к фаре и габариту так, чтобы они не мешались и были незаметны, и прихватываем их изолентой в два-три оборота. Соединяем все контактные пары (не перепутайте полярность — диоды угробить при обратном включении можно запросто), где нужно — изолируем.

Опыт эксплуатации, возникшие проблемы и перспективы модернизации

Эксплуатация

Система эксплуатировалась весь сезон 2006 года — с апреля по сентябрь. При движении по трассе фара и габарит были включены независимо от времени суток (кроме дней с ярким солнцем) — с целью стать заметным для автомобилистов и не быть сбитым машиной. Полноценная ночная покатушка была одна. В темноте свет фары достаточно яркий, желтоватого оттенка (поскольку лампы обычные — не криптонки/галогенки), равномерное овальное пятно, вытянутое вперед.

Первоначально в фаре использовалось сочетание “дальний свет — диод, ближний свет — лампа”, причем диод днем почти бесполезен и потому обычно не включался. Яркость света можно оценить по фотографии.

Разрядить аккумулятор “в ноль” мне на покатушках не удалось ни разу. В среднем время работы фары на максимальном режиме было час-полтора (типа 45 минут по трассе с фарой до Управы, там по лесу без фары, и еще 45 минут с фарой — обратно). Запас энергии в аккумуляторе я бы оценил на полтора-два часа при максимальной мощности света.

Большинство возникших при эксплуатации проблем были связаны с несовершенством технических решений, примененных при сборке системы. А проще говоря, периодически всплывали некоторые “косяки”, которые устранялись в процессе эксплуатации.

Основные сложности были связаны с невысоким качеством изготовления фары. Подпружиненные контакты ламп иногда ослаблялись (и лампы гасли). Из-за слабой защелки, удерживающей стекло фары, оно пару раз открывалось на ходу. Переключатель режимов изначально работал нечетко.

Проблемы решались периодической переборкой фары. Контакты поджимались пассатижами, защелка была заменена на пластину с болтами и гайками, в переключателе режимов была заменена изолирующая прокладка. После этого фара стала работать более-менее надежно.

Единственная не побежденная до конца беда — иногда пропадает “масса” на фаре. Лечится ударом по корпусу. Помогает сразу и до конца поездки.

Были также пара случаев обрыва проводов в местах обжатия клемм (из-за резких рывков при ударе по сумке) — устранялось тут же засовыванием оборванного конца под зажим клеммы.

Короткое замыкание было одно — сам виноват, замкнул отверткой плюсовой контакт фары на корпус, когда крепеж подтягивал. Предохранитель защитил провода, но сам, разумеется, сгорел — пришлось поменять, благо это быстро и недорого.

Модернизация

На момент написания статьи в целом я системой доволен. Однако “лучшее — враг хорошего”, поэтому перечислю ряд усовершенствований и доработок, которые можно (или даже нужно) осуществить.

    Имеется возможность установки вместо лампы заднего габарита и основной лампы фары диодов в автомобильных цоколях. Они есть в продаже по 15 и 50 руб. соответственно. Диоды лучше брать матовые. Энергии при таком раскладе хватит на 2,5 дня непрерывной работы (проверено на практике стендовыми испытаниями). К сожалению, при использовании диодов существенно падает яркость света. Возможное использование — медленно пробираться ночью по лесным тропинкам в течение многих часов.

Можно существенно увеличить мощность света. Для этого покупаем в хозтоварах светильник для подсветки прилавков, представляющий из себя патрон (под галогенку) в металлической гильзе и со струбцинкой, и комплектуем его галогенкой с рефлектором на 12 Вольт (20 Ватт, 30 рублей, ближайший магазин). Крепим все это хозяйство на руль. При подключении к системе одной или двух таких галогенных ламп с отражателем вполне реально получить свет, сравнимый с автомобильным по мощности. Главный недостаток при этом — время работы не более получаса. Возможное применение — быстро промчаться в темноте по короткому участку маршрута.

Поскольку имеющаяся у меня фара — далеко не лучшего качества, полезно присмотреть ей более приличную замену. В качестве варианта — фонарь заднего хода от УАЗа, показанный на рисунке.

Как сделать крутой электровелосипед своими руками: подборка ссылок за электромоторы и комплекты для конверсии

Сделать электровелосипед своими руками достаточно просто. Доступны качественные готовые комплекты для конверсии вашего велосипеда с добавлением мотора, аккумулятора и контроллера.

Я предлагаю подборку ссылок на готовые комплекты для конверсии и проверенные электромоторы различных типов, аккумуляторы для монтажа на раму или в багажник, контроллеры и экраны для настройки и управления, а также на аксессуары для электровелосипеда.

Сразу обращаю внимание: для выбора конкретного комплекта следует определиться с типом конверсии. Будет ли это мотор-колесо, или же мотор, устанавливаемый на заднюю каретку или центральную ось. Сразу же нужно определиться с напряжением и компоновкой сборки тягового аккумулятора. Ну и в завершение — выберете контроллер (экран) для управления электровелосипедом.

Читайте также:  Вечная электролампочка

Мотор-колесо

Один из самый продвинутых вариантов конверсии в электровелосипед — это установка мотор-колеса с сопутствующей электрификацией. Рекомендую обратить внимание на полный конверсионный комплект мотор-колеса на 1500 Вт от Bafang. В комплекте есть все необходимое, за исключением аккумулятора (ссылки на аккумуляторы ниже). В лоте на выбор варианты на 500W/750W/1000W/1500W, соответственно подбираем аккумулятор на 36V/48V.

Центральный мотор (комплект)

Один из самых мощных вариантов — конверсионный комплект для установки центрального мотора с креплением в раму Bafang G510. Доступная мощность двигателя — 1 кВт. Напряжение для аккумулятора — 48 Вольт. Подойтет для всех типов электровелосипедов, в том числе для MTB, для карго-карго велосипеда.

Комплекты электромоторов на каретку велосипеда

Недорогой комплект для установки кареточного/центрального мотора — BAFANG BBS01B (разрешенные 250 Вт), это быстрый способ выполнить конверсию вашего велосипеда. Чуть подороже обойдется мощный комплект BAFANG BBS02B (750 Вт). Оба варианта имеют хорошее соотношение масса/цена/мощность и подойдут в большинстве случаев. Есть модель еще дешевле — это простой DIT мотор, который подойдет для начинающих.

Аккумуляторы для электровелосипеда

Аккумулятор для электрификации велосипеда. Помещается непосредственно под раму велосипеда, или же на багажник. Заранее определяемся с двигателем и выбираем нужное напряжение сборки: 36 Вольт или 48 Вольт. Есть небольшой выбор по общей емкости сборки (13/16 Аh). Внутри ячейки 18650 LG, установлен контроллер заряда/разряда, а также необходимые защиты. Класс водонепроницаемости IPX4.

Рамы для электровелосипеда

Основа любого велосипеда — это рама. Если переделываете свой имеющийся велосипед, то будет достаточно одного из комплектов выше. А если собираете с нуля, или глубокая переделка предполагает замену рамы велосипеда, то обратите свое внимание на готовые гибридные рамы с уже установленным мотором. По ссылке доступна рама для MTB E-BIKE 29ER c интегрированным центральным мотором на 500 Вт (максимальный крутящий момент 120 Нм). Если возникло желание облегчить сборку — выбирайте современные комплектующие, а именно — карбоновые части. Одна карбоновая рама дает ощутимое снижение массы велосипеда.

Аксессуары для сборки: контроллеры, управляющие экраны, кабели для программирования.

Для удобства управления режимами электровелосипеда, а также для контроля основных параметров при движении есть смысл установить выносной экран для контроллера центрального мотора. Одни из подобных — экраны Bafang DPC18 и Bafang C965, доступны по сссылке. А вообще существует огромное множество экранов-контроллеров с цветным и монохромным дисплеем и множеством функций.

И в завершение такой полезной подборки добавляю видео-распаковки комплектов и видео-обзоры комплектов. Оценить состав подобного набора и простоту переделки можно по видео ниже.

Распаковка мотор-колеса Bafang на 1500 Вт. В комплекте идет сразу все необходимое для конверсии велосипеда. Ну за исключением аккумулятора — аккумулятор на раму или на багажник докупаем отдельно.

Распаковка кареточного мотора BAFANG BBS01B 250 Вт.

Подробный обзор мотора Bafang BBS02B 750 Вт. Эта модель представляет обой оптимальную версию по соотношению масса/цена/мощность. Можно рекомендовать именно эту модель для начинающих.

Распаковка управляющего экрана для контроллера центрального мотора велосипеда.

Ниже список других моделей экранов для контроллера.

Надеюсь, данная подборка была для вас полезной.

Плюсы и минусы выбранных комплектов можно обсудить в комментариях.

Личный опыт и ссылки на другие проверенные комплекты приветствуются!

Как переделать обычный велосипед в электровелосипед

26 Сентября 2019, Чт

В этой статье мы расскажем что понадобится для того, чтобы переделать ваш велосипед из обычного в электрический. Какие требования надо предъявить при подборе мотор-колеса. Объясним куда поставить АКБ, как установить систему управления и в каком порядке подключать рычаги управления. Разберёмся какие частые поломки бывают у электробайков и как их выявить.

Принимая решение о покупке электровелосипеда, первым делом вы заходите на сайты интернет-магазинов. Часто цена на электробайки превышает ожидания и может отпугнуть от его приобретения. Поэтому производители предлагают решение собрать электровелосипед самостоятельно. Для этого можно купить специальные комплекты или выбрать запасные части по отдельности.

Что нужно для переоборудования

При выборе комплектующих, можно довериться продавцу и купить готовый комплект или собрать его самому. Для этого понадобится:

  • Двигатель электровелосипеда — мотор-колесо. Им заменяется любое, какое захотите, колесо. Оно может быть передним или задним, заспицованным или с возможностью вставить его в обод. Такое колесо можно приобрести в интернет-магазине компании Эко-байк на сайте;
  • аккумуляторная батарея может входить в комплект, но обычно приобретается отдельно, что очень удобно, т.к. можно рассчитать необходимый объём. Для защиты батареи и контроллера не лишним будет приобрести влагозащитный чехол, контейнер или сумку;
  • провода, датчики, крепеж батареи;
  • система PAS помогает управлять колесом, запуская его после пары оборотов педалей на полную мощность. Иногда это неудобно, так как нельзя регулировать скорость. Эта система выступает как вспомогательная и часто обходятся без её установки;
  • панель управления, или консоль;
  • контроллер;
  • ручка газа и тормозной рычаг.

Как новичку убедиться, что составляющие комплекта подходят к велосипеду

Проверьте расстояние между проушинами вилки – зазора должно быть достаточно для установки колес.

Определитесь куда будете устанавливать ведущее колесо. Монтировать двигатель-колесо впереди проще и не будет проблем при распределении веса. Если в приоритете маневренность и вам важно хорошее сцепление, двигатель лучше установить сзади. Если будете использовать свой аппарат в качестве горного, то сделайте его полноприводным – поставьте оба мотор-колеса.

Выберите тип привода. Накат будет легче при редукторном, а прямой привод даст возможность возмещения энергии.

Пошаговая инструкция по тюнингу велосипеда

Велоаппарат имеется, комплектующие и батарея подобраны, можно приступать к сборке электробайка.


Монтаж
электродвигателя

Демонтируйте выбранное колесо. На мотор-колесо есть возможность переставить некоторые детали со старого колеса, а можно выбрать другие. В процессе установки не крутите колесо, потому, что это генератор. При его работе ток будет идти по проводам и может возникнуть замыкание. Разъём, идущий от колеса соедините с контроллером в самом конце сборки, уже после установки все панелей, ручек, рычагов и т.д.

Когда будете переставлять тормозной диск, не затягивайте сильно винты. На ось наденьте втулки, затем установите в проушинах колесо-двигатель, а потом затяните винты.

Настройте и зафиксируйте суппорт.

Установка аккумулятора

Устанавливая аккумулятор, определите его место. Если преобразуете переднее колесо, то лучшее расположение АКБ на багажнике, тогда вес распределится равномерно. При выборе заднего привода – установите АКБ в раму. Совет – подсоединяя клеммы, начните с “плюса”.

Установка системы управления

Приступайте к установке платы управления. Фиксацию кронштейна на руль произведите, применив прокладку. Панель защёлкните по направляющим. Не забудьте про кабели, их положение должно быть безопасным и красиво выглядеть.

При установке рычагов управления, снимите имеющиеся тормоза, а идущие в наборе 2 ручки тормоза с датчиком подсоедините в любом порядке к контроллеру. Датчик на рычагах отключает двигатель во время торможения.

Переходите к установке ручки газа и рукоятки. Их нужно установить после замены тормозных рычагов. Уберите шатун. Установите сенсор на ось и верните её на место. Диск расположите при условии соблюдения расстояния 1-3 мм между ним и сенсором.

Поставьте систему помощи при педалировании (PAS) и шатун, закрепите провод сенсора.

Электрические детали, подсоединяемые к контроллеру, спрячьте в чехол для защиты. При помощи пластиковых хомутиков распределите провода так, чтобы они не затрудняли передвижение и красиво выглядели.

Когда выполните разводку, штекера нужно будет соединить по приложенной схеме. Все разъёмы сделаны попарно и уникальны, поэтому не бойтесь их перепутать.

Проверьте насколько исправна установленная система управления. Если при включении экран дисплея заработал – схему собрали верно.

Все датчики на ручке тормоза проверьте и правильно отрегулируйте.

При тестировании двигателя, поверните ручку газа. Если колесо от земли отрывается, то всё в норме.

С ошибками в сборке постарайтесь определиться во время тестирования и исправьте их. Прежде всего проверьте надёжность контактов, чтобы батарея была полностью заряжена. В современных панелях управления устанавливаются системы, которые позволяют определить код неисправности.

Собрав электровелосипед не спешите выезжать на дальние расстояния. Самодельный байк лучше проверить на небольшом удалении от места, где легко можно устранить неисправности.

В течение срока пользования элетровелосипедом могут происходить поломки. Учтите, что контроллеры оснащаются защитой от повреждений, разными датчиками, предохранителями и т.п. Поэтому, если произойдет поломка, связанная с электрикой, вы почувствуете запах гари или предохранители заблокируют работу двигателя. Также могут выйти из строя датчики Холла в мотор-колесе. Вы поймёте это, если в состоянии покоя колесо будет подёргиваться при нажатии ручки акселератора. Но их легко заменить самостоятельно.

Можно не заморачиваться и приобрести и готовый электровелосипед, но собрать его своими руками дешевле и гораздо интереснее. Вы точно будете знать, что за колесо выбрали, какой привод поставили и с лёгкостью можете произвести замену любой детали при необходимости.

Типы велосипедной подвески

Для читателей нашего блога действует скидка 10%
по промокоду blog-BB30 на все товары , представленные в нашем магазине

Существуют различные вариации компоновки линков и перьев, всё это делается для достижения определенных целей – «правильной» кинематики или проще говоря работы. И под понятием «правильная» каждый понимает что-то своё. Для одного производителя это отсутствие раскачки при педалировании, для другого – отсутствие удара в ноги при срабатывании подвески, ну и так далее. И каждый производитель бьет себя пяткой в грудь с криками, что его подвеска – самая-самая, подкрепляя свои слова всякими графиками, заумными словами и прочей маркетинговой фигнёй. Но если разобраться по сути, то существуют всего 3-4 основных типов подвески, а остальное – это только их вариации. Каждый тип имеет свои плюсы и не плюсы.

В этой серии статей мы рассмотрим основные типы подвески и их вариации, а также объясним, как они работают, в чём их плюсы и минусы. Затем пройдёмся по основным терминам, вроде «anti-squat», «pedal-kick», «leverage rate», точка вращения – которыми так любят оперировать производители. Мы объясним их значение, как они влияют на работу подвески и на управляемость велосипеда.

Итак, прежде всего нужно взглянуть на 4 основных типа подвески:

  1. Однорычажка;
  2. Однорычажка с дополнительными линками;
  3. Четырёхрычажка;
  4. Виртуальная ось вращения;
  5. Исключения.

Термины, используемые при описании подвески будут выделены жирным шрифтом и рассмотрены в следующей статье.

Давайте же разберемся с маркировками:

  1. Кругами с голубым пунктиром обозначены шарниры;
  2. Зеленой заливкой выделен задний треугольник, в том или ином виде, да. На заграничных ресурсах его называют swing-arm;
  3. Cиней заливкой выделены линки.

1. Однорычажка

Байки Orange – это классический пример однорычажки. Эта марка верна своим традициям и из года в год делает велосипеды на этой подвеске. Это самая простая конструкция подвески. Ось вращения заднего колеса соединена с рамой напрямую, без всяких линков. Соответственно, ось вращается вокруг единственного шарнира, а траектория движения заднего колеса – это дуга окружности с центром в шарнире.

Подвеска, построенная по такой схеме крайне линейна. Это значит, что усилие, необходимое для перемещения заднего колеса на весь его ход не возрастает к концу хода. У нас этот параметр называют рычажность (leverage curve), и она практически не меняется у однорычажных подвесок. То есть подвеска не сопротивляется сжатию к концу хода, как псевдо-четырёхрычажки и другие подвески с дополнительными линками. Во время торможения задним колесом классическая однорычажная подвеска изрядно «подтупливает», словно её кто-то сделал жестче.

2. Однорычажка с дополнительными линками (Псевдо-четырёхрычажка)

Такая подвеска уже имеет несколько дополнительных шарниров, но по сути своей остаётся однорычажкой. Ось колеса тоже напрямую крепится к раме, а вот усилие на амортизатор передаётся уже через перья и линк. Это позволяет дизайнерам играться с рычажностью (leverage curve), делая подвеску прогрессивной в конце хода.

Конструкция очень похожа на четырёхрычажку и в былые времена «мудрые» велосипедисты советовали смотреть на шарнир соединения верхних перьев с нижними. Если он на нижних перьях, то это четырёхрычажка, а если на верхних, это однорычажка. Чаще всего это так, но, если сомневаетесь, смотрите как ось заднего колеса соединена с рамой. Если напрямую, то это однорычажка, а если через линк, то четырёхрычажка.

3. Четырёхрычажка (horst-link)

Четырёхрычажка или Хорст-линк – подвеска, у которой задняя ось соединена с рамой через рычаг, то есть напрямую не связана с передним треугольником. Ось вращается не вокруг какого-то определенного шарнира, а вокруг виртуальной точки (instant-centre), которая ещё и смещается во время работы подвески по кривой (centre of curvature).

Чаще всего такая подвеска весьма прогрессивна, а задняя ось движется по С-образной кривой. Как мы объясним позже, вариабельность с линками позволяет контролировать (anti-squat или сопротивление раскачке при педалировании) на всём пути работы подвески, а также минимизировать влияние торможения на работу подвески (anti-rise) и повысить её чувствительность.

4. Виртуальная ось вращения (Virtual Pivot Point)

У подвесок с виртуальной осью вращению задний треугольник соединяется с передним через 2 параллельных линка. Принцип абсолютно такой же, как и у четырёхрычажки, только длинна линков меньше. Точка вращения заднего треугольника (или instant-centre), как и у четырёхрычажки, виртуальная и перемещается по кривой (centre of curvature). Вот, например, визуализация точки вращения на раме Pole с подвеской «EVOLINK».

Линки могут вращаться в одном направлении, как у Giant, или в разных, как у Santa Cruz. У рамы на фото выше во время работы подвески нижний линк будет вращаться по часовой стрелке, а верхний линк против часовой. Когда линки вращаются в одну сторону – работа подвески чаще всего линейна и похожа на однорычажку. Если линки вращаются в разные стороны, такая конструкция позволяет выстроить кривую работы подвески так, что она меньше раскачивается при педалировании. В общем везде есть свои плюсы и минусы.

5. Исключения

ABP от Trek’a

По сути подвеска АВР на велосипедах Trek – это однорычажка, однако задняя ось совмещена с шарниром перьев. Это позволяет получить все плюсы работы однорычажки и нивелировать её минус. Тормозной калипер крепится на верхние перья и при торможении работа подвески практически не меняемся (anti-rise). Говоря проще – дизайн АВР это гибрид между однорычажкой и четырёхрычажкой.

Switch Infinity от Yeti

Это своеобразная VPP, но вместо нижнего линка используется специальный амортизатор-рельса. Это отличительная особенность рам Yeti. Раньше эти ребята натурально использовали специальную «рельсу» для скольжения линков, временами даже не одну. Вот, взгляните на этот Yeti 303 DH 2009 модельного года. Одну рельсу хорошо видно под верхней трубой, другая же спряталась, она прикручена к подседельной трубе и слегка выглядывает через полость в заднем треугольнике. Весьма самобытная конструкция.

В чем смысл такой сложной конструкции? Ну, ребята из Yeti говорят, что это позволяет добиться именно такой работы подвески, которой они хотят. Но по сути нет разницы, используются классические линки или такие вот рельсы. У такой подвески тоже высокий (anti-squat) в районе сэга (тот параметр, который показывает насколько подвеска прожимается, когда вы садитесь на велосипед). Это позволяет эффективнее педалировать. А вот удар в педали (от английского pedal-kick) при работе подвески практически не ощущается. Маркетологи частенько заявляют, что такая конструкция позволяет добиться едва ли не прямой линии движения задней оси во время работы подвески. Во времена отсутствия специального ПО разные компании (например, Specialized) тоже хвастались, что их траектория движения задней оси «вертикальна», но это всё маркетинговые уловки. По факту – это не так, на скриншоте ниже красным выделена траектория задней оси, как видите – это С-образная кривая, хоть и весьма плоская.

Высокий шарнир

Сейчас таким дизайном балуются Commencal и Norco со своей новой подвеской HSP. Как вы заметили – цепь здесь весьма странно проложена. При стандартной проводки цепи с таким высоким шарниром был бы чудовищный pedal-kick, а вот если цепь проходит прям через ось вращения, то pedal-kick’а практически нет.

Из минусов такой подвески можно отметить высокое влияние торможения на работу подвески (anti-rise) и сильное смещение колеса назад. Оцените насколько траектория движения задней оси смещается назад. Это делает работу подвески весьма специфичной, она стремится максимально обработать неровность, а не перекатиться через неё, а это уже влияет на управляемость велосипеда.

Вывод

Мы рассмотрели основные типы подвески и их специфические вариации. В следующей статье мы подробнее объясним термины, выделенные выше и наконец-то разберемся «что такое хорошо, а что такое плохо». Не переключайтесь!

Для читателей нашего блога действует скидка 10% по промокоду blog-BB30 на все товары , представленные в нашем магазине

Электронная система управления подвеской горного велосипеда своими руками

Гражданский проспект, 118к1
Трасса Юкки 1 (Мега Парнас)

Читайте также:  Светодиодный светильник из галогенного своими руками

Будни с 10:00 до 22:00
Выходные с 09:00 до 23:00

  • Главная
  • Цены и условия
  • SKI сервис
  • Где мы находимся
  • SKI блог
  • Склоны Лен. области

Электровелосипед своими руками

Велосипед можно без особых проблем модернизировать за счет установки мотора.

Содержание:

Есть несколько вариантов:

– готовый комплект электрооборудования;

– бензиновый ДВС (двигатель внутреннего сгорания);

– покупка привода отдельно и его монтаж;

– приобретение готового электровелосипеда.

Рассмотрим подробнее эти способы.


Электроколеса и электроприводы

Преимущество таких комплектов в легкости и простоте монтажа.

Самой тяжелой частью набора будет батарея, суммарно вес транспорта может увеличиться на 10 и более кг.

Установить можно два типа силовых установок:

В первом случае конструкция имеет много общего с электрическими самокатами, привод интегрирован в ступицу. Это компактное решение, менять придется все колесо в сборе.

Навесные придется монтировать на раме к колесу или встраивать в каретку, но большая часть комплектов дополнена переходниками и кронштейнами, которые позволят установить мотор на любом велосипеде.

Большая часть комплектов для переделки включают:

Основных вариантов несколько:

Характеристики

Подвесной, Magic Pie-3

Кареточный, Bafang BBS02

Фрикционный, Rubbee

Цена, руб:

Около 25 000 без акк.;

Скорость, км/ч:

До 50 (некоторые модели до 90);

Время работы аккумулятора, км:

Время зарядки с полного разряда, час:

2,5, но зависит от емкости;

Рейтинг покупаемости, балл:

Простота установки, балл:

10 (буквально одно движение);

Соотношение цена/качество, балл:


Magic Pie-3

Первый вариант – это встроенный в ступицу привод, обычно такое колесо в сборе ставят назад, но не запрещено монтировать спереди или даже собрать полноприводный байк.

По мощности вариантов масса: от 150 до 2000 Вт.

Установить комплект не сложно, достаточно заменить колесо или отдельно ступицу на привод.

Далее разводится проводка, ставятся органы управления и батареи.

Такая конструкция в сборе выглядит эстетично, но весит минимум 6 кг и более.


Bafang BBS02

Кареточный мотор, например, интегрируется в каретку, после чего он вместе с цепью закрывается металлическим кожухом. При работе усиливается вращение педалей, что способствует экономии сил.

Мощности двигателей варьируются от 350 до 1600 Вт.

Для монтажа может потребоваться замена всего узла, включая каретку, цепи и звезды. Они обычно включены в комплект, но это увеличивает стоимость и трудоемкость.

В сборе вес значительный, потому подойдет вариант для стальных рам.

Открытые части подвержены интенсивному износу, при работе шумит.


Rubbee

Фрикционный – простейший вариант, устанавливается на колесо, на которое передается вращение путем трения по покрышке.

Для монтажа не нужна разборка, простейшие двигатели дешево стоят.

При этом конструкция шумная, покрышка быстрее изнашивается, тяга падает при спущенном колесе, а мокрое и вовсе может проскальзывать.


Самодельные

Из самоделок стоит выделить два варианта:

– на основе бензопилы;

– покупные электромоторы из магазина электрики, в нашем случае рассмотрим асинхронный двигатель.

Характеристики

Бензопила

Асинхронный двигатель

Цена, руб:

Скорость, км/ч:

Время работы на одной заправке, км:

Зависит от емкости бака, расход в среднем 0,7л/час;

Простота установки, балл:

Соотношение цена/качество, балл:


Инструмент

Для работы понадобится следующий набор инструмента и оборудования:

– набор гаечных ключей, желательно накидных и рожковых;

– сварочный аппарат инверторный, электроды 2-3 мм;

– угловая шлифмашина, достаточно на 125 мм;

– дрель и сверла по металлу диаметром 4-10 мм;

– паяльник для проводов с припоем и флюсом;

– изолента или термоусадка.


Установка

Начнем с установки двигателя от бензопилы. При этом можно избежать полной разборки конструкции, достаточно снять шину.

Современные пилы обеспечивают мощность до 2-х л.с.

Такие характеристики позволят разогнаться до 40 км/ч, но точная цифра зависит от веса райдера.

Инструкция для установки мотора от бензопилы:

1. Снимаем шину пилы, если приводной шкив закрыт кожухом, то его нужно снять;

2. Далее нужен расчет передачи, иначе мотор не сможет нормально работать:

будет перегреваться или вообще не сможет стронуть с места велосипед с водителем, обычно подбирают от 1:26 до 3:8, зависит от мощности и оборотов двигателя;

3. Теперь нужно установить шкив или звездочку на ступицу колеса, для этого понадобится несколько болтов, гаек с шайбами и соответствующие ключи.

Крепить нужно жестко, чтобы избежать раскручивания на ходу, поможет в этом фиксатор резьбы;

4. Теперь крепим сам привод. Для этого нужно сделать кронштейн из металла, если основа стальная, то его проще всего приварить к ней.

К алюминиевой тоже можно приварить, но для этого потребуется аргонная сварка.

Сверлить конструкцию для посадки на болты не желательно, так как это ее серьезно ослабит.

Можно приварить кронштейн в виде скобы над колесом, для жесткости нужна третья точка крепления, для этого стоит задействовать подседельный штырь или участок рамы, в который он вставляется;

5. На скобе подготавливаются отверстия для фиксации.

Идеально прикрутить болтами с гайками и шайбами, либо фиксатором резьбы;

6. Далее выводим органы управления на руль, для этого пропускаем трос от дроссельной заслонки бензопилы до руля. Придется заменить ручку поворотным аналогом от мотоцикла, а к ней уже прикрепить трос;

7. Емкость для топлива встроена в пилу, но если хочется увеличить, то придется делать отдельно.

Можно установить металлическую или пластиковую, но, так как бензин имеет свойства растворителя, надежнее использовать металл.

Большой плюс пилы в том, что у нее уже есть сцепление, так называемое центробежное, которое запускается при определенных оборотах.

Внимание: самодельные емкости для топлива могут быть взрывоопасны!


Асинхронный двигатель

Асинхронные достаточно крупные и тяжелые, в данном случае используем 750-ваттный, который дает высокий КПД и очень мощное ускорение.

Лучше всего ставить на велосипеды с высокой рамой, кстати, если вы еще не определились с рамой, вы можете обратиться к нам, в прокат велосипедов , и выбрать размер и форму, подходящую именно вам.

По скорости он будет уступать аналогичным по мощности мотор-колесам. Но, будет стоить гораздо дешевле.

Для сборки понадобится:

Порядок работы:

1. Начинаем с демонтажа звездочек на каретке, убираем педали и шатуны – они не понадобятся при данной компоновке;

2. Затем нужно сделать кронштейн крепления привода.

Проще всего, если основа стальная, тогда можно выставить и приварить пару профилей из стального уголка, например.

В них размечаются и высверливаются отверстия под выбранный движок.

Вместо приваренных кронштейнов можно сделать съемные, которые будут удерживаться по принципу хомутов;

3. Аккумуляторы в данном случае нужны емкостью 12Ач и напряжением 24В.

Можно соединить последовательно несколько меньших;

4. Батареи весят много, потому для них тоже понадобятся кронштейны.

Подбирать аккумуляторы стоит так, чтобы они уместились внутри каркаса, так компактнее;

5. Контроллер проще всего установить ближе к аккумуляторам, чтобы не тянуть провода через всю конструкцию.

Можно купить небольшую сумку и жестко ее зафиксировать, а внутрь положить управляющее устройство;

6. Затем электрика: провода спаиваются, припаивается зарядный разъем.

Незащищенные участки изолируем изолентой или термоусадкой.

Если нет возможности полностью скрыть провода, стоит проложить их в кабель-канале, чтобы защитить от влаги и грязи.


Готовый электровелосипед

Проще и надежнее всего купить уже готовый электробайк, для знакомства приведем 3 наиболее востребованных на данный момент:

– Eltreco FS-900 26;

– HOVERBOT CB-4 X-Rider;

– WELT Rockfall 1.0 E-drive.


WELT Rockfall 1.0 E-drive

Это модель 2018 года, стоимостью 50-55 тысяч – самый доступный вариант из рассматриваемых. По классу – горный, кросс-кантри.

Батарея 13 Ач, ростовки разнообразны, можно покупать для райдеров от 150 см и более.

Стоковая резина достаточно цепкая, даже при езде по пересеченной местности. Из недостатков можно выделить слабые тормоза.


Eltreco FS-900

Двухподвес из бюджетной ценовой категории – всего 65 тысяч. По классу – кросс-кантри, год старта выпуска – 2018.

Обладает достаточно емким аккумулятором, который способен тянуть райдера до 50 км.

Время на зарядку – до 6 часов. Интегрирована подсветка, причем, передний фонарь питает батарея, а задний – небольшая солнечная панель. Некоторые пользователи жалуются на жесткость заднего амортизатора, но его не сложно заменить.


HOVERBOT CB-4 X-Rider

Новинка 2019 года, байк стоимостью – от 87 тысяч. Относится к горным и кросс-кантрийным моделям.

Из плюсов надежные механические дисковые тормоза, на надежные механизмы китайцы не поскупились, что и отразилось на цене.

Рассчитан велосипед на райдеров весом в пределах 110 кг.

Батарея 36-вольтовая, емкостью 10,4 Ач, хватает на 50 км пробега без подзарядки.

Характеристика

Eltreco FS-900 26

HOVERBOT CB-4 X-Rider

WELT Rockfall 1.0 E-drive

Рама:

Максимальная скорость, км/ч

Материал рамы:

Амортизация:

Размерность колес:

Число скоростей:

Мощность мотора, Вт

Вес, кг

Пробег на полном заряде, км

Цена, руб

Из всех вариантов самым экономичным, но трудозатратным будет самостоятельная сборка велосипеда с мотором.

Дороже и проще монтаж готового комплекта, но не исключен риск ошибки.

Готовый электровелосипед дороже всего, зато гарантирована безопасность, качество и на руках будет гарантийный талон, с которым можно получить фирменное обслуживание своего транспорта.

Тиристорные регуляторы мощности

Тиристорные регуляторы мощности являются одной из самых распространенных радиолюбительских конструкций, и в этом нет ничего удивительного. Ведь всем, кто когда-нибудь пользовался обычным 25 – 40 ваттным паяльником, способность его к перегреванию даже очень известна. Паяльник начинает дымить и шипеть, потом, достаточно скоро, облуженное жало выгорает, становится черным. Паять таким паяльником уже совсем невозможно.

И вот тут на помощь и приходит регулятор мощности, с помощью которого можно достаточно точно выставить температуру для пайки. Ориентироваться следует на то, чтобы при касании паяльником куска канифоли она дымила ну, так, средне, без шипения и брызг, не очень энергично. Ориентироваться следует на то, чтобы пайка получалась контурной, блестящей.

Конечно, современные паяльные станции оснащены паяльниками с термостабилизацией, цифровой индикацией и регулировкой температуры нагрева, но они слишком дороги по сравнению с обычным паяльником. Поэтому, при незначительных объемах паяльных работ, вполне можно обойтись обычным паяльником с тиристорным регулятором мощности. При этом качество пайки, может быть не сразу, получится отличным, – достигается практикой.

Другая область применения тиристорных регуляторов это управление яркостью светильников. Такие регуляторы продаются в магазинах электротоваров в виде обычных настенных выключателей с крутящейся ручкой. Но вот тут-то покупателя и подстерегает засада: современные энергосберегающие лампы (часто в литературе их называют компактные люминесцентные лампы (КЛЛ)) просто не хотят работать с такими регуляторами.

Такой же непредсказуемый вариант получится и в случае регулирования яркости светодиодных ламп. Ну, не предназначены они для такой работы и все тут: выпрямительный мост с электролитическим конденсатором, расположенный внутри КЛЛ, просто не даст работать тиристору. Поэтому регулируемый «ночник» с таким регулятором можно создать только с использованием лампы накаливания.

Однако, здесь следует вспомнить про электронные трансформаторы, предназначенные для питания галогенных ламп, а в радиолюбительских конструкциях в самых разных целях. В этих трансформаторах после выпрямительного моста почему-то, видимо в целях экономии, или просто для уменьшения габаритов, не устанавливается электролитический конденсатор. Именно эта «экономия» позволяет регулировать яркость ламп с помощью тиристорных регуляторов.

Если напрячь фантазию, то можно найти еще немало областей, где требуется применение тиристорных регуляторов. Одна из таких областей это регулирование оборотов электроинструмента: дрелей, болгарок, шуроповертов, перфораторов и т.д. и т.п. Естественно, что тиристорные регуляторы находятся внутри инструментов, работающих от сети переменного тока. Смотрите – Виды и устройство регуляторов оборотов коллекторных двигателей .

Весь такой регулятор встроен в кнопку управления и представляет собой небольших размеров коробочку, вставляемую в рукоятку дрели. Степень нажатия на кнопку определяет частоту вращения патрона. В случае выхода из строя меняется вся коробочка сразу: при всей кажущейся простоте конструкции такой регулятор абсолютно не пригоден для ремонта.

В случае инструментов, работающих на постоянном токе от аккумуляторов, регулирование мощности производится с помощью транзисторов MOSFET методом широтно-импульсной модуляции. Частота ШИМ достигает нескольких килогерц, поэтому сквозь корпус шуроповерта можно услышать писк высокой частоты. Это пищат обмотки двигателя.

Но в этой статье будут рассмотрены только тиристорные регуляторы мощности. Поэтому, прежде, чем рассматривать схемы регуляторов, следует вспомнить, как же работает тиристор.

Чтобы не усложнять рассказ, не будем рассматривать тиристор в виде его четырехслойной p-n-p-n структуры, рисовать вольтамперную характеристику, а просто на словах опишем, как же он, тиристор, работает. Для начала в цепи постоянного тока, хотя в этих цепях тиристоры почти не применяются. Ведь выключить тиристор, работающий на постоянном токе достаточно сложно. Все равно, что коня на скаку остановить.

И все же большие токи и высокие напряжения тиристоров привлекают разработчиков различной, как правило, достаточно мощной аппаратуры постоянного тока. Для выключения тиристоров приходится идти на различные усложнения схем, ухищрения, но в целом результаты получаются положительными.

Обозначение тиристора на принципиальных схемах показано на рисунке 1.

Рисунок 1. Тиристор

Нетрудно заметить, что по своему обозначению на схемах, тиристор очень похож на обычный диод. Если разобраться, то он, тиристор, тоже обладает односторонней проводимостью, а следовательно, может выпрямлять переменный ток. Вот только делать это он будет лишь в том случае, когда на управляющий электрод подано относительно катода положительное напряжение, как показано на рисунке 2. По старой терминологии тиристор иногда называли управляемым диодом. Покуда не подан управляющий импульс, тиристор закрыт в любом направлении.

Как включить светодиод

Здесь все очень просто. К источнику постоянного напряжения 9В (можно использовать батарейку «Крона») через тиристор Vsx подключен светодиод HL1 с ограничительным резистором R3. С помощью кнопки SB1 напряжение с делителя R1, R2 может быть подано на управляющий электрод тиристора, и тогда тиристор откроется, светодиод начинает светиться.

Если теперь отпустить кнопку, перестать ее удерживать в нажатом состоянии, то светодиод должен продолжать светиться. Такое кратковременное нажатие на кнопку можно назвать импульсным. Повторное и даже многократное нажатие этой кнопки ничего не изменит: светодиод не погаснет, но и не станет светить ярче или тусклее.

Нажали – отпустили, а тиристор остался в открытом состоянии. Причем, это состояние является устойчивым: тиристор будет открыт до тех пор, пока из этого состояния его не выведут внешние воздействия. Такое поведение схемы говорит об исправном состоянии тиристора, его пригодности для работы в разрабатываемом или ремонтируемом устройстве.

Маленькое замечание

Но из этого правила часто случаются исключения: кнопку нажали, светодиод зажегся, а когда кнопку отпустили, то погас, как, ни в чем не бывало. И в чем же тут подвох, что сделали не так? Может кнопку нажимали недостаточно долго или не очень фанатично? Нет, все было сделано достаточно добросовестно. Просто ток через светодиод оказался меньше, чем ток удержания тиристора.

Чтобы описанный опыт прошел удачно, надо просто заменить светодиод лампой накаливания, тогда ток станет больше, либо подобрать тиристор с меньшим током удержания. Этот параметр у тиристоров имеет значительный разброс, иногда даже приходится тиристор для конкретной схемы подбирать. Причем одной марки, с одной буквой и из одной коробки. Несколько лучше с этим током у импортных тиристоров, которым в последнее время отдается предпочтение: и купить проще, и параметры лучше.

Как закрыть тиристор

Никакие сигналы, поданные на управляющий электрод, закрыть тиристор и погасить светодиод не смогут: управляющий электрод может только включить тиристор. Существуют, конечно, запираемые тиристоры, но их назначение несколько иное, чем банальные регуляторы мощности или простые выключатели. Обычный тиристор можно выключить лишь только прервав ток через участок анод – катод.

Сделать это можно, как минимум, тремя способами. Во-первых, тупо отключить всю схему от батарейки. Вспоминаем рисунок 2. Естественно, что светодиод погаснет. Но при повторном подключении он сам по себе не включится, поскольку тиристор остался в закрытом состоянии. Это состояние также является устойчивым. И вывести его из этого состояния, Зажечь свет, поможет только нажатие кнопки SB1.

Второй способ прервать ток через тиристор это просто взять и замкнуть выводы катода и анода проволочной перемычкой. При этом весь ток нагрузки, в нашем случае это всего – лишь светодиод, потечет через перемычку, а ток через тиристор будет равен нулю. После того, как перемычка будет убрана, тиристор закроется, и светодиод погаснет. При опытах с подобными схемами в качестве перемычки чаще всего используется пинцет.

Предположим, что вместо светодиода в этой схеме будет достаточно мощная нагревательная спираль с большой тепловой инерцией. Тогда получается практически готовый регулятор мощности. Если коммутировать тиристор таким образом, что на 5 секунд спираль включена и столько же времени выключена, то в спирали выделяется 50-ти процентная мощность. Если же за время этого десятисекундного цикла включение производится лишь на 1 секунду, то совершенно очевидно, что спираль выделит только 10% тепла от своей мощности.

Примерно с такими временными циклами, измеряемыми в секундах, работает регулировка мощности в микроволновой печи. Просто с помощью реле включается и выключается ВЧ излучение. Тиристорные регуляторы работают на частоте питающей сети, где время измеряется уже миллисекундами.

Читайте также:  Светящиеся шары на светодиодах своими руками к празднику. Стильно и оригинально

Третий способ выключения тиристора

Состоит в том, чтобы до нуля уменьшить напряжение питания нагрузки, а то и вовсе изменить полярность питающего напряжения на противоположную. Именно такая ситуация получается при питании тиристорных схем переменным синусоидальным током.

При переходе синусоиды через нуль, она меняет знак на противоположный, поэтому ток через тиристор становится меньше тока удержания, а затем и вовсе равным нулю. Таким образом, проблема выключения тиристора решается как бы сама собой.

Тиристорные регуляторы мощности. Фазовое регулирование

Итак, дело осталось за малым. Чтобы получилось фазовое регулирование, надо просто в определенное время подать управляющий импульс. Другими словами импульс должен иметь определенную фазу: чем ближе он будет расположен к концу полупериода переменного напряжения, тем меньшая амплитуда напряжения окажется на нагрузке. Фазовый способ регулирования показан на рисунке 3.

Рисунок 3. Фазовое регулирование

В верхнем фрагменте картинки управляющий импульс подается почти в самом начале полупериода синусоиды, фаза управляющего сигнала близка к нулю. На рисунке это время t1, поэтому тиристор открывается почти в начале полупериода, а в нагрузке выделяется мощность близкая к максимальной (если бы в цепи не было тиристоров, мощность была бы максимальной).

Сами управляющие сигналы на этом рисунке не показаны. В идеальном варианте они представляют собой короткие положительные относительно катода импульсы, поданные в определенной фазе на управляющий электрод. В простейших схемах это может быть линейно нарастающее напряжение, получаемое при заряде конденсатора. Об этом будет рассказано несколько ниже.

На среднем графике управляющий импульс подается в средине полупериода, что соответствует фазовому углу Π/2 или моменту времени t2, поэтому в нагрузке выделяется лишь половина максимальной мощности.

На нижнем графике открывающие импульсы подаются очень близко к окончанию полупериода, тиристор открывается почти перед тем, как ему предстоит закрыться, по графику это время обозначено как t3, соответственно мощность в нагрузке выделяется незначительная.

Схемы включения тиристоров

После краткого рассмотрения принципа работы тиристоров, наверное, можно привести несколько схем регуляторов мощности. Нового здесь ничего не изобретено, все можно найти в сети Интернет или в старых радиотехнических журналах. Просто в статье приводится краткий обзор и описание работы схем тиристорных регуляторов. При описании работы схем будет обращаться внимание на то, каким образом используются тиристоры, какие существуют схемы включения тиристоров.

Как было сказано в самом начале статьи, тиристор выпрямляет переменное напряжение как обычный диод. Получается однополупериодное выпрямление. Когда-то именно так, через диод, включались лампы накаливания на лестничных клетках: света совсем чуть, в глазах рябит, но зато лампы перегорают очень редко. То же самое получится, если светорегулятор выполнить на одном тиристоре, только появляется еще возможность регулирования уже и так незначительной яркости.

Поэтому регуляторы мощности управляют обоими полупериодами сетевого напряжения. Для этого применяется встречно – параллельное включение тиристоров, симисторы или включение тиристора в диагональ выпрямительного моста.

Для наглядности этого утверждения далее будут рассмотрены несколько схем тиристорных регуляторов мощности. Иногда их называют регуляторами напряжения, и какое название вернее, решить трудно, ведь вместе с регулированием напряжения регулируется и мощность.

Простейший тиристорный регулятор

Он предназначен для регулирования мощности паяльника. Его схема показана на рисунке 4.

Рисунок 4. Схема простейшего тиристорного регулятора мощности

Регулировать мощность паяльника, начиная от нуля, нет никакого смысла. Поэтому можно ограничиться регулированием только одного полупериода сетевого напряжения, в данном случае положительного. Отрицательный полупериод проходит без изменений через диод VD1 сразу на паяльник, что обеспечивает его половинную мощность.

Положительный полупериод проходит через тиристор VS1, позволяющий осуществлять регулирование. Цепь управления тиристором предельно проста. Это резисторы R1, R2 и конденсатор C1. Конденсатор заряжается по цепи: верхний провод схемы, R1, R2 и конденсатор C1, нагрузка, нижний провод схемы.

К плюсовому выводу конденсатора подключен управляющий электрод тиристора. Когда напряжение на конденсаторе возрастает до напряжения включения тиристора, последний открывается, пропуская в нагрузку положительный полупериод напряжения, вернее его часть. Конденсатор C1 при этом, естественно, разряжается, тем самым подготавливаясь к следующему циклу.

Скорость заряда конденсатора регулируется с помощью переменного резистора R1. Чем быстрее конденсатор зарядится до напряжения открывания тиристора, тем раньше тиристор откроется, тем большая часть положительного полупериода напряжения поступит в нагрузку.

Схема простая, надежная, для паяльника вполне подходит, хотя регулирует лишь один полупериод сетевого напряжения. Очень похожая схема показана на рисунке 5.

Рисунок 5. Тиристорный регулятор мощности

Она несколько сложней предыдущей, но позволяет осуществлять регулировку более плавно и точно, благодаря тому, что схема формирования управляющих импульсов собрана на двухбазовом транзисторе КТ117. Этот транзистор предназначен для создания генераторов импульсов. Больше, кажется, ни на что другое не способен. Подобная схема используется во многих регуляторах мощности, а также в импульсных блоках питания в качестве формирователя запускающего импульса.

Как только напряжение на конденсаторе C1 достигает порога срабатывания транзистора, последний открывается и на выводе Б1 появляется положительный импульс, открывающий тиристор VS1. Резистором R1 можно регулировать скорость заряда конденсатора.

Чем быстрее зарядится конденсатор, тем раньше появится открывающий импульс, тем большее напряжение поступит в нагрузку. Вторая полуволна сетевого напряжения проходит в нагрузку через диод VD3 без изменений. Для питания схемы формирователя управляющих импульсов используется выпрямитель VD2, R5, стабилитрон VD1.

Тут можно спросить, а когда же откроется транзистор, каков же порог срабатывания? Открывание транзистора происходит в тот момент, когда напряжение на его эмиттере Э превысит напряжение на базе Б1. Базы Б1 и Б2 не равноценны, если их поменять местами, то генератор не заработает.

На рисунке 6 показана схема, позволяющая регулировать оба полупериода напряжения.

Схема представляет собой светорегулятор. Сетевое напряжение выпрямляется мостом VD1-VD4, после которого пульсирующее напряжение подается на лампу EL1, тиристор VS1, а через резисторы R3, R4 на стабилитроны VD5, VD6, от которых питается схема управления. Использование в схеме выпрямительного моста позволяет осуществить регулирование положительного и отрицательного полупериодов с использованием всего одного тиристора.

Схема управления выполнена также на двухбазовом транзисторе КТ117А. Скорость заряда времязадающего конденсатора C2 изменяется резистором R6 отчего меняется фаза управляющего тиристором сигнала.

По поводу этой схемы можно сделать небольшое замечание: ток в нагрузке состоит лишь из положительных полупериодов сети, полученных после мостового выпрямителя. Если требуется в нагрузке получить положительную и отрицательную части синусоиды, достаточно, ничего не меняя в схеме, включить нагрузку сразу после предохранителя. На место нагрузки следует просто установить перемычку. Такая схема показана на рисунке 7.

Рисунок 7. Схема тиристорного регулятора мощности

Транзистор КТ117 изобретение советской электронной промышленности и зарубежных аналогов не имеет, но при необходимости может быть собран из двух транзисторов по схеме, показанной на рисунке 8. Вдруг кто-то возьмется собирать подобную схему, где такой транзистор взять?

В схемах, показанных на рисунках 6 и 7, тиристор используется в сочетании с диодным мостом. Такое включение дает возможность с помощью одного тиристора управлять обоими полупериодами переменного напряжения. Но вместе с тем появляются 4 дополнительных диода, что в целом увеличивает габариты конструкции.

Тиристорный регулятор напряжения простая схема, принцип работы

Тиристор это один из мощнейших полупроводниковых приборов, именно поэтому он часто используется в мощных преобразователях энергии. Но он обладает своей спецификой управления: его можно открыть импульсом тока, а вот закроется он только когда ток опуститься почти до нуля (если быть точнее, то ниже тока удержания). Из этого тиристор в основном применяются для коммутирования переменного тока.

Фазовое регулирование напряжения

Существует несколько способов регулирования переменного напряжения тиристорами: можно пропускать или запрещать на выход регулятора целые полупериоды (или периоды) переменного напряжения. А можно включать не в начале полупериода сетевого напряжения, а с некоторой задержкой — ‘a’. В течении этого времени напряжение на выходе регулятора будет равно нулю, а мощность не будет передаваться на выход. Вторую часть полупериода тиристор будет проводить ток и на выходе регулятора появиться входное напряжение.

Время задержки ещё часто называют углом открывания тиристора, так вот при нулевом угле практически всё напряжение со входа будет попадать на выход, только падение на открытом тиристоре будет теряться. При увеличении угла тиристорный регулятор напряжения будет снижать выходное напряжение.

Регулировочная характеристика тиристорного преобразователя при работе на активную нагрузку приведена на следующем рисунке. При угле равном 90 электрических градусов на выходе будет половина входного напряжения, а при угле 180 эл. градусов на выходе будет ноль.

На основе принципов фазового регулирования напряжения можно построить схемы регулирования, стабилизации, а также плавного пуска. Для плавного пуска напряжение нужно повышать постепенно от нуля до максимального значения. Таким образом угол открывания тиристора должен изменяться от максимального значения до нуля.

Схема тиристорного регулятора напряжения

Таблица номиналов элементов

  • C1 – 0,33мкФ напряжение не ниже 16В;
  • R1, R2 – 10 кОм 2Вт;
  • R3 – 100 Ом;
  • R4 – переменный резистор 33 кОм;
  • R5 – 3,3 кОм;
  • R6 – 4,3 кОм;
  • R7 – 4,7 кОм;
  • VD1 .. VD4 – Д246А;
  • VD5 – Д814Д;
  • VS1 – КУ202Н;
  • VT1 – КТ361B;
  • VT2 – КТ315B.

Схема построена на отечественной элементной базе, собрать её можно из тех деталей, которые провалялись у радиолюбителей 20-30 лет. Если тиристор VS1 и диоды VD1-VD4 установить на соответствующие охладители, то тиристорный регулятор напряжения будет способен отдавать в нагрузку 10А, то есть при напряжении 220 В получаем возможность регулировать напряжение на нагрузке в 2,2 кВт.

В устройстве всего два силовых компонента диодный мост и тиристор. Они рассчитаны на напряжение 400В и ток 10А. Диодный мост превращает переменное напряжение в однополярное пульсирующее, а фазовое регулирование полупериодов осуществляет тиристор.

Параметрический стабилизатор из резисторов R1, R2 и стабилитрона VD5 ограничивает напряжение, которое подается на систему управления на уровне 15 В. Последовательное включение резисторов нужно для увеличения пробивного напряжения и увеличения рассеиваемой мощности.

В самом начале полупериода переменного напряжения С1 разряжен и в точке соединения R6 и R7 тоже нулевое напряжение. Постепенно напряжения в этих двух точках начинают расти и чем меньше сопротивление резистора R4, тем быстрее напряжение на эмиттере VT1 перегонит напряжение на его базе и откроет транзистор.
Транзисторы VT1, VT2 составляют маломощный тиристор. При появлении напряжения на база-эмиттерном переходе VT1 больше порогового, транзистор открывается и открывает VT2. А VT2 отпирает тиристор.

Представленная схема достаточно проста, её можно перевести на современною элементную базу. Также можно при минимальных переделках снизить мощность или напряжение работы.

26 thoughts on “ Тиристорный регулятор напряжения простая схема, принцип работы ”

Раз уж мы заговорили о электрических углах, то хочется уточнить: при задержке «а» до 1/2 полупериода (до 90 эл. градусов) напряжение на выходе регулятора будет равным практически максимальному, а уменьшаться начнет только при «а» > 1/2 (>90). На графике — красным по серому начертано! Половина полупериода — не половина напряжения.
У данной схемы один плюс — простота, но фаза на управляющих элементах может привести к непростым последствиям. Да и помехи наводящиеся в электросети тиристорной отсечкой немалые. Особенно при большой нагрузке, что ограничивает область применения данного устройства.
Я вижу только одно: регулировать нагревательные элементы и освещение в складских и подсобных помещениях.

На первом рисунке ошибка, 10 мс должно соответствовать — полупериоду, а 20 мс соответствует периоду сетевого напряжения.
Добавил, график регулировочной характеристики при работе на активную нагрузку.
Вы видимо пишите про регулировочную характеристику когда нагрузкой является выпрямитель с емкостным фильтром? Тогда да, конденсаторы будут заряжаться на максимуме напряжения и диапазон регулирования будет от 90 до 180 градусов.

подобные схемы собирал…все работают безупречно, только больше нравится на кт 117

Залежи советских радиодеталей есть далеко не у каждого. Почему бы не указать «буржуйские» аналоги старых отечественных полупроводниковых приборов (например, 10RIA40M для КУ202Н)?

Тиристор КУ202Н сейчас продают меньше чем за доллар (не знаю, производят ли или старые запасы распродают). А 10RIA40M дорогой, на алиэкспрессе его продают примерно за 15$ плюс доставка от 8$. 10RIA40M имеет смысл использовать только когда нужно отремонтировать устройство с КУ202Н, а КУ202Н не найти.
Для промышленного применения более удобны тиристоры в корпусах TO-220, TO-247.
Два года назад делал преобразователь на 8кВт, так тиристоры покупал по 2,5$ (в корпусе TO-247).

Это и имелось в виду, если ось напряжения (почему-то помечена Р) провести, как на 2-м графике, то станет яснее с градусами, периодами и полупериодами приведенными в описании. Осталось убрать знак переменного напряжения на выходе (оно уже выпрямлено мостом) и моя дотошность будет удовлетворена полностью.
КУ202Н продают сейчас на радиорынках действительно за копейки, причем в исполнении 2У202Н. Кто в теме, поймет, что это военное производство. Наверное распродаются складские НЗ, которым все сроки вышли.

На рынке, если брать с рук могут среди новых подложить и выпаянную деталь.
Быстро проверить тиристор, например КУ202Н можно простым стрелочным тестером, включенным на измерение сопротивлений по шкале в единицы ом.
Анод тиристора соединяем на плюс, катод на минус тестера, в исправном КУ202Н утечки быть не должно.
После замыкания управляющего электрода тиристора на анод стрелка омметра должна отклониться, и остаться в таком положении после размыкания.
В редких случаях такой метод не срабатывает, и тогда для проверки понадобится низковольтный блок питания, желательно регулируемый, лампочка от фонарика, и сопротивление.
Вначале устанавливаем напряжение блока питания и проверяем светится ли лампочка, затем последовательно с лампочкой, соблюдая полярность соединяем наш тиристор.
Лампочка должна загореться лишь после кратковременного замыкания анода тиристора с управляющим электродом через резистор.
При этом резистор нужно подбирать, исходя из номинального открывающего тока тиристора и напряжения питания.
Это самые простейшие методы, но возможно существуют и специальные приборы для проверки тиристоров и симисторов.

кратковременно проверку выдерживают без сопротивления

На выходе напряжение не выпрямлено мостом.Оно выпрямлено только для схемы управления.

На выходе переменка,мост выпрямляет только для схемы управления.

Я бы назвал не регулирование напряжения, а регулирование мощности. Это стандартная схема регулятора освещения, которую раньше собирали почти все. И про радиатор к тиристору загнули. В теории конечно можно, но в практике думаю тяжело обеспечить тепло обмен между радиатором и тиристором для обеспечения 10А.

А какие сложности с теплообменом у КУ202? Вкрутил торцевым болтом в радиатор и все! Если радиатор новый, точнее, резьба не разболтана, даже КТП мазать не надо. Площадь стандартного радиатора (иногда и в комплекте шли), как раз и расчитана на нагрузку 10 А. Никакой теории, сплошная практика. Единственно, что радиаторы должны были находится на открытом воздухе (по инструкции), а при таком подключении сети — чревато. Поэтому закрываем, но ставим кулер. Да, мостовые друг к другу не прислоняем.

А что мешает поставить тиристор на радиатор через слюдяную прокладку? Так в СССР делали часто. В те времена, когда кулер назывался ещё вентилятором, по русски. Конвенцию в корпусе создать то же не сложно, безо всяких кулеров.

Вполне согласен с регулированием отдаваемоей мощности в нагрузку. Тиристор, конечно, не нужно ставить в предельные режимы. А так, моя любимая схема. даже использовал успешно для регулировки в первичной обмотке трансформатора.

Подскажите, что за конденсатор С1 -330нФ?

Наверное правильнее будет написать C1 — 0,33мкФ, можно устанавлиявать керамический или пленочный на напряжение не меньше 16В.

Всем самого доброго! Сначала собирал без транзисторов схемы… Одно плохо — регулировочное сопротивление грелось и выгорал слой графитовой дорожки. Потом собрал эту схему на кт. Первая неудачно — вероятно из-за большого усиления самих транзисторов. Собрал на МП с усилением около 50. Заработала без проблем! Однако есть вопросы…

Я тоже собирал без транзисторов,но ничего не грелось.Это было два резистора и конденсатор,В последствии убрал и конденсатор.Фактически остался переменник между анодом и управляющим,ну и естественно мостик.Использовал для регулировки мощности паяльника,причем как на 220 вольт,так и на первичку трансформатора для паяльника на 12 вольт и все работало и не грелось.Сейчас до сих пор в кладовке лежит в исправном состоянии.У Вас возможно была утечка в конденсаторе между катодом и управляющим для схемы без транзисторов.

Собрал на МП с усилением около 50. Работает! Но стало больше вопросов…

Номиналы R4 и R5 явно перепутаны. Никто не собирал схему в железе?

Можно поконкретнее о диодном мосте. Как направлены диоды?

плюс на право ,минус на лево ))

График неправильный. При 90 градусах *мощность* будет половина. А напряжение будет в корень из двух меньше исходного. Типа от 220 останется 155, а не 110.

А заменить транзисторы на динистор DB3 (стоит 4 рубля) можно? Дайте схему пожалуйста

…а если его — регулировать обороты вентилятора?, (но там индуктивная нагрузка,…. это вопрос).

Ссылка на основную публикацию