» » » Световое оборудование для велосипеда: LED фара и задний фонарь

 
 
 

Световое оборудование для велосипеда: LED фара и задний фонарь

📆08.10.13 🙋Vitaliy75 👀30 373 💬10

Прохладный осенний вечер. Солнце уже рано садится, и сумерки наступают быстрее. На работе очередной аврал, и я снова остаюсь допоздна. Домой еду на велосипеде. Включаю «динамку». Пока дорога нормальная, еду быстро, и фара хорошо всё освещает.

Но вот сворачиваю в переулок, и начинается маневрирование между выбоинами. Сбавляю скорость. Свет от фары тускнеет, и в какой-то момент я влетаю в выбоину, не успев отреагировать. Ё#$%##! Когда же отремонтируют эти дороги?

Может быть, запитать фару от аккумулятора, чтобы и при малой скорости видеть дорогу? Но так как ночью я езжу нечасто, то запросто можно забыть аккумулятор подзарядить, и тогда придётся ехать без света.

Покупать что-то фирменное и дорогое не хотелось. Велосипед у меня довольно старый, ещё выпуска ММВЗ. Он до сих пор в хорошем состоянии (конечно, я периодически меняю детали).

Фара у меня китайская с двумя лампочками и переключателем «ближний/дальний свет», но толку от этого мало. И вот, в один прекрасный день, решил я переделать её под современные источники света - мощные светодиоды, и посмотреть, что из этого выйдет. Причём внесённые изменения должны быть такими, чтобы в случае неудачи можно было вернуть всё назад.
Решение самое простое - лампочки вынимаем, и на их место ставим два одноваттных белых светодиода.


Но светодиоды - это не лампочки. Светодиодам для питания нужно постоянное напряжение, а генератор (динамка) выдаёт переменное. Поэтому нужен ещё выпрямитель и фильтр. Также для светодиодов важна стабильность питающего тока. При токе меньше номинального уменьшается светоотдача, а при большем токе светоотдача увеличивается, но срок службы светодиода резко сокращается - светодиод быстро выходит из строя.

Существуют специальные драйвера для питания светодиодов, но я решил не заморачиваться, и собрать самый простой стабилизатор тока на микросхеме LM317. Пример схемы из даташита:


Генератор у меня 12-вольтовый, мощностью 6 Ватт. Получается, что он может выдать 0,5 Ампер тока. На втором контакте присутствует 2,5 Вольт для питания лампочки заднего фонаря. Этот контакт мы не будем использовать, а задний фонарь тоже переделаем под светодиоды.



Делаем расчёты

После выпрямления переменного напряжения 12 В диодным мостом на конденсаторе фильтра получим постоянное напряжение
12 * 1,41 = 16,9 В
Но это без нагрузки. Под нагрузкой напряжение немного просядет, да и в зависимости от скорости езды будет изменяться в широких пределах. Нам же нужно, чтобы фара светила и при маленькой скорости, так что примем расчётное значение равным 12 В. Рабочее напряжение одного белого светодиода - 3,2 вольта. Соединив последовательно два, получим в сумме 6,4 В. На токозадающем резисторе (см. схему выше) должно падать 1,25 В (по даташиту).
6,4 + 1,25 = 7,65 В
Теперь отнимаем:
12 - 7,65 = 4,35 В
Это напряжение будет падать на микросхеме-стабилизаторе. Рабочий ток 1-Ваттного светодиода 350 мА. Таким образом, на микросхеме будет рассеиваться мощность
P = U * I = 4,35 * 0,35 = 1,52 Вт
При большем напряжении (большей скорости) будет рассеиваться бОльшая мощность. Микросхему нужно установить на радиатор.
Сопротивление резистора рассчитываем по закону Ома:
R = U / I = 1,25 / 0,35 = 3,57 Ом
Округляем до большего стандартного значения: 3,9 Ом. Тогда ток через светодиоды будет немного меньшим (что увеличит надёжность и долговечность):
I = 1,25 / 3,9 = 0,32 А
Мощность резистора:
P = 1,25 * 0,32 = 0,4 Вт
Ставим одно- или 2-Ваттный резистор.

На задний фонарь можно поставить яркие красные светодиоды. Так как рабочее напряжения одного красного светодиода в среднем 2 В, то соединяем последовательно 3 штуки. Тогда падение напряжения на микросхеме:
12 - (3 * 2 + 1,25) = 4,75 В
Рабочий ток светодиода 20 мА. Для надёжности лучше принять немного меньше - 15 мА. Мощность, рассеиваемая микросхемой:
P = 4,75 * 0,015 = 0,07 Вт
Здесь можно использовать микросхему LM317L. Её максимальный ток 100 мА, запаса хватает с головой.
Сопротивление резистора в этом случае:
R = 1,25 / 0,015 = 83 Ом
Берём стандартный резистор 82 Ом. Ток через светодиоды останется практически таким же:
I = 1,25 / 82 = 0,0152 А
Мощность резистора:
P = 1,25 * 0,0152 = 0,019 Вт
Подойдёт резистор любой мощности, например, 0,125 или 0,25 Вт.

Рисуем схему



Каждый стабилизатор будем монтировать в корпусе "своего" фонаря. Диодные мосты - любые одноамперные. Ёмкость электролитических конденсаторов фильтров - чем больше, тем стабильнее будет освещение при малой скорости, когда частота генератора малая. Рабочее напряжение конденсаторов - не менее 25 В.
Для питания схемы можно также применить 12-вольтовый аккумулятор, обеспечивающий необходимый ток. Или сделать комбинированный вариант, и поставить переключатель "генератор - аккумулятор":


В мокрую погоду, когда динамка проскальзывает, переключаем на аккумулятор, а в сухую погоду, или когда аккумулятор разряжен, пользуемся генератором. Полярность подключения аккумулятора в этом случае роли не играет, так как стоят диодные мосты. Но если планируется питать только от аккумулятора, то их можно убрать, и тогда нужно соблюдать полярность.

Практическая реализация

Так как схема очень простая, то дорожки я сразу рисовал маркером на фольгированном стеклотекстолите, и затем травил в хлорном железе. Размеры плат выбирал под корпуса фонарей. В заднем фонаре две платы - плата самого стабилизатора, и плата, на которой установлены три 8-миллиметровые светодиоды.




Долго думал, как закрепить плату в переднем фонаре. Решил прикрутить её одним винтом к контактному лепестку, куда раньше контачила лампочка (переключатель я оставил незадействованным). Этим же винтом прижимается микросхема стабилизатора к радиатору. Радиатор составлен из трёх П-образных медных пластин. Получается вот такой "бутерброд":




Радиатор из меди более эффективно отводит тепло, чем алюминиевый, поэтому его размеры будут меньшими при той же теплоотдаче. В ходе испытаний я проверял его нагрев - греется не сильно.

Закрепляем плату внутри фонаря:


Чтобы от тряски она не болталась, я обложил её вокруг вот таким пенистым материалом, который используется в упаковках:


Один из проводов, идущих на диодный мост, припаиваем к соответствующему контакту на фонаре, либо через клеммник - к генератору. Второй провод соединяем с корпусом велосипеда - это "масса".
Внимание! Ни светодиоды, ни радиатор, ни любой другой элемент схемы с "массой" соединять нельзя!
Нужно исключить случайное замыкание на корпус, которое может возникнуть при тряске во время езды. Ещё один момент:
Соблюдаем полярность подключения светодиодов!
При последовательном соединении "-" предыдущего светодиода соединяется с "+" последующего. При монтаже можно использовать цветные провода, а если они одного цвета (например, как у меня - МГТФ), то заранее как-то маркируем их.

Для крепления одноваттных светодиодов в переднем фонаре я придумал такую конструкцию:


В большем отверстии (центральном) с двух сторон стоят шайбы М12, в меньшем - М10. В шайбах просверлены по два отверстия под винты М3, которыми стягиваются шайбы вместе со светодиодами. Шайбы также служат небольшим дополнительным радиатором для светодиодов. Сверлим ещё одно отверстие - для подвода проводов. Со стороны светодиодов не забываем под головки винтов подложить изолирующие шайбы, чтобы исключить к. з. (смотрите фото в начале статьи). С обратной стороны под гайки ставим шайбы и гроверы, чтобы предотвратить самооткручивание.

Испытания

Когда я закончил монтаж, на улице уже стемнело. Мне не терпелось испытать своё новое освещение, и я выкатил велосипед во двор. Мои первые ощущения: наконец-то я хорошо вижу дорогу. Светодиоды дают яркий направленный свет, причём нормальное освещение начинается уже при скорости около 8 км/ч (смотрел по велоспидометру), и при дальнейшем её повышении остаётся стабильным. Это работает стабилизатор тока. Конечно же, свет далеко не как у автомобильных фар, но это и не нужно при велосипедной скорости. Главное, хорошо видеть дорогу, и чтобы тебя видели остальные участники движения, а с этим заданием оба фонаря справляются отлично.

Вот и всё на сегодня.
Желаю всем безопасного движения на дорогах!
Виталий (Vitaliy75)
Украина, Белая Церковь
Профиль Vitaliy75
Увлечения: музыка, электрогитара, и всё, что с этим связано - усилители, приставки и др. звуковое оборудование.
 

Читательское голосование

Нравится

Статью одобрили 38 читателей.

Для участия в голосовании зарегистрируйтесь и войдите на сайт с вашими логином и паролем.
Теги: LM317
 

Поделись с друзьями!

 

 

Связанные материалы

 

Схема на Датагоре. Новая статья Мощный светодиод в панель... Всем доброго дня! Возникла необходимость закрепить мощные светодиоды на панели без возможности...
Схема на Датагоре. Новая статья Зарядка для светодиодного фонаря типа «Летучая мышь»... Отпахал фонарь верой и правдой четыре года, аккумулятор перестал держать ёмкость. Попробовал...
Схема на Датагоре. Новая статья Усилитель шунта на ОУ. Помогите со схемой разобраться... Здравствуйте, уважаемые датагорцы! Помогите пожалуйста с усилителем шунта на ОУ. Собираю источник...
Схема на Датагоре. Новая статья Светильник QUICK с лупой. Переделка на LED, вариант MOSFET-драйвера... Предлагаю вашему вниманию небольшое дополнение к моей статье «Люминесцентный светильник с лупой...
Схема на Датагоре. Новая статья Люминесцентный светильник с лупой QUICK. Переделка на светодиоды... Мы не такие богатые, чтобы покупать дешевые вещи. Афоризм Когда у меня в лаборатории появился...
Схема на Датагоре. Новая статья Китайская игрушка «Проектор для рисования» и слово о правильном питании светодиода... Купила бабушка внучке подарок – развивающую игру проектор для рисования. По замыслу создателей эта...
Схема на Датагоре. Новая статья SMD практикум № 1. 12 простых схем с несимметричным мультивибратором. Аналог микросхемы LM3909 из дискретных элементов... Совершенство достигнуто не тогда, когда нечего добавить, а тогда, когда нечего убрать. Антуан де...
Схема на Датагоре. Новая статья Изготовление и установка LED-ламп на штатные места в автомобиле Porsche 924... Статья посвящена модернизации освещения машины через рукодельное, то есть очень кустарное...
Схема на Датагоре. Новая статья Простое зарядное устройство-автомат на LM317 с фиксированным током зарядки и ограничением напряжения... Зарядное устройство для щелочных и свинцовых аккумуляторов ёмкостью до 10-15 Ампер-час, для...
Схема на Датагоре. Новая статья LED-светильник из галогенки! Новая жизнь точечных светильников... В этой статье описывается вариант использования сгоревших точечных светильников с заменой...
Схема на Датагоре. Новая статья SMD светодиод: где анод, где катод? Проверка светодиодов... Обычно SMT-светодиоды имеют маркировку со стороны катода, например, точку или тонкую зеленую линию....
Схема на Датагоре. Новая статья Измерение индуктивности трансформатора или дросселя... Часто самодельщики-ламповики озадачены определением индуктивности обмотки(ок)...
<

IVS

Владимир Читатель Датагора
  • Гражданин
Комментарий # 1 от 08-10-13, 13:38.
Ответить
  • С нами с 8.05.2013
  • 55 комментариев
  • 3 публикации
 
Виталий, прочитал статью с большим интересом! good
Всё здорово!
За подробные расчёты - отдельное спасибо! :yes:

<

doswindows

Алексей Читатель Датагора
  • Гражданин
Комментарий # 2 от 08-10-13, 16:02.
Ответить
  • С нами с 22.03.2009
  • 33 комментария
  • 0 публикаций
 
Статья понравила и есть одно предложение. А что если установить блок подзорядки аккомулятора с индикатором и подзаряжать его при езде в дневное время, когда освещение не требуется!

<

partizan0018

Владимир Читатель Датагора
  • Гражданин
Комментарий # 3 от 08-10-13, 19:33.
Ответить
  • С нами с 14.02.2013
  • 138 комментариев
  • 6 публикаций
 
Вспомнилось, как в своё время ставили в фонарики-"жучки" лампочки на меньшее напряжение, чтобы получать ту же яркость света при меньших усилиях. (сколько тех лампочек пережгли, так как всё равно хотелось чтобы поярче, да и усилие не так просто поддерживать на одном уровне)

Светодиоды с питанием через стабилизатор, с их более низким напряжением питания и яркостью сравнимой со стандартной лампочкой, для велосипеда - удачное решение, учитывая запас генератора по напряжению. good

Или сделать комбинированный вариант, и поставить переключатель "генератор - аккумулятор"

Цитата: doswindows
А что если установить блок подзорядки аккомулятора с индикатором и подзаряжать его при езде в дневное время, когда освещение не требуется!

Когда-то в журнале "Юный техник", или "Моделист-конструктор" публиковалась схема автоматического переключателя, подключающего фару к аккумулятору (батарейкам) при снижении скорости, в мокрую погоду, или при остановке. От этого всего один шаг до варианта, предложенного Doswindows (с подзарядкой). Правда это уже будет почти аналог автомобильного реле-регулятора. И наверное - тема для отдельной статьи, если кто-нибудь решит изготовить :yes:

<

Godin0104

Михаил Резниченко Читатель Датагора
  • Гражданин
Комментарий # 4 от 08-10-13, 23:55.
Ответить
  • С нами с 10.02.2010
  • 120 комментариев
  • 5 публикаций
 
За великами будущее! Хорошая идея со стабилизацией. Плюсую!

<

alx25v

Александр Читатель Датагора
  • Гражданин
Комментарий # 5 от 09-10-13, 1:37.
Ответить
  • С нами с 10.10.2009
  • 73 комментария
  • 4 публикации
 
ИМХО потери на стабе великоваты, импульсник надо...
Теплоизолятор на радиатор? а смысл в радиаторе?
А так респект и уважуха.
Для Игоря, передвинь плюсо-минусо мёт в низ статьи, ну не удобно - прочитал вернулся вверх, спустился вниз - накатал отзыв или поправку...

<

Vitaliy75

Виталий Читатель Датагора
  • Гражданин
Комментарий # 6 от 09-10-13, 5:08.
Ответить
  • С нами с 17.12.2011
  • 32 комментария
  • 9 публикаций
 
Цитата: doswindows
А что если установить блок подзорядки аккомулятора с индикатором и подзаряжать его при езде в дневное время, когда освещение не требуется!

Придётся днём много ездить, крутить динамку, чтобы заряжать аккумулятор wacko Также усложнение схемы. Проще снять, и поставить днём на зарядку.
Цитата: alx25v
ИМХО потери на стабе великоваты, импульсник надо...

Согласен, но потери всё равно будут... И всё то же усложнение.
Чтобы меньше превращать в тепло лишнюю энергию на большой скорости, можно ещё третий светодиод последовательно включить. По идее, запаса хватит. А на небольшой скорости замыкать его накоротко переключателем. Кстати, я хотел так сделать, но не придумал, куда прилепить дополнительный светодиод.

Цитата: alx25v
Теплоизолятор на радиатор?

Да, для радиатора не лучшие условия - в замкнутом объёме, и ещё этот "теплоизолятор-амортизатор". Но с отводом тепла радиатор справляется. Лучше, конечно, какую-то резиновую прокладку вставить между платой и корпусом.

<

AudioKiller

Игорь Рогов Читатель Датагора
  • Гражданин
Комментарий # 7 от 10-10-13, 18:46.
Ответить
  • С нами с 10.01.2012
  • 292 комментария
  • 3 публикации
 
1. Возьми аккумулятор небольшой емкости (порядка 1 А/ч - от торгового оборудования). Заранее заряди.
2. Подключи генератор "пожизненно" на зарядку аккумулятора.
3. Езди.
4. Светодиоды лучше подключить через импульсный источник тока. Например, на MBI6651 - он специально для светодиодов.

Поскольку светодиоды потребляют меньше ламп накаливания, то будет излишек тока, постоянно подзаряжающий аккумулятор. Зато при снижении скорости не будет слабеть фара.

Хотя, на практике надо пробовать...

<

doswindows

Алексей Читатель Датагора
  • Гражданин
Комментарий # 8 от 10-10-13, 19:40.
Ответить
  • С нами с 22.03.2009
  • 33 комментария
  • 0 публикаций
 
Нет я не имел ввиду ездить для того что бы зарежать , просто в случаях когда днём ездить лишняя буферная зарядка бы не помишала и батарея дольше проживёт

<

Vitaliy75

Виталий Читатель Датагора
  • Гражданин
Комментарий # 9 от 11-10-13, 4:54.
Ответить
  • С нами с 17.12.2011
  • 32 комментария
  • 9 публикаций
 
Спасибо всем за комментарии! Отдельное спасибо Игорю (AudioKiller) за рекомендации и совет использовать MBI6651. Смотрел по ней информацию - действительно получше вариант будет: и недорогая, и КПД большой, и обвязка минимальная. Жаль, что сразу на ней не сделал. Но переделывать не буду пока, как и аккумулятор ставить. Как я говорил уже, я редко фарой пользуюсь, и на небольших расстояниях. Для тех, кто захочет повторить, обратите внимание на эту микросхему, как альтернативу.

<

eeZee

Ярослав Читатель Датагора
  • Кандидат
Комментарий # 10 от 28-12-13, 1:18.
Ответить
  • С нами с 1.10.2009
  • 6 комментариев
  • 0 публикаций
 
Хорошая работа, молодец. Я давно хотел что то подобное сделать, все никак времени нет.

А теперь вот, наверное, попробую MBI6651.

Добавление комментария


Налетай! Паяльники, станции, жала с доставкой

Офигенная миниатюрная рация на литии BaoFeng UV-5R, 5W, 5-15 км!

Тестер универсальный LCR-TC1 для транзисторов, конденсаторов, ESR, MOSFET и т.д.
  • smilelolhellowinkscepticthumbupbored
    crazybadcryingsadirefulsickstraight
    ballooncakegooddrinksmailbombsun
    nightrainstarscolddashpartyhandshake
    musicnegativenowordspardonshoksleepunknown
    wackoyawnsainthelmethashsmokingwhew


Скопируйте текст вашего комментария на случай неверного ответа на контрольный вопрос.