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

 
 
 
10

Световое оборудование для велосипеда: LED фара и задний фонарь

Разместил Vitaliy75 8 октября 2013. Просмотров: 22 050


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
Работаю электромонтажником на машиностроительном заводе упаковочного оборудования.
Увлечения: музыка, электрогитара, и всё, что с этим связано - усилители, приставки и др. звуковое оборудование.
 

Понравилось? Палец вверх!

  • всего лайков: 65
Теги: LM317

Поделись с друзьями!

Связанные материалы:


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 Аналог мощного стабилитрона как тестовая нагрузка для проверки зарядных устройств автомобильных аккумуляторов... При переделке компьютерных импульсных блоков питания (далее – ИБП) под зарядные устройства для...
Схема на Датагоре. Новая статья Простое зарядное устройство с постоянным током зарядки и ограничением выходного напряжения на LM317... Зарядное устройство для щелочных и свинцовых аккумуляторов ёмкостью до 10-15 Ампер-час, для...
Схема на Датагоре. Новая статья Сделай сам подарок любимой женщине к 8 марта: организуй LED-освещение на кухне и в ванной... Собственно, почему только на праздник? Наши женщины заслуживают внимания ежечасно, ежеминутно! Но...
Схема на Датагоре. Новая статья Сделай сам LED-светильник из галогенки! Новая жизнь точечных светильников... В этой статье описывается вариант использования сгоревших точечных светильников с заменой...
Схема на Датагоре. Новая статья Устройство для проверки ёмкости герметичных аккумуляторов 12V... Дешёвые, малогабаритные и удобные в эксплуатации герметичные аккумуляторы напряжением 12 Вольт...
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)...
Схема на Датагоре. Новая статья TDA7050 - усилитель для наушников и простой микшер на 18 каналов... TDA7050 от PHILIPS это стерео усилитель для наушников. Минимальная обвеска, надежность. Не сгорает...
<
  • Гражданин
8 октября 2013 13:38

Владимир / IVS

Цитата
  • С нами с 8.05.2013
  • Ушёл в реал Пользователь offline
  • 55 комментариев
  • 3 публикации
 
  • 0
Виталий, прочитал статью с большим интересом! good
Всё здорово!
За подробные расчёты - отдельное спасибо! yes

<
  • Гражданин
8 октября 2013 16:02

Алексей / doswindows

Цитата
  • С нами с 22.03.2009
  • Ушёл в реал Пользователь offline
  • 20 комментариев
  • 0 публикаций
 
  • 0
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!

<
  • Гражданин
8 октября 2013 19:33

Владимир / partizan0018

Цитата
  • С нами с 14.02.2013
  • Ушёл в реал Пользователь offline
  • 138 комментариев
  • 6 публикаций
 
  • 0
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

<
  • Гражданин
8 октября 2013 23:55

Михаил / Godin0104

Цитата
  • С нами с 10.02.2010
  • Ушёл в реал Пользователь offline
  • 114 комментариев
  • 5 публикаций
 
  • 0
За великами будущее! Хорошая идея со стабилизацией. Плюсую!

<
  • Кандидат
9 октября 2013 01:37

Александр / alx25v

Цитата
  • С нами с 10.10.2009
  • Ушёл в реал Пользователь offline
  • 73 комментария
  • 4 публикации
 
  • 0
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...

<
  • Гражданин
9 октября 2013 05:08

Виталий / Vitaliy75

Цитата
  • С нами с 17.12.2011
  • Ушёл в реал Пользователь offline
  • 27 комментариев
  • 9 публикаций
 
  • -1
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.

<
  • Гражданин
10 октября 2013 18:46

Игорь Рогов / AudioKiller

Цитата
  • С нами с 10.01.2012
  • Ушёл в реал Пользователь offline
  • 293 комментария
  • 3 публикации
 
  • 0
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...

<
  • Гражданин
10 октября 2013 19:40

Алексей / doswindows

Цитата
  • С нами с 22.03.2009
  • Ушёл в реал Пользователь offline
  • 20 комментариев
  • 0 публикаций
 
  • 0
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

<
  • Гражданин
11 октября 2013 04:54

Виталий / Vitaliy75

Цитата
  • С нами с 17.12.2011
  • Ушёл в реал Пользователь offline
  • 27 комментариев
  • 9 публикаций
 
  • 0
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.

<
  • Кандидат
28 декабря 2013 01:18

Ярослав / eeZee

Цитата
  • С нами с 1.10.2009
  • Ушёл в реал Пользователь offline
  • 6 комментариев
  • 0 публикаций
 
  • 0
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
  • smilelolbyewinkyahoocoollaughing
    crazybadcryingsadirefulsickstraight
    ballooncakegooddrinksmailbombsun
    nightrainstarscolddashguitar-manhandshake
    musicnegativenopardonshoksleepunknown
    wackoyawnblushbullyhashsmokingwhew
Скопируйте текст вашего комментария на случай неверного ответа на контрольный вопрос.