来自罗文的便携式踏板发电机
您可能至少熟悉踏板动力最传统的形式：骑自行车！在CCAT，通过踩踏板来产生可转化为功的能量的理念已经扩展到传统形式之外。通过骑自行车，人们可以为电视、笔记本电脑、洗衣机、钻床提供动力……选项仅受您的想象力限制。
本页的目的是提供构建自行车动力发电机的“如何”指南。前两个步骤对于那些希望构建机械踏板动力设备的人也很有用，因为组件基本相同，但在每种情况下都会指定一些细微的差异。
当然，向常驻踏板动力专家巴特·奥兰多寻求帮助也没什么坏处。作为项目的参考，CCAT 保留了学生使用过的设备列表。
Contents
成分
这些是制作 DIY 电动踏板供电设备所需的组件：
第 1 步：自行车
自行车是踏板动力装置的第一个元件。几乎任何自行车都可以使用，包括变速自行车、山地自行车，甚至健身自行车（如CCAT 踏板电动搅拌机使用的自行车）！这里明显的重要特征是，人的手臂或腿转动连接到齿轮的曲柄，导致轮子旋转。
固定式
像罗文的便携式踏板发电机这样的标准自行车设计踏板动力装置有其优点。与使用健身车相比，它还需要更多的工作，因为健身车被设计为固定的。自行车可以非常便宜（在加利福尼亚州阿克塔，自行车图书馆是一个很好的当地资源，在那里几乎可以免费租用自行车！）使用自行车为设备供电可以节省您的能源费用，并为您的自行车提供第二个用途。
设计踏板驱动设备时的关键挑战之一是自行车稳定性。必须防止前轮胎移动。要么将其拆下，然后将其放置在煤渣块之间来稳定框架，要么使用足够的轮胎支架。后轮胎必须抬高，以便可以自由旋转。对此的最佳解决方案似乎是自行车训练台，就像WaterPod Tour de Volts中使用的那样。无需拆卸轮胎，也无需对自行车进行永久性改装，从而保持自行车可用。另一种劳动密集型的选择是使用 2x4 横梁和胶合板来创建一个供轮胎悬停的升高平台。小心自行车坚固稳定。
一旦自行车正确设置为静止状态，踏板运动必须用飞轮调节。基本上，飞轮是一个用于存储动量的重型旋转盘。飞轮可以抵抗速度的变化，这有助于稳定发电机轴的旋转，因为自行车产生的扭矩不均匀。有关飞轮的更深入说明，包括设计特征，请单击此处。如果您不介意让自行车暂时无法使用，您可以拆下后轮周围的轮胎和内胎，然后将皮带连接到连接到发电机的滑轮上（在典型的 10 速自行车上，B 号 V 形皮带应该使用 2.5 英寸滑轮）。
锻炼
Pedal Power MEOW中使用的健身自行车是一个很好的选择。它被设计为静止的，所以它应该已经是稳定的。而且，自行车上的许多必要的附加装置都是不需要的。在许多情况下，飞轮已经围绕自行车的旋转轮。优选地，使用具有通道的前置飞轮来容纳风扇皮带。经证明有效的自行车传动装置是健身车上有一个 52 齿链环，通过链条连接到飞轮，飞轮有一个 16 齿飞轮。经证明有效的飞轮直径是直径为 15.5 英寸的实心金属飞轮。
第 2 步：皮带和滑轮
需要一条皮带通过皮带轮将自行车的旋转轮（或飞轮）连接到发电机。根据您的配置，可能需要一些机器工作才能正确安装皮带。轮子准备就绪后，只需沿着轮槽运行皮带并将其连接（不允许皮带有任何松弛）到连接到发电机的皮带轮上。Samoa Hostel Pain in the Axle提供了皮带和滑轮使用的示例。
滑轮的作用类似于自行车上的轮子。皮带将其连接到发电机上。这使得自行车上所做的功可以转化为发电机。皮带和滑轮都是六种简单机器之一，常用于各种机械项目。
在踏板动力装置上，所需滑轮的类型分为踏板动力装置是否取代电机装置（如CCAT 踏板洗衣机的情况），或者踏板动力装置是否发电（如CCAT 踏板动力装置）电视）。电机替代装置通常使用轴装驱动皮带轮。建议发电机皮带轮的直径为 3-4"。可以改变皮带轮直径，通过安装更大的皮带轮直径，使旋转皮带轮所需的力气更容易。但是，用于发电设备的皮带轮使用风扇皮带。
风扇带
风扇皮带（如CCAT 踏板电视和录像机中使用的风扇皮带）必须足够大，以覆盖飞轮、发电机轮的圆周以及每个轮之间的距离。 V 型皮带将大约 20% 的踩踏力浪费在摩擦上。齿形带的效率约为 95%。
杠杆臂和椭圆链轮
2 个杠杆臂系统，用于受便士自行车启发的曲柄组曲柄组上的杠杆臂（例如Flock House Handcar Generator上使用的杠杆臂）可以将功率输出（很好）提高 50% 以上。Maurice Houbracken设计了这样一个系统。
通过在链条驱动装置上安装椭圆形而非圆形的链轮，可以实现类似的目的。例如，如果连接到自行车踏板上的链轮是椭圆形的，其长轴垂直于踏板曲柄的轴线，并且踏板的轴穿过椭圆的中心，则有效地齿轮驱动比随着踏板的旋转而变化。当骑手的脚向下行驶时，齿轮比最高，以达到最高速度。当骑手的脚以很小的力水平移动时，齿轮比最低，提供最佳的机械优势，并让脚尽快通过这种对齐方式。
第三步：生成器
这些配置中的每一种都有一组不同的设计参数，但它们的目的是相同的：以旋转带的形式向发电机提供机械能，然后发电机产生电能。
有人可能会说发电机是奇迹发生的地方。发电机使用旋转运动（在我们的例子中，是通过踩自行车产生的）来旋转磁铁，产生电磁电流。该电流有多种用途，但随意使用该电流很可能会导致电气或电子设备无法运行或损坏。您可以在这里了解生成器。
对于本指南的情况，您真正关心的是选择正确的生成器。通常，最适合这项工作的发电机是永磁直流电机，它以 600 rpm 的速度产生 24 伏电压（只要二极管和保险丝串联放置，电机就可以充当发电机，这在电气工程术语中意味着串联 n发电机和电池之间）。
经证明有效的 24 伏直流发电机还有永磁发电机，其额定转速为每分钟 1800 转 (rpm)，输出潜力为 1/3 马力。电压输出与转速成正比，该系统的能力是以 900 转/分钟的速度旋转发电机。这将导致 12 伏的输出。
请勿使用汽车交流发电机。它们需要旋转太快（3000-10,000 rpm），并使用 1/3 的踩踏力来为电磁体提供动力，而不是使用不使用动力的永磁体。
你快到了！现在所有工程都将是电力工程。是时候将电池连接到发电机了（中间有一些东西）。
接线
10 号铜绞线。请勿使用实心铜线。电流沿着铜线的表面传导。表面积越大，阻力就越小（由于电能转化为热能而造成的能量损失）。铜绞线越多越好。
第四步：二极管
您是否曾经走过使用十字转门让人们只能向一个方向移动（进入地铁站或游乐园）的线路？二极管对于电流的工作原理基本相同。放置在正极或负极接线上的单向电动阀。额定电流必须为 25 安培，电压至少为 35 伏。由于电机是双向设备，因此必须采取某种措施来防止电流按其来路返回，从而使电机像电机一样工作，而不像发电机（电机执行与发电机相反的工作）因为它吸收电流并将其转化为机械能）。
您可以在 Radioshack 购买一个二极管，价格约为 1 美元。二极管将连接在发电机和电池之间，其和电池之间只有保险丝。然而，二极管既有正极端子，也有负极端子。确保将正极连接到正极，负极连接到负极，否则设备将无法工作。请参考二极管的包装来确定哪个端子是哪个端子，如果您仍然遇到问题，请询问友好的 Radioshack 或其他电子商店的客户服务代表。
第5步：保险丝
保险丝的概念通常很好理解。如果电气系统中存在浪涌，导致过多的电流通过保险丝，保险丝就会熔断，从而在电路中产生间隙（称为开路）。该间隙会阻止电流继续其路径。是的，这会使设备无法工作。它还可以防止设备被过多的电流损坏。只需一根保险丝的价格，您的设备就可以重获新生！
保险丝应为 25 安培，并应连接在电池正极端子和二极管正极端子之间。
有关使用保险丝的自行车发电机的示例，请访问WaterPod 自行车发电机
电压调节器
当电池充满电时，电压调节器限制电流量，以防止损坏电池。
安培、电压和转速表
附在健身车上。
第6步：铅酸电池
电池存储您产生的能量，并以稳定的方式释放能量，无论您购买的电池的电压和电流如何。这意味着您必须将电池与设备的需求相匹配。您可以并联使用多个电池（所有电池并排连接到同一设备，在我们的例子中是发电机）以获得正确的匹配。再次，我建议您向电子产品供应商询问有关您的具体设置的建议。一旦计算出电池参数，您所要做的就是将发电机二极管保险丝的正极端子连接到电池的正极端子，将负极端子连接到负极端子。
12伏深循环电池可以通过踏板电源获得补充充电，但最好使用踏板电源来匹配由电池或通过逆变器供电的电器的负载。最好为较小的闪光灯或手机电池充电。最好根本不要使用电池，就像踏板电动搅拌机的花瓶一样。
还差一步...
第7步：逆变器
逆变器将直流电（来自发电机的电流）转换为交流电（来自墙壁插座的电流类型）。它将 12 伏直流电转变为 110 伏交流电。您的交流发电机应具有 3 插脚插头，以便轻松连接到您的设备。只需将设备的插头连接到交流发电机插座，交流发电机就会连接到电池的正极和负极端子。与往常一样，请务必将正极连接到正极，将负极连接到负极。
逆变器必须能够处理潜在的峰值电力负载。要确定负载，请查看设备背面的瓦特要求。该计算应用于确保逆变器能够处理电力负载。大多数逆变器在电力负载下的效率各不相同，允许将 60%-90% 的原始 12 伏直流电转换为 110 伏交流电。
就是这样！您已准备好在进行良好锻炼的同时发电！当为行车灯等非电子电气设备发电时，不需要逆变器。经过漫长而艰难的过程，终于到了测试的时候了。
第8步：一个简单的机器
这一部分会根据您的项目而有所不同，但其想法是使用一个或多个皮带和滑轮来转动原本需要用电力转动的机构。在Matthew Rhodes 的图中，一条皮带直接连接到驱动洗衣机的电机。这是最简单的配置。要了解简单机器，请单击此处。
例子
零件链接
- 自行车资源：
- 在加利福尼亚州阿克塔的自行车图书馆，您可以花 20 美元租一辆自行车 6 个月。当您在 6 个月内归还自行车时，您将获得退款！
- ScienceShareware有一个从固定自行车产生直流电压的示例。
- 自行车架/训练器：
- Convergence Tech专门为产生踏板功率电流而设计了一个出色的支架。该公司出售说明书并提供零件清单以方便购买。大多数艰苦的工作已经为您完成了！
- 发电机：
- 查看这个Java Applet，它展示了发电机如何工作 整洁！
- Thomas Register Directory有一份发电机供应商列表。
- 二极管：
- 在此处详细了解二极管的作用
- 电池、保险丝、逆变器、发电机和其他电气设备可从Mouser Electronics购买。
其他链接
Sendog6913 2008 年 3 月 2 日 17:30 (太平洋标准时间)加州州立大学洪堡分校 - CCAT
