発電機ハブの出力電圧の変換と安定化

序文-エレクトロニクスについてはあまり知りません：P

自転車用のシマノダイナモハブを注文しました。私は少し宿題をしました、そして、それについての私の発見はここにあります：

1. 上記の発電機の出力は6ボルトACです。

2. 発電機の出力電圧は安定せず、発電機の速度によって変動します。

3. ライトが爆発する可能性があります;）理由は、安定化されていない電圧出力が原因です。

上記に基づいて、いくつか質問があります。

1. ACをDC出力に変換する簡単な回路はありますか？私はいくつかのブリッジ整流器について読んだが、それについて絶対に確信したかった。また、回路のサイズ、その入手のしやすさ、信頼性について教えてください。

2. 私が知りたい最も重要なことは、ダイナモからの6ボルト変動AC出力を5ボルト（USB充電可能）安定化DC出力に変換するように回路を構築するにはどうすればよいですか？すでに利用可能なものはありますか？そのような回路のコストはいくらですか、またはゼロから簡単に構築できますか？

3. デバイスを安定化されていない入力ソース（この場合、ダイナモから私のiPhoneへの5ボルト出力）に接続すると、デバイスが吹き飛ぶとどこかで読んだことがあります。したがって、上記のポイント2の回路を構築（または購入）できなかった場合、5ボルト出力を使用して、iPhone用の予備のリチウムイオンソーラー充電器やUSB充電器を介して AAA充電式電池などの中間電池を充電できますか。これらを使用してガジェットを充電しますか？

ブリッジ整流器は使用しないでください。2つのダイオードドロップを直列に接続する必要があり、フレームをDCランプ（最新のLED自転車用ライトなど）のアースとして使用できないため、非効率的です。代わりに、電圧ダブラーを検討してください

^{この回路のシミュレーション – CircuitLabを使用して作成された回路図}

「レギュレータ」は、電流レギュレータ、または単にツェナーとそれに続く制限抵抗にすることができます。直列に接続されたいくつかのLEDは、供給される「余分な」電圧を利用できます。このアプリケーションでは、効率と同様に精度もそれほど重要ではありません。

私は「レギュレータ」として6V密閉型鉛蓄電池を使用しました。過充電は問題ではないようであり、低ドロップアウトレギュレータICはランプへの出力が安定した6Vであることを保証できます。

「5V」電源からの充電は可能ですが、そのようなものに依存することは満足できるものではありません。発電機はあなたが必要とするすべての力を持っています。

ACをDC出力に変換する簡単な回路はありますか？また、回路のサイズ、その入手のしやすさ、信頼性について教えてください。

あなたが言ったように、ブリッジ整流器。小型で見つけやすく、仕様の範囲内で操作すれば非常に信頼できます。すべての電子機器販売業者がそれらを持っています。それらは4つのダイオードの特定の配置に過ぎないので、1つを作ることも難しくありません。

6 V変動AC出力をダイナモから5 V（USB充電可能）安定化DC出力に変換する回路を構築するにはどうすればよいですか？

いくつもの方法がありますが、この電力はあなたから供給されるので、おそらく効率的で小さくて軽いものにしたいと思うでしょう。それはおそらくスイッチモード電源を意味します。これは簡単に構築できる回路ではありませんが、pjc50がコメントで述べているように、すでにそれを行っている商用製品があります。

デバイスを安定化されていない入力ソース（この場合、ダイナモから私のiPhoneへの5ボルト出力）に接続すると、デバイスが吹き飛ぶとどこかで読んだことがあります。

その通りです。デバイスがこのハブによって供給される電圧で動作するように設計されていない場合、それはおそらくそれによって損傷を受けるでしょう。バッテリーには、バッテリーを充電するための特定の電源も必要です。供給電圧はバッテリー電圧より高くなければなりませんが、そうでなければ通常は損傷を受けます。仕様はバッテリーの設計によってかなり異なりますが、バッテリーをこの発電機に直接接続すると悪い結果が生じることは間違いありません。

私のアドバイス：電気工学に関する知識がほとんどなく、達成したいことは簡単ではないことが質問から明らかであるため、そのハブで動作するように設計された市販の製品に固執してください。

私はこれらのダイナモを2つ（実際にはシマノではなくシュミットですが、電気的には同等です）、すでに多くのLEDライトを構築しています。

簡単に構築でき、安全で効率的で安価な構成を考えました。毎日の使用で徹底的にテストされています。

まず第一に、あなたの質問から、注意すべき重要なことが1つあります。USB互換の出力が必要です。電子機器は安定した出力を必要とするため、これはかなり問題になる可能性があります。たとえば、乗車中に携帯電話を充電するとします。自転車を止めると、充電が「オフ」になります。再び移動を開始すると、充電が「オン」になります（おそらく電話のビープ音が鳴り、ディスプレイがオンになります）。

したがって、この場合は、おそらくバッテリーを含む、より洗練された回路が必要になります。私はそれをしたことがありません。Phill Frostはすでに詳細を説明しています。

ここで、LIGHTING回路だけが必要な場合、現在のセットアップは非常にうまく機能しており、次のもので構成されています。

• レギュレーター：1つの5W / 6.8Vツェナーダイオード ;
• フィルター/スタビライザー：1つの16V 6800uF電解コンデンサ ;
• 整流器：ブリッジとして組み立てられた4つの整流ダイオード。

これにより、非常に安定し（少なくとも時速5マイル以上）、急激に調整された6.8V出力が得られます。2つの白いLEDを直列に配線できるようにするには、6Vではなく6.8Vが必要です。これは、電圧降下がそれぞれ3Vをわずかに超えるため機能しません。

これらのダイナモの出力は公称6V / 3Wであるため、6.8V / 5Wを使用しても電圧は制御されたままになり、電流の損失はほとんどありません。ほとんどのエネルギーは、接続したLEDによって排出されます。

また、電流は3W（0.5A）に制限されているため、デバイスを接続せずにシステムを実行しても、5Wツェナーを吹き飛ばすことはありません（各波サイクルの小さな火花のみが実際に6Vを超えています。友人のオシロスコープ）。

ここにSVG回路図を置くことができます：

https://gist.github.com/heltonbiker/6784ebdb864f61ff33ffa340dc9d294b

そして最後に（醜いが、驚くほど頑丈で耐候性がある）は以下のとおりです。必要なのはダイオードとコンデンサだけですが、このプロジェクトでは個人的な好みのために、LEDを同じボードに組み立てました。

フルブリッジ整流器、コンデンサ、既製のDC-DC降圧（降圧）回路をお勧めします。約20x35x10mmのサイズのものが多く、1つあたり約2〜5ドルで、香港からの発送も含まれています。

これらの降圧レギュレータの利点は、必要なエネルギーのみをソースから取得し、熱をほとんど浪費しないことです。したがって、足への「負荷」は、可能な限り低くなります。

抵抗器を含むその他のソリューション（ツェナーレギュレーターやリニアレギュレーターなど）は効率が低下します。

ここに記載されているさまざまなソリューションは、「6V ACを5V DCに変換する方法」という質問に対するこの回答で説明されています。この質問の技術バージョンです。

私はこれらの線に沿ってレギュレーターを構築しました：

KBPC104 2A 200Vブリッジ整流器470uF 100V電解LM2596ベースのバックコンバーター

ホイールの回転が非常に遅い場合でも、すぐに充電を開始するようで、ハブから完全にロードされていることがわかります。私のハブはSON-deluxであるため、低速で出力を取得できることが重要です。特に、非常にゆっくりと走行する山で走行する場合は特にそうです。

また、22000キャッシュバッテリーは電圧を即座に認識し、充電を開始します。

以前のレギュレーターはLM317を使用していましたが、おそらく電圧の上昇が遅すぎるため、キャッシュバッテリーが充電中であることを認識しませんでした。

これはいいサーキットだと思います。パーツもとても安かったです。

最大1.5Aを供給できるVelo充電器を試しましたが、ユニットが出力をオンにするには、ホイールを非常に高速で回転させる必要があることがわかりました。返却しました。