Projekt: Energi från spinningcykel

[Granfot]

Hej!

Jag och en grupp studenter håller just nu på med ett projekt där vår uppgift är att undersöka huruvida det är möjligt att generera energi från en spinningcykel, och i förlängningen från alla cyklar i den spinningsal som finns på universitetet.

Vår tanke är att styra det motstånd som cyklisten upplever genom att variera effektuttaget på generatorn och sedan lagra energin i ett batteri. Vi vill alltså plocka bort de lite mer traditionella bromsklossarna som finns monterade på cykeln.
Ett problem som finns är att spänningen kommer att variera kraftigt eftersom att tempot under ett pass varierar mycket.
För tillfället lutar det åt att vi använder en RC-motor som generator, men vi vet ännu inte ifall det bromsmomentet räcker som "belastning" för cyklisten. Vi vet inte heller hur, eller om, det är möjligt att reglera effektuttaget från generatorn utan att "elda upp" effekten via lampor eller liknande.

Kort sammanfattat.
Är en RC-motor lämplig att använda som generator i vårat fall?
Är det möjligt att reglera trampmotståndet genom att reglera effektuttaget ur generatorn på ett enkelt sätt? Gärna knappar för +/- eller ett vred.

[Gizmo]

Vet att göteborgs stad har en specialbyggd cykel som de använt att demonstrera just energi och energiåtgång på mässor och skolor. Brevid cykeln finns en stapel med 40 watts glödlampor som var och en tänds med en knapp för att snabbt öka motståndet och se vad folk orkar driva. Nånstans runt 400W då storknar de flesta. Det är iaf ett väldigt tydligt sätt att åskådliggöra energi när man trampar och så lyser det lampor brevid. Jag är lite osäker på vem som byggt men du kan maila till en bekant till mig som jag vet reparerade och modifierade cykeln för nått år sedan om du har frågor om den lars kanelbulle bollsmedja.se är hans mailadress.

Bra idéer är till för att lånas, eller hur? Kanske går det att göra ännu snyggare eller styra belastningen med en mikrokontroller och en programvara.

[Nerre]

Som jag ser det så är det väl nån form av switchande "konstlast" som är vettigast.

Fast jag vet inte riktigt hur man gör en sån på lämpligast sätt, det borde väl bli nåt i stil med en forward converter som blir vettigast. Eller boost blir det kanske förresten?

När switchen är sluten så blir ju generatorn i princip kortsluten, så med PWM av switchen borde man kunna styra generatorns last.

När switchen bryter så kommer strömmen genom "lastspolen" att inducera en spänning som man får "tappa av" via en diod.

Den strömmen får man då ladda upp en kondensator med antar jag. Man tar alltså ut ström från lasten och inte spänning.

Sen från den kondensatorn kanske man på nåt sätt måste switcha upp spänningen, men den switchningen görs ju då baserat på hur mycket laddning som för tillfället finns i kondensatorn.

[Granfot]

text.

Det lät som ett rimligt avancerat svar! Problemet är dock att vår kunskap inom elektronik och programmering är grymt begränsad.

Vi kommer själva inte att kunna designa några kretsar, eller programmera något vettigt.

Är det här något som går att köpa färdigt? Och kanske framförallt, är det något som fungerar i praktiken?

[mrfrenzy]

Spånar lite. skulle man inte kunna köpa en färdig inverter för solceller med mppt som kopplas till elnätet.
Den bryr sig inte om ifall spänningen varierar. man får bara montera en lämplig krets mellan generator och inverter som begränsar effekten till det användaren önskar.
På mitt gym finns en crosstrainer man kan ställa på konstant effekt vilket jag tycker är väldigt behagligt. Ju fortare man trampar desto lägre motstånd, ungefär som att växla ner på en vanlig cykel.

Man bör dimensionera för ca 200W kontinuerligt, kanske 350W max.

[victor_passe]

Ta en motor som genererar låg spännng relativs varvtal.
Ena polen av motorn till GND, andra till en FET som kan kortsluta den till gnd och till en diods katod som har sin anod på batteriets + pol.

0%duty=0% laddning, runt 90% duty blir max laddning.
konstant hastighet på cykel och konstant duty=konstant ström.

[Hedning]

Problemet är dock att vår kunskap inom elektronik och programmering är grymt begränsad.
Vi kommer själva inte att kunna designa några kretsar, eller programmera något vettigt.
Är det här något som går att köpa färdigt? Och kanske framförallt, är det något som fungerar i praktiken?

Undrar just vilken utbildning där projekten går ut på att göra något som inte
gjorts förut, som fungerar i praktiken och med färdiga köpegrejer. Dessutom utan
att själv kunna göra nyckeldelarna och tvingas be andra att lösa problemet.
Vad blir kvar för er själva att göra och lära er av?
(förutom att träna på att få andra att göra jobbet)

[Granfot]

Undrar just vilken utbildning där projekten går ut på att göra något som inte
gjorts förut, som fungerar i praktiken och med färdiga köpegrejer. Dessutom utan
att själv kunna göra nyckeldelarna och tvingas be andra att lösa problemet.
Vad blir kvar för er själva att göra och lära er av?
(förutom att träna på att få andra att göra jobbet)

Projektet har inriktning maskinkonstruktion. Vi läser till maskiningenjörer.
Är det då helt orimligt att be om hjälp med elektronik-biten för projektet eftersom det inte alls ingår i utbildningen?

[Icecap]

Jag har varit inblandat i ett sådan projekt för en hel del år sedan. Då var det dock inte spinning-cyklar men medicinsk utvärdering som gällde.

* Trampandet ska driva en generator, det är vi nog helt överens om.
* Energin som utvecklas ska eldas upp någonstans. Mitt förslag är att den inte eldas upp i generatorn, alltså faller alla förslag med att kortsluta den mer eller mindre.
* Vid att låta en µC mäta spänning & ström kan man låta den styra belastningen via en PWM-reglering, detta ger en elektronisk belastningsstyrning och då generatorn ju lämnar AC innan likriktningen kan man avkänna RPM. Därmed kan man programmera en varvtalsberoende in i det hela om man vill.
* De varierande spänningar det hela ger kan man sedan switcha upp så att de laddar en ackumulatorbank. Denna switchning ska ske enhet för enhet med en gemensam (om man vill så) ackumulatorbank.
* Självklart kan man låta varje enhet rapportera värden av vikt till en gemensam dator via ett RS485 nätverk, då kan man samla statistik över t.ex. en session eller samla en persons framgångar (eller inte) osv.

[Hedning]

Undrar just vilken utbildning där projekten går ut på att göra något som inte
gjorts förut, som fungerar i praktiken och med färdiga köpegrejer. Dessutom utan
att själv kunna göra nyckeldelarna och tvingas be andra att lösa problemet.
Vad blir kvar för er själva att göra och lära er av?
(förutom att träna på att få andra att göra jobbet)

Projektet har inriktning maskinkonstruktion. Vi läser till maskiningenjörer.
Är det då helt orimligt att be om hjälp med elektronik-biten för projektet eftersom det inte alls ingår i utbildningen?

Ja det är orimligt om elektronikbiten är huvuddelen av projektet.
Det mekaniska är redan gjort många gånger om, köp en Tacx Flow trainer så är det klart.
Byt ut magnetbromsen mot en generator. Projektet avklarat!

[adent]

För inspiration, arvidb kopplade på en generator på en träningscykel: http://elektronikforumet.com/forum/view ... =3&t=59106

[victor_passe]

För att förtydliga, min lösning blir en boost omvandlage och laddar ditt batteri som jag tolkade det som att du ville. Varför snackar alla om att elda upp effekten?

[Icecap]

victor: om inte ackumulatorn kan uppsamla energin måste den omvandlas till värme. Detta borde dock inte var ett problem om bara ackumulatorbanken är stor nog.

Och nej, inte alla pratar om att kasta bort energin, jag är inne på samma spår som dig med att ladda och styra laddningen efter vilken belastning som behövs.

[ghost_rider]

fick mig att tänka på ....

[xxargs]

victor: om inte ackumulatorn kan uppsamla energin måste den omvandlas till värme. Detta borde dock inte var ett problem om bara ackumulatorbanken är stor nog.

Eller snarare att den är urladdad nog för att kunna ta emot energin i den takt och mängd som genereras under ett pass utan att det är batteriet som begränsar laddningsströmmen.

Ett blybatteri på 100 Ah som är typ > 80% laddgrad vill bara ha några ampere i laddström om man inte tänker ladda sönder den - och det stämmer ganska illa på ett spinningspass där man ofta kör max för att köra ut den sista musten av deltagarna.

Med andra ord har du samma problem som det mesta när det gäller vind och solkraft - när du har en massa energiproduktion så vill ingen ha eller är kapabel att ta emot den energin som potentiellt produceras.

Energi som produceras exakt efter behov är mycket mer värdefullt än energi som produceras ändå på fel tidpunkt och producenten försöker dumpa ut det på elnätet när det inte behövs och kan tom. bli en störare i elsystemet av magnitud som kostar mer energi i andra led än det producenten ger in i systemet (förbrukar reglerkraft aka kraningsförluster i vattenverken) och elnätägaren vill ha betalt för som om det vore en avfallshantering...

Med andra ord så kanske man måste ha mekanismer att dumpa energi direkt till värme för att få rätt trampmotstånd vid önskad varvtal när batteriet är nästan fulladdad och bara ta emot enstaka Ampere i laddström, att överladda batterier är också kapitalförstöring i hög grad, likaså att batterierna står halvvägs urladdade i längre perioder för att vara 'tomma' inför ett pass då man istället riskerar sulfaticering när man använder blybatterier - man kan förstås titta på stationära NiCd-batterier som tål att stå tomma på laddning och misshandlas elektriskt i många avseende, men jag tror prislappen avskräcker...