Lanternă şi stopuri pentru bicicletă cu dinam

M-am decis să fac aşa ceva după ce lanterna de bicicletă pe care o aveam s-a stricat din cauză că s-au "topit" bateriile. Contactele de la baterii s-au corodat aşa de mult încât n-am putut să le mai repar. Nu merg foarte des cu bicicleta noaptea (dovadă faptul că s-a stricat lanterna), dar cum se apropie iarna şi se scurtează ziua, mi-e teamă să nu mă prindă seara la lucru cu bicicleta şi fără lumină. După o scurtă plimbare pe net în căutarea inspiraţiei m-am decis ce vroiam să fac. Din vechea lanternă am păstrat doar led-urile şi carcasa. Pe lângă asta am mai făcut rost de câteva lucruri, după cum se vede:

• carcasa veche de la lanternă
• carcasa de la stopuri
• 3m cablu 2 x 0.75mm
• 18 led-uri (de preferat roşii)
• 1 led de 3W alb
• 3 diode schottky (să suporte 500 mA)
• 1 condensator (2200 uF/10V)
• 3 perechi mufe (mamă-tată pt cablu bifilar)
• 1 placuţă de test
• un şurub (lung de 90mm),  3 piuliţe şi o şaibă de 10
• o picătură de pastă termo-conductoare
• nişte super glue
• o picătură silicon

Ideea de bază e că vreau să fac lanterna şi stopurile cu led-uri. Aşa că am "modificat" stopul de pe spate (adică am golit cutia), ce mergea tot cu baterii, în aşa fel încât să pot pune înăuntru circuitul de redresare. E nevoie de aşa ceva deoarece "dinamul" (defapt generatorul de curent) de pe bicicletă scoate curent alternativ. Pe carcasa dinamului scrie 3W/6V, iar led-ul e tot de 3W, deci, la prima vedere, ar trebui să se poată alimenta led-ul de la dinam.

Pentru a obţine curentul continuu cu care să pot alimenta led-ul de putere am folosit o punte redresoare modificată. În mod normal o punte redresoare e formată din 4 diode. Ei bine, eu am înlocuit una din diode cu un set de 18 led-uri legate în paralel. Pentru restul diodelor am folosit diode schottky, deoarece au o cădere de tensiune foarte mică în timpul funcţionării. Acele 18 led-uri din puntea redresoare vor asigura lumina de stopuri, urmând ca pentru lanterna din faţă să folosesc un led de putere.

Schema arată în felul următor:

Dioda marcată cu roşu este formată din 18 led-uri legate în paralel. Motivul pentru care am folosit atât de multe led-uri pentru a înlocui o singură diodă schottky este acela că o diodă schottky (folosită de mine) suportă fără probleme un curent de 500mA, iar un led începe să aibă probleme la un curent mai mare de 30mA. Pentru a suporta curenţi mai mari, led-urile trebuie legate în paralel. Astfel, 18 led-uri pot suporta un curent de 500mA fără probleme.  Pe lângă faptul că vor contribui la redresarea curentului, cele 18 led-uri vor furniza şi lumina pentru stopuri. Cum spaţiul disponibil pentru dispunerea diodelor este limitat de carcasa lanternei din spate, am aşezat ledurile în felul următor:

Problema majoră (de care am aflat doar recent) la această configuraţie este că nu toate led-urile de aceeaşi culoare au exact aceeaşi tensiune de deschidere (nu încep să lumineze în aceelaşi timp). Se poate întâmpla ca o parte din led-uri să se deschidă mai repede decât celelalte. Asta duce la scurt-circuitarea celorlalte led-uri, pe perioada cât tensiunea este suficient de mică încât să nu permită tuturor led-urilor să lumineze. Dacă intervalul acesta de timp e suficient de lung şi curentul e suficient de mare, led-urile aprinse se vor arde. Fiind în totală necunoştinţă de cauză la momentul respectiv, am construit reţeaua de led-uri cu ce am găsit pe acasă. Adică, şi mai rău, am folosit led-uri roşii si led-uri albe laolaltă. De abia după ce m-am trezit cu 3 led-uri arse, am început să-mi pun întrebări dacă ceva nu fac bine. Am aflat că led-urile albe încep să lumineze de abia de la o tensiune ce depăşeşte 3V, pe când cele roşii luminează de pe la 1.6V, ceea ce nu e bine deloc. Dilema mea e că aşa, totul pare să funcţioneze. Dacă în timp o să se ardă mult mai multe diode, atunci o să înlocuiesc toate led-urile albe cu led-uri roşii. Deocamdată am un fel de stop cu Vu-metru...

Cam aşa arată cablajul cu ledurile lipite, din faţă şi din spate. A urmat apoi montarea diodelor pentru puntea redresoare şi lipirea cablurilor. Carcasa de la stopuri avea un locaş pentru butonul de pornit-oprit, pe care l-am folosit pentru a scoate cablurile. Am scos patru cabluri: două ce vin de la dinam şi două ce vor merge spre lanterna din faţă.

Pe cele două perechi de cabluri am montat mufe pentru a putea monta şi demonta cât mai uşor instalaţia de iluminat. Mi s-a părut părut o ideea mai bună să am mufe decât să înod fire. Pentru intrarea în punte am folosit mufă tată, iar pentru ieşirea din punte am folosit mufă mamă. Motivul e că o mufă mamă care se atinge accidental de cadrul bicicletei nu va face scurt la ieşirea din punte. În cazul de faţă, un scurt nu ar trebui să afecteze prea mult instalaţia de iluminat, dar mi s-a părut o idee bună să încep aşa.

După ce am pregătit şi cablul ce vine de la dinam am făcut un scurt test. Am scurt-circuitat ieşirea din punte, cu aparatul de măsură astfel încât să pot măsura curentul maxim din circuit. Valorile maxime măsurate au fost: 600 mA curent redresat şi 11V tensiune în gol. Led-urile de la stopuri luminează foarte bine, cu singura menţiune că led-urile albe se aprind doar de la o anumită turaţie în sus. Curentul de 600 mA se apropie de curentul maxim suportat de led-ul de putere, ceea ce înseamnă că led-ul o să lumineze puternic, dar o să se şi încălzească mai tare.

Pentru a rezolva cât mai simplu problema răcirii led-ului de putere, care va veni montat în lanterna din faţă, am folosit un şurub de 10, lung de 9 cm, pe post de radiator. Şurubul e prins de partea din spate a carcasei lanternei cu două piuliţe, de o parte şi de alta a carcasei. În poza de mai sus se poate vedea, în prim-plan şi gaura pentru cablul de alimentare al lanternei.

Pentru a prinde led-ul de şurub m-am gândit iniţial să folosesc adeziv termo-conductor, dar m-am răzgândit repede după ce am văzut cât de scump este. Aşa că am căutat alternative, şi am găsit... O metodă foarte ieftină de a face o lipitură care să permită uşor schimbul de căldură, presupune puţină pastă termo conductoare (ce se foloseşte montarea radiatorului pe CPU, la PC-uri), şi puţin super-glue.

Paşii sunt următorii:

1. Se pune puţină pastă termo-conductoare pe radiatorul led-ului. 

2. Se fixează led-ul pe şurub

3. De jur împrejur se pun câteva picături de super-glue, astfel încât picatura de adeziv să atingă şi radiatorul led-ului şi şurubul.

4. Se ţine strâns led-ul câteva minute şi gata, lipitura e făcută. Pentru a fi sigur că va ţine lipitura, am lăsat led-ul să stea lipit până în dimineaţa următoare.

A urmat apoi montarea condensatorului. Rolul condensatorului în circuit e de a filtra curentul redresat astfel încât acesta să se apropie cât mai mult de forma curentului continuu ideal:

Curentul porneşte de la "dinam" ca fiind alternativ, apoi trece prin puntea redresoare şi devine pulsatoriu (redresat), ca apoi să treacă prin condesator şi să devină filtrat, adică asemănător cu curentul continuu.

Pentru a înlătura riscul de descărcări accidentale ale condensatorului prin led, acesta trebuie montat cât mai aproape de led, fără să fie nici un întrerupător între condensator şi led. Astfel m-am hotărât să montez condensatorul în carcasa lanternei, pe cablul de alimentare ce ajunge la led. Am pregătit astfel cablul şi condesatorul astfel încât să pot să-l montez cât mai uşor în puţinul loc din carcasa lanternei.

Am început prin a des-izola cablul de alimentare ca apoi să lipesc condensatorul. Picioruşele condensatorului le-am izolat cu două bucăţi de izolaţie de cablu rămase. Pentru a fi sigur că lipiturile nu o să se atingă, le-am asigurat cu două tuburi din plastic termo contractil. Am folosit un condensator electrolitic, deci am avut grijă ca picioruşul de la minusul condensatorului să fie lipit la minusul cablului de alimentare.

Partea cea mai dificilă a fost fixarea condensatorului în lanternă, pentru că dimensiunea condensatorului era cam egală cu spaţiul disponibil din lanternă. Cumva au încăput toate...

Au mai rămas de făcut lipirea led-ului pe cablu de alimentare. Roşu la plus şi negru la minus.

A urmat montarea mufei pe cablul ce iese din lanternă şi mufarea cablului ce uneşte lanterna de stopuri. După ce am terminat am adăugat o picătură de silicon pentru a fi sigur că nu va intra apă pe lângă cablul lanternei.

Înainte a ieşi afară cu bicicleta mi-am mai luat o masură în plus de precauţie pentru a mă asigura că "radiatorul" lanternei o să-şi facă treaba, adăugând o şaibă pentru a mărirea suprafeţei radiatorului.

Şi apoi a urmat testul suprem... :)

Numai bine se înserase aşa că am putut imortaliza evenimenul în toată splendoarea lui.

Ăsta e rezultatul...

Deocamdată totul pare să meargă cum trebuie. De acasă până la locul de muncă sunt cam 8 km pe care îi fac în 25-30 minute cu bicicleta. Până acum lanterna şi stopul îşi fac treaba fără probleme. Sunt curios cât o să mă ţină stopurile...