Le ciné-pédalant en image

ça commence comme ça…

 

Un début d’étude:

L’aventure commence!

Le schéma électrique:

Le principe choisi est d’utiliser un alternateur de voiture qui présente l’avantage d’être facilement disponible et de fournir une tension continue régulée (14V DC) à partir d’une certaine vitesse d’entrainement (environ 1600 tr/min). Le rendement optimum est obtenu pour une vitesse de l’ordre de 2000 tr/min. Cette tension continue peut être convertie en 230 V alternatif utilisable par les appareils électriques courant par un convertisseur DC/AC du commerce.
Pour produire de l’énergie, l’alternateur doit en recevoir un peu pour son circuit d’excitation (électro-aimant) et dans une voiture, c’est la batterie qui fournit la tension nécessaire. Un prototype de vélo-générateur a été réalisé en reproduisant le circuit de charge d’une voiture, avec une grosse batterie 12V / 60Ah .

Schema1

  • Batterie

L’inconvénient de ce schéma est que la capacité énergétique de la batterie est très importante par rapport à la production du pédaleur. Par conséquent, celui-ci ne ressent pas le lien entre son effort et la consommation de l’appareil branché : il ne ressent que l’effort nécessaire pour charger la batterie. Et s’il arrête de pédaler, la batterie continue à alimenter l’appareil pendant plus d’une heure.

Le schéma suivant est basé sur l’utilisation d’une batterie de très faible capacité (4.5 Ah) qui ne sert que pour l’excitation de l’alternateur et pour continuer à alimenter l’appareil pendant quelques minutes en cas d’arrêt du pédalage:

Schema2

Qui dit petite batterie dit petit courant de charge. Comme l’indique le graphe ci-dessous (caractéristique d’une batterie 12 V / 4.5 Ah), le courant de charge doit être limité à 0.1 A puis la tension limitée à 13.5 V.

  • Le circuit électriqueSchema3

L’alternateur est représenté à gauche avec son circuit d’excitation et la sortie vers le convertisseur 12 V DC / 230 V AC est connecté à droite. Le courant d’excitation de l’alternateur est fourni au démarrage par la batterie à travers une diode de protection D3 et un interrupteur S1. Une fois que l’alternateur tourne assez vite pour produire de l’électricité, il n’a plus besoin de courant d’excitation externe et S1 peut être ouvert. Et lorsque le système n’est pas utilisé, S1 doit être ouvert pour éviter de décharger la batterie.
Le circuit électronique LT3080 permet de réguler le courant de charge de la batterie à la valeur voulue en ajustant des valeurs de résistances :
Le courant dans R2 est imposé par le circuit à 10 µA (0.00001 A) et l’on a donc la relation suivante dans les résistances R1 et R2 :

Vout – Vb = R2 x 10 µA = R1 x Iout => R2 / R1 = Iout / 0.00001 = 100000 x Iout
Iout est le courant de charge de la batterie. Pour Iout = 0.1 A => R2 / R1 = 10000.

En prenant une résistance R1 = 0.5 Ohm, il faut donc une résistance R2 = 50 kOhm.
Le convertisseur 12 V DC / 230 V AC reçoit sa tension d’entrée continue soit de l’alternateur à travers la diode D1 soit de la batterie à travers la diode D2.

Vous y comprenez quelque chose vous? Moi rien!

Essais pour la roue d’inertie:

Après réflexion, nous pensons qu’une inertie sur la roue du vélo lui même est la solution la plus simple, en revanche il implique la position de poids qui s’ils sont mal mis sur la roue risque de produire des secousses qui nuirait à efficacité de la transmission d’énergie… peut être que l’inertie pourrait également se placer sur le galet de l’alternateur, à méditer.

On met pour l’instant le problème de la roue d’inertie de coté. Retour au montage mécano-soudé semaine prochaine!

Le montage du châssis:

Nous allons fixer  les charnières pour fixer l’alternateur de manière a le déplacer en hauteur et latéralement.
Nous décidons de placer le disque d’inertie directement sur l’alternateur. Avantage: 1 transmission en moins et autant de gain d’efficacité énergétique gagné. J’abandonne le pignon par une couronne qui démultipliera l’effort, ouhhh mais tout ça est très savant!!!

Le montage de l’alternateur:

Le montage de la roue d’inertie:

Rappel: La roue d’inertie permettra d’emballer le système et de rendre moins dur le pédalage, à condition toutefois de garder le rythme!

Une vidéo:

Essais avec la chaine et la couronne montée, Gilbert aux commandes!

Premières impressions: C’est bruyant! La roue d’inertie fait 5 kgs et elle tourne avec une force terrible, ça marche! Les prochains essais serons réalisés avec la couronne centrée pour éviter les vibrations.

Trop de bruit tue le bruit!

Oui c’est bruyant! Tension de la chaine, centrage des couronnes, alignement de la chaine etc, c’est maintenant au poil. Le bruit vient du fait que le disque en acier est une vrai cymbale, ça sonne rien qu’en l’effleurant! J’ai monté la grande couronne sur des cylindres blocs en caoutchouc, résultat je diminue par 2 le bruit.

Faudrait peut être remplacer la transmission chaine par une courroie mais la modif n’est pas envisageable dans l’immédiat. Je vais faire enduire la tranche de colle pour diffuser les vibrations en attendant un traitement galvanisation qui devrait régler le problème… Peut être qu’avec une boite en polystyrène par dessus on abaisserait les décibels…

Je suis assez content de voir que le patin du home trainer ne patine pas vu le poids de la roue d’inertie, c’était ma plus grande crainte. Le système est donc couplable à tous types de vélos, et ça c’était vraiment impératif dans le cahier des charges. Je ne sais pas à combien de tr/min la roue tourne mais ça a une force de dingue! je pense que ça suffira pour entrainer l’alternateur en prise sans trop de soucis. Avec l’inertie, on atteint une force dingue (faudrait pas qu’elle s’échappe en tournant, ça ferait des morts)! une fois lancée on ne l’arrête plus, j’ai plus trop d’inquiétudes pour entrainer un alternateur en prise, mais on verra ça jeudi soir…

A propos, une video ici d’un système qui utilise un accu pour exciter la batterie et dont le rechargement de l’accu est coupé via un interrupteur (si j’ai bien compris):


Voila pour la partie mécanique, je laisserai les ingénieurs électriciens/informaticiens brancher le machin à tous types d’équipements (robot mixeur comme dans la video, video pro (quid du bruit?), ampli/enceintes pour une soirée dansante improvisée, guirlande de leds électriques, que sais-je…), je pense aussi a un vu-mètre pour voir en temps réel la puissance développée.

Les premiers branchements

Premier bilan

Le système fonctionne, c’est déjà ça! ça veut dire qu’on atteint les 1500 trs/min sans soucis.
La perte d’énergie entre le galet, les transmissions, l’alternateur et l’onduleur est évaluée à 50% mais peut être davantage. Au max, on sort 200 watts, sans trop de mal, on sort 50 watts, c’est finalement peu… Avec 50 watts on peu produire du son et lumière mais c’est pas gagné pour brancher un vidéoprojecteur. On s’oriente tout droit vers un couplage de 2 systèmes avec lequel on espère sortir 100 watts mais avec un grand confort!

Nous avons aussi tenté de coupler les 2 générateurs mais sans convaincre, la tension produite étant fluctuante (à creuser). Le couplage se ferait dont à priori grâce à un arbre de transmission relié à un autre home trainer, ça ne devrait pas être trop difficile à fabriquer. Quoiqu’il en soit, le vidéoprojecteur que nous achèterons sera de faible puissance et ma fois, ça convient bien au projet orienté vers la frugalité énergétique!

La suite bientôt…

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2 réflexions sur “ Le ciné-pédalant en image ”

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