Atelier Solidaire Saint Ouen

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[Aide/Conseil] Chargeur USB pour vélo  

 
6ryl
 6ryl
(@6ryl)
Membre en rodage

Salut la communauté,

Je me permets de vous solliciter car j’aurais besoin de quelques conseils en électronique.

Je souhaite me fabriquer un transformateur électrique permettant de recharger un téléphone à l’aide d’une dynamo de vélo.

 

Caractéristiques du système à concevoir :

– Entrée : Courant Alternatif variant de environ 2,5V à 30V (et je dirais entre 20 mA et 1300-1400 mA mais en vrai je n’ai pas ces infos là)

– Sortie : Courant continu de 5V max 2A (mais ce sera la dynamo qui va être limitant)

– Qui soit le plus efficace possible (i.e. qui convertit un maximum d’énergie plutôt que de dissiper l’excédant sous forme de chaleur)

– Qui est protégée contre les surtensions (on ne sait jamais si j’arrive à dépasser les 70 km/h dans une méga-descente / sans freins 😀 )

 

J’ai trouvé ces 2 sites assez intéressants :

https://robinmegret.com/diy-chargeur-usb-5v-dynamo/

http://www.surplace.fr/2012/05/iphone-dynamo-hub-charger/

Mais j’ai toujours des questions ^^

 

Sur le principe j’ai retenu :

– Pour convertir le courant Alternatif en simili Courant continu = Pont de diode + Condensateur

– Pour linéariser la tension de sortie à 5V = Convertisseur de tension DC/DC à découpage (step-down/Buck)

Nota : un régulateur de tension linéaire (type 7805) a l’air de d’être limité en ampérage de sortie (500mA ou 1A / à confirmer) et de dissiper l’excedant possible sous forme de chaleur (rendement pas au top)

 

Par contre j’ai encore du mal à affiner mon schéma électrique (valeur des condensateurs, moyens de protection contre les surtensions,…)

J’ai donc plusieurs question :

1) Connaissez-vous un logiciel (open-source?) ou une interface web qui permette de faire des schéma électrique et de les simuler ?

Nota : J’ai essayé plusieurs trucs : Tinkercad (mais rame sur mon ordi), lushprojects.com/circuitjs (mais un peu limité en termes de composants à simuler),… Mais je ne trouve pas vraiment mon bonheur…

2) Comment protéger mon système contre les surtensions ?

3) Est-ce qu’il y a des équipements électroniques à l’atelier ? (diodes, plaques à trous, oscillo, voltmetre,…)?

 

Enfin si jamais quelqu’un est calé dans le domaine, je suis curieux de bien comprendre le schéma que j’ai mis en P.J. et comment choisir/dimensionner les Diodes/Condensateurs/Résistances à installer.

D’autres personnes ont déjà fait ce genre de projet?

 

Merci pour vos retours,

A bientôt,

Cyril

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Publié : 27 avril 2020 12 h 19 min
Tim
 Tim
(@tl)
Membre actif
Publié par: @6ryl

2) Comment protéger mon système contre les surtensions ?

Tu peux probablement limiter la surtension d’un circuit électrique avec une diode Zener ou diode transil. Peut-être la voie LM7805 n’est pas à abandonner car les moments de grandes vitesses pouvant endommager le circuit sont rares et la dissipation de chaleur (avec une extension dissipatrice à attacher au LM7805) pourrait suffir.

 

J’ai également eu cette problématique dans le générateur vélo que nous avons fabriqué. Si le cycliste tourne trop vite les jambes, il peut générer une surtension et cramer le circuit! (Cf à 9min10 dans cette vidéo)

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Publié : 27 avril 2020 12 h 45 min
Atelier Solidaire Saint-Ouen
(@ateliersolidaire93400)
Membre en rodage

Hello 6ryl,

Je te réponds sur le point 3/ Oui nous avons un oscilloscope, voltmètre, plaque de prototypage et quelques composants.

A bientôt

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Publié : 27 avril 2020 12 h 48 min
6ryl
 6ryl
(@6ryl)
Membre en rodage

Hello,

Merci pour vos réponses, j’y réfléchis encore mais j’espère pouvoir passer à partir du 11 mai pour faire des tests (et voir également dans mes vieux adaptateurs électriques ce que je pourrais récupérer comme composants).

Vous connaissez des magasins sympa dans Paris pour acheter des composants électroniques (si je veux éviter d’attendre une livraison pendant mes phases de tests)?

A bientot,

Cyril

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Publié : 28 avril 2020 18 h 44 min
Tim
 Tim
(@tl)
Membre actif

@6ryl Fais-une liste sous Excel ou autre et on pourra regarder quels composants nous avons et ceux qu’il manquera.

Pour les petits achats de composants électroniques, je te recommande www.stquentin-radio.com (Gare du Nord) et Let Me Know (Strasbourg Saint-Denis à Paris).

A très vite !

 

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Publié : 28 avril 2020 19 h 03 min
6ryl
 6ryl
(@6ryl)
Membre en rodage

Merci pour ta réponse rapide Tim,

Je tente de faire ma liste bientot 😉

Bonne soirée,

Cyril

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Publié : 28 avril 2020 19 h 10 min
Tim
 Tim
(@tl)
Membre actif

Petit coup de pouce: M172N Bicycle Power Charge Controller USB

Pour ma part, j’ai choisi la facilité en achetant un chargeur USB pour un de mes vélos. Peut-être que cette référence / modèle peut t’aiguiller dans ton projet?
=> On peut aussi faire du reverse engineering en le démontant ! On voit les composant dans la vidéo.

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Publié : 28 avril 2020 20 h 16 min
Tim
 Tim
(@tl)
Membre actif

@6ryl

Je t’offre un cadeau de bienvenue si tu choisis l’option simple LM7895CV : un dissipateur de chaleur récupéré dans une imprimante!

 

 

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Publié : 30 avril 2020 15 h 53 min
6ryl
 6ryl
(@6ryl)
Membre en rodage

Hehe merci pour les réponses.

Dit donc il est immense ton radiateur 🤣 

Le tiens a l’air simple et efficace comme chargeur. J’ai l’impression qu’il a genre 2 condensateurs, une petite batterie et un régulateur qui ressemble plutot à un régulateur à découpage (type LM2596).

Je veux bien le tester mais en fonction de l’ampérage max de sortie (si inférieur à 1A), je risque de privilégier la piste du régulateur à découpage ( si je peux récupérer 200-250 mA en sortie ça peut être pas mal).

Je vais plancher sur le schema eletrique des 2 options pour voir comment je peux d’abord tester la configuration régulateur linéaire et voir si je passe à l’autre après.

Bonne soirée,

Cyril

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Publié : 30 avril 2020 18 h 14 min
Tim
 Tim
(@tl)
Membre actif

Que veux-tu charger avec ton chargeur? Quels sont les appareils que tu veux brancher?

Pour les téléphones, ils acceptent parfois 1A voire 2A. La charge utile en USB est en général 500mA.

Pour le LM2596, attention à ne pas dépasser les 40V en entrée ! Je crois que c’est largement possible à pleine vitesse en descente. Il va falloir réguler l’arrivée de courant avec un maximum à 40V. Peut-être existe-t-il d’autres régulateurs (plus chers) qui acceptent encore plus de courant.

A très vite!

 

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Publié : 30 avril 2020 18 h 22 min
6ryl
 6ryl
(@6ryl)
Membre en rodage

Je veux charger soit mon téléphone, soit une batterie externe. Les 2 acceptent jusqu’à 2A en entrée. (et en vrai je pense laisser la batterie connectée au régulateur et brancher mon téléphone sur la batterie quand j’aurai besoin).

D’après les specs de ma dynamo (mais que je comprends qu’à moitié car c’est en allemand), le voltage en entrée n’a pas l’air de dépasser genre les 20-25V) mais je pense mettre une protection de surtension au cas où quand même

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Publié : 30 avril 2020 18 h 43 min
Tim
 Tim
(@tl)
Membre actif

Waouw, elle a la patate ta dynamo à frottement (version moderne) et un excellent rendement !!!
Elle sort à 6V du 2.9W à 15 km/h, du 4.4W à 20 km/h, du 7.6W à 30 km/h et du 11W à 40km/h.

Par comparaison:

– Une dynamo à galet de frottement (version de vélos citadins des années 70′) sortent 2W en 6V soit 0.3A

– une dynamo de moyeux (Shimano Nexus) sort du 6V à 6W soit 1A. 

Tu nous prépares un TUTO pour fabriquer son chargeur USB avec n’importe qu’elle dynamo?
=> On imprime en 3D un boitier qui va bien pour enfermer hermétiquement tous les composants?

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Publié : 30 avril 2020 19 h 59 min
6ryl
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(@6ryl)
Membre en rodage

Alors moi j’ai la version un peu moins « ouf » (le modèle trekking) qui sort quand même du

– 2 W à 15km/h

– 3,4W à 20 km/h

– 6,4 W à 30km/h

– 9,03W à 40km/h

En prenant P=U.I (et un rendement de transformation de 85%) je peux espérer passer les 1,088 A délivré à partir de 30 km/h.

C’est surement ambitieux, ma vitesse moyenne (surtout avec des sacoches en mode randonnée) sera surement plus proche de 25km/h mais sait-on jamais… une petit descente et hop je fais le plein :-).

Je suis ok pour essayer de formaliser ça sous forme de Tuto.

L’idéal serait que je puisse commencer à bosser dessus à partir du 11-12 mai pour profiter d’être encore en vacances pour faire des tests (et pondre le tuto).

à condition que l’atelier rouvre à partir du 11 bien sûr 🙂

A plus,

Cyril

 

PS : l’idée du boitier imprimé en 3D est top également! merci pour la proposition!

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Publié : 1 mai 2020 9 h 31 min
Tim
 Tim
(@tl)
Membre actif
Publié par: @6ryl

à condition que l’atelier rouvre à partir du 11 bien sûr

Oui on sera ouvert 🙂

1,088 A délivré à partir de 30 km/h.

C’est bien pour un téléphone ou une batterie externe ou ce que tu veux !

en mode randonnée

Idée : ajoute des petits panneaux solidaires (sans dépense d’énergie pour toi mise à part le poids) sur tes bagages/sacs à dos pour diversifier les sources d’énergie et maximiser la production électrique pendant les déplacements.

PS : l’idée du boitier imprimé en 3D est top également! merci pour la proposition!

Un dessin FreeCad (format STL) et on t’imprime ça à l’atelier 🙂 Si tu ne sais pas faire de conception numérique, fais-nous signe, je connais quelqu’un qui te le fait rapidement si tu lui donne toutes les cotes !

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Publié : 1 mai 2020 9 h 42 min
6ryl
 6ryl
(@6ryl)
Membre en rodage

Hello,

Bon je me suis dit que j’allais tenter les 2 options (je suis pas à quelques euros prêt et je suis curieux de tester).

Je me suis fait un fichier excel avec les 2 options et la liste des composants nécessaires. Je pense faire une commande sur internet pour acheter ça.

Je ne prévois toutefois pas d’acheter d’étain ni de fils. Est-ce qu’il y en a à l’atelier ou j’en commande? :-).

Voici l’extrait de la liste des composants que j’ai identifié :

Option 1 (Régulateur linéaire 7805)

Composants : Modèle Prix
– 1 plaque de montage pré-trouée (platine) Plaque essai bakélite bande – 160x100mm 3,90 €
           
– 1 pont de diode Schottky (ou 4 diodes Schottky) Vishay KBU4G-E4/51 Pont redresseur KBU 400 V 4 A Monophasé 1,8 €
– 1 Diode Transil MAX 35V 1.5KE30A 0,30 €
– 1 condensatur electrolytique entre 100uF et 1000uF Condensateur électrolytique Teapo SY 1000uF/63V 1,08 €
– 1 Régulateur de tension linéaire L7805CV récup
– 1 Condensateur céramique 0,1uF Condensateur céramique TRU COMPONENTS TC-K100NF5 THT 100 nF 50 V 20 % 0,10 €
           
– 4 résistances (2x330k et 2x220k) Résistance à couche carbone Yageo CFR25J330KH 330 kΩ
+ Résistance à couche carbone Yageo CFR25J220KH 220 kΩ
0,32 €
– 1 prise USB femelle   récup

 

Option 2 (régulateur à découpage LM2596)

Composants : Modèle Prix
– 1 plaque de montage pré-trouée (platine) Plaque essai bakélite bande – 160x100mm 3,90 €
           
– 1 pont de diode Schottky (ou 4 diodes Schottky) Vishay KBU4G-E4/51 Pont redresseur KBU 400 V 4 A Monophasé 1,8 €
– 1 Diode Transil (bidirectionnelle) MAX 40V 1.5KE36CA 0,24 €
– 1 condensatur electrolytique entre 100uF et 1000uF (plutôt 1000) Condensateur électrolytique Teapo SY 1000uF/63V 1,08 €
– 1 Régulateur à découpage LM2596  LM2596S-ADJ/NOPB  6 €
– 1 bobine entre 33 et 100uH Inductance 33 µH Würth Elektronik WE-TI 744772330 744772330 non blindé THT 8095 0.06 Ω 2 A 0,94 €
– 1 condensateur de 470uF Condensateur électrolytique Teapo SY 470uF/35V 0,20 €
– 1 Diode de Roue libre Diode de redressement Schottky 1N5818 0,51 €
     
– 4 résistances (2x330k et 2x220k)   0,32 €
– 1 prise USB femelle   récup

 

Il y a peut-être déjà des stocks de résistances/condensateurs à l’Atelier?

En P.J. le détail des 2 options.

Ce n’est pas parfait mais je n’arrive pas à bien faire des simuations sur l’ordinateur de ces schémas donc il y a surement des choses à corriger…

A bientôt,

Cyril

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Publié : 5 mai 2020 16 h 45 min