Могу ли я включить питание ноутбука, когда он используется?

Предыстория: Я разрабатывал контроллеры для тренажеров. Машина приводила в действие трехфазный генератор переменного тока, и для соответствия различным критериям применялась активная нагрузка.

Я провел нагрузочные тесты с конкретной целью установить, сколько опытные пользователи могут легко заработать в течение длительного периода времени, чтобы питать электронное оборудование или заряжать аккумуляторы.

Считайте, что человек в умеренной физической форме — это тот, кто может быстро ходить по ровной поверхности в течение часа и при этом устать, но не полностью измотан. т.е. не суперспортивный по способностям и даже не "чрезвычайно в хорошей форме" - но намного выше "диванного" фитнеса.

Используя генератор переменного тока хорошего качества, пользователь средней физической подготовки может обеспечить мощность 50 Вт в среднем в течение часа. Это уровень, на котором вы точно знаете, что тренируетесь, но для многих это было бы терпимо.

Тот же человек в умеренной физической форме мог выдать 100 Вт в течение часа и очень устать.

если вы нацелены на частую задачу по питанию, 50 Вт было бы гораздо предпочтительнее, чем 100 Вт.

Вышеизложенное предполагает наличие системы разумной эффективности хорошего качества. В идеале с минимальной «зубчатостью» или заметностью, т. е. без рывков на малой скорости при движении, когда магниты приближаются и удаляются от катушек. В некоторых системах используются генераторы со значительными передаточными числами с цепным приводом. Они могут быть разумными, но обычно это не так. Ременной привод к генератору переменного тока с малой нелинейностью можно заставить работать хорошо.

Обратите внимание, что утверждения, сделанные на предоставленном веб-сайте, часто противоречат сами себе. Я бы оценил среднюю мощность, как показано на этом графике, в диапазоне 60-70 Вт. Их график:

Но они говорят:

• ПРИМЕЧАНИЕ. Тот, кто тренируется каждый день, может выдать от 200 до 300 Вт мощности.

  Те, кто не в такой хорошей форме, могут выдать от 80 до 100 Вт мощности, как показано на графике часовой тренировки выше.

  И, наконец, кто-то, кто является конкурентоспособным велосипедистом, может выдать до 500 Вт!!

Заявление о 200-300 Вт верно, но это очень требовательно.
500 Ватт + также верно для топ-спортсменов.

Гораздо больше в отдельных случаях — таких как
Gossamer Albatross — первый полет человека на двигателе через Ла-Манш 12 июня 1979 года. !!! :-).
Около 300 Вт непрерывно в неподвижном воздухе и без турбулентности. «Быстро поднимается» с турбулентностью.
Еще один день в офисе Брайана Аллена . ( дневная работа ) -

Я могу делать 500 Вт в течение примерно 10 секунд, после чего мои ноги превращаются в желе, и я совершенно истощен.

Ваши 3 варианта не кажутся достаточно разными, чтобы иметь значение:

• колесо > динамо-машина > регулятор > устройство (достаточно мощное для планшета или нетбука?)
• педали> генератор постоянного тока> преобразователь постоянного тока> регулятор> устройство
• педали > генератор постоянного тока > контроллер заряда > аккумулятор (например, свинцово-кислотный) > инвертор > устройство 2

Любой из них может работать хорошо или быть ужасным, если он плохо спроектирован.

Непонятно, что вы имеете в виду под колесами/педалями.
Питание от обода колеса, как показано, может работать нормально - и может быть то, что вы подразумеваете под «колесом». Основная цель — низкие потери, отсутствие рывков и неравномерности. В идеале устойчивая нециклическая нагрузка.

Некоторые из них выглядят хорошо - на сайте, на который вы ссылаетесь.

Лучше всего использовать генератор переменного тока, предпочтительно трехфазный или более. Как показано ниже, 3-фазный сигнал не падает до нуля ни на одном этапе. Исправление этого и фильтрация дают еще более плавный результат. Более 3-х фаз дает еще лучший результат, но встречается редко. Генератор постоянного тока представляет собой генератор переменного тока, в котором выпрямление обеспечивается коммутатором и щетками - при изменении уровней напряжения коммутатор выбирает новую обмотку, вращая новый контакт обмотки под щетками. Хотя принцип аналогичен использованию генератора переменного тока с диодами, со щетками вы обычно получаете больше механического сопротивления и потерь, чем с генератором переменного тока. Большинство предложений генераторов (DC) будут представлять собой болота постоянного тока, работающие как генераторы — эти две роли взаимозаменяемы, но машины, предназначенные для одного, будут менее оптимизированы для другого.

Динамо-машина с приводом от ободного двигателя, которую вы упомянули , в принципе в порядке, но на практике, вероятно, будет ужасно неэффективной из-за механических проблем. В детстве многие ободные динамо-машины, которые я видел, были ужасны, поэтому я был удивлен, увидев современные устройства, которые делают это достаточно хорошо - это вопрос фактического знания того, что вы делаете механически с выравниванием валов, зубчатым зацеплением, поверхностным трением и т. д. «динамо» обычно выдает от 1 до 10 Вт. С эффективной системой вы заметите 10 Вт при езде на велосипеде и почти не заметите 1 Вт, за исключением очень легких условий нагрузки или движения по инерции.

Некоторая форма хранения батареи почти необходима. Ноутбук или планшет и т. д. будут иметь свои собственные, если их не удалить. Что касается нижнего предела, более чем обычно нетбук или планшет может проработать 6 часов от 3 x 18650 LiIon аккумуляторов. Скажем, среднее значение 3,5 В x 2 ампер-часа x 3 = 21 ватт-час. Таким образом, работа более 6 часов = 21/6 = 3,5 Вт. Большие ноутбуки могут работать всего 2 часа с 6, 8, 9 или 12 ячейками, так что в худшем случае от 20 до 30 Вт. Скорость, с которой они будут заряжать свои аккумуляторные батареи, напрямую не связана, но, очевидно, что большая батарея требует больше энергии. Зарядное устройство большего размера может иметь мощность 19 В x 5,5 А = 110 Вт. Для зарядки одного литий-ионного элемента 18650 2 Ач (который используется в сочетании с большинством аккумуляторов для ноутбуков) требуется около 10 Вт пиковой мощности для зарядки (4,2 В x 2 А + некоторый «запас»), поэтому вышеуказанные 110 Вт подходят для самых больших батарейных блоков. (12 ячеек). Это примерно первые 40 минут цикла зарядки от полностью «разряженного». После этого элементы переходят в режим постоянного напряжения с уменьшением тока.

Подробнее позже, если нужно. Сон зовет увы..

Меня, вероятно, захлопнут за это, но... вы, ребята, все думаете, ну, как инженеры-электрики. Почему никто даже не упомянул о механических преимуществах больших маховиков, передаточных чисел для приводных генераторов и т. д.? Время вращения маховика по сравнению с энергией, необходимой для его движения, определенно должно быть фактором, поскольку человек не является машиной с чистой энергией в энергии. Powertap на моем велосипеде TT говорит, что я могу выдавать около 400 Вт или около того в течение часа во время моей лучшей гонки в году. При максимальном коротком усилии я могу набрать 16-1700, а парни покрупнее меня регулярно преодолевают 2K. Однако посадите меня на мой тренажер с его крошечным маховиком (не очень PRO), и эффект замедления вращения, когда я перестану крутить педали, заставит меня прилагать больше усилий, чтобы поддерживать ту же скорость. Решение проблемы не Оптимизация для стабильной производительности означает осознание того, что постоянная производительность практически невозможна для человека и что более свежий человек может выдать больше энергии, чтобы начать работу, чем требуется для продолжения движения после движения. То же, что и встать и пойти на эффект стоп-сигнала.

Я бы, наверное, пошел с номером 3, с небольшой модификацией.

Если вы не крутите педали с идеально постоянной скоростью, напряжение, вероятно, будет варьироваться в широких пределах. Изменение выше, чем регулируемое напряжение, не должно иметь большого значения, но ниже, поскольку регулятору потребуется минимальное входное напряжение для правильной работы.
Вы можете получить импульсный стабилизатор с очень широким входным диапазоном, но это все равно не позволит полностью остановить (или почти полностью)

РЕДАКТИРОВАТЬ - что касается внешней батареи, я почему-то изначально не рассматривал батарею устройства. Я думаю, что вы могли бы обойтись без этого, но поскольку вы спросили, какой из 3 определенно будет работать, по причинам, упомянутым ниже, я, вероятно, придерживаюсь его. В ссылке MIT, которую вы дали, упоминается использование батареи 12 В и преобразователя 12 В -> 19,5 В прикуривателя, это был бы простой способ обеспечить входное напряжение, если вы не хотите возиться с переключающими регуляторами.

Таким образом, некоторое накопление энергии - хорошая идея (хотя вы на самом деле ничего не упоминаете о разрешении замедления / остановки педалирования).
Вы можете использовать несколько больших (супер) конденсаторов (или даже большой маховик), но при разумной мощности это не сработает. Это не дает такой большой свободы действий, поэтому я думаю, что небольшая батарея — это то, что нужно.
У меня был бы генератор -> контроллер заряда -> аккумулятор 12 В -> повышающий (или понижающий, в зависимости от устройства) преобразователь + фильтрация -> вход для ноутбука / планшета.
Я бы не стал использовать блок питания для ноутбука/планшета и инвертор, так как это будет более неэффективно, чем просто использование преобразователя постоянного тока в постоянный. С адекватной фильтрацией (пара конденсаторов и катушка индуктивности/ферритовая шайба) и защитой от переходных процессов (например, TVS - подавитель переходного напряжения) все должно быть в порядке.
Я бы, вероятно, выбрал планшет или ноутбук с меньшей мощностью, поскольку 30-65 Вт — это разумная мощность, которую можно поддерживать в течение длительного времени, тогда как ~ 10 Вт для планшета было бы намного проще.

Я помню, как в детстве на моем велосипеде загоралась динамо-машина, и меня чуть не переехали, когда я остановился на перекрестке, потому что у меня погасли фары!

Концептуально да, можно использовать генератор с педальным приводом (будь то динамо-машина или DC/DC); и я бы определенно выбрал вариант (3), иначе вы могли бы тратить энергию впустую, если генерация превышает спрос, или терять мощность, если спрос превышает генерацию.

Во многих отношениях (3) соответствует нынешней парадигме электромобилей, в которых небольшой двигатель используется в качестве генератора, увеличивающего запас хода, а не в качестве движущей силы.