Oświetlenie rowerowe. Jak sięgam pamięcią wstecz (wiele wiele lat), nie pamiętam, aby istniała inna forma oświetlenia rowerowego niż dynamo. Wyobraźcie sobie, że były takie czasy, gdy diody led nie świeciły z mocą kilku wat, a były jedynie zauważalnym punktem i sens miały jedynie w sprzęcie użytkowym jako interfejs użytkownika, a nie oświetlenie. Wtedy w rowerze królowały żarówki. Oczywiście można było na kierownicy powiesić sobie latarkę na „płaską baterię”. Żarówka o mocy zwykle nie większej niż 2W, drenowała baterię stosunkowo szybko (pamiętajmy, że baterie nie były tak dobre jak teraz).
Zatem jak ktoś jeździł dużo w nocy – tylko dynamo. Z przodu żarówka około 2.5W, z tyłu żarówka około 0,5W. Dynamo 3W, napięcie 6.3V. To był kiedyś standard, który pozostał pomimo, ze żarówki nie mają już racji bytu.
Dynama kiedyś były wyłącznie „butelkowe”.
Napędzane było poprzez docisk do opony. Sprawność dramatyczna, grzało się niemiłosiernie i opona ulegała zużyciu. Nic dziwnego, że dynama te zostały wyparte (praktycznie już w większości rowerów) przez dynama zintegrowane z piastą. Mniejszy opór, większa sprawność, większa moc dostępna. Współczesna piasta wygląda mniej więcej tak.
Jest po prostu znacznie grubsza niż typowa piasta tylna a z osi wystają dwa wyprowadzenia, do których podłącza się przewody (zwykle przez jakiś konektor).
Czym jest dynamo? Dynamo jest prądnicą – generatorem prądu. W przyrodzie mamy generatory dwóch typów: prądu przemiennego a) oraz prądu stałego b).
Prądnica (czy to prądu stałego czy przemiennego) jest w ogólności uzwojeniem obracającym się w stałym polu magnetycznym. Ruch przewodnika w polu magnetycznym powoduje przepływ elektronów. W zależności od konstrukcji „odbiornika” mamy na wyjściu prąd przemienny lub stały. Przyjęło się, że dynamo jest prądnicą prądu przemiennego. Dlaczego tak jest? Konstrukcja. Prądnicę prądu przemiennego jest łatwiej skonstruować i jest trwalsza. W prądnicy prądu przemiennego zbudowana jest tak, że to uzwojenia są nieruchome, a obraca się magnes. W prądnicy prądu stałego muszą obracać się uzwojenia, musi być mechaniczny komutator, który wybiera do których par przewodów „musi się podłączyć”, żeby prąd płynął zawsze w tym samym kierunku. Rozwiązanie bardziej skomplikowane i mniej trwałe. Dla żarówki to wszystko jedno – więc nie ma powodu by stosować bardziej skomplikowane konstrukcje.
Zwykle zależy nam na minimalnych oporach ruchu. O ile dynamo butelkowe możemy odłączyć od koła, gdy nie potrzebujemy oświetlenia, tak dynama zintegrowanego z piastą nie możemy odłączyć. Będzie ono stawiać opór nawet jeżeli nie używamy oświetlenia.
Znalazłem takie oto porównanie zapotrzebowania na moc mechaniczną w zależności od prędkości oraz tego, czy oświetlenie jest włączone czy nie. Wykres porównuje tylko dwie marki SON i Shimano. Widać na pierwszy rzut oka, że tanie dynamo stawia wyraźnie większy opór niż produkt z wysokiej półki. Tanie dynamo 3N30 stawia praktycznie dwukrotnie większy opór niż dynamo SONdelux. Niestety nic nie jest za darmo. Gdyby cena była także dwukrotnie większa to wszyscy by się cieszyli. Niestety 3N30 kosztuje około 100 PLN, a SONdelux blisko 1000 PLN. Czy taka różnica jest warta swojej ceny? Nie wiem. Podczas typowej jazdy miejskiej średnia moc z jaką pracuje rowerzysta to 70W (w moim przypadku). Różnica 2W-3W to zaledwie 3% zysku. Można uszczknąć – teoretycznie można, ale jakim kosztem. Rozważcie sami.
Jak zainstalować poprawnie dynamo? Dynama butelkowe uważam za przeżytek – pomimo że wciąż są dostępne, więc pokażę przykładzie dynama Shimano zintegrowanego z piastą.
Do dynama dostajemy gniazdo na przewód. Należy odizolować przewody, skręcić aby się nie strzępiły i przełożyć przez gniazdo w sposób pokazany na zdjęciu.
Następnie na tak przygotowane gniazdo nakładamy jego plastikową obudowę. Pasuje ona tylko w jednej pozycji.
Tak przygotowane gniazdo wkładamy na wtyk, który znajduje się na osi dynama. Nie ważne jak podłączymy przewody, oznaczenia „+” i „-” nie są istotne, gdyż dynamo jest źródłem prądu przemiennego, który raz płynie w jedną stronę raz w drugą. Żarówce to nie robi żadnej różnicy, a pozostałej elektronice? Także nie. Producenci elektroniki wiedzą, że mają do czynienia z prądem przemiennym więc wiedzą co z nim z robić. Widziałem kiedyś rozwiązanie, gdzie z dynama wychodził tylko jeden przewodów, a drugim biegunem była rama roweru. Było to prawdę bardzo śmiałe rozwiązanie. Producent założył, że zamknie obwód przez ramę. Wymagało to, aby obejma trzymająca dynamo miała kontakt elektryczny z rama (zapewniała to śruba stożkowa nacinająca lakier), a oświetlenie „uziemiało się” przez śruby i inne elementy na tej samej zasadzie. Nie polecam takiego rozwiązania, nie jest ono pewne. Widziałem je tylko raz – co mówi samo za siebie.
Nie jest także potrzebna dodatkowa ochrona przed wodą. Jak widać moje przewody są już trochę zaśniedziałe, nie mniej jednak wszystko działa poprawnie. Kontakt elektryczny z pewnością jest pogorszony, ale przy takim prądzie jaki generuje dynamo, nie stanowi on szczególnie dużego problemu. Nie należy także czyścić styków na wtyku znajdującym się na osi. Są one specjalnie przygotowane i zdarcie z nich powłoki kontaktowej spowoduje, że styki zaczną się utleniać znacznie szybciej, co w przyszłości może skutkować problemami. Jeżeli już stwierdzimy, że jest pewien problem ze stykiem lub czujemy dyskomfort psychiczny związany z brudnymi stykami, to są na rynku specjalne preparaty do czyszczenia styków w elektronice i takiego preparatu powinniśmy użyć. Czyścić należy szmatką, patyczkiem z watą, nigdy papierem ściernym lub innym ostrym narzędziem.
Te same zasady okablowania tyczą się także dynama butelkowego. Oczywiście sposób podpięcia przewodów może się różnic, w zależności od producenta. Czasami wraz z dynamem dostajemy zarobione konektory oczkowe na przewodach.
Należy pamiętać, że względu na swoją naturę dynama generują napięcie w bardzo szerokim zakresie w zależności od obciążenia. O ile oświetlenie rowerowe jest zaprojektowane tak, że konstrukcja uwzględnia to zjawisko, tak należy o tym pamiętać, gdy podłączamy coś, co nie jest dedykowane do zasilania z dynama. Oby nikomu nie przyszło do głowy, aby podłączyć do dynama bezpośrednio telefon komórkowy celem jego ładowania, gdyż to niechybnie doprowadzi do jego uszkodzenia.
]]>
Z okazji świąt pracodawca zrobił mi prezent w postaci mini-komputera Raspberry Pi. Jest to bardzo znana konstrukcja, obecna na rynku od jakiegoś czasu. Platforma wyposażona jest w procesor Broadcom, HDMI, USB, Ethernet i porty ogólnego przeznaczenia. Czego chcieć więcej… Chyba tylko złącza SATA (to posiadają mocniejsze projekty). Na tej płytce można uruchomić głównie systemy oparte na jądrze linux’owym. Fani mobilnych rozwiązań znajdą także Androida. Świetnie! Ale co dalej. Raspberry Pi pomyślana jako platforma edukacyjna dla deweloperów. Jeżeli ktoś wpadł na pomysł, że wykorzysta ją jako regularny komputer, to raczej się rozczaruje. Mimo stosunkowo szybkiego rdzenia, Pi jest mało wydaje graficznie. Zrobiłem test. Uruchomiłem przeglądarkę i wyświetliłem stronę swoje bloga. Przeglądarka „mieliła” wieki… Drugi problem to karta SD. Bez specjalnych zabiegów (temat „wear leveling”) nie pożyje ona zbyt długo… A wiec po co to komu? A no przydaje się w wielu zastosowaniach. Świat wynalazł już milion pomysłów. Stacja pogodowa, sterownik przydomowej kotłowni i tak można by wymieniać…
Pi doczekało się także rowerowego zastosowania. Niejaki Jeremy postanowił zrobić rowerową telemetrię. Projekt prezentowany jest na jego blogu, który można znaleźć pod adresem: http://jeremyblythe.blogspot.co.uk/
Projekt składa się z:
- Raspberry Pi
- odbiornika GPS
- akcelerometru
- modemu 3G
Ideą jest, aby zbierać dane z GPS i akcelerometru i za pośrednictwem sieci GSM udostępniać je na żywo w internecie. Urządzenie wygląda tak.
Biorąc pod uwagę uwarunkowania rowerowe konstrukcja dość problematyczna (bez tego czarnego pudła obok). Trzeba ją w czymś wozić i z czegoś zasilać. Walory edukacyjne niezaprzeczalne, ale pytanie kto potrzebuje danych z akcelerometru?
Może jeszcze jakiś overkill? Proszę bardzo:
- Raspberry Pi Dynamic Headlight. Mały projektor zamontowany na kierownicy, połączony przewodem HDMI z elektroniką umieszczoną w głównym trójkcie. Cel: wyświetlanie na ulicy prędkością z jaką porusza się rower. Ten projekt doczekał się bardzo wielu klonów.
- Raspberry Pi Helmet / Bike Camera. Kamera… W czasach, gdy rejestrator drogi może być wielkości hmmm… dajmy na kurzego jajka, jegomość robi konstrukcję wielkości kamery MiniDV.
- Odometer using Raspberry Pi. Klasyczny licznik rowerowy napędzany linuxem.
- Track Your Heartrate on Raspberry Pi with Ant+. Monitor pulsu. To jest jeszcze w miarę rozsądne, ale skoro trzeba mieć czujnik, to tak czy inaczej koszt jest duży.
Jak tak przeglądam projekty nie tylko na Pi, ale także inne platformy, to można je podzielić na dwie kategorie.
- proof of conecpt – czyli w skrócie dowód pomysłu. Poza złożeniem kilku klocków w jedną całość nie przedstawiają sobą większej wartości poza edukacyjną. Te projekty zwykle powstają w ten sposób: „Mam Pi i muszę coś z tym zrobić”,
- „we think thoughts we haven’t thought before” – projekty, za którymi kryje się się głębsza myśl, która rozwiązuje jakiś dany problem. Zwykle ludzie tworzący takie projekty myślą w sposób: „Mam problem i chcę go rozwiązać.”.
- „create and solve” – majstersztyk. Stworzenie sztucznej potrzeby a potem jej zaspokojenie. Ale o tym nie dyskutujemy.
Projektów drugiej kategorii jest stosunkowo mało. Pierwszych jest przeważająca (przytłaczająca) większość. Podobnie jak nie będę przyklejał sobie naklejki „I’m the Stig”, tak nie będzie twierdził, że „I’m the Steve Jobs” i pomyślmy nad kategorią pierwszą. Mam Pi i muszę coś z nią zrobić. Macie jakieś rowerowe pomysły na zastosowanie Linuxa?
