Tentokrát jsem zkusil trochu jiný přístup než obvykle: žádné ozdůbky a serepetičky pod rámem, vzadu jenom jedno rozumně velké červené světlo a celý zbývající výkon dynama nasměrovaný přímo dopředu. Výsledkem je nejvýkonnější rozháněč tmy, jaký jsem kdy ubastlil. Kromě toho má zase integrovanou USB nabíječku, tentokrát s trochu lepším regulátorem. Teď jezdí na Bílské střele.
Obvod je dimenzovaný pro jakékoli tříwattové dynamo, nábojové i plášťové. Dynamonáboj zapletený v menším kole, než na jaké je stavěný, by mu neměl ublížit a rozsvítí ho i při hodně pomalém strkání, ale při rychlejší jízdě bude mít zbytečně velké ztráty.
Základ tvoří 40 teple bílých LED vepředu a 12 červených vzadu. O chvilku světla po zastavení se stará jedna červená dioda vzadu a jedna žlutá vepředu. Obě světla jsou zabudovaná ve starých automobilových mlhovkách. Přední má červené sklíčko prořízlé a nahrazené čirou fólií, zadní kombinuje rozptyl na sklíčku s několika diodami svítícími skrz díry přímo ven.
Hlavní vypínač S1 má tři polohy: vypnuto, svícení (na schématu spodní větev) a napájení USB (horní větev).
Napětí pro světelnou větev je vyhlazené a akumulované sadou kondenzátorů C3 (tři z nich jsou v zadní mlhovce, zbytek vepředu) a omezené osmivoltovou zenerkou D4 (teoretický maximální proud v ní vychází na 41 mA, takže bez obav). Bílé LED1 jsou v sériích po dvou a červené LED2 po třech, což znamená prahové napětí kolem 6 V. Na rozsvícení stačí rychlost chůze. Dvě diodky LED2 a LED3 vycucají zbytek energie z kondenzátorů zhruba za minutu po zastavení.
Pro napájení USB jsem tentokrát využil o něco sofistikovanější obvod: spínaný regulátor LM2576. Jednoduché třívývodové lineární stabilizátory, které jsem používal dřív, fungují jako škrticí klapka: dovnitř teče stejně velký proud jako ven, jenom se z něj ukousne kus napětí a vzniklý výkon se přemění na teplo. Asi jako kdybyste na kole pořád šlapali naplno a rychlost regulovali brzdami. Spínaný regulátor akumuluje proud v cívce, která se pro elektřinu chová jako setrvačník. Buď do ní pouští plný proud, nebo nic - asi jako na kole rychle střídat šlapání naplno s jízdou setrvačností. Mělo by to mít podstatně lepší účinnost.
Jak to celé funguje? Vstupní napětí je zenerkami D2 omezené na 36,4 V; výkonovou rezervu mají dost velkou na to, aby se dalo bez obav jezdit s naprázdno zapnutou nabíječkou. Kondenzátor C1 vyhladí vlny, které na napětí nechal usměrňovací můstek. Regulátor vývodem 4 měří napětí na výstupu a vývodem 2 posílá napájecí pulsy do cívky L1. Ve chvílích, kdy cívka běží setrvačností, uzavírá se výstupní obvod přes diodu D3. Vzhledem k frekvenci spínání 52 kHz se tahle dioda musí otvírat dostatečně rychle, aby nevznikaly nebezpečné napěťové špičky - obyčejné usměrňovací diody nestačí, tohle musí být "šotka". Nakonec kondenzátor C2 (typ s nízkým vnitřním odporem neboli "low ESR") vyhladí zvlnění napětí na výstupu a je hotovo. Tlustě vyznačené vodiče by měly být co nejkratší a nejtlustší, aby do regulace nevnášely parazitní odpory, indukčnosti a kapacity.
Obvody jsou rozdělené do tří podomácku vyleptaných plošných spojů. Dvě "základní desky" jsou hezky civilizovaně přišroubované na původní držáky žárovek. Třetí, která nese LED1, je tavným lepidlem přisliznutá ke zbytkům červeného krycího sklíčka. Pro příště: chce to udělat desku větší, aby se dala chytit pod dva velké vruty, co drží to sklíčko.
Většina zajímavých součástek je v předním světle, vzadu se kromě světýlek a rezistorů schovávají už jenom tři z kondenzátorů C3. Propojení obou světel obstarávají dva vodiče zapojené přes ploché konektory "faston". Kdybych to dělal podruhé, přidal bych do zadního světla ještě pomocnou diodu v závěrném směru mezi plus a mínus, aby při špatné polaritě zkratovala napájení a tak zabránila poškození LED.
Vlevo přední základní deska před vyleptáním, vpravo hotový obvod:
Největší oříšek bylo upevnění velké a těžké cívky pro regulátor. Vyřešil to kus hliníkového plechu, který zároveň plní roli chladiče. Aby se cívka neodřela a nezkratovala, je obložená kousky staré duše.
Přední světlo před závěrečnou montáží:
Jestli hledáte ten integrovaný regulátor, tak je to ta mrňavá černá kostička přišroubovaná k chladiči. Drátů by stačila polovina, zdvojené jsou jen tak pro jistotu. Boční plochy dutiny pro ledky jsou natřené stříbrnou modelářskou barvou. Ty čtyři malé vruty jsou tam proto, aby se tavné lepidlo mělo za co chytit.
Hotové přední světlo:
Fólie je přilepená chemoprénem a dotěsněná tavkou. Díry pro USB, kabely a vypínač jsou na spodní straně, takže by světlu neměl vadit déšť (testováno pod sprchou). Držáček je ocelový úhelník uřízlý ze zbytku jeklu. Osamělý šroubek na zadní straně mlhovky je jeden z těch dvou, co uvnitř drží cívku (druhý je vrut, který ven nečouhá).
Zadní světlo zevnitř a zvenku:
Osm rovnoměrně rozmístěných LED nasvěcuje celou plochu mlhovky, tři "dálkové" svítí skrz díry ve sklíčku přímo ven (prostřední z nich je standlight a ty propojené nožičky dvou okolních diod se jí nedotýkají), poslední dvě jsou do červeného plastu částečně zavrtané a svítí do stran. Vnitřek mlhovky je vylepený hliníkovou páskou pro zlepšení odrazivosti.
Nabíječka se spínaným regulátorem je dražší a pracnější na návrh i výrobu než jednodušší obvod s lineárním stabilizátorem. Jak je na tom výkonově?
Měřil jsem za ne úplně srovnatelných podmínek s tím, co bylo zrovna po ruce: lineární stabilizátor 7805 napájený nábojovým dynamem ve 28" kole a spínaný regulátor LM2576 napájený plášťovým dynamem. Projel jsem řadu různých rychlostí a zatěžovacích odporů, nejzajímavější výstup z celé anabáze jsou tyhle dva grafy:
Stabilizace pěti voltů v závislosti na odběru není žádná sláva, s rostoucím proudem napětí klesá bez ohledu na rychlost jízdy. Jinak řečeno: nad uvedené čáry se nedostanete, ani kdybyste fičeli s kopce šedesátkou. V běžné pracovní oblasti se oba obvody chovají víceméně stejně.
Čáry mapují dolní hranici stabilní regulace: při zpomalení do oblasti nalevo od nich spadne napětí a obvod přestane plnit funkci nabíječky. Napravo je napětí stabilní (proudy nad 400 mA berte s rezervou, tam už bude napětí sice stabilní, ale moc malé - viz předchozí graf). Je vidět, že spínaný regulátor má lepší účinnost a pro stejný výkon si vystačí s menším příkonem (a tedy rychlostí). Ale zas tak zásadní rozdíl to není.
Další poznatek je, že standardní USB výstup 100 mA bez problémů uživíme už od nějakých 8 km/h, ať použijeme stabilizátor jaký chceme. Ovšem na další standardní bod 500 mA už s tímhle vybavením nedosáhneme.
S výsledkem jsem vcelku spokojený. Spínaný regulátor sice není až takové terno, jak jsem doufal, ale jinak funguje dobře. A výkon světel je vynikající. Příště to asi udělám podobně.