Zkušeností s různými světelnými soustavami už mám dost, teď by to chtělo se z nich poučit a konečně to jednou udělat pořádně :-). Mám rád hromady ozdobných světýlek, protože jsou dobře vidět ze všech úhlů a pobaví lidi okolo. Na druhou stranu taky rád vidím na cestu, ale všechno najednou to dynamo neutáhne. Takže udělám dvě varianty a budu je podle potřeby přepínat. Taky mám rád nábojová dynama, protože jsou spolehlivá a nevyčerpatelná. Ale když zastavím, nesvítím. Chce to zálohovací akumulátor; nejlépe takový, který se bude dobíjet z dynama a nebudu se o něj muset starat. Taky nechci, aby mě někdo zezadu přejel, když vezmu za brzdy - bude potřeba brzdové světlo. A kromě toho chci vidět na tachometr a řazení a ještě navíc dobíjet telefon. Brnkačka, ne?
Primárním zdrojem energie je nábojové dynamo SON Delux. Světla jsou spočítaná tak, aby jeho výkon spotřebovala víceméně beze zbytku. Sekundární zdroj jsou čtyři sérioparalelně zapojené Li-ion akumulátory s celkovou kapacitou cca 3200 mAh a provozním napětím v rozmezí 6..8,4 V (tj. prakticky totéž, co dává dynamo).
Zatím se pořád držím pětimilimetrových LED. Všechny mám zapojené v sériích s prahovým napětím okolo 6 V (bílé po dvou, červené po třech), aby nemohly vybít akumulátory pod bezpečnou mez 3 V na článek, když je zapomenu zhasnout. Světel jsou čtyři sady. První jsou "potkávačky", které svítí vždycky: základní přední a zadní světlo a osvětlení řidítek. Další dvě jsou buď dálková nebo ozdobná žlutá, mezi kterými se přepíná páčkou na řidítkách. Poslední je brzdové světlo napájené z hlavního rozvodu mimo okruh ostatních světel, takže funguje i když jsou zhasnutá, stačí mít připojený některý ze zdrojů.
Pro přehlednost rozdělím schéma do několika kousků. Tohle je celkový pohled:
Vypínač S1 připojuje dynamo, S2 baterii. Je možné zapínat jak každý zdroj zvlášť, tak oba najednou - v takovém případě se baterie z dynama nabíjí. D1 je usměrňovací můstek z diod 1N4007. Tlačítkem S3 se napětí baterie přivádí na zkoušečku.
Hlavní rozvod (ve schématu vodorovný vodič úplně nahoře) napájí paralelně jak světla, tak měnič pro USB, takže se dá zároveň svítit i nabíjet (aspoň dokud se nevybije baterka, protože dynamo to všechno neutáhne). Světla se rozsvěcí vypínačem S6, přepínač S7 (třípolohový ON-OFF-ON) přepíná mezi dálkovkami, cirkusem a mezipolohou, kdy svítí jenom potkávačky a baterie se rychleji dobíjí.
Brzdové světlo se spíná kterýmkoli ze dvou paralelně zapojených rozpínacích tlačítek S5 přilepených k brzdovým páčkám. Páčka v základní poloze drží tlačítko stisknuté a tedy rozpojené. Při zabrždění ho pustí, takže sepne. Je úplně jedno, jak dlouhý chod brzda má - než zabere, světlo už dávno svítí.
Čtyři články typu 18650 (18 mm průměr a 65,0 mm výška) recyklované z rozbitého notebooku. Původní zapojení 3S2P jsem zkrátil na 2S2P a kovové spojovací pásky jsem nechal kde byly, včetně pocínovaných plošek - pájka je spolehlivější než pružinové kontakty.
Pohromadě to drží tři frézované plastové kostičky (z polotovarů na první fotce se ještě hodně okrájelo), dvě závitové tyčky M3 a trocha izolačky. Do hlavní rámové trubky (jeklu 40×30×2 mm) se sestava vešla jen taktak a doufám, že tam drží pevně a neprodře se žádná izolace.
Při nabíjení Li-ion akumulátorů je potřeba dobře hlídat napětí a proud. O hlídání proudu se postará samotné dynamo - víc než 590 mA prostě nedá a to s rezervou snese i jeden článek, natož dva paralelní. Regulace napětí je složitější. Klasické zenerky na to nejsou dost přesné, proto jsem použil integrovaný obvod TL431. Ten při dosažení 2,5 V na nožičce R (reference) otvírá vodivou cestu mezi nožičkami K (katoda) a A (anoda). Celý výkon dynama nesnese, ale můžeme s ním otevřít nějaký výkonový tranzistor. Zapojení jsem okopíroval od Miloše Zajíce (viz schéma na téhle stránce úplně dole), jenom s trochu jiným nastavovacím trimrem.
Trimr P1 mám nastavený tak, aby se IO1 a tím i tranzistor T1 otvíraly při 4,1 V. Voltampérová charakteristika obvodu není dokonale kolmá, při proudu 500 mA vyleze napětí až na 4,2 V (což moje články snesou). Rezistor R1 je nutný, aby se T1 při poklesu napětí zase zavřel.
Změť součástek vpravo dole slouží jen k signalizaci činnosti omezovače a teoreticky se dá vynechat. Když tranzistorem T1 protéká proud, vznikne na diodách D2 úbytek napětí cca 3,2 V, který přes rezistor R2 rozsvítí kontrolku LED1. V téhle konkrétní aplikaci to znamená, že baterie je plně nabitá.
Omezovače mám dva, pro každou dvojici paralelních článků jeden. Tím se automaticky řeší i balancování: nabitější článek se drží na maximálním napětí a proud teče jeho omezovačem, druhý se mezitím dál nabíjí. Jakmile se rozsvítí obě kontrolky, je hotovo.
Omezovače mám na společné desce spolu s usměrňovacím můstkem a jednou ozdobnou žlutou LED. Pozor je potřeba dát na ty výkonové tranzistory: na vodivé zadní straně mají vyvedenou zem, která je ale u každého omezovače na jiném potenciálu. Proto se tranzistory musí před přišroubováním na společný chladič podložit izolačními teplovodivými podložkami, aby se baterie nezkratovala.
Hodí se vědět, kolik šťávy ještě v akumulátorech zbývá. Ručičkový analogový voltmetr by otřesy na kole nepřežil, digitální udělat neumím a kupovat hotový se mi nechtělo, tak jsem spatlal jednoduchý indikátor se čtyřmi kontrolkami:
Princip je podobný jako u omezovače napětí: obvod TL431 se otevře a rozsvítí kontrolku, když mu z trimru P2 přijde napětí větší než 2,5 V. Tyhle sestavy tam mám tři, každou nastavenou tak, aby se otvírala při jiném napětí (6,2, 7,6 a 8,15 V). Jak se baterie vybíjí, kontrolky postupně zhasínají. Při úplném vybití zůstane svítit jenom ta jedna úplně nalevo, která signalizuje, že do zkoušečky jde proud.
Protože zkoušečku připojuji k baterce jenom na okamžik během měření, neřešil jsem spotřebu. Kdybyste ji chtěli mít zapojenou dlouhodobě, chtělo by to pro všechny trimry a rezistory použít větší odpory.
Tři modrých rezistorů navíc si nevšímejte, sloužily k omezení bázového proudu NPN tranzistorů BC337, které jsem původně chtěl použít místo TL431. Ale ukázalo se, že se tranzistory otevírají natolik pozvolna, že se s nimi desetiny voltu měřit nedají (bázové napětí <0,45 V = 0 %, >0,64 V = 100 %). TL431 jsem zapojil do původních dírek, jenom jim bylo potřeba překroutit nožičky do správného pořadí.
Spouštěcí tlačítko S3 je na levém boku rozvodny, na kontrolky koukám skrz plexisklo kryjící hlavové složení (za jízdy to pochopitelně nejde).
Kolo s vestavěným akumulátorem může sloužit jako powerbanka, i když zrovna parkuje. S omezenou zásobou energie je potřeba šetřit, měnič tedy musí mít co nejlepší účinnost. Proto jsem místo lineárního stabilizátoru použil osvědčený spínaný regulátor LM2576:
Pustit proud z baterie přímo do prázdného kondenzátoru C1 není dobrý nápad, zkratový proud by ve spínači S4 tvořil jiskry a brzy by ho zničil. Pro zachycení největších špiček jsem na vstup přidal tlumivku L1 (vykuchanou ze starého rádia, barevné proužky šedá-zlatá-stříbrná-hnědá-bílá nebo možná obráceně, co to přesně znamená netuším) a pro vybití naindukovaného proudu diodu D1.
Princip funkce je stejný jako minule, jediný rozdíl je v hodnotách součástek: vzhledem k menšímu vstupnímu napětí je menší cívka L2 a kondenzátor C1 (kapacitně i napěťově).
Cívku L2 jsem zkusil přidělat naležato. Jde to dobře a řeší se tím spousta problémů s ukotvením, jenom se musí prodloužit jeden vývod. Ty dva oranžové drátky jsou mechanické upevnění. Doprostřed cívky se krásně vešel kondík C2. Integráč je na kraji, pro lepší chlazení přišroubovaný ke kousku hliníku (hřeje sice jenom trochu, ale hřeje). Zbytek je různě v krajích a rozích.
Na poslední fotce vidíte celou hlavní rozvodnu těsně před sešroubováním. Nalevo je tlačítko S3 pro zkoušečku, v popředí měnič, v pozadí vypínače S1, S2, S4 a S6. Do krabičky je to nacpané pod tlakem.
Standardní obrysová světla, přední bílé a zadní červené.
Čtyři diody v zadním světle míří přímo dozadu, dvě přímo do stran a zbytek různě šikmo. Rezistory R5 jsem připájel přímo na DPS k ledkám a nedošlo mi, že pak nebudu mít kudy vyvést odbočku na přívěs (musí vést z uzlu mezi rezistorem a diodami). No nic, stane se, přívěs nebude. R6 a LED3 jsou v horním předním světle (stará kastle Favorit, nové okénko z čirého plexiskla), rozmístěné po obvodu desky. Oba plošné spoje jsou pro zlepšení odrazivosti polepené alupáskou.
Další bílá světla vepředu. Optimalizovaná na výkon, oslňování protijedoucích vozidel se řeší přepnutím na potkávačky.
LED5 a R8 jsou v horním předním světle a tvoří obdélník v prostřední části DPS. Míří stejně jako potkávačka šikmo dolů a osvětlují silnici.
LED4 a R7 jsou v dolním předním světle. To byla původně ruční svítilna Camelion na dva monočlánky, šest diod v zapojení 1S6P napájel posilovač napětí s oscilátorem a cívkou. Předělal jsem to na 2S3P, oscilátor nahradily rezistory a upravila se kapotáž. Reflektor dává hodně úzký paprsek, tak jsem ho namířil vodorovně dopředu, aby chytal srnky a neosvětlené chodce.
Všesměrová žlutá světýlka rozmístěná po rámu a vidlicích. Mají tři funkce: spotřebovávají přebytečný výkon dynama po vypnutí dálkovek, zlepšují viditelnost kola ve městě a po zastavení slouží jako pracovní osvětlení pro polní opravy.
Osm LED5 s R9 je přilepených na spodní straně páteře rámu, svítí na zem a do stran. Zbylé dvě LED5 jsou na deskách ON a ZNB.
LED6 a R10 jsou nalepené na vnitřní straně vidlic, každá trojice na jedné straně, a osvětlují ráfky, středy, řetěz a vůbec všechno kolem.
Když se řadicí páčky vracejí pořád do stejné polohy a nemůžu se podívat dozadu na přehazovačku, je jedinou informací o zařazeném převodu stupnice na páčkách, na kterou není v noci vidět. Tak jsem ze stupnic ořezal trochu přebytečného plastu a podsvítil je diodami. Další dioda je přilepená na představci a svítí na tachometr.
Použil jsem červené světlo, po kterém nezůstávají v očích mžitky. Nebyl jsem si jistý, kolik ho bude potřeba, tak jsem ho radši udělal regulovatelné.
Rezistor R12 omezuje proud do diod LED1, když je tranzistor T2 zcela otevřený. Potenciometrem P3 se volí bázové napětí pro tranzistor, R13 omezuje bázový proud (menší nedávejte, jinak se tranzistor při vytočení P3 k maximu kdovíproč zavře).
Teoreticky by se dala celá šaškárna s tranzistorem vypustit a dát nějaký potenciometr jednoduše do série s R12, ale nebylo by to tak přesné a nešlo by to zhasnout úplně.
Stejné LED i rezistory jako v zadním červeném světle. Jediný rozdíl je, že svítí přímo dozadu, jenom s malým stranovým rozptylem. Krabička je snýtovaná z hliníkového plechu ze starého pekáče, sklíčko je plexi narýhované pro lepší rozptyl, těsnění je lepidlo fixall. Na křivé vzpěře blatníku světlo drží dva šrouby uchycené mezi kulové podložky z brzd.
Vypadá to, že se zadařilo. Potkávačky jsou dobře vidět i ve dne, v noci neoslňují víc než světla průměrného auta. Dálkovky jsou dost silné i na celkem svižnou jízdu, jediná nevýhoda je, že mi světla na čumáku lehokola vyšla skoro přesně do osy pohledu, takže díry v silnici nevrhají viditelné stíny. Spotřeba vyšla taková, že se i při zapnutých světlech baterie z dynama pomalu nabíjí, stačí držet průměrnou rychlost nad 20 km/h. USB nabíječka funguje jak má, jedno plné nabití telefonu a foťáku (dohromady cca 3 Ah) akumulátor nijak výrazně nevysálo, takže účinnost měniče je asi OK. Dokonalá vodotěsnost celého systému byla prověřena při jednom superhustém lijáku na povltavské stezce z Klecan až do Tróje. Omezovač napětí se chová trochu zvláštně, kontrolky se někdy rozsvěcí při krátkodobém zvýšení odběru (např. rozsvícení brzdového světla) a časem samy zhasnou. Ale baterka si nestěžuje a napětí je v normě, tak to neřeším.