Bueno, dicen por aquí que "Cuando el diablo no tiene nada que hacer, mata moscas con el rabo". Y como estoy de vacaciones tengo mucho tiempo libre.
Así que me he liado a experimentar un poco con mi generador de buje SHIMANO DH-2N30 6V-3W.
Lo primero que hice fue cercionarme de que genera corriente alterna y así es, como era de esperar. Concretamente 14 ciclos por cada vuelta de rueda.
Luego me dediqué a medir el voltaje a distintas velocidades, sin carga y con resistencias de 200 y 100 ohmios. Medí también la frecuencia, lo que me permite calcular fácilmente, sabido el dato de ciclos por vuelta de rueda, cuántas vueltas da la rueda por unidad de tiempo y, conocido su diámetro, a qué velocidad se movería la bici. Para hacer girar la rueda me he servido de una taladradora que tiene dos velocidades. Haciendo rodar el mandril contra la cubierta de la rueda en distintas posiciones y usando una broca de 10 mm de diámetro y una rueda de pulir de 75mm, he podido producir 8 velocidades de giro diferentes.
Este cuadro resume los datos y los cálculos.
Se ve que la respuesta del generador varía linealmente con la velocidad a razón de 0,8 voltios por Km/h. A 40 Km/h el trasto da más de 30 voltios y a 70 Km/h, que es la máxima velocidad que yo he alcanzado con esta bici, pasará de 55 voltios. En la gráfica se ve que la tensión no baja demasiado con la carga: a 37 Km/h baja sólo dos voltios cuando entrega 266 miliamperios, un 7% de la tensión en vacío. Son más de 7 watios. Y dice la etiqueta que 6 voltios y 3 watios... ¡anda ya! No me extraña nada que se me hayan fundido ya dos bombillas halógenas: si son para 6 voltios y la cosa sube a 30...
Además, si se pretende rectificar y filtrar la corriente, habrá que tener en cuenta que el valor de pico de voltaje será una vez y media más o menos el valor eficaz que yo he medido. Eso significa que un condensador electrolítico de filtro habrá de aguantar como mínimo 80 voltios o hará plof en cualquier bajada. La buena noticia es que siendo la frecuencia bastante alta valdrá con capacidades más pequeñas pero aún así se trata de condensadores bastante tochos.
Visto esto, se me ocurrió que cómo aguanta el piloto trasero que es de esos que está un rato encendido aunque la rueda no gire. Obviamente lleva un LED pero me picó la curiosidad por ver cómo estaba hecho, así que lo desmonté y...
¡Sorpresa! Resulta que lleva dos pilas AAA en serie. Claro, así no me extraña que la luz pueda estar encendida un buen rato. Yo esperaba un condensadorazo pero se trata de pilas salinas normales y corrientes. Ni siquiera son recargables. Y por supuesto ya estaban en las últimas. Aproveché para cambiarlas. Ahora me explico por qué estos días daba poca luz el cacharrillo.
Bueno, en la foto veréis que hay un circuitillo electrónico. Hice su esquema:
Se trata de un dispositivo muy simple. El LED es controlado por un transistor, Q1, que hace de interruptor. Que el transistor conduzca o no depende de que su base esté polarizada con una tensión suficiente. De mano no lo está porque el diodo D3 impide que la corriente de la batería B1 (las dos pilas en serie) llegue a la base del transistor a través de R1, un resistor para limitar la corriente, como el R2, y el R3. Bueno, pues cuando el generador envía una corriente alterna, el puente de diodos formado por los dos bloques D1 y D2 se encarga de rectificar dicha corriente y con ella, a través de R3 se va cargando el condensador C1. Cuando la tensión en dicho condensador es suficiente, el transistor se pone a conducir y el LED se enciende. En estas, si el generador da caña suficiente, se pone a conducir también el diodo D3 y su corriente rectificada sirve para cargar la batería B1. O debería servir porque son pilas normales lo que venía en el farito. Ideal para cargárselas. Deberían ser recargables o debería haberse intercalado un diodo en serie con R2. En fin... Cuando la bici se para y el generador deja de dar caña, la carga del condensador C1 sirve para mantener el transistor Q1 activado durante un tiempo, hasta que C1 se descarga lo suficiente, y la corriente para que el LED luzca viene de las pilas. En mi caso, tarda unos cuatro minutos en apagarse.
Sobre cómo soporta este circuito las sobretensiones, el elemento que más potencia disipa es el resistor R1 cuando la corriente fluye de vuelta a la batería por D3 y R2. La corriente en el LED es bastante independiente de la tensión en el colector de Q1 y depende sólo de la tensión en el condensador C1. R6 actúa como estabilizador y la tensión base-emisor no subirá nunca del voltio seguramente. Cuando he mirado con lupa el cirtuitillo me he encontrado, como esperaba, que R1 está más bien un pelín tostada, claro.
Os he soltado todo este rollo porque he visto que al menos Neo7 y Petete comparten mi interés por disponer de un artefacto capaz de alimentar pequeños chismes electrónicos a partir de la energía proporcionada por el generador de buje. No debería ser demasiado difícil pero el hecho de que varíe tanto la caña que da implica que hay que recurrir a algún tipo de acumulador que además entregue energía cuando la bici esté parada. Un cargador de baterías de teléfono móvil necesita trabajar sin interrupciones para hacer bien su trabajo. Igualmente, me gustaría disponer de una fuente de luz intensa y constante. Y también me gustaría ahorrar pilas del GPS, poder cargar las baterías de la cámara, etc. El caso es que para todo eso se necesita una fuente de tensión constante que aguante muchas horas. O sea, que hay que ponerle a la bici una batería como a los coches.
Pues me he ido a una tienda especializada y me he comprado estas dos preciosidades:
Salieron por 29 eurillos entre las dos. En realidad sólo necesitaré una pero para probar... Son baterías selladas que pueden ir en cualquier posición. Son de plomo y ácido. Pesan pero son más robustas para estar contínuamente cargando y descargando. La de 6V pesa 700 gramos y la de 12V 980. Las había en otros formatos pero preferí estas alargadas.
La idea es construir un regulador capaz de mantener cargada la batería a partir de la energía del generador de buje. Luego unos cuantos convertidores de tensión y cargadores deberían servir para alimentar a los cacharrillos desde la batería que mantendría una tensión constante con la bici parada o en movimiento. Y las luces de la bici se alimentarían también de ella. Un foco de LEDs decente debería consumir unos 3W como mucho y la batería pequeña debería poder alimentarlo durante unas 6 horas, aunque se supone que, igual que en los coches, lo correcto sería mantener la luz encendida poco tiempo si el "motor" está parado.
Bueno, veremos en qué acaba todo esto.
Para acabar, Neo7: usar un regulador de tensión como el 7805 tiene el inconveniente del despilfarro de energía. El cacharrín transforma en calor la energía que no se usa. Lo mejor es un dispositivo "conmutado" que "trocee" la señal de entrada para suministrar a la salida sólo los "paquetitos" de energía que se necesiten. Casi todos los "alimentadores" modernos se basan en eso en vez de usar los pesados y voluminosos transformadores y filtros tradicionales. Por ejemplo, yo alimento mi GPS (3V) a partir de los 12V de la batería del coche con un cirtuitín que cabe en el enchufe y no se calienta nada. Lleva un cirtuito integrado muy conocido. Eché mano de un cargador de un viejo móvil que tenía, el cual lleva tal integrado, modifiqué un poco el circuito para que sacara 3V y listo. Y quien dice 3V, dice los que sean. Mira esta página
¡Ánimo muchachos!