Category: техника

Category was added automatically. Read all entries about "техника".

Велофары для ламеров

Самодельные фары на сверхярких светодиодах уже довольно давно пользуются популярностью среди байкеров. Мне попадались статьи с описанием конструкций и всяческие рассуждения на форумах, но сам я делать ничего не хотел, ибо был у меня в универе предмет под названием РЭМ, после него, от слов "закон Ома" или "диод" у меня начинаются рвотные рефлексы.
Тем не менее, я осознал все преимущества диодных фар, проникся идеей, разобрался. Все оказалось не страшно. И вот что получилось:
Image Hosted by ImageShack.us

Без учета аккумов вес 87 грамм и цена порядка 800 р.
Далее - как такие как я делают фары
Дополнение: этими двумя фарами дело не ограничилось, внизу страницы ссыла на новую мегафару.

Collapse )
1. Общая Информация.

Обязательные составляющие фары.
Один или несколько сверхярких светодиодов. К ним оптика и радиаторы для охлаждения. Стабилизатор постоянного тока - драйвер. Источник питания - аккумуляторы.

Электрическая схема элементрана. Нужно соеденить "+" и "-" на выходах драйвера с соответственно "+" и "-" светодиода, а "+" и "-" выхода аккумулятора с соответственными входами драйвера. Между аккумом и драйвером должен быть выключатель.

Варианты фар могут быть такие:
светит долго, но не ярко
светит ярко, но не долго
светит ярко и долго, но тяжелая
светит ярко, долго более-менее легкая, но дорогая ))))

Все эти харакеристики упираются в аккумулятор. В его вес и цену. Если лишних пара кило на байке не смущает, тогда покупаем пару свинцовых аккумов, делаем фару на 3х диодах и радуемся.
если несколько лишних тысяч в кошельке мешается, то покупаем литий-полимерные аккумы, спец. зарядку к ним и радуемси.
Из приемлемых для меня вариантов остается два: Никельметалогедридные аккумы и Литий-ионные.
Первые в формфакторе АА, много типов, много зарядок(ЗУ), достаточня емкость. Минус - необходимость их периодически разряжать до конца, но не переразряжать.
Литий-ионные легче, не обладают эффектом памяти. Но капризные. Высокие токи, Высокие температуры, механические воздействия могут привести к воспламенению. Переразряд - к выходу из строя. При низких температурах емкость падает. В аккумуляторах к телефонам, фотокамерам и т.д. все эти проблемы решены с помощью внутреннего контроллера. Для самосборных же из покупных банок аккумов контроллер нужен внешний - пользователь. Кроме того, нужно дорогое зарядное устройство, чтоб оно эти аккумы заряжало, а не взрывало.

Драйвер - штучка обеспечивающая постоянный ток на выходе. Светодиоды очень чуствительны к току.
Можно обойтись и без стабилизации, как делают в "дешевых" фарах - тогда яркость будет падать постепенно, и в один прекрасный момент можнно осознать, что едешь уже в темноте.
У драйвера две основные характеристики: диапазон напряжения на входе(зависит от аккумулятора) и выходной ток(от него зависит яркость и экономичность). Чтоб не парица с током, легче купить драйвер с регулируемым выходным током. Тогда придется еще припаивать внешний переменный резистр. Большинство драйверов понижающие напряжение. Есть и повышающие, но у них хуже КПД.
Например, если для питания используются 8 аккумов АА (10 вольт), а у драйвера диапазон входного напряжения 6-12 вольт и подключен один диод(3-4 вольта), то есть шанс что акумы будут выжаты до умертвления. АА аккум нельзя разряжать меньше 1 вольта. Если подключено два диода,
то при подходе напряжения на аккумах к 8 вольтам яркось упадет существенно. т.к. драйвер тоже потребляет энергию.

Со светодиодами все просто. сейчас лучший из доступных Seoul Semiconductor Р4. Спектр "натуральный белый". От спектра многое зависит. Обычний синеватый цвет светодиодных фонарей скрадывает тени. Например в мокром лесу будет очень тяжело распознать фактуру обьекта.
К диодам необходима оптика. часто это комплект линза+держатель. Хорошие отзывы о фирме Carclo Technical Plastics. Что касается диаграммы направленности будующей фары, то каждый сам себе злобный буратино.

Image Hosted by ImageShack.us
драйвер от ДАС электроникс с уже припаяным резистром (резистор на 47кОм - немного многовато, думаю, 30 будет в самый раз). Диод с уже припаяным проводом.

Схема действий:
идем на сайт фирмы Планар , заказываем диоды S42182--01LF-TST(TSS)star, 120 deg.,
оптику, и драйвер от LEDdynamics: 32V, 1000mA, 03021-D-E-1000
драйвер так же можно заказать в das-electronics .
затем в магаз типа чип и дейл где можно купить выключатели, провода, радиаторы и прочие шелобушки.

Примечание. Рекомендую скачать на сайте планара пдфку к диоду. там много интересного. Заказ в планаре не менее 500р.

2. Что делал я.

Я решил сделать две фары. Одну "ближний свет" на руль, вторую "дальний свет" на шлем. Вес для меня важен, посему в каждой по одному диоду. Зрение у меня нормальное, я с сигмой суперлед вполне нормально мог ехать. Фары можно использовать как вместе, так и по отдельности.
Image Hosted by ImageShack.us
ближний свет

Image Hosted by ImageShack.us
нашлемник

В каждом из них по одному сеулу, драйвер от ДАС с регулировкой выходного тока, оптика Карлко диаметром 26мм. В ближнем линза 20 градусов frosted, в дальнем - 9 и тоже матовая.

Компоновка - все раздельно. диод в корпусе, блок с выключателем и драйвером и блок питания на разьеме. А можно было взять алюминевую коробку наклеить прям на стенку пару-тройку диодов, туда же запихать драйвер и выключатель. и вывести только провод к аккумам.

Диод клеется на радиатор термоклеем алсил5. Радиаторы я взял от старого чипсета и видяхи.
на нашлемник радиатор побольше - площадь порядка 55 см кв., на блжний свет - поменьше(40).
т.к. ближний свет будет работать только на ходу, а нашлемник и на месте. На полной мощности радиаторы существенно нагреваются
, до 60-70гр. а нагрев уменьшает светоотдачу. см пдфку.

Image Hosted by ImageShack.us
радиатор ближнего света в процессе выпиливания

корпус фар из пластиковой сливной трубы 32мм, внутренний диаметр ее хорошо подходит к держателю линзы. на ближнем свете корпус покороче и наклеена защитная плассмаска от упаковки аккума. На нашлемнике корпус подлинее и без пластмаски - лишнее рассеянье ни к чему.
радиатор с трубой и оптикой скрепляются на клею.

корпус контроллера выпилен-склеен из 5ти дюймовых заглушек от комп. корпусов.

Image Hosted by ImageShack.us
Рукоятка резистра - крышка с уплотнителем от пробирки. Еще под ней небольшой резиновый уплотнитель. Выключатель клеится внутрь корпуса, в стенке выпиливается дырка под палец. После окончательной сборки корпуса сверху одевается резиновое кольцо из велокамеры для герметичности. Чтобы выключатель было легче нажимать - снаружи на кольцо приклеевается небольшой резиновый квадратик, как раз на пипку выключателя.

На провода нужна защита от выдергивания - провод обматывается другим (на фотке - белый), потом все это заливается клеем. Резиновые уплотнители на провода лучше одеть до спаивания.
Общая технология такая: выпиливается коробка, все подгоняется, затем элементы конструкции спаиваются. Сначала вклеивается резистор, потом выключатель. На свободное место лепится драйвер, а все оставшееся пространство забивается проводами. Затем наклеевается крышка. Я взял прозрачную от упаковки СД - интересно ведь что там внутри)))

Особых ограничений на длину провода между драйвером и диодом нет, но нужен достаточно толстый провод. Я перестраховался и купил "сверхпроводимый аккустический", сечением 1мм кв. Провод был упакован в толстую изоляцию с разными бумажками и веревками внутри. На ближний свет нормально, а вот для нашлемника провод тяжеленный. посему я выдрал из него провода и запихал их в оболочку для витой пары. Витую пару тож пришлось выдирать - методом привязывания к батарее.

Фара заканчивается разьемом миниджек 3,5 - не идеал канешно, но выбора особого не было.

А вот аккум начинается с разьема 3,5:

Image Hosted by ImageShack.us
Аккума пока два - в готовом корпусе 4 АА непонятной китайской фирмы, купленные вместе с зарядкой за 500р - запасной аварийный вариант

Второй - Литий-ионный аккум от видеокамеры гнусмас. пришлось повозится с различными прайсами, пока нашел подходящий 7,5В 4Ач. а главное, в нем есть контроллер, к нему подходит дешевая зарядка за 300р. Ответную часть пришлось ваять самому, не покупать же для этого видеокамеру.
Эти два источника почти равны по весу, но Литиионник значительно большей емкости, и дешевле чем набор из АА аккумов похожей емкости.(стоит порядка 700р). Под такой же интерфейс есть аккумы на 2,2 3,6 и 5,4 Ач

Image Hosted by ImageShack.us
Крепления всего этого чуда.
1. Крепление нашлемника. Фара вставляется в пластиковый водопроводный хомут 32мм, сам хомут на болте к основанию, выпиленному из 3х дюймовой заглушки. Основание - к шлему на стропе с липучками
2. Держатель на раму для аккума. Нашел чехол от старой бритвы. сначалахотел герметизировать, но решил что легче положить аккум в пакет. Провод от фары проходит через резиновую муфту, чтоб минимизировать дерганье и изгиб в разьеме. Сумочка висить на раме с помощью стропы с липучками.
3. В стропу вшит кусок резины для натяжения и нескольжения
4. Крепление на лямку рюкзака - липучка приклеена к контроллеру. Чтобы липучки и стропу было легче клеить к пластику, их сначало надо "рапетушить" надфилем в месте приклеивания
5. Крепление к раме для другого контроллера - стропа с липучками и вшитой резинкой.
6. Крепление фары на руль. Такой же хомут 32мм, изнутри обклеен резиной. а "усики" хомута обклеены гладкой тканью для лучшего скольжения при одевании-снимании

Я пользовался такими клеями:
алсил5 для приклейки диода на радиатор
поксипол
супермомент
клей для резины. Благодаря этим волшебным жидкостям, мне две недели снились цветные сны))

3. Результаты и обсуждение )))

Пучек света, даваемый линзами получился с равномерным падением яркости от центра к краям, так что даже тяжело было понять форму пучка и угол рассеянья. А на местности это большой плюс.

Image Hosted by ImageShack.us
дальний свет - по измерениям порядка 11 градусов. Это еще нормально, а вот
Image Hosted by ImageShack.us
пришлось повозится с уровнями в фотошопе, чтоб хоть как-то понять форму пучка.
Получилось порядка 32 градусов. Хоть в описании линз и указано, что значения приблизительные, но 32 и 20 это многовато получается. С чем сязан косяк - не знаю, может на складе линзу перепутали, может у них такое понятие о 20 градусах.

Практически это вылилось в следующее - очень хорошая боковая засветка, по лесной тропинке ехать одно удовольствие. и как габарит фара заметнее. но при езде по прямой световое пятно не дотягивает метров 3х до комфортного освещения для скорости 25км/ч. Ну дальний свет компенсирует этот недостаток. Испытывал фару(ближний) сначала в дождь и туман - видно так сее, но ехать можно, просто в темном лесу - ехать можно нормально, и когда выпал снег - ехать можно быстро.

Image Hosted by ImageShack.us
Спектр фар: ближний(сверху, 4400К), дальний(снизу, 4300к), сигма суперлед(справа, 5900К)
Значения канешна приблизительные, ближний свет немного похолоднее из-за защитной пластмасски, она хоть и прозрачная для глаз, но спектр изменяет

Тесты на продолжительность свечения. На полной мощности 1А, температура порядка 0С.

Image Hosted by ImageShack.us
На полной мощности 4АА аккумов хватает на 2 часа нормального света, затем освещение падает и фара начинает мигать.
первое падение графика скорее всего вызвано нагревом диода.
Image Hosted by ImageShack.us
в реальности падение освещения не так страшно. Сверху - нулевой час, снизу после 2х часов работы. На самом деле я ожидал большего, но нормально. Правда появились опасения как поведет себя "большой" аккум.

Опасения оказались напрасными. 7 часов непрерывной работы на полной мощности, постоянное яркое свечение. Затем аккумулятор отключился внутренним контроллером.

Image Hosted by ImageShack.us
Напряжение на выходе аккума от времени. Последняя точка условна - в момент отключения я не измерял. Наглядная иллюстрация для чего нужен драйвер.

Чуть позже я куплю еще один такой же литий-ионник.

ДОВЕСОК
Линзы представляют из себя кусок прозрачной пластмасски. и у них довольно ощутимое рассеянье вбок. Чтобы не светило во внутрь фары, я обернул линзу пищевой фольгой и в таком состоянии воткнул в держатель. и сидеть плотнее стала

Про вес.
Ближний свет со всеми креплениями - 87г
Дальний - 112. фара+крепление на шлем - порядка 50г
1 АА аккум - 27,8г, блок из 4х целиком - 150г. Литий-ион тоже порядка 150.

По ценам. За все про все я заплатил порядка 3000р, из них 500 на аккумы АА с ЗУ и 1000 на аккум ли-ион с ЗУ. Дальше 600р за два драйвера и порядка 400 за диоды.
для сравнения сигма суперлед без аккумов стоит 1300р, сигма паурлед - самая доступная фара на мощном светодиоде - 2700, динотте 200л - по характеристикам наиболее похожая на мои самоделки - более 4000р

Выводы. Мне понравился и процесс, и сам результат. Не обошлось без косяков - я красил все черным грунтом. Покраска получилась не очень, долго была липкой. может это от неправильных условий, попробую перекрасить в тепле. А фары буду испытывать в злобных ночных покатушках. Чуть позже сделаю держатель для дальнего сразу на голову, без шлема. лазить по всяким катакомбам)))

4. Боевое применение

Покатался по лесным тропинкам, и с каждой фарой по-отдельности и с двумя сразу.
Ближний свет - дает необходимую засветку вбок, а главное из-за своего низкого расположения хорошо высвечивает рельеф. Аж страшно, такие бугры мерещатся. Дальний - лупит метров на 50 и позволяет смотреть ответвления вбок от основной дороги. Так же засвечивает ветки над самой головой. Ехать с одним дальним не удобно, т.к. из-за своего расположения над глазами - рельеф дороги не дает тени, и кочки-коряги замечаются только вблизи, так же много надо вертеть головой, но в целом ехать можно.

С ближним светом хорошо едется по извилистым тропинкам, на скоростях до 15км/ч. Сильный налобник тут только мешает - засвечивает тени. Если включить его чуть-чуть то он поможет увидеть ветки на уровне головы. 
По лесным дорогам удобно ездить с ближним и с дальним на половину мощности. и рельеф видно и удаленные препятствия. это до скорости 25 км/ч
По хорошим дорогам, асфальту, налобник можно включать на полную - я ехал максимум 37, нормально.

Продолжение истории, эволюция free counters