[Energie] Eclairage vélo sur moyeu dynamo avec batterie tampon
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Eclairage vélo sur moyeu dynamo avec batterie tampon



  1. #1
    V8Ben

    Eclairage vélo sur moyeu dynamo avec batterie tampon


    ------

    Bonjour à toutes et tous !

    Je me présente rapidement, puisque c'est mon premier message. Ben, 45 ans, bricoleur autodidacte dans pas mal de domaines différents...
    Et plus particulièrement celui qui m'amène aujourd'hui : le vélo.

    Depuis longtemps, je cherche à améliorer l'éclairage de mes vélos.
    Sur plusieurs d'entre eux, j'utilise des moyeu "dynamo".
    Plus sophistiqués que la bonne vieille dynamo "bouteille" de nos ancêtres, il s'agit en fait d'un alternateur intégré dans le moyeu, qui produit donc du courant lorsque la roue est en rotation.

    Si ça fonctionne très bien en roulant, il y a quand même des défauts : quand on s'arrête... plus de jus, donc plus d'éclairage.
    A basse vitesse... les LEDs se mettent à clignoter... ce qui est assez désagréable.
    Et quand ça tourne trop vite, à l'inverse, le moyeu produit trop de jus... et risque de griller les éclairages (surtout les LEDs modernes).

    L'idée serait donc d'améliorer ce système, avec un challenge supplémentaire : intégrer tous les éléments dans le phare avant !

    Dernière précision : si je suis un bon exécutant en électronique (je sais réaliser des tâches simples, comme l'assemblage ou la soudure), mes connaissances dans ce domaine restent limitées...
    Mais si on m'explique bien, je comprends... plus ou moins vite...


    Voici le cahier des charges de ce projet :

    1. Le principe :

    Le moyeu dynamo ne sera plus relié directement à l'éclairage, mais à un module composé d'une batterie et son chargeur.
    Cela permettra de bénéficier de l'éclairage même à l'arrêt, et protégera l'ensemble des surtensions.

    En option, la possibilité d'alimenter un port USB, permettant de recharger son téléphone portable (pas forcément utile ni indispensable, mais je me dis que la batterie risque d'être sous-utilisée... alors autant profiter de l'énergie produite).


    2. Le matériel :

    Pour l'instant, j'ai sélectionné le matériel suivant, soit parce que je l'avais sous la main, soit parce qu'il me semblait adapter.
    N'hésitez pas à réagir à ce sujet, en fonction de ce qui vous semble judicieux ou non.

    - Moyeu dynamo Sturmey Archer XL-FDD (moyeu avec frein à tambour 90mm et dynamo 6 volts - 3 watts) : https://www.sturmey-archer.com/en/pr.../detail/xl-fdd

    - Phare avant diamètre 130 mm, équipé d'une lampe type cyclomoteur LED 6V - 2W (avec 2 niveaux d'intensité : feu de croisement + feu de route) : Lampe.png

    - Feu arrière moto d'origine inconnue, équipé d'une platine 18+2 LEDs (2 niveaux d'intensité également : feu / feu stop, et un éclairage de plaque, qui sera supprimé car inutile) : 20230424_222625.jpg

    - Batterie Ni-MH 6V - 2400 mAh (5 cellules AA) avec son chargeur USB (input : 5V - 0.5 à 2A / output : 6V - 250mA) : Batterie.png

    - Comodo de guidon avec interrupteur Momentary-ON pour commander le système : Inter.png


    3. Alimentation :

    Le principe étant donc de ne plus alimenter directement l'éclairage, mais de se servir d'une batterie tampon qui pourra stocker l'énergie pour alimenter les lampes.
    Dans mon exemple, il faut donc alimenter le mini-chargeur USB, sans risquer de le détruire à cause d'une surtension du moyeu.
    Quel serait donc le montage idéal en amont du chargeur ?
    Ensuite, le phare avant et le feu arrière viendront se raccorder en sortie de batterie, via un circuit de commande à plusieurs fonctions.

    En option, la possibilité d'ajouter une sortie +5V DC USB au circuit de commande, pour recharger des éléments externe comme un téléphone ou un GPS par exemple.


    4. Fonctionnement :

    Le circuit de commande devra être piloté par l'unique interrupteur Momentary-ON installé au guidon.

    Le fonctionnement pourrait être le suivant :
    - 1 appui long (environ 2-3 secondes) = allumage de l'éclairage (phare avant avec l'intensité la plus faible)
    - 1 second appui long (environ 2-3 secondes) = extinction de l'éclairage
    - 1 appui court (éclairage éteint) = appel de phare (uniquement le phare avant, intensité la plus forte)
    - 1 appui court (éclairage allumé) = passage en "plein phare" (éclairage avant/arrière reste allumé, le phare avant passe sur l'intensité la plus forte)

    Lorsque le mode "plein phare" est activé, un voyant bleu sur le dessus du phare doit s'allumer (une petite LED à ajouter sur le circuit), ce qui permet de savoir sur quel mode on se trouve.


    Voilà, je pense avoir fait le tour.
    J'ai essayé d'être le plus explicite possible, mais n'hésitez pas à poser des questions si vous voulez plus de précisions.
    J'espère que les spécialistes du forum pourront m'apporter l'aide dont j'ai besoin pour réaliser l'interface d'alimentation et le circuit de commande.
    Je ne manquerai pas d'alimenter le sujet avec mes avancées.


    Si ce post ne respecte pas la charte du forum pour une raison ou une autre, merci de me le signaler, je m'adapterai.

    Merci de m'avoir lu !

    -----

  2. #2
    Murayama

    Re : Eclairage vélo sur moyeu dynamo avec batterie tampon

    Bonjour!


    Et quand ça tourne trop vite, à l'inverse, le moyeu produit trop de jus... et risque de
    griller les éclairages (surtout les LEDs modernes).

    Un phare de vélo (à LEDs, en principe), ce n'est pas uniquement une LED avec une
    résistance (sauf si vous l'avez acheté en Chine), il y a évidemment un régulateur de
    courant. Et idéalement, c'est un régulateur à découpage qui fait une conversion
    propre et ne se contente pas de consommer ce qu'il y a en trop.


    Par contre, ce que vous décrivez existe. Peut-être pas dans les plus infimes détails,
    mais il y a toujours un compromis prix / acceptabilité. La vraie question est: est-ce
    qu'il existe quelque chose dans le commerce qui soit proche de ce que je veux.
    À mon avis oui.


    https://www.cyclingabout.com/best-dy...g-bikepacking/


    Pascal

  3. #3
    V8Ben

    Re : Eclairage vélo sur moyeu dynamo avec batterie tampon

    Bonjour Pascal,

    Merci pour le lien, je connaissais déjà certains modèles, mais là la liste est très complète !
    Cependant, les solutions proposées dans le commerce ne m'ont pas satisfait pour le moment... Disons que certaines fonctionnalités ne sont pas proposées.
    En général, ça sert surtout à alimenter des périphériques, alors que moi, en priorité, je préfère me concentrer sur la gestion des phares.

    Et puis le côté esthétique est important, ce qui explique que je souhaite "cacher" le système dans le phare...
    Je ne roule pas avec des vélos "classiques", j'attache donc une importance au montage finale.

    Pour les plus curieux, voici celui sur lequel je souhaite tester le montage :

    Nom : 20230421_154800.jpg
Affichages : 517
Taille : 246,6 Ko

    Je précise qu'il est en cours de montage
    L'éclairage n'est pas en place sur la photo, ni le moyeu S&A

    Je préfère donc tenter de réaliser un système qui correspond à 100% à mes attentes


    Pour ce qui est des lampes, elles ne sont pas destinées initialement pour le vélo, d'où ma crainte concernant la régulation en entrée. Peut-être en sont-elles équipées, mais je n'en suis pas sûr.
    Je les ai acheté en France, mais bon... ça vient de Chine...

    Et puis dans le montage que je souhaite faire, l'idée est d'alimenter le chargeur de batterie, et non les lampes directement.
    Je suppose donc qu'il faudra le protéger aussi.

  4. #4
    f6bes

    Re : Eclairage vélo sur moyeu dynamo avec batterie tampon

    Bjr à toi, Juste une question, ..quel volume à intégrer dans le...phare ??
    Ca risque d'étre à l'étroit ! ( dépend du phare ) ..
    Bonne journée

  5. A voir en vidéo sur Futura
  6. #5
    V8Ben

    Re : Eclairage vélo sur moyeu dynamo avec batterie tampon

    Bonjour !
    Bien vu, je n'ai pas donné cette info !
    Alors c'est un petit phare de moto, de 13cm de diamètre.

    Je prendrai quelques photos de l'ensemble démonté tout à l'heure

  7. #6
    V8Ben

    Re : Eclairage vélo sur moyeu dynamo avec batterie tampon

    Voici les photos du phare et de l'intérieur :

    20230425_225654.jpg

    20230425_225750.jpg

    Effectivement, l'espace est compté à l'intérieur.
    Mais je me dis qu'un petit circuit imprimé et 5 cellules AA, ça doit pouvoir passer...

  8. #7
    antek

    Re : Eclairage vélo sur moyeu dynamo avec batterie tampon

    Citation Envoyé par V8Ben Voir le message
    Mais je me dis qu'un petit circuit imprimé et 5 cellules AA, ça doit pouvoir passer...
    Effectivement il existe des circuit de charge d'accu NiMH ou Li.
    Un problème néemmoins : à vide, la tension alternateur augment sans cesse avec la vitesse, il faut donc prévoir une limitation compatible avec le circuit de charge.
    Un autre peut être l'échauffement des composants à l'intérieur du phare (pas comme dans un fare où une ventilation est prévue).
    L'électronique c'est comme le violon. Soit on joue juste, soit on joue tzigane . . .

  9. #8
    f6bes

    Re : Eclairage vélo sur moyeu dynamo avec batterie tampon

    Remoi, Et batterie va ou ?
    Bonne journée

  10. #9
    mizambal

    Re : Eclairage vélo sur moyeu dynamo avec batterie tampon

    Hello. J'avais réalisé cet antique montage pour un vieux biclou datant des années 90, cela avait l'air de fonctionner correctement pour le peu que cela m'a servi (pas dû rouler pas plus de 30 min de nuit avec ^^)

    Est ce qu'il pourrait servir ton projet ?
    Images attachées Images attachées  

  11. #10
    Antoane
    Responsable technique

    Re : Eclairage vélo sur moyeu dynamo avec batterie tampon

    Bonjour,

    pour une autonomie de quelques dizaines de secondes, un (pack de) super-condensateur serait probablement plus approprié qu'une batterie : plus simple à gérer, risque réduit, très faible de vieillissement.
    Deux pattes c'est une diode, trois pattes c'est un transistor, quatre pattes c'est une vache.

  12. #11
    Gyrocompas

    Re : Eclairage vélo sur moyeu dynamo avec batterie tampon

    Bonjour,
    Le châssis fait penser aux pétrolettes des années 30..50.

    Quel poids à vide + taille des pneu =, il faut du muscle.

    Un dimensionnement est nécessaire.
    Pour compenser un arrêt, il faut déjà que la consommation feux allumés soit inférieure à l'énergie produite pendant le roulage normal.
    Un alternateur de roue ne fournit que quelques watts. La courbe puissance vs allure est nécessaire.
    Un vélo n'a pas besoin d'un éclairage surpuissant.
    Pour rouler à 20km/h, il doit porter à environ 6m.
    Sur les vélos à muscle, l'éclairage AR fait appel à quelques leds clignotantes = moins de puissance consommée.
    A partir de là, la dimension de la batterie peut être définie avec son gabarit.

  13. #12
    V8Ben

    Re : Eclairage vélo sur moyeu dynamo avec batterie tampon

    Bonjour à vous !

    Je vais essayer de faire un retour dans l'ordre

    @ antek : tout à fait, il faudra impérativement réguler le courant en sortie du moyeu.
    Pour la dissipation de la chaleur, je t'avoue que je ne sais pas...
    Comme ça, j'aurai tendance à dire que ça ne doit pas beaucoup chauffer. La lampe LED ne fait que 2 watts, et le chargeur de batterie en USB ne doit pas charger très violemment...
    A tester une fois le montage terminer.

    @ f6bes : la batterie doit tenir dans le phare aussi. Oui je sais... je suis d'un naturel optimiste
    Plus sérieusement, il va falloir dimensionner la batterie au plus juste pour qu'elle soit la plus compacte possible.
    Dans mon exemple, j'ai pris en référence un pack Ni-MH de 5 cellules AA, mais un modèle plus petit sera peut-être suffisant.

    @ mizambal : très intéressant cet article !!!
    Effectivement, ça correspond à ce que je cherche à créer... mais je n'ai pas tout compris (je ne connais pas les noms des composants cités, je vais faire des recherches).
    Je dirais que c'est une bonne base !
    Il y a juste la partie "commande" qu'il faudrait ajouter.

    @ Antoane : je n'en ai pas parlé, mais il y a quelques années, j'ai fabriqué un système avec des super-condensateurs sur un des vélos de ma femme.
    Le circuit était alimenté par un moyeu dynamo vintage, et ça fonctionne effectivement très bien.
    Le seul inconvénient, que je voudrais justement éviter ici avec une batterie tampon, c'est qu'au démarrage les phares ne s'allument pas tout de suite, le temps de "charger" le super-condensateur.

    @ Gyrocompas : c'est vrai qu'il a un petit air de bécanes de l'entre-deux-guerres.
    C'est aussi renforcé par la fourche à parallélogramme de 125 Peugeot de 1949 que j'ai adapté dessus

    Niveau poids, je n'ai pas pesé celui-ci, mais on doit être entre 25 et 30kg... C'est sûr que c'est beaucoup pour un vélo musculaire... Mais ça reste très agréable à rouler.
    Ce ne sont pas des vélos qu'on utilise pour la performance, on roule tranquille entre copains. Mais ça ne nous empêche pas de faire régulièrement des grands parcours !

    Sinon, je te rejoins sur le premier point à déterminer : la capacité de la batterie, et sa taille.

    Pour les données puissance/vitesse du moyeu, je n'ai rien trouvé sur le site du fabricant... On a juste le voltage (6 volts) et la puissance (3 watts), mais je ne sais pas à quelle allure.

    Pour l'éclairage, comme je l'ai dit au début, la lampe LED avant est donné pour 2 watts (0.18A/12V en pleine puissance, et 0.06A/12V en feu de croisement).
    Pour l'arrière, je ne sais pas du tout ce que les 18 LED du feu peuvent consommer. Comment mesurer ça ?


    Voilà pour les réponses à vos commentaires


    Maintenant la suite : le montage du vélo sera terminé demain, je vais donc dans un premier temps câbler le phare et le feu arrière directement en sortie du moyeu, histoire de tirer le câblage, et de vérifier que tout fonctionne.

    Ça me permettra également de réaliser des mesures en roulant.
    Comment dois-je procéder ?
    Pour infos, je dispose d'un multimètre, je peux donc... mesurer des trucs

  14. #13
    Pascal071

    Re : Eclairage vélo sur moyeu dynamo avec batterie tampon

    bonsoir

    mesurer si possible la tension de sortie du moyeu
    en AC ou DC, suivant le cas... on saura ce que sort le moyeu
    -à petite vitesse - avec et sans éclairage
    -à plus grande vitesse - avec et sans éclairage

    attention à toi! la conduite avec un multimètre c'est dangereux, comme avec un portable

  15. #14
    antek

    Re : Eclairage vélo sur moyeu dynamo avec batterie tampon

    Citation Envoyé par V8Ben Voir le message
    tout à fait, il faudra impérativement réguler le courant en sortie du moyeu.
    Je pensais à la tension.
    A vide la tension générateur dépasse allègrement les 40 V. Si à un moment le chargeur ne consomme rien, il faudra soit qu'il accepte cette tension sur son entrée, soit limiter cette tension.
    Ne pas oublier le redressement qui va prélever de l'énergie : choisir des schottky ou des "diodes parfaites" à mosfet.

    Pour les essais du générateur, démonter la roue et faire tourner l'axe solidaire du moyeu avec une visseuse
    Attention à la vitesse ! et aussi peut-être au sens de rotation !
    L'électronique c'est comme le violon. Soit on joue juste, soit on joue tzigane . . .

  16. #15
    V8Ben

    Re : Eclairage vélo sur moyeu dynamo avec batterie tampon

    Bonjour à tous !

    Je reviens vers vous avec une légère évolution du projet.
    Le montage du vélo est terminé (il reste quelques détails, mais il roule bien), et j'ai attaqué le câblage des feux.

    20230501_195024.jpg

    Suite à vos commentaires, et après avoir retrouvé le PDF de l'article de la revue ELEKTOR qui m'avait servi à réaliser le premier montage dynamo/super-condensateurs pour le vélo de ma femme, je me dis que cette solution est finalement bien suffisante, et plus fiable dans le temps.

    Voici dons le schéma et la liste de composants qui m'avaient servi à l'époque :

    Schema1.png

    ListeComposants1.jpg

    Je vais donc repartir sur le même principe, mais il va nécessiter quelques modifications.
    En effet, mes lampes avant et arrière sont dérivées de la moto... et ne fonctionnent donc pas en dessous d'une certaine tension.

    Après mesure, la lampe avant ne s'allume pas en dessous de 5.2 V, et éclaire à sa puissance nominale à partir de 5.8 V.
    Pour l'arrière, c'est progressif, mais la luminosité diminue rapidement... En dessous de 10 V, ça commence à baisser. Et en dessous de 6 V, ça n'éclaire presque plus !
    Je vais donc déjà devoir remplacer le circuit arrière, par une ou plusieurs LED qui fournissent un éclairage stable dès 6 V.

    Donc l'idée serait de réaliser un montage parallèle/série de super-condos, pour pouvoir bénéficier d'un voltage un peu plus élevé, et ne pas perdre en capacité.
    Il me reste des 5.5 V 4.0 F que j'avais justement utilisé pour le montage initial.

    20230503_111925.jpg

    Avec un seul super-condo, une LED blanche 6V 1 W devant et une rouge 6V 0.5 W derrière, j'obtiens plus de 10 minutes d'autonomie !

    Serait-il possible de réaliser un montage avec 4 condos, 2 groupes parallèles de 2 en série, afin d'avoir un voltage max de 11 V et de garder la capacité de 4.0 F ?

    Il faudrait aussi remplacer la Zener par un modèle 10 V 3 W, pour protéger les condos.
    De plus, faut-il s'inspirer de ce post pour s'assurer que la charge des condos soit homogène : https://forums.futura-sciences.com/e...densateur.html (voir schéma post #28) ?

    Quels seraient les autres modifications nécessaires afin d'être certain de ne pas descendre sous 6 V ?


    --------------------

    PS : au fait, comment fait-on pour afficher directement les images dans le posts ?

  17. #16
    V8Ben

    Re : Eclairage vélo sur moyeu dynamo avec batterie tampon

    Bonsoir !

    Petite question supplémentaire, vu que je dois passer une petite commande de composants pour réaliser un premier circuit de test.

    En partant du schéma de la revue ELEKTOR que j'ai posté au dessus, puis-je remplacer les éléments suivants :
    - 4 diodes 1N5408 à la place des 1N4004 préconisées ?
    - 1 transistor TIP122 ou TIP132 à la place du BC547B préconisé ?

    Les valeurs sont différentes, mais je ne sais pas si ça joue sur ce montage.
    Je les ai sous la main, je préfère demander si cela convient, plutôt que de racheter inutilement (je ne suis pas à quelques centimes près, mais je n'aime pas le gaspillage )

  18. #17
    Pascal071

    Re : Eclairage vélo sur moyeu dynamo avec batterie tampon

    bonsoir

    pour les diodes, pas de problème.

    il faudra diminuer R1 car le Vbe du TIP120 est double, 1,2 à 1,4v
    la Led D1 (rouge) ne fournit que 1,6v
    soit 0,3v env. sur 47ohms= 6mA dans la Led D3
    alors qu'avec un BC547 ce serait 20mA
    cordialement
    Dernière modification par Pascal071 ; 05/05/2023 à 19h39.

  19. #18
    Gyrocompas

    Re : Eclairage vélo sur moyeu dynamo avec batterie tampon


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