Vélo recharge
Sommaire
Vélo à recharge pour téléphone portable
Cet article traite d'une création de l'atelier vélo de Change de Chaine (Lyon, Vaise) dans le cadre d'un appel à projet pour des refuges du parc de la Vanoise.
Contexte
L'objectif initial est d'installer en refuge de montagne un système permettant la recharge d'un téléphone portable à partir de l'énergie musculaire. L'idée étant de sensibiliser le public à l'énergie, sa difficulté pour la générer, la transporter et la stocker, les refuges souhaitent que leurs visiteurs soient actifs devant la recharge et non juste passif en épuisant les ressources du refuge.
Naturellement, nous nous sommes tournés vers un vélo générateur !
Fonctionnement
Le principe reste le même que d'autre vélo générateur, un vélo est mis sur un socle permettant de libérer la roue arrière. Le cycliste lorsqu'il pédale entraîne la roue arrière qui entraîne à son tour un moteur de trottinette électrique. Le moteur de trottinette tourne par simple frottement, il est naturellement appuyé sur la roue arrière du vélo par gravité.
Le moteur fonctionne alors comme un générateur, il produit du courant par le champ magnétique créé entre les bobines et les aimants. C'est un moteur (brushless) triphasé, c'est donc un courant triphasé alternatif qui est produit alors qu'un téléphone portable nécessite un courant monophasé (tension 5V, intensité de 0.5A à 2 voir 3A).
Deux ou trois étapes sont nécessaire pour transformer l'énergie initiale produite en sortie du moteur à la prise USB de votre téléphone.
Le pont de diode
En sortie du moteur, les trois phases sont reliées à un pont de diode triphasé - monophasé. L'objectif ? Passer d'un courant triphasé alternatif(3 fils) à un courant monophasé continu exploitable (deux fils, le + et le -). Concrètement, on redresse le courant ! Nous avons pour cela utilisé un pont redresseur triphasé (400V - 35A).
Le convertisseur
Comme le courant est directement lié à la fréquence de pédalage du cycliste, celui-ci oscille dangereusement. A la sortie du pont redresseur, un convertisseur est inséré, il a pour objectif de lisser la tension d'entrée entre 8 et 50V à une tension de sortie de 5V.
Module de reconnaissance USB
Lors d'une charge par USB, le téléphone communique avec son chargeur pour le reconnaître et définir la tension de charge que le téléphone va accepter. Cette communication s'établie par les deux pins datas du connecteur USB (c'est par là que transitent les données lors d'un transfert de fichier par clef USB par exemple). Pour booster la recharge du téléphone, un module de reconnaissance USB a été ajouté à la sortie du convertisseur. Le module est intégré dans la prise USB femelle.
Statistique de production
Le vélo générateur étant directement un objet de communication, un écran permettant le suivi de la production instantanée et son historique a été mis en place. Différentes informations sont affichées : la puissance instantanée (W) avec la tension instantanée (V) et l'intensité (A) ainsi que l'historique de l'énergie produite depuis le début (Wh).
Un wattmètre - ampèremètre avec shunt a été utilisé.
Fabrication
Si la fabrication du prototype a été fait avec un cadre d'un ancien vélo vert bien connu du monde du freefloting, les différents modèles (tous identiques) pour les parcs de Vanoise ont été conçus avec le vieux cadre d'une flotte de vélo en libre service de Lyon.
Le support du vélo est fabriqué à l'aide d'un tube carré ou rond que l'on vient emmancher et souder dans le prolongement de la douille de direction après avoir retiré la fourche. La pivot de fourche est coupé, et les bras de fourches séparés en deux. Ces deux bras viennent supporter le vélo à l'arrière (souder les pattes de fourches sur les pattes arrière). Le tube avant et les bras de fourche sont soudés sur des traverses de 60cm. Une barre centrale rigidifie la structure en empêchant que l'avant et l'arrière s'écarte sous l'effort du pédalage.
Le pivot de fourche est soudé dans la douille de direction afin de fixer la potence et le guidon. Le panier a été soudé ou fixé à l'aide de plaques sur la douille de direction pour supporter les composants électroniques regroupés dans une boite en bois.
Le moteur de trottinette est monté sur sa fourche dont le pivot est percé. Celui-ci est inséré dans un tube carré par un couple vis-écrou. Le tube est soudé au cadre sur le tube de selle.
