Faretto a LED e luci di stop per bicicletta elettrica

Faretto Bcicletta

Oggi vi presento un progetto per la costruzione di un faretto a LED per biciclette elettriche e luci di stop automatiche. Il circuito è universale. Potrà essere usato su biciclette diverse (con voltaggio batterie diverso) e con faretti diversi soltanto cambiando pochi componenti. Il limite per la batteria è 60V e per il faretto 3A. Il progetto comprende anche una striscia LED colorata di rosso attaccata sul retro della bicicletta che funge da luci di stop. Quando non si frena emette poca luce mentre quando si tira la leva dei freni si accende a massima potenza. Per faretti a 12V si può quindi arrivare a 36 watt che per i LED sono tanti (circa 300 watt alogeni equivalenti). Il faretto utilizzato è a LED ed ha una potenza di 7 watt (circa 50 watt alogeni equivalenti) e tensione 28 Volt. Il circuito è costituito da un regolatore di tensione switching.

I regolatori

I regolatori switching abbassano la tensione modificando la forma dell'onda mentre i regolatori lineari sono delle resistenze che confrontano i volt di uscita con i volt di entrata e si regolano per far uscire i volt desiderati. L' onda viene rettificata e si ha in uscita i volt in ingresso moltiplicati per il duty cycle (per un duty cycle del 50% (on per il 50% del tempo e of per il 50% del tempo) si hanno in uscita metà dei volt. Ho usato l'integrato LM2576HV-ADJ della TI. HV significa alta tensione (la tensione di ingresso è max 60v invece di 40v del 2576 normale. ADJ è la versione in cui bisogna scegliere i volt di uscita con un partitore di tensione. Se in uscita volete 3,3 ; 5 ; 12 o 15v esistono le versioni già regolate. Per i 12v ho utilizzato un regolatore lineare al posto di un altro switching perchè costa meno e la ventola e un pezzo di striscia collegati non consumavano tanto e quindi l'integrato non scaldava. Quindi ho optato per l'integrato LM317 che bisogna regolarlo sempre con un partitore di tensione ma potete sostituirlo con un LM7812 che è regolato per i 12v in uscita.

 

Schema Elettrico Faretto

Schema faretto:

Le resistenze da 2k ohm e da 220 ohm collegata al LM317 servono per regolare i volt in uscita. Al posto della resistenza da 2k ohm potete mettere un trimmer per poter regolare i volt in uscita. Con queste resistenze escono circa 12v.

Vout = 1,23*{[R2(220 ohm) / R1(2k)] + 1} + R2

Per il regolatore switching (LM2576) il circuito e i calcoli diventano più difficili. Io ho seguito il datasheet: Per prima cosa si calcolano le resistenze per determinare i volt in uscita. Si impone la resistenza tra massa e il pin 4 (da 1k ohm a 5k ohm). La seconda resistenza si calcola con questa formula:

R2 = R1 [(Vout / 1,23) - 1]

Per avere in uscita 28v:

R2 = 5k*[(28 / 1,23) - 1]

Dopo aver calcolato le 2 resistenze bisogna calcolare l' induttanza in uscita.
Bisogna trovare un numero con una formula, che individua le coordinate y di un grafico e sapere gli ampere che si vogliono prelevare che individuano le coordinate x del grafico.
La formula è la seguente:

(Vin -Vout)*(Vout/Vin)*(1000/52) = al numero che dovete leggere a sinistra della tabella.

Gli ampere di uscita gli leggete sotto e in base a che striscia si evidenzia usate quell'induttanza. A me è risultato 225 e ho usato un induttanza da 1000 uH calcolando un consumo di circa 0,7 ampere.  Il faretto ne consuma 0,350 ma avevo solo quell'induttanza.

Come si può notare ho messo due condensatori per livellare l'uscita perché i regolatori switching rendono la corrente da continua a 52kHz e bisogna livellarla.

Il diodo MBR360 serve per fornire un percorso di ritorno per la corrente di induttore quando lo switch è spento.

Realizzazione Faretto

Il circuito lo ho realizzato su millefori.

Lo ho inserito in un tubo di plastica. I dissipatori a 90° uno dall’altro, così gli integrati prendono aria direttamente dalla ventola, altrimenti se diritti sarebbero dove c'era il motore della ventola e non si raffreddavano bene.

Dietro faretto:

Faretto acceso:

 

Schema Luce Freni Automatica

Schema con porta logica xor:

Schema con porta logica not:

Volevo che quando freno si accendesse una striscia rossa come luce di stop e la stessa striscia quando non freno restasse accesa leggermente.

La mia bici elettrica ha nei freni un pulsante che quando freno dice hai motori di non accelerare e di attivare i freni a motore. Nel mio caso si hanno 5V quando NON si frena e 0 V quando si frena. Ho risolto questo problema utilizzando una porta logica XOR, perché avevo quella ma se avete una NOT va bene lo stesso. Comunque metto tutti e due gli schemi. Adesso ho 5V quando freno e 0V quando NON freno. Così faccio andare in conduzione un transistor che alimenta una striscia a LED 12V rossa. La striscia però volevo che restasse accesa con una luminosità ridotta, quindi ho messo tra massa e il meno della striscia una resistenza da 1470 ohm. Il valore è indicativo, perché bisogna variarlo al variare della lunghezza della striscia e della luminosità voluta.

Come potete vedere un LM7805 abbassa la tensione da 12V a 5V che alimentano la porta logica e nel caso della XOR fa parte di un ingresso. La NOT per chi non lo sapesse da in uscita 0v quando entra una tensione, quando in ingresso si hanno 0V in uscita esce la tensione di alimentazione della porta logica, nel nostro caso 5V.

La XOR da in uscita 5V quando l'altra entrata è a 0V. Quando tutte e due sono a 0V escono 0V, quando sono tutte e due a 5V escono 0V.

L'uscita della porta logica attraverso una resistenza mette in conduzione il transistor. Ho messo anche una resistenza da 10k ohm tra base e massa per eliminare disturbi creati da falsi contatti.

La formula per calcolare la resistenza da 1k ohm è:

Rb = (Vb – Vbe)/Ib

Rb è la resistenza di base (1k ohm)

Vb sono i Volt sulla base del transitor (5v)

Vbe sono i Volt di saturazione del transistor da leggere sul datasheet

Ib è la corrente di base.

Per calcolarla bisogna seguire questa formula:

Ib = Ic/hFe

Ic è la corrente del collettore (nel nostro caso la corrente della striscia a LED)

hFe è un valore del transistor da leggere sul datasheet o misurabile con alcuni tester

Realizzazione Luce Freni Automatica

Il circuito lo ho posizionato in una scatoletta per pezzotte per aggiustare le camere d'aria delle biciclette. La scatola è posta sotto la canna. Capirete meglio dalle foto. La striscia è attaccata dietro alla bici sul porta batteria.

Scatoletta magica:

Non frenato:

Frenato:

 

Schema Completo

schema completo con porta logica not:

schema completo con porta logica xor:

 
Per avere ulteriori informazioni, lasciate pure un commento. Se lo desiderate, scrivete una mail a giovanni.lorenzini@marconirovereto.it o, magari, visitate, il mio sito web Antenne & Altro o la mia pagina Facebook.

11 Comments

  1. Marven 20 novembre 2013
  2. gioam.lorenzini 20 novembre 2013
  3. Marven 22 novembre 2013
  4. adrirobot 23 novembre 2013
  5. Giorgio B. 23 novembre 2013
  6. Tiziano.Pigliacelli 25 novembre 2013
  7. Piero Boccadoro 20 novembre 2013
  8. Gianluca Angelone 20 novembre 2013
  9. Gianluca Angelone 20 novembre 2013
  10. Ivan Scordato 20 novembre 2013
  11. gioam.lorenzini 20 novembre 2013

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