Il problema dell'alimentazione elettrica per chi usa la bicicletta, sia nell'uso quotidiano che per viaggi di più giorni, sta diventando sempre più impegnativo. Serve sempre più energia elettrica non solo per illuminare la strada nelle buie ore della notte ma anche per alimentare il sempre crescente numero di dispositivi elettronici a cui non sappiamo più rinunciare. Questo sito vuole essere un primo passo per provare ad orientarsi nella non sempre facile scelta degli strumenti necessari per gestire in modo possibilmente autonomo le proprie necessità.

The electric power supply problem for people who like to cycle either in everyday use and along trips of several days, it's becoming increasingly challenging. More and more electricity is indeed required not only to illuminate the road in the dark hours of the night but also to feed the ever growing number of electronic devices that we can't live without. This site aims to be just a first step in the attempt to orientate the user in the not always easy commitment to choose the most appropriate tools.

Wednesday, 11 April 2018

Dinamo al Mozzo [ Hub Dynamo or Dynohub ]



La dinamo al mozzo è un sistema di generazione di energia elettrica costituto da un corpo cilindrico mantenuto in rotazione dalla ruota tramite i raggi nella cui parte interna e dunque ad esso solidale, vi è il circuito magnetizzante costituito da magneti permanenti. All'interno del corpo cilindrico, fisso sul mozzo e quindi statico rispetto alla ruota, vi è l'avvolgimento d'indotto, in corrente alternata, dal quale tramite i due morsetti d'uscita sarà generalmente possibile prelevare una potenza di 3W alla tensione di 6V a 20km/h.
La dinamo al mozzo è così chiamata perché sostituisce a tutti gli effetti il mozzo della ruota anteriore ed è attualmente il sistema più razionale ed efficiente per produrre energia elettrica mentre si pedala.
Spesso si obietta che da una dinamo al mozzo ne derivi una certa resistenza alla pedalata, difficile tuttavia da quantizzare. In effetti un minimo di resistenza "aggiunta" è inevitabile anche se, soprattutto a bici carica, questa sarà impercettibile.
Comunque, solo per fare un esempio, da dati ufficiali SON, una dinamo SON28 richiede una potenza meccanica in ingresso pari a 5.2W per generare 3.38W in uscita, alla velocità di 20 km/h con luci accese su una ruota 700c/28”.
Per semplificare, per fare 3W ci si dovranno "buttare" dentro 5W circa.
Ora 5W equivalgono a sollevare 100 kg circa (il ciclista più la sua bici) di 5 mm in un secondo, quindi supponendo che si stia andando alla velocità di 20 km/h, in un secondo si saranno percorsi in orizzontale 5.56m. Ne risulta che per produrre 5W sarà come pedalare lungo una salita con  pendenza allo 0.09% … in pratica sarà come andare in pianura !!!


In genere le dinamo al mozzo sono marcate 6V-3W, numeri che per una specifica tecnica piuttosto datata stanno ad indicare che una dinamo montata su una ruota da 28” fatta girare a 20 km/h dovrà generare 6V su una resistenza da 12 Ohm, così producendo 3W.

La frequenza d’uscita per una tipica dinamo da 26-poli sarà circa 34 Hz a  20 km/h e crescerà linearmente con la velocità.
La tensione d’uscita a vuoto, ovvero senza alcun carico collegato, sarà circa 20V a 20 km/h e, esattamente come la frequenza, crescerà linearmente con la velocità.
E’ bene inoltre sottolineare che i 3W a 20 km/h su una resistenza da 12 Ohm sono puramente nominali, una dinamo da 3W a 20 km/h potrà infatti facilmente arrivare a 6W se collegata  per esempio ad una resistenza da 40 Ohm invece che 12 Ohm.
Quindi la “potenza effettivamente disponibile” su una dinamo marcata 6V-3W a 20 km/h sarà il doppio o quasi della potenza indicata in etichetta.
Non tutte le dinamo al mozzo sono uguali e certe differenze di prezzo sono in effetti difficili da apprezzare.
Elettricamente fanno tutte le stesse cose, le differenze sul così detto “attrito aggiunto” direi impercettibili, se si vogliono trovare delle differenze bisogna andarle a vedere un po’ più da vicino e guardare l’isolamento delle parti elettriche, i cuscinetti con associata tenuta meccanica, gli eventuali sistemi anticondensa, la buona progettazione ed esecuzione che dovrà limitare quanto più possibile le inevitabili vibrazioni indotte.



La scelta di una dinamo dovrà essere fatta tenendo conto del diametro della ruota, del numero dei raggi, della predisposizione per freni a disco, ecc. e comporterà il rifacimento della ruota con possibile sostituzione dei raggi.
Qui a sinistra, nell’ordine, tre tipi diversi di dinamo al mozzo:

- dinamo per ruota con freni tradizionali al cerchio
- dinamo per ruota con freni a disco
- dinamo per "roller brake"









UTILIZZO DI UNA DINAMO
Qui sopra una tipica applicazione di una dinamo: la dinamo alimenta il faro anteriore, il fanalino posteriore, il convertitore AC/DC (corrente alternata/corrente continua) per poter alimentare gps, cellulare, ecc.

MA LA DINAMO AL MOZZO E' VERAMENTE UN GENERATORE DI CORRENTE ?
Le dinamo al mozzo sono comunemente viste e fatte passare come tipici generatori di corrente.
Ciò però è solo "parzialmente" vero in quanto ciò dipenderà dall'entità e dalla tipologia del carico applicato, ovvero troverà un qualche riscontro in tal senso fintanto che il carico dovesse rimanere fondamentalmente di tipo resistivo e di bassi valori se confrontato con la componente induttiva dell'impedenza interna del generatore stesso.
Infatti nella suddetta condizione prevarrebbe la reattanza del generatore così che al variare della sua velocità, varierà è vero la tensione ma anche la frequenza, con conseguente stabilizzazione della corrente.
Una attenta analisi della tabella riportata qui sotto potrà essere d'aiuto per meglio comprendere e provare il comportamento descritto.   


Sunday, 8 April 2018

POWER PACKS

Dunque capacità (mAh/Wh) e tempo di ricarica sembrerebbero essere i due criteri fondamentali di cui tener conto nella scelta di un Power Pack. Seguono a ruota numero/tipologia di porte in ingresso e uscita, implementazione della funzione pass-through, dimensioni, peso, costo, ecc..
A mio avviso un ingresso, possibilmente USB-Type C, e un paio di uscite sono più che sufficienti.
Il pass-through serve e non serve, anzi secondo me non serve a niente.
Per quanto riguarda la velocità di ricarica, fattore decisamente determinante nell’utilizzo di un Power Pack durante un viaggio in bici, alla luce dell’emergente interfaccia USB-Type C che consente cospicui trasferimenti di potenza nelle due direzioni (input-output), sia ANKER che RAV offrono oggi nuovi Power Pack con capacità e tempi di ricarica di tutto rispetto.
Non conosco il Voltaic, conosco invece piuttosto bene il Powergorilla che oltre ad essere caricato da rete può benissimo essere interfacciato ad un pannello solare con uscita da 15 a 20V (circa).
A tal proposito interessante la sua funzione MPPT-Maximum Power Point Technology che gli consente di “inseguire” elettronicamente e così ottimizzare la potenza fornita dal pannello in ciascun momento.
A parte il Powergorilla che uso ormai da tempo, voglio sottolineare che buona parte di ciò che ho scritto è basato su istruzioni e relativi data-sheet spesso poco chiari, confusi e per di più in continua evoluzione.
Tra le cose poco chiare una delle più antipatiche riguarda il così detto “carico minimo” ovvero quel minimo di mA che un dispositivo deve assorbire affichè la porta USB del Power Pack rimanga attiva.
Per l’ANKER p.e. da qualche parte c’è scritto “not compatible with devices with an input below 50mA”. Ciò significa che se usate il Power Pack per alimentare p.e. un GPS che consuma meno di 50 mA, il Power Pack ad un certo punto, “pensando” erroneamente che il GPS è scollegato, si spegnerà !!!

Nella tabella qui sotto, per avere apparecchiature simili da confrontare, ho preso esclusivamente in esame Power Pack da 20000 mAh in su. Nulla vieta tuttavia di orientarsi su taglie più piccole.

*nel decidere l’eventuale acquisto di un Power Pack vale la pena soffermarsi sul significato della sigla “PD” che comincia ad apparire sempre più spesso a fianco del nome del Power Pack medesimo.
“PD” sta per Power Delivery che è un nuovo standard USB che stabilisce il minimo di potenza che l’interfaccia USB deve essere in grado di gestire; nei sistemi citati sopra se non sbaglio vale 30W ma il vero Power Delivery può arrivare a 100W!!

**va precisato che USB-Type C non è un nuovo tipo di USB, la “C” si riferisce esclusivamente al connettore; è senz’altro più robusto degli altri, è reversibile ovvero lo potete inserire indipendentemente da come è orientato, è “dual role” ovvero può funzionare sia come input che come output. Per quanto riguarda tutto il resto può "accogliere" le specifiche di USB-2.0/3.0/3.1 ecc. ecc.