用自行车轮做个大发电机

你一定看过灾难片，甚至可能亲自经历过，在技术崩溃的世界末日或是遭受灾难（如：地震）袭击的地方，电力供应就成了严重的问题。轻则不能使用电饭锅，重则甚至通讯中断，无法得到救援。所以在可能的电力中断来临前，学习一点发电技术似乎就显得很有必要了。

首先让我们来简单了解一下发电的原理。1831年，英国科学家迈克尔·法拉第发现了电磁感应现象，从此人类开始逐渐进入发电时代。利用磁场发电的原理很简单：当导体处在变化的磁场中时，其中的带电粒子（电子、离子等）就会随着变化的磁场出现定向运动，并由此产生电流，导致磁场变化的能量也由此转变成电能。

直到今天，人类使用的大部分电力都还是利用这种基本原理获得的（水、火、风与核电站中将动能转变为电能，另外还有太阳能发电和化学电池等依靠其它原理发电的方式，但比例相对较低。）

另外还需要介绍一下的是Bedini SSG系统。著名发明家John Bedini曾经发明了很多高效的能量系统。其中人们谈到最多的还是还是他发明的SSG（Simplified School Girl）系统，该系统是Bedini为一位朋友的女儿的科学展项目而设计的，用电机驱动并能发电，该设计有诸多变种，其最大的优点就是能够高效地实现动能和电能之间的相互转化。而且值得一提的是，虽然SSG系统目前还是Bedini所持有的专利，但他允许任何人建造该系统，所以不用担心法律问题。

下面要建造的就是一个SSG系统（本项目来自Instructables）。

第一步：所需物料

16×1英寸铝制自行车轮架（不要轮胎，具体尺寸可变，辐条式和非辐条式均可，约轻越好，但是边缘不能是有磁性的）

12块陶瓷铁氧体磁铁，至少C8标准

0.5英寸宽，直径14或15英寸的橡胶自行车轮衬垫

三极管，2N3055即可，其它的也行，注意电压就行

电位器，阻值变化在1Ω到5kΩ之间，用来调整车轮的速度（因为这是实验，用电机来转动车轮好了，末日的时候你就需要想想其它办法了）

2个二极管：1N4001和1N4007各1个

470Ω电阻

NE-2高压微型霓虹灯

3×6英寸有孔可焊电路板

线圈：这里使用的老式大喇叭中的线圈

2条约300英尺漆包铜线

其它电工用品、固定用品以及木质基座

第二步：制作转轮

转轮是Bedini装置上唯一能动的组件，我们需要在轮子上安装磁铁。首先确定磁铁的南北极方向，接下来将12颗磁铁等距离地粘贴到转轮上。粘好之后用胶带固定，以免磁铁在转动过程中滑落。

第三步：制作固定基座

这是一个木工活，原则上只要能用就可以了，你也可以采用其他材料制作。

说了这么多自己的学习路程，我觉得如果初学单片机的话可以从CortexM3或者M4这种比较简单的入手，然后多看别人的代码，再依葫芦画瓢写自己的代码。然后都会了之后可以接触DSP这种，其实原理都一样，只不过前者功能封装得更好一些吧。

第四步：制作并安装双线线圈

双线线圈的意思是两个同轴的线圈，这是Bedini装置的关键部分之一，使得这一个整体线圈能够同时实现两种功能：其中一个线圈利用变化的磁场产生电磁脉冲驱动转轮，另一个则产生电流为电池充电。通常的设计是使用绕成相差4个直径宽度的两圈——这里使用的是20圈和24圈的配置。

接着将这两条线的各一个端口引出，最好选择从底部引出。简单固定好之后开始绕线：将两根线像一根线一样向同一个方向缠绕，并且一定要不停的压紧，不要松弛。完成之后引出另外的两个端口，固定并用绝缘胶带将线圈压紧固定。

接下来是制作磁芯。磁芯的选材最好是碎片化的有色金属材料，因为磁芯需要不断地被磁化，这样的材料可以让这个过程变得更简单。另外，纯净的铁也非常不错，这里使用的就是切割成片状的铁片揉成的磁芯。塞入磁芯后尽量压紧，并用胶固定。

第五步：安装机械组件

安装的方式很简单，将转轮的边对准磁芯。

第六步：完成电路

这里使用的NE-2霓虹灯进行演示，末日来临时，你可以将其换成电池来储备电力（如图中的充电电池），电路图如下：三极管用来放大电压。

接下来按照电路图进行焊接和组装。

第七步：完工

转轮的驱动部分就算完工了。在这套系统中，我们能看到电能转化成动能、也能看到动能转化成电能，最终的结果是转轮的速度越来越快。

下面这个视频可以看到相关的演示：

手机端看不到视频，点此：http://www.tudou.com/programs/view/Jo2Af8hUDOI/?resourceId=0_06_02_99

而如果要让这套系统完全作为发电系统，需要采用的方法就很简单了：主要在对应永久磁铁的位置安装一个感性线圈即可。

当穿过线圈的磁场发生变化时，就会在磁场中产生感生电流，点亮LED灯，如下面的视频所示：

手机端看不到视频，点此：http://www.tudou.com/programs/view/kh60YJbNk20/?resourceId=0_06_02_99

最后，不过瘾的作者又打造了一个更大的Bedini装置，基本架构都一样，只不过采用了更多的磁铁。

这是另一个自行车发电制作视频：

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程序是非常抽象的，程序质量的好与差直接影响到运行的效果。我们用单片机设计电子产品时，同时运行多个任务是很正常的。单片机是按顺序执行指令的，所以，主程序也是按着顺序从头到底的运行的。以C语言写的单片机程序为例，一般以main()作为主函数，利用while(1)不断循环要执行的任务程序。在实时性要求不同的应用场合，顺序运行就可以了，实时性要求很高的任务一般用中断来处理，如果想平衡各个任务的运行时间，可以分时处理。