Hoe werkt een fietsdynamo?

De algemene functie van een fietsdynamo (ook wel bekend als banddynamo) is om energie op te wekken waardoor er spanning beschikbaar is voor de verlichting op de fiets. Hierdoor is de fietser in het donker zichtbaar. De fietsdynamo word in werking gezet door de rotatie van het fietswiel waarop de aandrijfwiel van de fietsdynamo is aangesloten. Er word daarom gezegd dat de dynamo een apparaat is wat mechanische kracht omzet in elektrische energie, om dit te kunnen doen word er gebruikt gemaakt van magneten. In dit artikel gaan we kijken hoe een fietsdynamo is opgebouwd en hoe de toegepaste techniek precies werkt.

Wist je dat het word dynamo afgeleid is van het Griekse woord ‘dunamis’?

Dit betekend letterlijk ‘macht’.

Wist je dat er maar liefst vier verschillende soorten fietsdynamo’s zijn?

De banddynamo, welke wij behandelen in dit artikel, komt steeds minder voor. Mede door technische ontwikkelingen zijn er ook andere varianten, zoals: de naafdynamo, de roldynamo en de spaakdynamo.

Afbeelding 1 – doorsnede van een fietsdynamo

OPBOUW

De opbouw van een fietsdynamo (zie afbeelding 1) is als volgt:

1.    Loopwiel

De loopwiel maakt contact met de fietsband.

2.    Hoofdas met rotor (magneet)

De hoofdas is aangesloten op de loopwiel, wanneer de loopwiel roteert, dan roteert de hoofdas en de rotor ook.

De rotor is een permanente magneet met een diametrale magneetveld.

Dit betekent, dat wanneer de magneetring voor je ligt, dat de noordpool zich bijvoorbeeld aan de rechterkant bevindt en de zuidpool aan de linkerkant.

Afbeelding 2 – Ringmagneet met diametrale magneetveld

3.    Stator met koperen spoel

De stator is het stilstaand gedeelte van de fietsbanddynamo, het bestaat uit een weekijzeren kern, met daaromheen de wikkelingen van het koperdraad als spoel voor het opwekken van het magnetisch veld.

Wist je dat weekijzer een magnetiseerbaar materiaal is?

Dit betekend dat het weekijzer bij contact met een magneet de eigenschappen van een magneet overneemt en ook als magneet zal werken. Wanneer je de magneet weghaalt zal het weekijzer niet meer werken als magneet. Dit word ook wel magnetische influentie genoemd.

De kern in een spoel bestaat uit weekijzer om zeker te zijn dat het magneetveld helemaal wegvalt als de stroom niet meer loopt.

4.    Koperdraad

Dit maakt een gesloten stroomkring door het te verbinden met de fietslamp.

5.    Dynamo behuizing

6.    Fietsbevestiging met veermechanisme

Hierdoor kan men de fietsdynamo tegen de fietsband aandrukken, of bij de fietsband wegklikken.

7.    Bodembekapping

   

WERKING (eenvoudige uitleg)

Om de fietsdynamo te activeren moet men eerst de loopwiel tegen de fietsband aandrukken, dit kan middels de veermechanisme bij de fietsbevestiging.

De fietsdynamo word geactiveerd middels de rotatie van de fietsband (dus door te gaan fietsen). Aan de zijkant van de fietsband zitten groeven waarop het loopwiel van de fietsdynamo is aangesloten.

Het loopwiel en de rotor (de permanente magneet) zijn met elkaar verbonden middels een as. Wanneer de loopwiel roteert dan roteert de rotor ook.

De rotor draait rond binnen in de stator met de spoel van koperdraad. Door de rotatie van de rotor veranderd de magnetische veld van de magneet voortdurend. Hierdoor ontstaat er elektrische spanning in de spoel van de stator. Dit word elektromagnetische inductie genoemd. Doordat de spoel in verbinding is met de fietsverlichting is er een gesloten stroomkring en kan de stroom lopen. 

Hoe werkt een fietsbel?

De algemene functie van de fietsbel is om de fietser in staat te stellen anderen te waarschuwen van zijn/haar aanwezigheid. Met één vinger (meestal de duim) kan je de fietsbel een geluid laten produceren doordat twee metalen onderdelen tegen de resonator slaan. Een goede fietsbel kan je vanaf 25 meter horen. In dit artikel gaan we kijken hoe een fietsbel is opgebouwd en hoe de toegepaste techniek precies werkt.

Wist je dat de fietsbel meestal aan de linker kant van de stuur gemonteerd word?

Dit komt omdat men vroeger een toeter had in plaats van een fietsbel. Voor het gebruiken van de toeter moest je één hand van de stuur nemen, door het monteren aan de linker kant bleef de dominante hand (rechterhand) aan de stuur.

Wist je dat het in Nederland vanaf 1906 wettelijk verplicht is om een fietsbel op je fiets te hebben?

Voor een ondeugdelijke fietsbel kan je een boete krijgen van € 30,- euro!

Afbeelding 1 – doorsnede van een fietsbel

OPBOUW

De opbouw van een fietsbel (zie afbeelding 1) is als volgt:

1.    Onderstel met assen

2.    Veer

De functie van de veer is om de fietsbel lepel terug te duwen na het indrukken.

3.    Fietsbel lepel met vertanding (tandheugel)

Deze functioneert als drukknop waardoor de lepel om de as draait en middels de vertanding aan het einde als hefboom functioneert.

-       12 tanden waarvan 10 operationeel.

4.    Rondsel (tandwiel)

De rondsel is een dubbele tandwiel waarvan de kleinere tandwiel is aangesloten op de vertanding van de fietsbel lepel en de grotere tandwiel op de tanden van de tandwiel van de rotor.

-       8 tanden aangesloten op de 12 tanden van de fietsbel lepel

Voor één keer drukken op de fietsbel lepel maakt de tandwiel een rotatie van 1,25.

5.    Rotor met tandwiel

De rotor is middels de tandwiel aangesloten op de rondsel.

-       10 tanden aangesloten op de 22 tanden van de rondsel.

Voor één rotatie van de rondsel maakt de rotor een rotatie van 2,2.

6.    Metalen ring (2 stuks)

De metalen ringen zijn vast gemaakt aan de uiteindes van de rotor.

7.    Resonator

De resonator is een metalen kap voorzien van een bult (of een deuk) aan de binnenzijde. Door de rotatie van de rotor slaan de metalen ringen tegen de bult aan en ‘rinkelt’ de bel.

-       Door het indrukken van de fietsbel lepel maakt de rotor 2,2 rotaties en slaan de metalen ringen dus 4,4 keer tegen de resonator (twee ringen dus maal twee).

Vanwege de heen en weer beweging van de fietsbel lepel krijg je per keer dat je de fietsbel indrukt 8 ‘rinkels’.

Afbeelding 2 – Tandwiel overbrenging schematisch uitgetekend

WERKING

De fietsbel word geactiveerd door het uitoefenen van druk middels je duim op de drukknop. De drukknop bevind zich op de uiteinde van de fietsbel lepel, terwijl de vertanding zich op de andere uiteinde bevind. De rotatie van de fietsbel lepel brengt automatisch de vertanding aan de andere einde in rotatie. De vertanding van de fietsbel lepel is aangesloten op de kleinere tandwiel van de rondsel. De grotere tandwiel van de rondsel is aangesloten op de tandwiel van de rotor. Door deze tandwiel mechanisme krijgen we een hefboom van 1:2, dat wil zeggen dat voor één beweging van de fietsbel lepel maakt de rotor twee rotaties.

De rotor heeft twee metalen ringen aan de uiteinden. Vanwege de rotatie bewegen de metalen ringen weg van de centrum, maar stoppen vanwege de assen waarmee ze zijn vastgemaakt.

Wanneer de metalen ring de bult van de resonator raakt maakt het een geluid. Door de klap beweegt de ring weer richting de centrum, maar door de rotatie van de rotor beweegt de ring weer naar de uiteinde.

Wanneer we de druk van de drukknop afhalen, dan duwt de veer de fietsbel lepel naar haar oorspronkelijke positie. Dit veroorzaakt nog meer gerinkel omdat de fietsbel lepel weer terug roteert.

Conclusie: door de fietsbel één keer in te drukken krijg je acht slagen op de resonator wat overkomt als een rinkelend geluid.

Hoe werkt een balpen?

Een balpen gebruiken we voor van alles, soms om even snel een notitie te maken, sommige mensen kunnen er prachtige tekeningen mee maken. Maar hoe werkt de balpen nou eigenlijk? Het heeft te maken met een rollend mechanisme. In dit artikel bekijken we de techniek achter de balpen.

Wist je dat de balpen is uitgevonden door de Hongaar Ladislao José Biro?

Zijn uitvinding werd voor het eerst op de Budapest Internationaal Fair van 1931 getoond. De uitvinding werd uiteindelijk gepatenteerd in 1938.

OPBOUW

Een pen bestaat in de basis uit de volgende onderdelen:

1.    Omhulsel

2.    Klik pen mechanisme (niet altijd van toepassing)

3.    Inkt

4.    Inkt reservoir (meestal van plastic)

5.    Punt (bal houder)

6.    Bal

Vaak gemaakt van het materiaal wolfraamcarbide. Deze kleine balletjes zijn in verschillende groottes verkrijgbaar, ze kunnen zelfs 0.3mm klein zijn!

Afbeelding 1 – doorsnede van de punt van een balpen

WERKING

Door te schrijven beweegt de bal in de houder van het punt. Door de beweging van de bal vloeit de inkt uit het reservoir naar beneden op de bal, door de rollende beweging van de bal word de inkt overgebracht op het papier. Door het rollende mechanisme in de pen kan men dus schrijven en/of tekenen.

Afbeelding 2 – werking van een balpen

Wist je dat een balpen ook in de ruimte werkt?

Er zit wel een maar aan, de inkt kan in de ruimte ontgassen vanwege geen zwaartekracht of als het te koud is kan de inkt bevriezen.

Wist je dat ze in de ruimte een speciale pen gebruiken?

Deze pen staat ook wel bekend als de ‘space pen’ of de ‘zero gravity pen’. Dit is er zo speciaal aan de pen: het kan schrijven bij nul zwaartekracht, onder water, over nat en vettig papier, en onder verschillende temperaturen!