CYCLE TO SUSTAIN Resumen del Proyecto

University of San Diego
Cycle to Sustain
CYCLE TO SUSTAIN
Autor: Flamarique Solera, Javier
Director: Lord, Susan M.
Entidad Colaboradora: San Diego Gas & Electric
Resumen del Proyecto
La conservación de energía se ha convertido en una cuestión de vital
importancia así como el crecimiento de la generación eléctrica con fuentes renovables.
Como consumidores de electricidad, la población debe tener una noción de la cantidad
de energía eléctrica que consume cada día y ser consciente de cómo sus diferentes
hábitos de consumo influyen directamente sobre el medio ambiente. El objetivo de
Cycle to Sustain es crear una aplicación que haga palpable la energía que los estudiantes
de la Universidad de San Diego consumen en el día a día. El diseño convierte la energía
mecánica de la rueda de una bicicleta estática en energía eléctrica a través de un
generador. Esta energía es usada para alimentar una pantalla que muestra la relación
entre el trabajo físico del ciclista y la cantidad de energía usada para hacer funcionar
diferentes aparatos eléctricos, promoviendo así la eficiencia y la conservación de la
energía. Dando a los estudiantes la oportunidad de comparar su trabajo físico con el
consumo energético de aparatos electrónico que usan diariamente y pudiendo
experimentar de primera mano cómo vivir una forma de vida más eficiente en términos
energéticos.
Con el ánimo de promover la sostenibilidad en el campus el proyecto fue
presentado y experimentado en el Día de La Tierra organizado por la Universidad de
San Diego el 19 de Abril de 2011. Los estudiantes montaban en la bicicleta y
observaban cuanta energía eran capaces de generar. Usando la pantalla interactiva,
podían seleccionar diferentes aparatos eléctricos y comparar la energía necesaria para
alimentarlos con el esfuerzo necesario al pedalear que requería cada aparato.
En la Figura 1 se muestra lo que el usuario puede ver en la pantalla:
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Cycle to Sustain
Figura 1: Salida en Pantalla
El sistema utiliza una bicicleta estática para generar energía mecánica y
convertirla en energía eléctrica a través de un generador. Esta conversión tiene lugar al
transmitir el giro de la rueda de la bicicleta al eje del generador a través de una rueda
neumática. A la salida del generador un regulador de tensión asegura que el voltaje sea
el apropiado para nuestra aplicación (12V). La pantalla se alimenta desde este regulador
y a su vez está conectada con un microprocesador. Éste recibe señales de la salida del
generador para calcular la energía que está siendo generada. Las opciones elegidas por
el usuario en la pantalla son recogidas por el microprocesador que variará las cargas de
tal manera que pedalear sea más o menos difícil para el usuario según el aparato
seleccionado. Finalmente la energía generada por el ciclista se muestra a través de la
pantalla.
En la Figura 2, se presenta un diagrama general del sistema.
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Cycle to Sustain
Relay Circuit
Archos 9 Tablet PC
PIC18F4550
Microcontroller
LM5118 Eval.
Voltage
Regulator
Generator
Transmission System
Figure 2: Diagrama General del Sistema
Los principales componentes del sistema son la transmisión, el generador, el
regulador de tensión, el circuito de relays, el microprocesador y la pantalla. La pantalla
incorpora conceptos de sostenibilidad y eficiencia energética mostrando datos y
acciones a seguir en relación con la cantidad de energía que está siendo generada por el
usuario según el aparato seleccionado. El objetivo principal de este proyecto en
términos generales es promover la eficiencia y el ahorro energético entre los estudiantes
de la Universidad de San Diego.
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Cycle to Sustain
CYCLE TO SUSTAIN
Author: Flamarique Solera, Javier
Director: Lord, Susan M.
Affiliation: San Diego Gas & Electric
Project Abstract
Energy conservation is becoming more important as the demand for electricity
from renewable energy sources continues to increase. As consumers of electricity,
people should have a grasp of the amount of electrical energy that they use every day
and understand how their choices and habits effect the environment. The goal for Cycle
to Sustain was to provide a tangible display of the amount of energy that students use.
The design converts the mechanical energy from the wheel of a spin bicycle into
electrical energy, and uses that energy to power a display screen. The system promotes
energy efficiency and conservation by relating physical work to the amount of power
that is used in common electrical devices and appliances. By providing students the
opportunity to compare their physical work to their daily electricity usage, they have
witnessed firsthand what they can do to live a more energy efficient lifestyle.
The project successfully encompassed these goals, emphasized the overarching
theme of sustainability, and was displayed at the University of San Diego Earth Day
Fair on April 19th, 2011. Students were able to ride the bicycle and view how much
power they could output. Using the interactive display, students then selected from a
number of typical appliances and compared their power output to the power required to
run these appliances.
In Figure 1, we present what it is showed on the screen when the user is
pedaling:
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Cycle to Sustain
Figure 2: Output on de Screen
The overall design uses a spin bike to generate mechanical energy that is
converted into electrical energy using a generator. This conversion takes place as the
wheel of the stationary bike turns the generator shaft through the connection of a rubber
shaft wheel. From the output of the generator, a voltage regulator is used to ensure that
the voltage output is suitable to power our system (12V). The display screen is powered
from this regulated output while interfacing with both the microprocessor and the user.
The microprocessor receives signals from the system to calculate the power output of
the user. The user input on the screen is also used with the microcontroller to switch
loads depending on the cyclist’s appliance selection. Finally, the power output
information is displayed to the user through the display screen program.
In Figure 2, we have a general diagram of the overall design concept.
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Relay Circuit
Archos 9 Tablet PC
PIC18F4550
Microcontroller
LM5118 Eval.
Voltage
Regulator
Generator
Transmission System
Figure 2: Overall Design Concept Diagram
The main subsystems of the design include the transmission, the generator, the
voltage regulation and relay circuit, and the microprocessor and display screen. The
display screen incorporates the concepts of sustainability and energy efficiency by
displaying facts that correlate to the amount of energy being created from the bicycle.
As a whole, this project works to make energy tangible to its users by providing a
tangible correlation between physical work and electrical energy.
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