איך העולם עובד - איך עובדים אופניים חשמליים?
- מיקי שטופלמן
- Oct 5
- 4 min read
בלב המנגנון של אופניים חשמליים נמצא חיישן סיבובים. חיישן הוא רכיב אלקטרוני ש"מרגיש" מה קורה בעולם, ומעביר את המידע הזה למחשב. למשל, חיישן חום יכול לסמן לתנור מתי להפסיק להתחמם, וחיישן תנועה יכול להדליק את האור כשמישהו מתקרב.
תאריך עליית הפרק לאוויר: 24/06/2018.
[חסות]
ג'ינגל: "חינוכית".
[מוזיקת רקע]
קריין: "איך העולם עובד", עם ארנון זמיר.
[מוזיקת רקע מסתיימת]
בואו נצא לסיבוב באופניים. אני… אני אוהב לרכוב. אני אוהב את הרוח ואני אוהב להיות בחוץ ואת הקלילות ואת זה שאני לא צריך להיכנס לאוטו ולספוג את כל הרעש מהכביש. אני אוהב לרכוב בפארקים ובגינות, דברים שבכלל אי אפשר לעשות עם מכונית.
מה אני לא אוהב? עליות. עליות עושות אותי עצוב ועייף וקצת מזיע. וכל כך למה?
אני מקווה שאתם אוהבים לרכוב כמוני, לפחות, ואתם יודעים שבאופניים, אם לא מסובבים את הדוושות, לא זזים לשום מקום. כוח השרירים שלכם, זה מה שמסובב את הגלגלים, ואם יש עליות, אז עובדים יותר קשה. לעומת זאת במכוניות או באוטובוסים לא צריך לסובב את הדוושות. ובאמת כשאני באוטובוס, אני יושב ואני לא מזיע גם בעליות. גם הנהג לא מסובב את הדוושות, אני יודע, בדקתי. האוטובוס נוסע רק בכוח של המנוע שלו בלי קשר לשרירים של אף אחד.
היום באנו לדבר על אופניים חשמליים, וליתר דיוק על למה אופניים חשמליים הם חיה כל כך מוזרה. יש להם מנוע כמו לאוטובוס, אבל הם לא נוסעים אם לא מסובבים את הדוושות, כמו האופניים. אפשר לשבת עליהם ולהרגיש את הרוח, אבל זה לא שאפשר לרכוב עליהם בכלל בלי מאמץ. בישראל מותר לרכוב על אופניים חשמליים רק מגיל 16, וכמובן, כמו כל אופניים, רק עם קסדה. הסיבה לכך היא, שאופניים חשמליים עשויים להגיע למהירויות גבוהות ובמצבים מסוימים זה יכול להיות ממש מסוכן. כל מי שנפל מאופניים רגילים יודע שזה לא נעים, וליפול במהירות גבוהה ועוד מאופניים שהם גם יותר כבדים, זה אפילו עוד פחות סימפטי. בגלל זה, רק מגיל 16 ורק עם קסדה. אל תגלו לאף אחד, אבל גם כשאני רוכב על האופניים החשמליים, אני מרגיש שזה נחשב לי שעשיתי ספורט. זה בגלל הדרך שהאופניים האלה פועלים, אבל קודם כל, בואו נראה איך עובדים אופניים רגילים.
[מוזיקה]
במרכז האופניים, בין שתי הדוושות יש גלגל שיניים. סביב שיני הגלגל מונחת שרשרת, בצורה כזאת שכל שן של הגלגל מושכת חוליה בשרשרת. החלק האחורי של אותה שרשרת מורכב סביב גלגל שיניים נוסף במרכז הגלגל האחורי. כשמסובבים את הדוושות, גלגל השיניים המרכזי מושך את השרשרת, שמסובבת את הגלגל האחורי ו-הופ, נסענו.
אגב, הגלגלים הם לא באותו גודל. הגלגל הקדמי, זה שמחובר לדוושות, הוא בדרך כלל גדול יותר מהאחורי. כך שכל סיבוב של הגלגל הקדמי מסובב את האחורי סיבוב וחצי או שניים. בלי להיכנס יותר מדי עמוק להסברים על מערכות תמסורת או הילוכים, כדאי לדעת, שגלגלים גדולים שמסובבים גלגלים קטנים מהם, מעלים את המהירות שבה האופניים נוסעים.
[סיבוב שרשרת אופניים]
עכשיו, אופניים חשמליים.
יש להם דוושות, יש להם גלגלי שיניים ויש להם גם שרשרת. אבל יש גם מחשב בקרה קטן. זה לא מחשב כזה עם מסך ומקלדת, זה רק החלק הפנימי של המחשב, הלוח. ויש מנוע וסוללה ובלב ליבו של המנגנון יש חיישן סיבובים. [צליל אלקטרוני] חיישן הוא כל רכיב אלקטרוני שמרגיש מה קורה בעולם ומעביר את המידע הזה למחשב. למשל, חיישן חום יכול להגיד לתנור מתי להפסיק להתחמם, וחיישן תנועה יכול להדליק את האור כשמישהו מתקרב. חיישן הסיבובים מורכב בין הדוושות והוא מרגיש את תנועות הסיבוב כשאנחנו מתחילים לפדל. המידע על מהירות הסיבוב של הדוושות מגיע בחוטי חשמל אל מחשב הבקרה ששולח הוראות למנוע, "תוסיף בבקשה עוד מהירות לסיבוב", שיהיה לרוכב קל יותר.
[סיבוב שרשרת אופניים]
אופניים למעשה לא נוסעים מעצמם. הם מגבירים את פעולת הרגליים. אם הרוכב יפסיק לדווש, גם המנוע יפסיק לעזור לו. במכונית למשל, זה לא כך. נהג המכונית מחזיק את ההגה והמנוע עושה את כל העבודה הקשה של לדחוף את הרכב קדימה. ברוב האופניים החשמליים, המנוע ממוקם במרכז אחד הגלגלים והוא מוסיף מהירות בלי להתערב בעבודת הדוושות. נגיד שהתחלנו לנסוע, החיישן הרגיש את זה והמחשב הפעיל את המנוע כדי לעזור לנו.
[קול על רקע דיווש קורא "start"!]
אבל מה קורה אם אנחנו רוצים עכשיו לעצור?
[קול קורא "stop"!]
אם אני רוצה לבלום, [חריקה] אבל המנוע רוצה להמשיך להסתובב, זה יכול להיות ממש לא נעים. אז איך לומר למנוע להפסיק לפעול ומיד?
בשביל זה יש לאופניים החשמליים חיישן נוסף, חיישן הבלימה. חיישן הבלימה הוא מתג שמותקן במעצורי היד של האופניים. לחיצה על מעצור היד לא רק מפעילה את הבלמים על הגלגל עצמו, היא גם מנתקת את המנוע ומסמנת למחשב שהרוכב רוצה לעצור.
אם המנוע הוא השרירים של האופניים, והמחשב הוא המוח, הוא מחליט מתי להניע את השרירים וכמה, מאיפה מגיע למנוע הכוח? איפה האוכל של האופניים? התשובה היא בסוללה, במאגר החשמל של המערכת [צליל אלקטרוני]. סוללה היא כמו מיכל הדלק במכונית. היא מכילה את האנרגיה שהמנוע זקוק לה, וככל שיש יותר חשמל, כך יוכל המנוע שלנו לפעול זמן רב יותר ואנחנו נוכל לנסוע רחוק יותר. אבל יש פה גם בעיה. ככל שנרצה לאגור יותר חשמל בסוללה, כך יהיה צורך בסוללה שהיא יותר גדולה ויותר כבדה. זה כמו תרמיל על הגב שיש בו אוכל ושתיה להרבה ימים. אם נוסיף משקל גדול ונמלא את האופניים שלנו בסוללות, האופניים יהיו כבדים יותר ולכן נצטרך יותר אנרגיה כדי להניע אותם, ולשם כך נצטרך יותר סוללות.
איך נצא מזה? בסוף זה לא יהיה כמו לרכוב על אופניים, זה יהיה כמו לדחוף מריצה עם סוללות.
באופניים חשמליים יש סוללות שנקראות סוללות ליתיום-יון. זה פיתוח יחסית חדש בעולם הסוללות. סוללות ליתיום-יון אוצרות הרבה מאוד חשמל יחסית למשקל ולגודל שלהן, תכונה שקוראים לה צפיפות אנרגיה גבוהה. הן מסוגלות להיטען במהירות, מסוגלות לשחרר את האנרגיה שלהם במהירות, ובניגוד לסוללות ישנות יותר, הן כמעט שלא מתחממות, שזאת תכונה די חשובה בחפץ שנמצא רוב הזמן ממש מתחת לישבן שלכם.
קריין: [בהומור] או או.
יש לאופניים החשמליים עוד תכונה מעניינת, הפעם במנוע. תדמיינו רגע מנוע כמו של מיקסר במטבח [צלילי פעולת מיקסר]. כשאבא מכין עוגה, הוא שם בקערה ארבע ביצים, כוס סוכר, שתי כוסות קמח, קצת תמצית וניל, קורט מלח ולערבב. רגע, זה… לא התוכנית של המתכונים, נכון? הוא מכניס את המקצפה לתוך הקערה ומפעיל את המיקסר. [צלילי פעולת מיקסר] עכשיו לפני שאתם מקשיבים הלאה, עצרו וחישבו. מה ההבדל בצורה בין מנוע של מיקסר למנוע של אופניים חשמליים? במיקסר, גוף המנוע נשאר במקום על השיש ורק המקצפה מסתובבת. באופניים חשמליים המנוע הפוך. כשאנחנו מפעילים אותו, הציר, איפה שמחוברת המקצפה, הוא שמוחזק במקום, וגוף המנוע כולו מסתובב. זה כאילו שהיינו מכניסים את המקצפה לקערה ומיד היה המיקסר מתחיל לרקוד סביבה בהקפות.
גלגל האופניים כולו נבנה סביב המנוע. הציר קבוע לשלדת האופניים, וכשאנחנו מתחילים לדווש, גוף המנוע הוא שמסתובב ומסובב עימו את הגלגל.
אז אמרנו מנוע הפוך, חיישן סיבובים וסוללה צפופה, וכל זה כדי שאני אוכל להרגיש כאילו התעמלתי, אבל ליהנות גם בעליות.
[מוזיקת סיום]
ג'ינגל: "חינוכית".
קריין: הופק על ידי "פודקאסט ישראל מדיה בע"מ".
[חסות]
לעוד פרקים של הפודקאסט לחצו על שם הפודקאסט למטה
Comments