ePlan > Fahrrad > Dynamo + Lichtanlage

Fragen zu Schaltungen, Elektronik, Elektrik usw.

Moderator: T.Hoffmann

Benutzeravatar
markus87
Mega-User
Mega-User
Beiträge: 421
Registriert: Sa, 21.04.07, 22:42
Wohnort: Schwandorf / Regensburg

Sa, 19.05.07, 01:52

Hallo zusammen!

Ich arbeite derzeit an einer Fahrradlampe. Den Bauplan für das Gehäuse zu machen war eigentlich recht leicht. Aber die Elektronik, dass ist schon etwas schwerer. ;)

Die Lichtanlage wird an einem Fahrraddynamo mit Wechselspannung angeschlossen. Anschließend sollte alles zu einer Gleichspannung umgewandelt werden und auf 6 Volt herunter geregelt, damit es für den Akku angepasst ist.

Da ich jedoch Neuling in der Sache bin, hoffe ich, dass ihr mir Tipps geben könnt :)

Ach ja, so sieht mein aktueller Plan aus. Ob dieser stimmt weiss ich nicht. Und wie man einen Festspannungsregler in den Stromkreis einbaut auch nicht. :oops: :D

dankende Grüße :)
Markus
1816_Schaltplan_2.jpg
Ich seh die ersten Fehler schon am Horizont schimmern. :wink:
DaCHRlS
Mega-User
Mega-User
Beiträge: 293
Registriert: Mo, 07.05.07, 10:44
Wohnort: Herne / NRW
Kontaktdaten:

Sa, 19.05.07, 02:07

Ist das Ein Bleiakku, oder was hast Du da geplant?

Wie sieht denn die Wechselspannung aus? Steigt die langsam mit der Radumdrehung dann erst an?

Drei LED? Was für welche, wie und wo?
DaCHRlS
Mega-User
Mega-User
Beiträge: 293
Registriert: Mo, 07.05.07, 10:44
Wohnort: Herne / NRW
Kontaktdaten:

Sa, 19.05.07, 03:27

Naja, ok, Du bist vermutlich schon in der Falle, dann gehe ich zunächst einmal auf die Eingangsseite ein.

Du müsstest Deinen Dynamo mit einem Gleichrichter mit Glättung auf eine möglichst gute, wenn auch noch leicht unglatte (sweepende) Gleichspannung bringen. Dieser "Brückengleichrichter" besteht im Grunde nur aus 4 Dioden und zusätzlich einem geeignet ausgelegten Kondensator zu Glättung. Hierbei wird die eingangsseitige Wechselspannung um den Faktor 1,41 auf der Gleichspannungsseite "angehoben". Von hier aus regelt ein Step-Down-Wandler-Schaltkreis die Spannung auf die gewünschte Spannung von 6 Volt herunter.

Bis hierhin schon ein wenig Schaltungsaufwand, aber lösbar. Nun müsstest Du zunächst einmal Akku- und LED-Typ nennen...

Nächtsle
Chris
Benutzeravatar
markus87
Mega-User
Mega-User
Beiträge: 421
Registriert: Sa, 21.04.07, 22:42
Wohnort: Schwandorf / Regensburg

Sa, 19.05.07, 11:20

Hallo DaCHRlS! Schon mal Danke für Deine bisherigen Antworten. ;)

DaCHRlS hat geschrieben:Ist das Ein Bleiakku, oder was hast Du da geplant?
Als Akku dienen 8 Mignon-Batterien (AA) mit 1.5 Volt in zwei Halterungen. Wenn also mal ein Akku ausfallen, sollte macht der andere allein weiter.
DaCHRlS hat geschrieben:Drei LED? Was für welche, wie und wo?
Vorne für die Frontbeleuchtung werden zwei P4 mit 350mA eingesetzt. Und hinten eine oder zwei Superflux in rot.
DaCHRlS hat geschrieben:Wie sieht denn die Wechselspannung aus? Steigt die langsam mit der Radumdrehung dann erst an?
Genau! Wie ich erfahren hab kann jeder Fahrraddynamo, wenn man schnell genug fährt, über 6 Volt produzieren.
Oder ich konzentriere mich einfach auf 4,8V (4x 1,2V-Batterien) :?
Zuletzt geändert von markus87 am Sa, 19.05.07, 11:31, insgesamt 2-mal geändert.
Jan-et
Ultra-User
Ultra-User
Beiträge: 505
Registriert: Mi, 24.01.07, 18:57

Sa, 19.05.07, 11:22

die akkus kann man gut in dem sattelrohr einbauen
HeLgZ
Ultra-User
Ultra-User
Beiträge: 564
Registriert: Fr, 08.12.06, 15:27

Sa, 19.05.07, 11:22

öööh 2p4 auf 350 mah? könnte das ein wenig zu wenig sein??? :D
Benutzeravatar
markus87
Mega-User
Mega-User
Beiträge: 421
Registriert: Sa, 21.04.07, 22:42
Wohnort: Schwandorf / Regensburg

Sa, 19.05.07, 11:24

HeLgZ hat geschrieben:öööh 2p4 auf 350 mah? könnte das ein wenig zu wenig sein??? :D
Naja! Wenn eine Lichtmaschine (Dynamo) nur 6V und 3W schafft. ;)
EDIT: Und außerdem sind wieso schon bessere LEDs in der Entwicklung.
<träum>300 Lumen pro Watt :D</träum>
Zuletzt geändert von markus87 am Sa, 19.05.07, 11:44, insgesamt 2-mal geändert.
DaCHRlS
Mega-User
Mega-User
Beiträge: 293
Registriert: Mo, 07.05.07, 10:44
Wohnort: Herne / NRW
Kontaktdaten:

Sa, 19.05.07, 11:30

Ok, fangen wir mal step für step an...hab Dir zunächst mal die Eingangsseite gezeichnet:
1879_Gleichrichter_1.jpg
Links als Ue eingezeichnet sitzt Deine Wechselstrom-"Lichtmaschine"... ;-)

Der Gleichspannungsoutput sollte hierbei bei 1,41 x der Eingangswechselspannung liegen...
Benutzeravatar
markus87
Mega-User
Mega-User
Beiträge: 421
Registriert: Sa, 21.04.07, 22:42
Wohnort: Schwandorf / Regensburg

Sa, 19.05.07, 11:40

DaCHRlS hat geschrieben:Links als Ue eingezeichnet sitzt Deine Wechselstrom-"Lichtmaschine"... ;-)
Keine Sorge! Die Pläne kann ich bereits lesen. ;)
Aber nicht bauen. :D
DaCHRlS
Mega-User
Mega-User
Beiträge: 293
Registriert: Mo, 07.05.07, 10:44
Wohnort: Herne / NRW
Kontaktdaten:

Sa, 19.05.07, 12:22

Jetzt wird es komplizierter...habe mir jetzt relativ lange Gedanken darüber gemacht und werfe diese jetzt einfach mal offen zur Diskussion in den Raum...

Zunächst einmal ist die "Endseite" relativ klar. Du musst in jedem Fall eine Transistorschaltung aufbauen um einen möglichst geringen Spannungsdrop innerhalb der KSQ für die LED zu produzieren. Das ganze wird relativ aufwendig, da Du jede LED einzeln per KSQ anbinden musst. Für sehr empfehlenswert halte ich die beiden Schaltungen von luckylu und mir im Thema "Bauanleitung / How-To einer KSQ". Beide arbeiten Pulsweitenmoduliert, vermutlich ist die von luckylu deutlich weiter entwickelt, da er höchstwahrscheinlich 98 % mehr Ahnung under erst recht Erfahrung hat als ich... Meine war einfach mal wieder quick and dirty mit Standardbauteilen, die ich hier liegen hatte... ;-)

So, damit hättest Du dann auch die Stromversorgung für die LEDs klar...was nun fehlt ist die Einbindung des Akkus, da wir bislang nur Anfang und Ende der Gesamtschaltung haben...

Die Laderegelung würde ich auf Basis eines fertigen IC integrieren...der MAX713 von Maxim bietet sich hier zum Beispiel an, da er viele Möglichkeiten der Ladeendabschaltung bietet... Problematisch bei allen Lösungen ist, dass Du mindestens 1 Volt über der nominalen Batteriespannung liegen musst, aber das wird durch die Gleichrichterschaltung mit der Spannungsanhebung schon passen.

Eine schnellere Lösung wäre eine dauerhafte Konstantstromladung ohne Endabschaltung mit C/20 bis C/10 mit Hilfe einer weiteren Transistor KSQ ... man müsste dann mal rechnen wie voll die Akkus dadurch tatsächlich gehalten werden können ... möglicherweise reduziert solch eine Lösung dann jedoch die Lebensdauer der Akkus dramatisch! Das sollte hierbei bedacht werden.

Soo...nun muss man sich eine Schaltschwelle bauen, die bei einer gewissen Spannung des Dynamo, die KSQ direkt auf den Dynamo durchschaltet, sowie auch die Akkuladung initiiert. Bei unterschreiten des Wertes muss die Ladeschaltung unterbrochen und die KSQ wieder auf den Akku geschaltet werden.

Somit hätte man mit sehr hoher Wahrscheinlichkeit genau das erreicht was Du haben möchtest. Wichtig wäre noch das man zwischen zwischen der Umschaltbaugruppe und den KSQ noch entsprechend Leistungsfähige Kondensatoren schaltet, um die Spannung zu stabilisieren, vor Allem für den kritischen Moment der Umschaltung Akku <-> Dynamo...den Nachteil, dass die LED bei Abschaltung des Systems nicht sofort ausgehen kann man glaube ich in kaufe nehmen....

Wie seht ihr das? Ich denke das müsste genau so realisierbar sein...
Benutzeravatar
markus87
Mega-User
Mega-User
Beiträge: 421
Registriert: Sa, 21.04.07, 22:42
Wohnort: Schwandorf / Regensburg

Sa, 19.05.07, 12:54

Könnte man es nicht einfach so machen, dass der Strom mit 6 Volt in den Akku eingespeist wird und dann weiter zu den LEDs fließt? So das danach nur noch ein Widerstand von Nöten ist? Wenn es überhaupt so funktioniert. :D

Denn ich kann mir gut vorstellen, dass es auch einfacher geht. ;)
DaCHRlS
Mega-User
Mega-User
Beiträge: 293
Registriert: Mo, 07.05.07, 10:44
Wohnort: Herne / NRW
Kontaktdaten:

Sa, 19.05.07, 14:04

Keine Ahnung...hab noch nie viel mit Akkus zu tun gehabt...eigentlich würde das nicht gehen die Akkus direkt hinter den Gleichrichter zu hängen...in Deinem besonderen Fall kann das jedoch klappen, da der Ladestrom C/10 für Deine Akkus zufällig bei den produzierten 0,5 A des Dynamo liegen...da Du bei kontinuierlicher Ladung von NiMh-Akkus eh zwischen C/10 und C/20 liegen sollst passt das schon ganz gut, selbst wenn Du mal weniger "produzierst"...

Müsste man überlegen was das elektrisch bedeutet, vielleicht ist es von Vorteil, wenn Du dann die Spannung NICHT im Gleichrichter stabilisierst und somit die gepulste Gleichspannung direkt auf den Akku schickst. Es gibt nämlich auch eine gepulste Ladespannung für NiMh Akkus...das wäre dann vielleicht besser...könnte man mal so probieren...obwohl, ne dann ist die Spannung zu niedrig, den Elko zwischen Gleichrichter und Akku solltest Du auch noch reinfrickeln...

Die LED dann aber auf keinen Fall nur mit nem Widerstand hinter den Akku. Da sollte dann je LED ein LM317 + Widerstand, um eine wirklich saubere Versorgung für die P4 zu gewährleisten...die hinteren beiden kannste dann per Widerstand anklemmen, wenn Dir 4 LM317 zu viel sind...

Das würde bedeuten Du bräuchtest nur die 4 Dioden für die Gleichrichtung zwischen Dynamo und Akku, und dann noch einmal 1 Elko, 2 LM 317 und 4 Widerstände zwischen Akku und LED's...

Ist dann aber auch mal wieder quick and dirty, ne "saubere" Lösung wie aus dem Laden is des nit... ;-)
DaCHRlS
Mega-User
Mega-User
Beiträge: 293
Registriert: Mo, 07.05.07, 10:44
Wohnort: Herne / NRW
Kontaktdaten:

Sa, 19.05.07, 15:00

So, dann hier Dein endgültiger Schaltplan. Ich habe jetzt nen 3. LM317 mit rein genommen für die beiden hinteren LED. Durch die Spannungsüberhöhung des Dynamo lässt sich ein Widerstand nicht errechnen, somit MUSST Du ne KSQ benutzen!

Die Widerstandwerte sind auf Deine Angaben errechnet 20 mA (60 Ohm) für die hinteren, 350 mA (3,42 Ohm) für jede P4. Angenommene Treiberbausteine sind LM317, konnte leider die Beschriftung nicht ändern, also nicht wundern...grins...

Wann willst Du das denn bauen?
1879_GleichrichtungAkkuLEDTreiber_1.jpg
Jan-et
Ultra-User
Ultra-User
Beiträge: 505
Registriert: Mi, 24.01.07, 18:57

Sa, 19.05.07, 15:06

da fehlt noch ein schalter eventuell will man ja auch mal die akkus laden ohne licht an deswegen würde ich vorschlagen einen schalter einzubauen nach dem akku.
DaCHRlS
Mega-User
Mega-User
Beiträge: 293
Registriert: Mo, 07.05.07, 10:44
Wohnort: Herne / NRW
Kontaktdaten:

Sa, 19.05.07, 15:16

Halte ich in der Konstellation für riskant, da es dadurch, dass die Ladeschaltung jetzt weggelassen wurde auch keine Ladeabschaltung mehr gibt...kann man natürlich machen, allerdings kann man dann auch schnell die Akkus damit vernichten...
Synthy82
Hyper-User
Hyper-User
Beiträge: 1956
Registriert: Do, 05.04.07, 15:15
Wohnort: Hamburg
Kontaktdaten:

Sa, 19.05.07, 15:35

HeLgZ hat geschrieben:öööh 2p4 auf 350 mah? könnte das ein wenig zu wenig sein??? :D
Falls du nicht gerade HID-Fahrradlampen gewohnt bist, leg ich das mal in der Ironiekiste ab. ;-)
Benutzeravatar
markus87
Mega-User
Mega-User
Beiträge: 421
Registriert: Sa, 21.04.07, 22:42
Wohnort: Schwandorf / Regensburg

Sa, 19.05.07, 20:35

Jan-et hat geschrieben:da fehlt noch ein schalter eventuell will man ja auch mal die akkus laden ohne licht an deswegen würde ich vorschlagen einen schalter einzubauen nach dem akku.
Dachte ich mir auch gerade. :)

Wobei es mich bei dem Plan enorm wundert, dass kein Festspannungsregler vor dem Akku integriert ist. Oder ist dieser unwichtig? :?
EDIT: Das scheinen wohl die LM317 zu sein?
DaCHRlS
Mega-User
Mega-User
Beiträge: 293
Registriert: Mo, 07.05.07, 10:44
Wohnort: Herne / NRW
Kontaktdaten:

Sa, 19.05.07, 20:38

Mignon Akkus werden mit konstantem Strom, nicht mit konstanter Spannung geladen!!! Das ist eigentlich auch der Grund dafür warum das überhaupt so quick and dirty wie Du wolltest funktionieren kann... ;-) Eigentlich müsste ein Laderegler, so wie der erwähnte MAX713 vor den Akku, aber das ist dann schon wieder ne aufwändigere Sache, das wolltest Du ja nicht...

In Deinem besonderen Fall kann das wie gesagt aber tatsächlich so funktionieren, da Du automatisch nur einen begrenzten Strom über den Dynamo produzierst...
Zuletzt geändert von DaCHRlS am Sa, 19.05.07, 20:42, insgesamt 1-mal geändert.
DaCHRlS
Mega-User
Mega-User
Beiträge: 293
Registriert: Mo, 07.05.07, 10:44
Wohnort: Herne / NRW
Kontaktdaten:

Sa, 19.05.07, 20:39

Ja und nein, die LM317 sind als Konstantsromquellen integriert und regeln lediglich den Stromfluss zu den LED...
Benutzeravatar
markus87
Mega-User
Mega-User
Beiträge: 421
Registriert: Sa, 21.04.07, 22:42
Wohnort: Schwandorf / Regensburg

Sa, 19.05.07, 20:45

DaCHRlS hat geschrieben:Mignon Akkus werden mit konstantem Strom, nicht mit konstanter Spannung geladen!!! Das ist eigentlich auch der Grund dafür warum das überhaupt so quick and dirty wie Du wolltest funktionieren kann... ;-)
Kann man bei quick and dirty überhaupt es was sinnvolles lernen? :D
Wer sagt überhaupt, dass ich es einfach wollte? ;)

Dann braucht ich also vor dem Akku noch einen Festspannungsregler und einen... Ei-karamba ist das schwer :D
DaCHRlS
Mega-User
Mega-User
Beiträge: 293
Registriert: Mo, 07.05.07, 10:44
Wohnort: Herne / NRW
Kontaktdaten:

Sa, 19.05.07, 21:06

Nein, keine Spannungsregelung...wenn überhaupt könntest Du entweder den Ladestrom (NICHT die Spannung) konstant halten oder aber einen echten Laderegler wie den MAX713 zwischen Gleichrichter und Akku integrieren...wobei Du ja gesagt hast dass der Dynamo ohnehin nur 6 Volt / 3 Watt produziert...durch die Gleichrichtung wird der Strom im selben Verhältnis fallen wie die Spannung steigt, was bedeutet dass Du ohnehin nie C/10 Ladestrom an den Akku bekommen wirst... ;-)
Benutzeravatar
markus87
Mega-User
Mega-User
Beiträge: 421
Registriert: Sa, 21.04.07, 22:42
Wohnort: Schwandorf / Regensburg

Sa, 19.05.07, 21:09

Könnte man mit einem Bleiakku oder etwas anderem das Problem lösen?
Und was ein Strom ist weiss ich schon. Hab nur in eine andere Richtung gedacht. ;)
DaCHRlS
Mega-User
Mega-User
Beiträge: 293
Registriert: Mo, 07.05.07, 10:44
Wohnort: Herne / NRW
Kontaktdaten:

Sa, 19.05.07, 21:17

Bleiakku ist noch schwieriger...der grundsätzliche Unterschied beim Laden ist, dass der Bleiakku mit konstanter Spannung geladen wird, was in Deinem Fall noch schwieriger sein dürfte, man müsste dann den Spannungsglättenden Kondensator deutlich größer auslegen, um das hinzubekommen denke ich. Abgesehen davon sind die Bleiakkus deutlich schwieriger im Umgang ... da müsstest Du nen Tiefentladeschutz, echte Ladeendabschaltung etc. integrieren, um den einigermaßen zu schonen und zu schützen ...
DaCHRlS
Mega-User
Mega-User
Beiträge: 293
Registriert: Mo, 07.05.07, 10:44
Wohnort: Herne / NRW
Kontaktdaten:

Sa, 19.05.07, 21:20

Schön wäre es noch eine zweite Meinung zu hören...ich schreib mal luckylu ne pm, vielleicht kann er sich diesen Thread mal ansehen und entweder Fehler aufdecken oder grünes Licht geben...dann haben wir nämlich ne echte Expertenmeinung zu dem Thema und Du kannst endlich loslegen... ;-)
Benutzeravatar
markus87
Mega-User
Mega-User
Beiträge: 421
Registriert: Sa, 21.04.07, 22:42
Wohnort: Schwandorf / Regensburg

Sa, 19.05.07, 21:22

Und was ist mit dem Schalter? *heul* :D
Ach ja! Für jeden Fußgänger der durch die Fahrradlampe erblindet, seit Ihr verantwortlich. :wink:
EDIT: Doppelt erblindet besser als eine allein. :D
Antworten