Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Laderegler für mein Windrad


von Julius (Gast)


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Hallo,

mein Windrad liefert eine Nennspannung von 6 Volt (Nabendynamo). Als 
Ladeschaltung für einen kleinen Akku (3,7 Volt) wollte ich den LM723 
nehmen. Nun liegt der Arbeitsbereich dieser IS ja erst bei 9,5V. Um 
nicht unnötig Energie zu verbraten hatte ich mir jetzt überlegt durch 
einen Spannungsverdoppler diese Spannung nur für den Regelteil bereit zu 
stellen und den Regelverstärker ganz normal über eine Greatzschaltung zu 
versorgen, die entsprechenden 2 Pins sind ja vorhanden. Ist das so 
möglich oder seht ihr da Probleme?

Gruß und Dank
Julius

PS.: Datenblatt LM 723 : 
http://www.datasheetcatalog.org/datasheet/nationalsemiconductor/DS008563.PDF

von Harald Wilhelms (Gast)


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Julius schrieb:
> Hallo,
>
> mein Windrad liefert eine Nennspannung von 6 Volt (Nabendynamo). Als
> Ladeschaltung für einen kleinen Akku (3,7 Volt) wollte ich den LM723
> nehmen.

Das hört sich nach einem Lithiumakku an. Dafür benötigst Du spezielle
Laderegler, die die Ladespannung auf 1% genau stabilisieren. Standard-
Spannungsregler sind da ungeeignet. Dazu kommt noch, das der 723 nun
wirklich völlig veraltet ist.
Gruss
Harald

von Klaus D. (kolisson)


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Julius schrieb:
> mein Windrad liefert eine Nennspannung von 6 Volt (Nabendynamo).

und wievie Spannung wirklich ?  Bei welchem Strom ?

Julius schrieb:
> Als
> Ladeschaltung für einen kleinen Akku (3,7 Volt) wollte ich den LM723
> nehmen. Nun liegt der Arbeitsbereich dieser IS ja erst bei 9,5V.

also kann es nicht funktionieren

Julius schrieb:
> Um
> nicht unnötig Energie zu verbraten hatte ich mir jetzt überlegt durch
> einen Spannungsverdoppler diese Spannung nur für den Regelteil bereit zu
> stellen

also noch mehr Energie verbraten ?

Julius schrieb:
> die entsprechenden 2 Pins sind ja vorhanden.

Welche Graetzpins siehst du beim LM723 ?

Da sollten wir eher noch mal drüber reden.

Gruss Klaus

von Julius (Gast)


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Wenn ich maximal 4,1 Volt auf den Akku gebe dürfte der doch schon 
geladen werden Strombegrenzung liegt ja bei 150 mA. Soll ja jetzt nicht 
immer randvoll werden. Er soll ja Nachts nur ein paar LEDs betreiben

von Julius (Gast)


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@ Klaus De lisson

ich meine Pin 12 für U vom Spannungsverdoppler und Pin 11 für U von der 
Greatzschaltung

von Harald Wilhelms (Gast)


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Julius schrieb:
> Wenn ich maximal 4,1 Volt auf den Akku gebe dürfte der doch schon
> geladen werden Strombegrenzung liegt ja bei 150 mA. Soll ja jetzt nicht
> immer randvoll werden. Er soll ja Nachts nur ein paar LEDs betreiben

Nun, diese 4,1V würde ich aber mit einem präzisem Multimeter
(keins für ein paar EUR aus dem Bauhaus) überprüfen. Die Gefahr,
das so ein Li-Akku anfängt zu brennen, ist doch recht gross.
Übrigens ist ein Fahrraddynamo nicht besonders gut geeignet,
um wechselnde Lasten zu betreiben. Er ist für eine 3W-Last
optimiert und kann diese dann über einen grösseren Drehzahl-
Bereich mit verhältnismässig konstanter Spannung versorgen.
Bei geringerer Last kann die Spannung durchaus 100V erreichen.
Gruss
Harald

von Klaus D. (kolisson)


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Um die Sache anzukürzen:

zum einen ist LM723 nicht die gute Wahl (siehe Harald Wilhelms)

Find den maximalen Strom raus, den dein Winrad beim schlimmstmöglichen
Wind rauswirft und bau die eine Powerzenerdiode ran, die die Spannung
für deinen Akku begrenzt.
bedenke aber auch den max. zulässigen Ladestrom.

Klaus

von Julius (Gast)


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@Harald Wilhelms
Dieser Gefahr bin ich mir bewusst. Desshalb würde ich im Zweifelsfall 
lieber ein paar hundert mV niedriger gehen. Im Bezug auf die 
Leerlaufspannung habe ich bis jetzt bei meinem Typ positive erfahrungen 
gemacht (Shimano DH-3-20) bei käftigen Wind bei dem sich das Windrad wie 
irre drehte lag die Leerlaufspannung bei um die 20 V.

von Harald Wilhelms (Gast)


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Klaus De lisson schrieb:

> zum einen ist LM723 nicht die gute Wahl (siehe Harald Wilhelms)

> Find den maximalen Strom raus, den dein Winrad beim schlimmstmöglichen
> Wind rauswirft und bau die eine Powerzenerdiode ran, die die Spannung
> für deinen Akku begrenzt.

Ja, am besten auf Basis des TL431. M.W. gibts da
im Datenblatt passende Schaltungen.

> bedenke aber auch den max. zulässigen Ladestrom.

ACK. Allerdings muss sich ein Fahrraddynamo schon ganz
schön anstrengen, um mehr als 0,5A liefern zu können.
Gruss
Harald

von Klaus D. (kolisson)


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Julius schrieb:
> Im Bezug auf die
> Leerlaufspannung habe ich bis jetzt bei meinem Typ positive erfahrungen
> gemacht (Shimano DH-3-20) bei käftigen Wind bei dem sich das Windrad wie
> irre drehte lag die Leerlaufspannung bei um die 20 V.

Dann halte bei dem Irren Wind einfach mal nen 10 Ohm Widerstand dran
und miss , inwieweit die Spannung einbricht. Dann kennst du in etwa
den Innenwiderstand.

.. macht das Dynamo von Hause aus DC oder AC ?
.... gibts mehrere Phasen .. also Gleichrichter extern ?
...... Wie stark ist dein Akku ?
........ was beduetet : "Nur für ein paar Leuchtdioden "?

Klaus

von Harald Wilhelms (Gast)


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Julius schrieb:
> @Harald Wilhelms
> Dieser Gefahr bin ich mir bewusst. Desshalb würde ich im Zweifelsfall
> lieber ein paar hundert mV niedriger gehen.

Nach meiner Erinnerung bringen 100mV Spannungsänderung etwa 15%
Kapazitätsänderung. Und ab 4,3V kanns anfangen zu brennen.
Gruss
Harald
PS: Ein 6V Bleiakku ist da wesentlich unkritischer und
könnte vermutlich ohne grosse Elektronik angeschlossen werden.

von Klaus D. (kolisson)


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@Harald

Harald Wilhelms schrieb:
> bau die eine Powerzenerdiode ran, die die Spannung
>> für deinen Akku begrenzt.
>
> Ja, am besten auf Basis des TL431. M.W. gibts da
> im Datenblatt passende Schaltungen.

und am besten meine selbstgebaute Lieblingsschaltung, die schon
seit Jahren zuverlässig arbeitet.
Durch TL431 sehr präzise .

Verbessern oder Verschlimmern kann man später immer noch,
wenn es kompliziert werden soll.

Klaus

von Julius (Gast)


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Ja ich werde mich mal nach einem anderen IS umsehen. Den LM 723 hatte 
ich nur favorisiert weil ich ih gerade in Form des MAA723 zur Hand 
hatte. Der Nabendynamo liefert AC. Es gibt nur eine Phase die ich extern 
gleichrichte. Der Akku hat 1070 mAh, die LEDs ziehen 100 mA

von Klaus D. (kolisson)


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Nun Julius,

es wurde nicht empholen nach einem IS (bei mir heissen die IC) zu 
suchen,
sondern dir wurde empfohlen die eine variable Leistungs Zenerdiode auf
Basis eines TL431 zu bauen.
Da benötigt man kein IS.
Falls du das nicht kennst und dich fragst ob man das essen kann,
dann sag es einfach und SIE WIRD GEHOLFEN.

Klaus

von Julius (Gast)


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Wenn ich mir das Datenblatt so ansehe kann man den TL431 schon als 
integrierten Schaltkreis bezeichnen. IS deshalb weil wir hier in 
Deutschland sind und wenn es für englische Begriffe deutsche gibt warum 
sollte man sie dann da nicht auch nutzen?

> Falls du das nicht kennst und dich fragst ob man das essen kann,
> dann sag es einfach und SIE WIRD GEHOLFEN.

Da wird wohl einer pampig ;)

von Klaus D. (kolisson)


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Julius schrieb:
> Wenn ich mir das Datenblatt so ansehe kann man den TL431 schon als
> integrierten Schaltkreis bezeichnen. IS deshalb weil wir hier in
> Deutschland sind und wenn es für englische Begriffe deutsche gibt warum
> sollte man sie dann da nicht auch nutzen?
>
>> Falls du das nicht kennst und dich fragst ob man das essen kann,
>> dann sag es einfach und SIE WIRD GEHOLFEN.
>
> Da wird wohl einer pampig ;)

Na siehste. dann haben wir us doch gegeseitig erwischt.
Eine kleine Fangbemerkung reicht und die "umpampigen" Störer
enttarnen sich.
Dies ist bisher reine Theorie und deswegen frage ich dich gern:
"Bist du einer .. also so ein Störer ?"
Da ich noch nie einen solchen kennengelert hatte , würde mich deine 
Antwort
sehr erfreuen.
Solltest du alo weiter über den Dynamo oder gar anderes reden wollen
würde ich mich freuen.

Gruss Klaus

von Julius (Gast)


Angehängte Dateien:

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Im Anhang ist meine aktuelle Schaltung zu finden. Bis jetzt funktioniert 
sie ganz gut. Im Schaltplan ist noch eine Z-Diode mit Kondensator drin 
die ich noch nicht eingelötet habe. Sinn soll sein hohe Leerlaufspannung 
abzufangen und durch Rückgabe der Energie des Kondensators ein 
leichteres anlaufen zu ermöglichen.

Mit dem TL431 habe ich noch nicht rumprobiert weil ich ihn (noch) nicht 
da habe.

von Harald Wilhelms (Gast)


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Julius schrieb:
> Im Anhang ist meine aktuelle Schaltung zu finden. Bis jetzt funktioniert
> sie ganz gut. Im Schaltplan ist noch eine Z-Diode mit Kondensator drin
> die ich noch nicht eingelötet habe. Sinn soll sein hohe Leerlaufspannung
> abzufangen und durch Rückgabe der Energie des Kondensators ein
> leichteres anlaufen zu ermöglichen.
>
> Mit dem TL431 habe ich noch nicht rumprobiert weil ich ihn (noch) nicht
> da habe.

von Harald Wilhelms (Gast)


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Harald Wilhelms schrieb:
> Julius schrieb:
>> Im Anhang ist meine aktuelle Schaltung zu finden. Bis jetzt funktioniert
>> sie ganz gut.

Und wie hoch ist die  p r ä z i s e  Ladespannung? Durch die
Reihendiode ist die sowiso nur schwer zu bestimmen; sie sollte
aber auf 1% genau sein.

>> Im Schaltplan ist noch eine Z-Diode mit Kondensator drin
>> die ich noch nicht eingelötet habe.

Wenn die als Schutz für den Regler dienen soll, würde ich sie auf
etwa 30V dimensionieren. Damit sie nicht selbst durchbrennt, müsste
sie mindestens 10W haben. Ein Reihenelko macht da keinen Sinn.

>> Mit dem TL431 habe ich noch nicht rumprobiert weil ich ihn (noch) nicht
>> da habe.

Die Schaltung funktioniert aber wesentlich besser. Du brauchst dann
weder einen vorgeschalteten Regler noch eine Z-Diode zusätzlich.
Ich würde übrigens auch kein Relais zum schalten der LEDs nehmen.
Das geht mit einem Transistor genausogut und braucht keine kostbare
Energie. Sind in Deinem "LED-Feld" denn schon Vorwiderstände drin?
Gruss
Harald

von Julius (Gast)


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Die Spannung liegt zwischen 4,05V und 4,08V. Mit dem Relais macht schon 
Sinn da ich nicht will das die LEDs erst eine Weile schwach leuchten bis 
sie dann bei voller Dunkelheit ihre ganze Helligkeit "entfalten". Klar 
würde das auch mit Transistoren gehen aber die paar mA sind zu 
verkraften. Die LEDs haben eine Spannung von 3,2 Volt können also hinter 
D6 direkt angeschlossen werden.

von MaWin (Gast)


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> Im Anhang ist meine aktuelle Schaltung zu finden.

Weia.

Was soll C2 an D5, sie wirkungslos machen ?

Hat dein Akku eine einen Schutzschaltung (protection PCB) ?

Wenn nicht, dann ist der LM317 vollkommen unzureichend, D7 ruiniert 
seine Ausgangsspannung komplett.

Und der LDR als Helligkeitschaltung mit halb angezogenem oder halb 
abgeschalteten und daurnd Strom verbrauchenden Relais ist doch nicht 
dein Ernst.

Wie sich deine LEDs bei fallender Spannung von 4.2V auf 2.8V verhalten, 
ist auch ungeklärt.

   +------+            +------+----+--Hell---+
   |      | ~        + |      |    |    |    |
Dynamo Brückengleichrichter Übersp Akku | LEDBank
   |      | ~        - |      |    |    |    |
   +------+            +------+----+----+----+

Der TL431 ist eigentlich eine gute Idee als Leistungs-Z-Diode,
sogar genau genug um LiIon ohne Schutzschaltung begrenzen zu
können, bietet aber leider keine zusätzliche Funktion als
Helligkeitsschalter an und verbraucht viel Strom.

Die Auswahl der Bauteile für die einfachste Schaltung ist nicht
ganz leicht, der LTC1541 ist recht gut geeignet mit 5uA, also
weniger als der Akku durch Selbstentladung verliert.

Die Schaltung 10 im Datenblatt kommt dem nahe was du brauchst:
http://cds.linear.com/docs/Datasheet/15412fd.pdf

Die 6V8 Z-Diode entfällt, weil du keinen 12V sondern nur 4V
Akku hast und den LTC1541 nicht vor Überspannung schützen musst.
Die 3.65M werden 1.19M. Die beiden OpAmps werden vertauscht.
An den zweiten, an dem nun keine 1.2V RefSpannung hängt, kommt

 +1.2V
 |   |     Si4905 (oder ähnlicher LogicLevel PMOSFET)
1Mp  1M      |
 |   +--10M--+
 |   |       |
 |   +--|+\  |
 |   |  |  >-+
 +---(--|-/
 |   |
LDR  1M
 |   |
Masse

Das 1M sind 1 Megaa Ohm Widerstände, 1Mp ist ein 1MOhm Poti
zur Einstellung der Helligkeit bei der das Licht einschaltet,
wohl so ab 10 lux.


Wenn man also das richtige IC verwendet, braucht man 1 IC,
1 Leistungstransistor zum Verbraten der Überschussleistung,
1 MOSFET zum Abklemmen bei Helligkeit, 6 Widerstände zum
Einstellen der Schaltschwellen und Hyserese, und 1 Trimmpoti,
das war's.

von Harald Wilhelms (Gast)


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Julius schrieb:
> Die Spannung liegt zwischen 4,05V und 4,08V.

Wenn das stimmt, wirds wohl ohne Brand abgehen.

> Mit dem Relais macht schon
> Sinn da ich nicht will das die LEDs erst eine Weile schwach leuchten bis
> sie dann bei voller Dunkelheit ihre ganze Helligkeit "entfalten". Klar
> würde das auch mit Transistoren gehen aber die paar mA sind zu
> verkraften.

Für solche Zwecke wurden Komparatoren oder Schmitt-Trigger erfunden.
:-)

> Die LEDs haben eine Spannung von 3,2 Volt können also hinter
> D6 direkt angeschlossen werden.

LEDs "haben keine Spannung" sondern einen Bemessungsstrom.
Durch ein passendes Vorschaltgerät, am einfachsten ein
Widerstand, wird der Strom eingestellt. Wenn Du Dir mal
ein Datenblatt einer LED ansiehst, wirst Du erkennen,
das bei Variation der Spannung um wenige Zehntel Volt
der Strom um mehrere Größenordnungen schwankt.
Gruss
Harald

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