Moin! Es geht um die Leistungsanpassung für einen Fahrraddynamo und eine LED für den Scheinwerfer. Fahrraddynamos verhalten sich ja eher wie Konstantstromquellen und liefern 500mA bei 6V (also 3W). Die LED, die ich einsetzen möchte, benötigt 700mA bei 3,9V (also 2,73W). Würde ich die LED einfach über Gleichrichter, Elko, Vorwiderstand am Dynamo betreiben, wäre ja bei 500mA Schluss und die Spannung würde wahrscheinlich irgendwo bei 3,5V zusammenbrechen. Das würde einer Leistung von gerade mal 1,75W entsprechen. Um die Ausgangsleistung des 3W-Dynamos möglichst maximal auszunutzen, dachte ich an einen DC/DC-Wandler, der über Gleichrichter und Elko vom Dynamo versorgt wird und am Ausgang entsprechend einen höheren Strom bei niedrigerer Spannung liefern soll. Ist das theoretisch und praktisch so möglich oder laufe ich da völlig in die falsche Richtung?
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Verschoben durch Moderator
Du brauchst beim Fahrradfahren in Garten kein Licht. Und auf öffenlichen Strassen ist dein Selbstbau sowieso unzulässig und die Rennleitung stellt dir ein Ticket aus. Ausserdem willst du nicht die maximale Leistung aus einem Dynamo holen, denn du musst diese Leitung treten. Du willst gerade genau so viel haben, wie die Beleuchtung braucht, und das sind maximal 3 Watt. Eine Leistungswandldung (weniger Strom bei mehr Spannung ziehen) ist sogar ungeregelt möglich. Ein NE555 kann einen Takt definierte Pulsbreite ausgeben, und ein Tiefsetzsteller (in diesem Fall passt das unsägliche Wort aus teutschen rückständigen Schulen ausnahmnsweise mal, da keinerlei Regelung vorhanden ist) wandelt das +6V |S NE555 ---|I LogicLevel PMOSFET für mehr als 1A oder BC369 | LED GND--|>|--+--500uH----|>|-- GND Allerdings frisst die dazu nötige Gleichrichtung mehr, als die Schaltung an Effizienz gewinnen kann.
Strom überprüfen ob es wirklich nur 500mA sind und am besten so lassen wie es ist. (Mit den 5/7 der Lichtleistung leben) Du brauchst keinen DC/DC-Wandler im klassischen Sinne sondern eine geschaltete Konstantstromquelle mit 700mA. Den Vorwiderstand schlag dir lieber aus dem Kopf. Zulässig wird das sicher nicht sein, weil die Konstruktion bei halber Nenngeschwindigkeit (für den 6V-Dynamo) überghaupt kein Licht mehr erzeugt. Stephan
Ich würde nicht sagen, dass ein Dynamo eine Konstantstromquelle ist. Es hat eine maximal Leistung, die bei einer bestimmten Drehzahl erreicht wird, und eine maximale Spannung, die aber höher als die Nennspannung und kaum stabilisiert, also sehr lastabhängig ist. Wenn alle deine Lampen mehr Leistung vertragen als das Dynamo liefern kann, musst du eigentlich gar nicht stabilisieren. Ich würde sogar von einem Brückengleichrichter abraten und stattdessen die LEDs antiparallel schalten. Ein Brückengleichrichter verheizt nur unnötig Leistung (Spannungsabfall: mind. 1.2V).
Jan schrieb: > Die LED, die ich einsetzen möchte, benötigt 700mA bei 3,9V (also 2,73W). > Würde ich die LED einfach über Gleichrichter, Elko, Vorwiderstand am > Dynamo betreiben, wäre ja bei 500mA Schluss und die Spannung würde > wahrscheinlich irgendwo bei 3,5V zusammenbrechen. M.E. wäre da die beste Lösung, wenn Du zwei 0,5A-LEDs in Reihe schaltest. Das wäre auch optisch günstig, da man eher ein elliptisches Leuchtfeld möchte. Mit 2LEDs hast Du eine spannung von ca. 7...8V, die normale Dynamos auch bei durchschnittlichen Fahrgeschwindigkeiten liefern können. Wenn Du einen Wandler einsetzen willst, müsste das ein MPPT sein, ähnlich wie man ihn für Solaranlagen verwendet. Das ist technisch ziemlich aufwändig. Gruss Harald
Stephan schrieb: > Du brauchst keinen DC/DC-Wandler im klassischen Sinne sondern eine > geschaltete Konstantstromquelle mit 700mA. Die ja letztlich ein DC/DC-Wandler ist. ;-) So ungefähr nach dem Prinzip funktionieren auch die LED-Leuchten, die es gibt, wobei sie wohl keine ausgeprägte Regelfunktion haben (hatten wir hier schon mal diskutiert). Funkiontiert trotzdem ganz gut. ;-) > Zulässig wird das sicher nicht sein, weil die Konstruktion bei halber > Nenngeschwindigkeit (für den 6V-Dynamo) überghaupt kein Licht mehr > erzeugt. Die Erfahrung mit LED-Leuchten widerspricht dieser These. Im Gegenteil, da kein Glühfaden auf Nenntemperatur gebracht werden muss, springt die LED bereits bei sehr viel geringeren Geschwindigkeiten an, bei denen eine Halogenlampe zwar bereits Leistung verbraucht hat, aber man von diesem Leistungsumsatz noch nichts sehen konnte. Bei der LED-Leuchte bekommt man dann regelrecht einzelne Lichtblitze. Was zu bedenken ist bei der Schaltung: bei geringen Drehzahlen hast du eine pulsierende Gleichspannung, die sich nicht glätten lässt. (Alle verfügbare Energie wird ja zur LED gebracht, da bleibt nichts mehr zum Laden des Kondensators.) Der Schaltwandler muss also für jede Halbwelle erneut anspringen. Ich vermute, dass diese Tatsache einer der Gründe ist, warum die Busch&Müller-Leuchten eine eher einfach anmutende Elektronik besitzen, ohne übertriebenen Schnickschnack. Eher Konstantleistung schrieb: > Ich würde nicht sagen, dass ein Dynamo eine Konstantstromquelle ist. Doch, ist sie. Der Generator hat ein Kennlinienfeld ungefähr so:
1 | ^ |
2 | U | |
3 | |........... |
4 | | --.. |
5 | | -- |
6 | |........... .. |
7 | | --.. - |
8 | | --.. . |
9 | |............ | | |
10 | | ---.. | | |
11 | | --.|| |
12 | | .|| |
13 | | | |
14 | +--------------------------> |
15 | ^ I |
16 | | |
17 | Arbeitspunkt |
Die drei Kurven sind für verschiedene Drehzahlen. Durch die Wahl des Arbeitspunkts sehr weit rechts im Kennlinienfeld ergibt sich nahezu Konstantstromverhalten für verschiedene Drehzahlen. Im Gegenzug arbeitet die Lima aber nicht im Bereich der maximalen Leistungsabgabe (der Punkt dafür wäre weiter oben), und die Leerlaufspannung wird sehr hoch bei hoher Drehzahl. Dafür wiederum ist der Spannungsabfall für eine Grätzbrücke völlig wurscht, Spannungsreserven hat die Lima ausreichend.
Jörg Wunsch schrieb: >> geschaltete Konstantstromquelle mit 700mA. > > Die ja letztlich ein DC/DC-Wandler ist. ;-) Schon klar. Wollte vorwiegend den Begriff reinbegringen und die Vorwiderstandsidee verwerfen. Jörg Wunsch schrieb: >> Zulässig wird das sicher nicht sein, weil die Konstruktion bei halber >> Nenngeschwindigkeit (für den 6V-Dynamo) überghaupt kein Licht mehr >> erzeugt. > > Die Erfahrung mit LED-Leuchten widerspricht dieser These. Bei 3V hätte ich angenommen, dass die Glühlampe schon etwas "Lichtsignatur" liefert. LED+Gleichrichter dürfte da noch dunkel sein, die geht erst um 4V an. 2 antiparrallele LEDs sollten etwa bei der gleichen Spannung loslegen und dann auch schnell heller sein. Jörg Wunsch schrieb: > Eher Konstantleistung schrieb: >> Ich würde nicht sagen, dass ein Dynamo eine Konstantstromquelle ist. > > Doch, ist sie. Drum: wenn der Dynamo bei 500mA, max. 600mA liegt einfach direkt anschließen. Der hat die fast genau passende Konstantstromquelle ja quasi eingebaut. Stephan
Stephan schrieb: > Bei 3V hätte ich angenommen, dass die Glühlampe schon etwas > "Lichtsignatur" liefert. Klar, aber bei einer Drehzahl, bei der die LED bereits gut Licht gibt, ist die Glühlampe mit ihrem fetten Kaltwiderstand erst bei 1 V angekommen. Wenn die Drehzahl so hoch ist, dass das Glühobst schon auf 3 V kommt, dann hat die LED schon geschätzte 80 % ihrer Helligkeit. Für ein 16-Zoll-Kinderfahrrad, an dem sich nur ein Seitenläufer- dynamo montieren ließ, hatten wir seinerzeit extra die billigste LED-Leuchte gekauft, damit überhaupt Licht rauskam: mit Glühobst konnte man bei der geringen Geschwindigkeit dieses Fahrrads nur eine trübe Funzel bekommen. (Beim Seitenläufer ist ja die Drehzahl proportional zur Geschwindigkeit und unabhängig von der Größe der Laufräder. Die größeren Kinderfahrräder haben dann Nabendynamos bekommen, die auch bei geringer Geschwindigkeit schon ganz gut Drehzahl machen.) > LED+Gleichrichter dürfte da noch dunkel sein, > die geht erst um 4V an. Das ist doch egal, siehe Strom-Spannungs-Diagramm. Solange die Lima leer läuft (weil die LED noch keinen Strom zieht), geht die Spannung einfach rapide hoch. Das macht sie auch schon bei recht geringer Drehzahl, solange keine Last dran ist. (Wenn man natürlich noch Glühobst in der Schlussleuchte hat, klappt das nicht mehr.) > Drum: wenn der Dynamo bei 500mA, max. 600mA liegt einfach direkt > anschließen. Entsprechend simpel ist die B&M-Elektronik ja auch aufgebaut. Aber einen kleinen Schaltwandler haben sie schon noch an Bord. Weiß nicht, ob der eventuell nur für das Standlicht da ist. > 2 antiparrallele LEDs sollten etwa bei der gleichen Spannung loslegen > und dann auch schnell heller sein. Die kann man aber nicht mehr sinnvoll fokussieren. Dort liegt ja ohnehin das größere Problem, nicht in der Energie- versorgung der LED. Man braucht einen gescheiten Reflektor, der das Licht dann auf die Fahrbahn bringt. Oder um Olaf Schultz zu zitieren[1]:
1 | In der Gefahr mich zu wiederholen: Rotationssymmetrische |
2 | Abstahlcharkaterisitken von Optiken haben an im Straßenverkehr |
3 | bewegten Gefährten nicht's zu suchen PUNKT |
[1] http://www.enhydralutris.de/Fahrrad/LEDWerfer0402/
Jörg Wunsch schrieb: > Doch, ist sie. Eine Konstantstromquelle liefert nach meinem Verständnis immer die gleiche Stromstärke, unabhängig von der Last. Das ist bei einem Dynamo nicht der Fall.
Eher Konstantleistung schrieb: > Jörg Wunsch schrieb: >> Doch, ist sie. > > Eine Konstantstromquelle liefert nach meinem Verständnis immer die > gleiche Stromstärke, unabhängig von der Last. Das ist bei einem Dynamo > nicht der Fall. Eine Spannungsquelle, wie z.B. eine Batterie sollte unter allen Bedingungen eine konstante Spannung liefern. Das ist aber bei den meisten Spannungsquellen nicht der Fall. Ein Dynamo ist zwar keine KSQ; mit dem Wort Stromquelle ist es aber besser charaktisiert, als mit dem Wort Spannungsquelle. Gruss Harald
Eher Konstantleistung schrieb: > Eine Konstantstromquelle liefert nach meinem Verständnis immer die > gleiche Stromstärke, unabhängig von der Last. Mit der Einschraenkung, dass auch diese sich an das Ohmsche Gesetz haelt. fonsana
Eher Konstantleistung schrieb: > Eine Konstantstromquelle liefert nach meinem Verständnis immer die > gleiche Stromstärke, unabhängig von der Last. Das ist bei einem Dynamo > nicht der Fall. Ja, sie ist nicht völlig konstant, aber in guter Näherung. Schalt' deiner Last einen 3-Ω-Widerstand in Reihe und miss den Strom, er sinkt nur unwesentlich. Die Generatorspannung steigt dabei natürlich an, und auch die entnommene Leistung, du musst also mehr strampeln. Darum ist es auch beim klassischen Glühobst kritisch, mit einer ausgefallenen Glühlampe (auch, wenn's nur die des Schlusslichtes ist) weiterzufahren: die verbliebene Lampe muss dann den vollen Strom übernehmen, weil die Spannung entsprechend ansteigt, und das macht sie nicht mehr lange. (Falls gar die 2,4-W-Lampe durchbrennt, ist die verbliebene 0,6-W-Lampe bereits nach wenigen Metern auch kaputt.)
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