Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Eingangsbeschlatung Elektronik am Nabendynamo


von Klaus R. (klaus2)


Lesenswert?

Hallo zusammen,

hat jmd Erfahrungswerte, wie man am besten die Eingangsbeschaltung eines 
Nabendynamos auslegt? Ich habe derzeit einen Gleichrichter mit 25V Elko 
und einer 20V 1,3W zener als "letzte Rettung" auf der DC Seite, AC 
seitig plane ich eine Suppressordiode, die die >20V (o.ä.) Spitzen 
kappt.

Ich möchte in jedem fall vermeiden, dass mir die Schaltung abraucht, das 
wäre sehr ärgerlich. Ein simples Standlicht mit einer Supressordiode 
unbeaknnten Typs (war fest in der originalleuchte) und einer einfachen 
Spanungsstabilisierung mit EinwegGR und Zenerdiode + BC327 erzeugt seit 
Monaten zuverlässig die 5V und der Goldcap lebt auch noch - ergo scheint 
das alles halb so wild?

Klaus.

von Joachim B. (jar)


Lesenswert?

ich hatte mal als Spitzenspannung 35V ermittelt, DVM im Lenkerkorb, 
bergab mit Rückenwind ohne Begrenzung.

Begrenzer wie oft verbaut sind finde ich doof, diese Energie wird doch 
nur vernichtet ! Ein echter step down Regler könnte das besser in 
nutzbare 5V wandeln, je höher die Eingangsspannung umso geringer der 
benötigte Eingangsstrom was sich positiv auf den Innenwiderstand der 
Quelle auswirkt, satt den "üblichen" 3W könnte so auch evtl. mehr als 5V 
gezogen werden z.B. dann 1A oder gar mehr. Durch die Begrenzung 
verbrauchte mein Navi mehr als den gelieferten Strom was in einem leeren 
Akku endete, auch konnte der nie nachgeladen werden während der Fahrt.

ich würde ja Brückenschaltung aus Schottkydioden wählen Usperr 40V Kondi 
35V und stepdown DC/DC Wandler

ggffs. einen 2ten stepdown für 6(,3) fürs Fahrlicht weil die 
Begrenzerdioden neuerding im Fahrlicht sitzen (auf 6,xV in dem Dreh 
begrenzt also kanpp drunter bleiben um nicht in die Begrenzung zu 
kommen)

alternativ 2x Einweggleichrichtung, +Halbelle zum Kondi mit Stepdown 
-Halbwelle zum Fahrlicht dann wirkt die Begrenzerdiode nur an einer 
Halbwelle und man hat mehr Energie aus dem Dynamo zumindest aus einer 
Halbwelle.

: Bearbeitet durch User
von Matthias L. (limbachnet)


Lesenswert?

Schau doch mal die unter www.forumslader.de eingestellten Schaltungen 
an. Die haben auch gelegentlich ihre Tücken, aber die 
Eingangsbeschaltungen mit Spannungsverdoppler oder Brückengleichrichter 
funktionieren nachweislich gut. Ich habe einen modifizierten 
"Forumslader reloaded"  gebastelt, und der läuft zuverlässig. Allerdings 
mit einem Bleiakku, weil ich Konstantspannungs-Ladung bei anderen 
Akkutypen nicht über den Weg traue...

Jedenfalls wird da nach der Gleichrichtung (oder Spannungsverdopplung) 
natürlich ein Elko als Puffer eingesetzt (35V) und dahinter kommt ein 
Längsregler, die Eingangsseite wird durch eine Suppressor-Diode 
1,5KE22CA geschützt. Allerdings nicht alleine, denn wenn die ganze Chose 
ohne Last läuft und der Akku voll ist, dann geht die Spannung dort hoch 
und die arme Suppressor-Diode kommt arg ins Schwitzen. Deshalb wird dort 
ein Thermoschalter thermisch gut angekoppelt, der bei ungefähr 60°C den 
Einkang einfach komplett abschaltet, bis die Suppressor-Diode wieder 
abgekühlt ist.

Ein hier ganz gut funktionierender und preisgünstiger Thermoschalter ist 
der Pepi-C von Pollin.

von MaWin (Gast)


Lesenswert?

Klaus R. schrieb:
> Hallo zusammen,
>
> hat jmd Erfahrungswerte, wie man am besten die Eingangsbeschaltung eines
> Nabendynamos auslegt? Ich habe derzeit einen Gleichrichter mit 25V Elko
> und einer 20V 1,3W zener als "letzte Rettung" auf der DC Seite, AC
> seitig plane ich eine Suppressordiode, die die >20V (o.ä.) Spitzen
> kappt.
>
> Ich möchte in jedem fall vermeiden, dass mir die Schaltung abraucht, das
> wäre sehr ärgerlich. Ein simples Standlicht mit einer Supressordiode
> unbeaknnten Typs (war fest in der originalleuchte) und einer einfachen
> Spanungsstabilisierung mit EinwegGR und Zenerdiode + BC327 erzeugt seit
> Monaten zuverlässig die 5V und der Goldcap lebt auch noch - ergo scheint
> das alles halb so wild?
>
> Klaus.


Ein Nabendynamo bremst ja auch das Rad, also muss man sich überlegen, 
worum es geht:

Soll der Nabendynamo Strom einer bestimmten Spannung erzeuigen, um etwas 
zu versorgen, oder soll er abgeschaltet werden ?

Was soll mit der bestimmten Spannung passieren, wenn der Nabendynamo 
nicht genügend Strom liefert, also in der Spannung einbricht ?

Wenn diese Spannung aufrecht erhalten werden soll, braucht man ja einen 
Akku, da stellt sich die Frage, ob man erkennen kann, wann der Akku voll 
ist.

Bei NiMH-Akkus kann man das bei so schwankendem Ladestrom nicht 
erkennen, es sei denn, man zählt die Ladungsmenge über fuel gauge mit. 
Also wird man dauerladen, und den Akku so gross auslegen, daß ihm der 
Ladestrom von 500mA nicht schadet, also ca. 4Ah.

Der Vorteil am (nicht defekten) NiMH-Akku ist, daß er die Spannung recht 
konstant hält. Es ist also kein Spannungsregler, kein 
Überspannungsschutz, keine Ladeschaltung nötig, einfach die 
gleichgerichtete Dynamospannung an den Akku aus 5 NiMH Zellen und man 
hat einigermassen konstante 6V.

Ist es ein LiIon oder Bleigel-Akku, darf der keinesfalls weitergeladen 
werden wenn er voll ist, was man an der Spannung erkennt (4.2V bzw. 
2.3V/Zelle). Leider passt die Sapnnung sehr schlecht zur sonstigen 
Fahrradelektrik, 1 Zelle ist zu wenig, 2 bzw. 3 Zellen sind zu viel.

Man kann dann zwei Methoden machen: Abklemmen oder Kurzschliessen. Was 
das Fahrrad weniger bremst, ist unklar, hängt vom spezifischen 
Nabendynamo ab, sollte man also ausprobieren. Ganz schlecht ist 
jedenfalls, den Akku abklemmen und dann die Spannung des Nabendynamos 
nach oben begrenzen weil die Abklemm-Schaltung des Akkus nicht mehr 
Spannung aushält. Dann zieht man die maximale LEistung aus dem 
Nabendynamo und er bremst am stärksten.

Deine Frage oben scheint aber, als ob du gar keinen Akku hast, sondern 
nur einen Goldcap für die Rückleuchte und alles hat wunderbar 
funktioniert. Da stellt sich die Frage, wozu du nun überheupt an eine 
"Eingangsbeschaltung" denkst.

von Harald W. (wilhelms)


Lesenswert?

Joachim B. schrieb:

> Ein echter step down Regler könnte das besser in nutzbare 5V wandeln,

Das müsste dann aber schon ein MPP-Regler sein. Ein normaler Stepdown
würde an einem Dynamo, der mehr eine Stromquelle als eine Spannungs-
quelle ist, nicht richtig funktionieren.
Gruss
Harald

von Mike A. (Gast)


Lesenswert?

Joachim B. schrieb:
> ich hatte mal als Spitzenspannung 35V ermittelt, DVM im Lenkerkorb,
> bergab mit Rückenwind ohne Begrenzung.

... und vermutlich ohne Last. Fahrraddynamos sind weitgehend 
Stromquellen und wie du schon richtig beobachtet hast, habe die eine 
hohe Leerlaufspannung.
(S.5 bzw. 6)
http://enhydralutris.de/Fahrrad/Modellierung_eines_Nabendynamos__Mathias_Magdowski_.pdf

von Klaus2 (Gast)


Lesenswert?

Hallo zusammen,

die Goldcapschaltung ist aktuell drin und soll ersetzt werden. Die Lampe 
2.0 ist bereits fertig, das Innenleben auch. Es geht nur darum, was man 
beachten muss, ob eine TVS22 reicht etc. - die Lampe zieht, wenn sie im 
Standlicht oder "Blinkbetrieb" läuft, wenig Strom, vll 50mA. Intern ist 
ein Liion Akku mit 150mAh (nur für das Standlicht bzw. den uC, der das 
losfahren etc erkennt). Das Fahrlicht wird direkt vom Nabendynamo 
erzeugt, sofern es benötigt wird.
Die Goldcap Schaltung zieht auch quasi nichts, den richtigen 
Schweinwerfer mache ich auch kaum manuell an, es wird also schon jetzt 
kaum Energie gezogen, weshalb ich vermute, dass die TVSxx (muss mal 
schauen, was da verbaut wurde) in Verbindung mit dem Einweggleichrichter 
und der Zener-NPN lange ausreicht...denn das läuft ja bereits Monate 
lang.

Klaus.

von Joachim B. (jar)


Lesenswert?

Harald Wilhelms schrieb:
> Joachim B. schrieb:
>
>> Ein echter step down Regler könnte das besser in nutzbare 5V wandeln,
>
> Das müsste dann aber schon ein MPP-Regler sein. Ein normaler Stepdown
> würde an einem Dynamo, der mehr eine Stromquelle als eine Spannungs-
> quelle ist, nicht richtig funktionieren.
> Gruss
> Harald

komisch, ich habe 2 verschiedene stepdown verbaut, beide funktionieren 
aber da ich nicht mit dem kompletten Messpark radel und alleine weder 
Bohrmaschiene halten und das Vorderrad passend halten kann in der 
Werkstatt wurde der Wirkungsgrad und alle Spannungen und Ströme bei 
jedem Tempo nie gemessen.

Ich weiss nur es arbeitet.

von Klaus R. (klaus2)


Lesenswert?

Hallo zusammen,

so, habe nachgesehen, es ist eine SA6,5CA drin - Überraschung! Hätte 
nicht gedacht, dass eine TVS mit so niedrigem Wert verbaut ist. Macht 
aber Sinn, sonst hält die Halogen wohl nicht lange. Dass jedoch 1W 
reichen, wundert mich um so mehr, wenn auch direkt Fahrtwindgekühlt 
unterm Gehäuse angebracht.
6,5V wären für mich zu wenig, ich brauche bei "Hauptscheinwerfer an" 
mehr Strom, so dass ich mich für eine PKE15CA entscheiden muss, habe eh 
nichts anderes hier. Und dann - hoffen!

Klaus.

: Bearbeitet durch User
von MaWin (Gast)


Lesenswert?

Klaus2 schrieb:
> Die Lampe 2.0 ist bereits fertig, das Innenleben auch.

Super Ansatz, erst mal bauen, dann gucken was eigentlich nötig wäre.

Wenn man an einem Nabendynamo eine Last von 50mA betreiben will, hat man 
es massives Problem.

Man will ja nur diese Leistung ziehen und den Radler nicht mehr treten 
lassen.

Der Nabendynamo ist aber so gebaut, bereits bei geringem Tempo 500mA zu 
liefern.

Der einzig sinnvolle Weg ist, nur 1/10 der zeit den Dynamo zu belasten, 
und ihn 9/10 der zeit keine Leistung abzuverlangen, entweder durch 
abtrennen oder kurzschliessen.

Die Überbrückung übernimmt pronblemlos der LiIon.

Was macht man, wenn der LiIon leer st? Will man dann mit allen 500mA 
laden ?

Dann würde sich eine Schaltung anbieten, die den Gleichrichter mit dem 
LiIon verbindet und bei erreichen der Ladeschlusspannugn von 4.2V 
abschaltet. Dann entlädt sich der LiIon in die 50mA Lampe und die 
Spannung sinkt, bis der Regler wieder einschaltet. Das "rattern" merkt 
man durch die Masseträgheit des Rades nicht.

So weit, so einfach, etwas komplexer wird es wenn eine 350mA Frontlampe 
hinzukommt die eine definierte Menge des Stroms haben will.  Dann gibt 
es 3 Zustände:
Lampe an, braucht Strom, aller Strom in Lampe
Lampe hat genug Strom, Akku nicht voll, aller Strom in Akku
Lampe hat genug Strom, Akku voll, abschalten.

Damit die Lampe weiterleuchtet muss eine Spule ihren Stromfluss aufrecht 
erhalten, die nötige Schaltgeschwindigkeit ergibt sich durch den 
Spulenwert.

Das alles lässt sich problemlos mit einem ICL7665 aufbauen, dazu braucht 
man keine uC.

von Schnick -Schnack (Gast)


Lesenswert?

Hallo

eine kleine Anmerkung:

Wie auch immer du deine Schaltung auslegst:
Streng genommen darfst du daran dann nicht mehr die Fahrradbeleuchtung 
anschliessen, da ja die Schaltung keine zulassung füe den Straßenverkehr 
hat.
Also für die Beleuchtung zur teilnahme am Straßenverkehr müsstes dann 
einen zusätzlichen Dynamo ohne (oder mit zuglassener) 
Eingangsbeschaltung nutzen - eventuell auch eine zugelassene 
Batteriebeleuchtung (ist wohl seit kurzen für alle Fahrräder zulässig ?)

Aber wie schon geschrieben: Streng genommen - jeder Gesetzeshüter wird 
schon froh sein wenn überhaupt die Beleuchtung funktioniert und genutzt 
wird, wenn du zusätzlich nicht tagtäglich in der Großstadt (mit vielen 
Fahrradhooligans) unterwegs ist ist es wahrscheinlicher das du vom Blitz 
getroffenn wirst als das du jemals ärger mit der Polizei wegen 
nichtzugelassener Eingangsbeschaltung und damit höherer Nutzleistung 
deines Dynamos hast.

(Gilt nur fürs Fahrrad - ist ein Motor dran sind öfter die "ländlichen" 
Gesetzeshüter "bereit" die Verkehrsicherheit / Zulässigkeit der 
bestandteile deines Fahrzeugs zu überprüfen - so als kostenlosen 
"Zwischentüv" )  ;-)

mfg

    Schnick Schnack

von Klaus R. (klaus2)


Lesenswert?

Jooo...weeß ich. Scheiß ich drauf, weil Eigenbau mehr Spaß macht. 
Nächtliche Probefahrt war sehr überzeugend, kleines SW Update aber 
nötig. Schnell, langsam - alles wie erwartet.

Klaus.

von Klaus R. (klaus2)


Lesenswert?

@Mawin: Ich habe sehr genau darüber nachgedacht, was ich benötige und es 
funktioniert ja auch exakt so, wie es soll. Ich habe nur im Netz auf den 
"Fahrradseiten" viel Zeug gefunden, alles sehr widersprüchlich & tw. 
auch laienhaft. Da ich keine Lust hatte, meinen Nabendynamo auszumessen, 
wollte ich auch aus Übervorsicht nochmals nachfragen.

Aber Danke für deine freundliche Hilfe :)

Klaus.

Bitte melde dich an um einen Beitrag zu schreiben. Anmeldung ist kostenlos und dauert nur eine Minute.
Bestehender Account
Schon ein Account bei Google/GoogleMail? Keine Anmeldung erforderlich!
Mit Google-Account einloggen
Noch kein Account? Hier anmelden.