Hallo! Ich habe mich auch mal an einem Projekt versucht, das hier schon seit über zehn Jahren immer wieder auftaucht: Die Wechselspannungsfrequenz eines Nabendynamos als Steuersignal für einen Fahrradtacho nutzen. (siehe z.B. Beitrag "Signal vom Nabendynamo für Fahrradtacho") Meine Schaltung funktioniert im Versuchsaufbau, das Problem für das ich hier Hilfe suche, ist die Stromversorgung, Schaltplan siehe Anhang. Die Wechselspannung die der Nabendynamo liefert, scheint extreme Bereiche erreichen zu können. Ab 20kmh habe ich über 30V gemessen. Mein Ansatz ist der Einbau der Zenerdiode D2 mit Durchbruchspannung 24V, da der LDO U1 maximal 25V Dauerspannung (Peak 30V) verträgt, und darüber abschaltet. Die Schaltung funktioniert grundsätzlich, aber soweit ich die Spannungsbegrenzung mit Zenerdioden richtig verstanden habe, sollte immer ein Widerstand in der Kurzschlusstrecke sein, um den Strom zu begrenzen. Wo käme der hier hin? Oder verstehe ich das grundsätzlich falsch? Beste Grüße, David
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David X. schrieb: > Wo käme der hier hin? Zwischen den + Ausgang des Gleichrichters und der Z-Diode. David X. schrieb: > Oder verstehe ich das grundsätzlich falsch? Nö, das ist schon richtig so. Der Querstrom durch die Z-Diode muss auf ihre maximale Tragfähigkeit begrenzt werden. Du könntest die Spannung auch mit einem einfachen Linearregler begrenzen auf z.B. 12V oder so.
1 | Eingang NPN 1A Ausgang |
2 | C E |
3 | +>--------+----\___/------> |
4 | | | |
5 | - | |
6 | 1k-4k7 | | | |
7 | | | | |
8 | - | |
9 | +------+ |
10 | | K |
11 | Z-Di --- |
12 | \ |
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15 | GND | |
16 | -----------------+--------> |
Angesichts der hohen Eingangsspannung könntest Du anstelle des LDO auch einen Standard-Regler 78xx mit höherer Spannungsfestigkeit einsetzen.
Ich habe einen Nabenrad-Test gefunden https://fahrradzukunft.de/1/labortest-nabendynamos/ dort sind alle Spannungen unter 8V abzulesen. Falls es Spannungsspitzen gibt, treten die wohl im Leerlauf auf. Ich würde vor dem Gleichrichter dem Dynamo einen Widerstand von ca. 1k Ohm parallel schalten, das wäre etwa eine Last von 50mW, damit sollten Spannungsspitzen erheblich niedriger sein. Und nach dem Gleichrichter eine Zenerdiode etwas unter der Spannung, die der Regler maximal verträgt, zB. 12V, so wie in der ursprünglichen Schaltung. Dass die jemals nennenswert belastet würde ist unwahrscheinlich, aber sie schützt den Regler und das Gewissen.
David X. schrieb: > Die Schaltung funktioniert grundsätzlich, aber soweit ich die > Spannungsbegrenzung mit Zenerdioden richtig verstanden habe, sollte > immer ein Widerstand in der Kurzschlusstrecke sein, um den Strom zu > begrenzen. Da der Dynamo eine ziemlich gute Konstantwechselstromquelle darstellt, kannst du den Strom in deiner Schaltung nicht wirklich begrenzen und deshalb macht ein zusätzlicher Widerstand auch wenig Sinn. Und deshalb sind 24V für die Z-Diode auch keine gute Idee (denke über die in der Z-Diode verbratene Leistung nach), sondern besser eine Z-Spannung, die gerade noch hoch genug ist, um die Beleuchtung und die am LDO angeschlossene Last sauber zu versorgen. Der überschüssige Dynamostrom wird dann in der Z-Diode verbraten. Und je kleiner deren Z-Spannung ist, um so kleiner ist die verbratene Leistung. Sinn machen würde eine Z-Spannung von z. B. 6,8V. Je nach Last am LDO sind 1µF als Siebkondensator vielleicht etwas wenig. Wenn man wenigstens den Kurzschlussstrom und die Leerlaufspannung des Dynamos bestimmt hat, kann man die gesamte Schaltung mit wenig Aufwand für alle möglichen Lastfälle (insbesondere mit/ohne Beleuchtung) ziemlich gut simulieren. Mehr dazu z. B. hier: http://www.led-treiber.de/html/quellen.html
Danke für eure Antworten! Matthias S. schrieb: >
1 | > Eingang NPN 1A Ausgang |
2 | > C E |
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Danke, die Schaltung werde ich testen. Mark S. > Angesichts der hohen Eingangsspannung könntest Du anstelle des LDO auch > einen Standard-Regler 78xx mit höherer Spannungsfestigkeit einsetzen. Das wird leider im unteren Bereich blöd. AFAIK gibt's die 78er erst ab 5V Out, d.h. irgendwo 7V+ In. D.h. irgendwo unter 10kmh ist dann dunkel.. Deshalb der Ansatz mit dem LDO, um nen möglichst großen Bereich abzudecken. Josef L. > Ich habe einen Nabenrad-Test gefunden > https://fahrradzukunft.de/1/labortest-nabendynamos/ > dort sind alle Spannungen unter 8V abzulesen. Ja, das hätte ich auch erwartet, dass die Spannung deutlich stabiler ist. Ich habe es im Testbetrieb ohne angeschlossenes Licht probiert, und als einzige Last die (vollständige) Mikrocontroller-Schaltung. Das ist IMHO kein Kurzschluss, aber anscheinend zuwenig Last, um bei 8V zu bleiben. Daher der Ansatz, das zu begrenzen. Im Alltag wird wohl meistens ein Licht parallel laufen, allerdings sollte die Schaltung auch alleine funktionieren.
Eberhard H. schrieb: > David X. schrieb: >> Die Schaltung funktioniert grundsätzlich, aber soweit ich die >> Spannungsbegrenzung mit Zenerdioden richtig verstanden habe, sollte >> immer ein Widerstand in der Kurzschlusstrecke sein, um den Strom zu >> begrenzen. > Da der Dynamo eine ziemlich gute Konstantwechselstromquelle darstellt, > kannst du den Strom in deiner Schaltung nicht wirklich begrenzen und > deshalb macht ein zusätzlicher Widerstand auch wenig Sinn. > > Und deshalb sind 24V für die Z-Diode auch keine gute Idee (denke über > die in der Z-Diode verbratene Leistung nach), sondern besser eine > Z-Spannung, die gerade noch hoch genug ist, um die Beleuchtung und die > am LDO angeschlossene Last sauber zu versorgen. > > Der überschüssige Dynamostrom wird dann in der Z-Diode verbraten. Und je > kleiner deren Z-Spannung ist, um so kleiner ist die verbratene Leistung. > Sinn machen würde eine Z-Spannung von z. B. 6,8V. Interessant, so habe ich das noch nicht gesehen. Ich lese mir den Link mal in Ruhe durch, danke.
David X. schrieb: > Eberhard H. schrieb: >> Der überschüssige Dynamostrom wird dann in der Z-Diode verbraten. Und je >> kleiner deren Z-Spannung ist, um so kleiner ist die verbratene Leistung. >> Sinn machen würde eine Z-Spannung von z. B. 6,8V. > > Interessant, so habe ich das noch nicht gesehen. Ist ja auch Quatsch! Der Dynamo ist eben keine "ziemlich gute Konstantwechselstromquelle"! Er ist viel mehr in seiner Leistung begrenzt. Das heißt er kann natürlich bei 6V 0,5A abgeben, also 3 Watt, aber keinesfalls 24Vx0,5A=12 Watt! Nun kenne ich Deinen Dynamo nicht, bei meinem werksseitige verbauten, mutmaßlichen Chinaexemplar, fließen durch eine 15V Z-Diode noch knapp 30mA, egal wie schnell ich strample...
Radler schrieb: > Er ist viel mehr in seiner Leistung begrenzt. Das heißt er kann > natürlich bei 6V 0,5A abgeben, also 3 Watt, aber keinesfalls 24Vx0,5A=12 > Watt! Nun kenne ich Deinen Dynamo nicht, bei meinem werksseitige > verbauten, mutmaßlichen Chinaexemplar, fließen durch eine 15V Z-Diode > noch knapp 30mA, egal wie schnell ich strample... Die gängigen Z-Dioden sind AFAIK mit 0,7-1,3W spezifiziert. Wenn der Dynamo 3W liefert, und der Rest der Schaltung nicht grade 2W zieht, kann da doch trotzdem zuviel durchgehen?
David X. schrieb: > Die Wechselspannung die der Nabendynamo liefert, scheint extreme > Bereiche erreichen zu können. Ja das ist so. Deswegen haben Fahrräder oft eine Zenerdiode in der vorderen Lampe oder im Dynamo integriert.
David X. schrieb: > Mein Ansatz ist der Einbau der Zenerdiode Wenn du den Nabendynamo BELASTEN willst um Überspannung zu vermeiden, kannst du das so machen. Die Strombegrenzung übernimmt der Dynamo, mit Pech bei 500mA was 15 Watt Z-Dioden erfordert. Mit einer 6V2-Z-Diode waren es wenigstens nir 3.1W. Will man den Nabendynamo aber wie bei abgeschaltetem Licht betreiben, sollte man seine Ausgangsspannung nicht begrenzen. Da deine Schaltung nur wenig Strom zieht, kann man beim Linearregler bleiben. Nimm halt einen, der mehr Spannung aushält, z.B. AF7633 oder LT3011, Der Brückengleichrichter darf kleiner sein.
David X. schrieb: > Wenn der Dynamo 3W liefert, und der Rest der Schaltung nicht grade 2W > zieht, kann da doch trotzdem zuviel durchgehen? Wenn du sonst keine Last angeschlossen hast, werden diese 3W des Dynamos bei einer Z-Spannung von ca. 6V (das entspräche der Nennspannung des Dynamos) in der Z-Diode verbraten (und ein Teil natürlich im vorgeschalteten Brückengleichrichter). Bei einer höheren Z-Spannung ist es eben mehr – einfach mal nachmessen. Je mehr andere Last angeschlossen ist, um so weniger Strom in der Z-Diode. Die Z-Spannung sollte höher sein als die Nennbetriebsspannung von vermutlich 6V. Deshalb habe ich 6,8V vorgeschlagen, denn wenn die Betriebsspannung kleiner ist als die Z-Spannung, fließt in der Z-Diode auch (so gut wie) kein Strom mehr und eine Schutzfunktion ist nicht mehr nötig. Bei nur 30 mA in einer 15V-Z-Diode bei maximaler Strampelrate und ohne angeschlossenes Licht (tatsächlich nach einem Brückengleichrichter gemessen?) würde ich mir schleunigst einen neuen Dynamo anschaffen. Mein japanischer Nabendynamo (ohne Spannungsbegrenzung) ist wohl einiges besser. Beim Original-AXA-HR sind zur Spannungsbegrenzung zwei anti-serielle 7,5V-Z-Dioden im Dynamo verbaut. Im Leerlauf (also ohne Licht) werden dort bei 20 km/h in Summe deutlich mehr als 3W verbraten. Ich schätze, es sind in Summe ca. 5W, die der AXA-HR locker liefert. Auch hier hilft wieder nachmessen.
MaWin schrieb: > Die Strombegrenzung übernimmt der Dynamo, mit Pech bei 500mA was 15 Watt > Z-Dioden erfordert. 15W... Noch son Clown. Zeige mir bitte einen Nabendynamo der 30V 0,5A an seinem Ausgang abgibt. Und wie hat man sich bei solch einem Exemplar eigentlich das Zusammenspiel mit einer konventionellen Beleuchtung vorzustellen? Brennen da bei schneller bergab Fahrt jedes mal alle 6V Glühlampen durch???
Eberhard H. schrieb: > David X. schrieb: >> Wenn der Dynamo 3W liefert, und der Rest der Schaltung nicht grade 2W >> zieht, kann da doch trotzdem zuviel durchgehen? > > Wenn du sonst keine Last angeschlossen hast, werden diese 3W des Dynamos > bei einer Z-Spannung von ca. 6V (das entspräche der Nennspannung des > Dynamos) in der Z-Diode verbraten (und ein Teil natürlich im > vorgeschalteten Brückengleichrichter). > > Bei einer höheren Z-Spannung ist es eben mehr – einfach mal nachmessen. > > Je mehr andere Last angeschlossen ist, um so weniger Strom in der > Z-Diode. > > Die Z-Spannung sollte höher sein als die Nennbetriebsspannung von > vermutlich 6V. Deshalb habe ich 6,8V vorgeschlagen, denn wenn die > Betriebsspannung kleiner ist als die Z-Spannung, fließt in der Z-Diode > auch (so gut wie) kein Strom mehr und eine Schutzfunktion ist nicht mehr > nötig. Mein Testaufbau läuft mit nem Shimano Nexus DH-C3000-3N-NT, der ist mit 6V/3W spezifiziert, mehr sind also unter Last nicht zu erwarten. Die Tacho-Schaltung frisst davon natürlich nur nen Bruchteil. Meine Überlegung war, die Z-Diode deshalb knapp unterhalb dessen zu spezifizieren, was der LDO verträgt, damit sie mit ihrer Schutzfunktion möglichst selten einspringen muss.
Radler schrieb: > 15W... Noch son Clown. Zeige mir bitte einen Nabendynamo der 30V 0,5A an > seinem Ausgang abgibt. Soweit würde ich jetzt nicht gehen. Aber mein DH-3N80 schafft bei 30 km/h ca. 4,2W an 24V (Z-Diode) oder 4,6W an 24 Ohm (Doppelscheinwerfer = 2x 3W Glühlampenbeleuchtung in Serie). Im oben verlinkten Beitrag "fahrradzukunft.de" liefert der DH-3N70 @ 30 km/h laut deren Messungen sogar 12,7V an 24 Ohm (Doppelscheinwerfer). Das sind immerhin stolze 6,7W – aus einem 3W-Nabendynamo! Ich denke, die Leute bei SON sind Profis und keine Clowns. David X. schrieb: > Mein Testaufbau läuft mit nem Shimano Nexus DH-C3000-3N-NT, der ist mit > 6V/3W spezifiziert, mehr sind also unter Last nicht zu erwarten. Wie gesagt: 3W bei einer Nennspannung von 6V. Bei einer höheren Z-Spannung ist es mehr, wenn die Hauptlast (das Licht) fehlt, siehe Beispiele. Man kann das aber nicht linear umrechnen, sondern nur messen oder mit einem guten Ersatzschaltbild des Dynamos simulieren. Für deinen Dynamo müsstest du sowohl den Kurzschlussstrom als auch die Leerlaufspannung bei einigen Geschwindigkeiten messen (wenigstens bei 20 km/h). David X. schrieb: > Meine Überlegung war, die Z-Diode deshalb knapp unterhalb dessen zu > spezifizieren, was der LDO verträgt, damit sie mit ihrer Schutzfunktion > möglichst selten einspringen muss. Diese Überlegung ist eben nicht richtig, siehe oben.
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