Wechselspannung Nabendynamo begrenzen

[Daniel B. (daniel10)]

Hallo.
Ich bin momentan dabei meinen Reedkontakt vom Fahrradtacho durch 
auswerten der Nulldurchgänge vom Nabendynamo zu ersetzen. Das zählen der 
Impulse übernimmt ein kleiner Attiny 10. Es funktioniert alles bis auf 
die Spannungsbegrenzung...
Ein eigentlich unnötiges Projekt, ich weiß, aber ich wollte das schon 
lange mal probieren, und weil es bisher so schön funktioniert, solls nun 
auch eingebaut werden.

Ich habe mich für 1,8V entschieden, um ab 3Km/h bereits Impulse zählen 
zu können, falls man mal das Rad schiebt. Ab knapp 2Km/h hab ich 1,8V 
Spannung für den Attiny. Das klappt soweit schön, nur es droht an der 
Spannungsbegrenzung zu scheitern.
Sobald ich ohne Licht fahre, wird die Nabendynamo Spannung nicht mehr 
begrenzt. Ein IC hab ich mir bereits zerstört, seitdem fahre ich 
provisorisch mit Dauerlicht. Das ist für mich keine Lösung, da mein 
Licht eine Automatikfunktion hat, die ich auch weiterhin nutzen möchte.
Ich habe gestern mal ein paar Fahrten gemacht und gemessen: bei 10Km/h 
liegen 7,5V und bei 20Km/h 15V Wechselspannung im unbelasteten Zustand 
an, also ohne Verbraucher. Spannung steigt ziemlich linear an, bei 
40Km/h Bergab z.B. würden 30V anliegen und mein LDO samt ATtiny würden 
abrauchen, wie es bereits einmal geschehen ist. Eine TVS Diode im SMC 
Format hatte ich auch schon Probiert, SMCJ7.5CA. Diese wurde nach 2min. 
Fahrt bei 25Km/h bereits über 200°C heiß, funktioniert also auf Dauer 
nicht. Nun weiß ich nicht, ob 2 Zener-Dioden mit 3-5W nicht auch zu heiß 
werden würden.
Aus anderen Forenbeiträgen hier wurde eine Art Crowbar oder sowas 
vorgeschlagen, die man mit einem Triac und zwei Antiseriell beschalteten 
Z-Dioden steuern können soll.
Oben hab ich mein Schaltplan mal eingefügt. Meine jetzigen Fragen wären:
- Funktioniert das so? (im eingeramten Blauen Kasten)
- Wie Dimensioniere ich den Vorwiderstand für die Z-Dioden korrekt?
Habe häufig gelesen, das dieser knapp 1-10mA betragen soll, gehe ich 
dabei von der maximal zu erwartenden Spannung aus, oder der wo ich mich 
Fahrgeschwindigkeitsmäßig am meisten aufhalte?

Triac würde BT134W/600 in SOT223 werden, Z-Dioden 0,35W in SOT23-3. So 
dachte ich jedenfalls, um meinen Bauraum auch recht klein halten zu 
können.

Wäre echt lieb, wenn man mir hierbei ein wenig unter die Arme greift :-)

Mit lieben Grüßen, Daniel

P.S: Ich sehe grad einen Fehler im Schaltplan: der Knotenpunkt über D4 
gehört da nicht hin. Bitte ignorieren, ich habs korrigiert :-)

[Rainer W. (rawi)]

Daniel B. schrieb:
> Funktioniert das so? (im eingeramten Blauen Kasten)

Solange du den Kurzschluss im dahinter liegenden Schaltungsteil hast, 
ist es ziemlich egal, was du im blauen Kasten machst.

Je nach dem, was an J1 angeschlossen ist, mag es ungünstig sein, wenn 
die TriAC die Pins kurz schließt

[Daniel B. (daniel10)]

Tut mir leid, hab vergessen zu erwähnen, das an J1 der Nabendynamo 
angeschlossen wird.
Dem soll Kurzschlussbetrieb angeblich nichts ausmachen, manche sagen er 
würde dann ab 15Km/h leichter laufen, andere teilen diese Meinung 
nicht...
Ich kanns nicht sagen, bei der kurzen Fahrt mit der TVS Diode konnte ich 
kein Bremseffekt oder so feststellen, das war quasi ebenfalls ein 
Kurzschluss über die TVS-Diode.
Ja, den Kurzschluss über D4 meinst du? Hab ich zu spät gesehen beim Bild 
erstellen. Im neuen Schaltplan hab ichs korrigiert.

[A. D. (egsler)]

Wieso willst du denn den Scheinwerfer ausschalten, wenn du dann die zur 
Verfügung stehende Leistung vom Dynamo statt dessen einfach in TVS 
Dioden oder einem Thyristor verballerst? Dann kann doch auch gleich der 
Scheinwerfer eingeschaltet bleiben...
Dann doch lieber einen LDO suchen, der 65V oder so aushält?

[Rolf (rolf22)]

Daniel B. schrieb:
> Ein IC hab ich mir bereits zerstört

Welche Spannung darf man denn an PB2 des µP schadlos anlegen?  ;-)

[Frank K. (frank)]

Oder vielleicht so was: https://www.ti.com/product/TPSM265R1

[Harald K. (kirnbichler)]

A. D. schrieb:
> Dann doch lieber einen LDO suchen, der 65V oder so aushält?

Wieso eigentlich ein LDO bei so großen Unterschieden zwischen Ein- und 
Ausgangsspannung?

[Daniel B. (daniel10)]

Frank K. schrieb:
> Oder vielleicht so was: https://www.ti.com/product/TPSM265R1

Oh... sowas gibt es? Scheint recht klein zu sein, benötigt wohl nur 1 
Eingangs und Ausgangskondensator, plus paar Widerstände... Schaltregler 
hatte ich wegen den großen Bauformen und so verworfen, bei dem müsste 
ich dann aber auch zusehen, innerhalb von 65V zu bleiben?
Doof nur, das es den anscheinend nur bei Mouser gibt :-(

Rolf schrieb:
> Daniel B. schrieb:
>> Ein IC hab ich mir bereits zerstört
>
> Welche Spannung darf man denn an PB2 des µP schadlos anlegen?  ;-)

Laut AVR182 App-Note muss der Clamping Strom der internen Dioden auf 1mA 
begrenzt werden, dann kann man auch 230V Nulldurchgänge vermessen.
In der App-Note wird eine dort Maximale Spannung von 1000V bei 1MOhm 
Widerstand gerechnet. Ergibt 1mA. Ich gehe bei mir von 100V aus, also 
100KOhm :-) Funktioniert ja auch, Spannung wird tatsächlich auf -0,2V 
bis +2,1V begrenzt.

[Bruno V. (bruno_v)]

Nabendynamos sind Stromquellen. Sie laufen im Kurzschluss leicht und 
geöffnet.

Kurzgeschlossen funktioniert Deine Lampe nicht. Die leerlaufspannung 
wird von Deiner Lampe bestimmt.

Das einfachste ist darum eine LED als shunt und einen vorwiderstand, der 
bei minimaler Spannung den maximalstrom liefert.
3V Umin, 2V Udiode, 1mA I ==> 1k.

Bei 100V fließen dann 100mA.

Reversediode statt Gleichrichter, Widerstand dann natürlich halbieren

Vorteil: Fahrradmasse möglich.

Wenn Du es aufwendiger magst, npn in die +Leitung,  Widerstand 
Kollektor-Basis und 3V zDiode Basis-Masse.

[Rainer W. (rawi)]

Daniel B. schrieb:
> Funktioniert ja auch, Spannung wird tatsächlich auf -0,2V bis +2,1V
> begrenzt.

Du musst nur sicher stellen, dass dieser Strom auch verbraucht wird. Die 
Stromaufnahme des ATtiny10 und was sonst evtl. noch an +1VB hängt, muss 
immer größer sein als der Strom durch die Diode. Sonst steigt die 
Versorgungsspannung des uC unkontrolliert über den maximal erlaubten 
Wert.

[Andreas M. (elektronenbremser)]

Bruno V. schrieb:
> einen vorwiderstand, der bei minimaler Spannung den maximalstrom
> liefert.

Ein Widerstand liefert keinen Strom!

[Mani W. (e-doc)]

Daniel B. schrieb:
> Dem soll Kurzschlussbetrieb angeblich nichts ausmachen, manche sagen er
> würde dann ab 15Km/h leichter laufen,

Faszinierend!

[H. H. (hhinz)]

Mani W. schrieb:
> Daniel B. schrieb:
>> Dem soll Kurzschlussbetrieb angeblich nichts ausmachen, manche sagen er
>> würde dann ab 15Km/h leichter laufen,
>
> Faszinierend!

http://www.enhydralutris.de/Fahrrad/Beleuchtung/node1.html

[Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)]

Warum nicht einen simplen Shuntregler hinter dem Gleichrichter, der bei 
12V oder so anspricht? Und dafür den Triac raus.
Gibt sogar Leute, die benutzen dafür eine Schaltung mit TL431, obwohl es 
so genau hier sicher nicht sein muss.

[Monk (roehrmond)]

Matthias S. schrieb:
> Warum nicht einen simplen Shuntregler hinter dem Gleichrichter, der bei
> 12V oder so anspricht?

Weil der heiß wird, bzw. gekühlt werden muss. Dennoch halte ich das hier 
für die praktikabelste Lösung. Entweder in Form einer Zenerdiode mit 
Schraubanschluss oder den empfohlenen TL431 mit einem Transistor im 
TO220 Format. (Schaltung: siehe Datenblatt)

[Peter D. (peda)]

Der ATtiny10 wird ja kaum >1mA benötigen.
Da würde ich einen Shuntregler für 1,8V aufbauen (AZ431) und ihn mit 
einem Verarmungs-FET als Stromquelle 2mA speisen, z.B. mit BSS139, der 
kann bis 250V ab, das sollte reichen.

[Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)]

Monk schrieb:
> Weil der heiß wird, bzw. gekühlt werden muss.

Der kann ja auf 30mA oder so begrenzt werden, entweder mit Stromquelle a 
là PeDa oder mit einem simplen Widerstand. Dann sollte immer genug übrig 
bleiben für die Beleuchtung.

[Mi N. (msx)]

Peter D. schrieb:
> Der ATtiny10 wird ja kaum >1mA benötigen.

Das Thema hatten wir vor ein paar Wochen. Selbst mit LC-Anzeige ist der 
Stromverbrauch eines AVR < 1 mA.
Beitrag "Re: Analoges Fahrrad-Tachymeter mit Dynamo betreiben"

'Irgendwann' werde ich die Schaltung mal fertig machen.
Wie geschrieben reicht eine weisse LED + Vorwiderstand zur 
Spannungsbegrenzung aus. Die Anzeige würde ich im Ruhezustand noch 1 
Minute aktiv lassen und dann diese sowei den µC komplett in den 
power-down legen. Der Verbrauch ist dann < 1 µA, wenn man auf den BOD 
verzichtet. Stattdessen würde ich eine CRxxxx als Ruhestromversorgung 
nehmen, damit auch bei ganz geringer Geschwindigkeit der Controller 
sofort starten kann.
Eine handelsübliche CR ist günstiger und leichter zu ersetzen als ein 
Pufferelko oder NiMH-Akku+Ladeschaltung und kann >= 10 Jahre halten.

[Axel S. (a-za-z0-9)]

Daniel B. schrieb:
> Aus anderen Forenbeiträgen hier wurde eine Art Crowbar oder sowas
> vorgeschlagen, die man mit einem Triac und zwei Antiseriell beschalteten
> Z-Dioden steuern können soll.

Nein, das ist Unsinn. Insbesondere der Teil mit "Crowbar" und "Triac". 
Denn damit begrenzt man die Spannung vom Dynamo nicht, sondern man 
schließt sie kurz.

Zur Spannungsbegrenzung reicht einfach eine Leistungs-Z-Diode. Und zwar 
nach dem Gleichrichter. Dann reicht nämlich eine. Wenn man keine hat, 
nimmt man einen fetten Transistor und beschaltet den entsprechend:

+ o-*--------.
    |        |c    npn-Transistor z.B. TIP31
    '--Z<--|<      
             |e    Kleinleistungs Z-Diode z.B. BZX55
- o----------'

Die Zenerspannung dann entsprechend wählen. Wenn man mag, macht man noch 
einen Widerstand von 1K zwischen Basis und Emitter des Transistors.

Man kann auch vor dem Gleichrichter begrenzen. Dann braucht man aber 
zwei Z-Dioden (antiseriell). Manche Dynamos haben sowas ab Werk. Das ist 
aber die schlechtere Wahl. Denn so nimmt der Dynamo immer mechanische 
Leistung von 5-10W auf. Auch wenn das Licht aus ist und der 
Extraverbraucher kaum Leistung braucht.

[Bruno V. (bruno_v)]

Axel S. schrieb:
> Zur Spannungsbegrenzung reicht einfach eine Leistungs-Z-Diode. Und zwar
> nach dem Gleichrichter. Dann reicht nämlich eine. Wenn man keine hat,
> nimmt man einen fetten Transistor und beschaltet den entsprechend:

Ja, das geht. Bedeutet aber maximale Leistungsentnahme im Leerlauf.

Darum lieber die Begrenzerschaltung mit Transistor, Z-Diode und 
Basiswiderstand (npn im High-Kreis)

+---,----.
    |    |
   |R|   |
    |   /
    |--|  T1
    |   \
   |Z|   `-----O
    |            Ausgang
0---'----------O

Dahinter können dann gerne Kondensator und Spannungsregler.

[Daniel B. (daniel10)]

Hallo, vielen lieben Dank für eure Antworten.

Bruno V. schrieb:
> Kurzgeschlossen funktioniert Deine Lampe nicht. Die leerlaufspannung
> wird von Deiner Lampe bestimmt.

Ja ist korrekt, die Lampe begrenzt die Wechselspannung wenn sie an ist 
auf ca. -6,5V und +6,5V. Ich hatte für meine Begrenzung Zener-Dioden mit 
10V vorgesehen, also -10 bis +10V ca., Hauptsache über 7V damit ich 
meine Lmape nicht begrenze und unter 16V wegen Kondensatoren und LDO.

Bruno V. schrieb:
> Wenn Du es aufwendiger magst, npn in die +Leitung,  Widerstand
> Kollektor-Basis und 3V zDiode Basis-Masse.

Meine Schaltung ist bereits ziemlich aufwendig, wenn man bedenkt, das 
ich nur den Reedkontakt damit ersetze. Aber ich verspreche mir davon 
eine aufgeräumtere Optik und habe die Möglichkeit das Ansprechverhalten 
des Tachos zu beeinflussen, wenn ich statt 14 Impulse nur 7 zähle und 
meinen Radumfang im Tacho halbiere. Wäre zumindest rein theoretisch 
möglich... Die komplette Schaltung wandert dann unsichtbar in die 
vordere Lampe, da ist noch Platz für eine weitere Platine.

Monk schrieb:
> Weil der heiß wird, bzw. gekühlt werden muss. Dennoch halte ich das hier
> für die praktikabelste Lösung. Entweder in Form einer Zenerdiode mit
> Schraubanschluss oder den empfohlenen TL431 mit einem Transistor im
> TO220 Format. (Schaltung: siehe Datenblatt)

TL431 hab ich sogar hier liegen, würde ein Transistor im TO223 Gehäuse 
ausreichen? Platzbedingt wäre das fast das maximum.
Wie würde den mein Signal aussehen, wenn ich den Triac verwenden würde?
Würde die Spannung an meinem LDO solange der Triac an ist über 10V 
tatsächlich abgeschnitten, oder wäre in dem moment dann 0, wegen 
Kurzschluss?

Peter D. schrieb:
> Der ATtiny10 wird ja kaum >1mA benötigen.
> Da würde ich einen Shuntregler für 1,8V aufbauen (AZ431) und ihn mit
> einem Verarmungs-FET als Stromquelle 2mA speisen, z.B. mit BSS139, der
> kann bis 250V ab, das sollte reichen.

Ja stimmt. Wenn ich dabei bleiben möchte, wäre also ein größerer 
Widerstand zu PB2 hin oder dein Vorschlag besser. Danke.

Axel S. schrieb:
> Nein, das ist Unsinn. Insbesondere der Teil mit "Crowbar" und "Triac".
> Denn damit begrenzt man die Spannung vom Dynamo nicht, sondern man
> schließt sie kurz.

Damit wäre meine obere Frage auch beantwortet und mein Vorhaben mit 
meiner Schaltung funktioniert so also nicht.

Axel S. schrieb:
> Zur Spannungsbegrenzung reicht einfach eine Leistungs-Z-Diode. Und zwar
> nach dem Gleichrichter.

Meine Gleichrichterdioden halten 40 V aus. wird die Spannung über die 
Dioden ebenfalls begrenzt, wenn ich erst nach dem Gleichrichter 
begrenze?

Bruno V. schrieb:
> Darum lieber die Begrenzerschaltung mit Transistor, Z-Diode und
> Basiswiderstand (npn im High-Kreis)

Probiere ich mal aus. Da könnte ich ja eigentlich den vorhandenen TL431 
mal verwenden.

[Marcel V. (mavin)]

Daniel B. schrieb:
> Wie würde den mein Signal aussehen, wenn ich den Triac verwenden würde?
> Würde die Spannung an meinem LDO solange der Triac an ist über 10V
> tatsächlich abgeschnitten, oder wäre in dem moment dann 0, wegen
> Kurzschluss?

Der Triac schließt den Rest der Halbwelle kurz. Die nächste Halbwelle 
lässt er wieder bis zu einem Spannungsanstieg von 10,7V durch und dann 
"Bäämmm" schließt er alles wieder bis zum Ende kurz usw.

Wenn das wirklich so funktionieren würde, dann wäre das eine feine 
Sache, denn ein kurzgeschlossener Dynamo benötigt kein Drehmoment, das 
sonst mühsam mit Muskelschmalz aufgebracht werden müsste, nur um es 
anschließend wieder nutzlos an einem LDO in Wärme umzuwandeln.

[Marcel V. (mavin)]

Daniel B. schrieb:
> Probiere ich mal aus. Da könnte ich ja eigentlich den vorhandenen TL431
> mal verwenden.

Ja, nur dass hier wiederum Wärmeenergie verbraten wird, die erstmal mit 
Pedalkraft erzeugt werden muss.

[Mi N. (msx)]

Marcel V. schrieb:
> Ja, nur dass hier wiederum Wärmeenergie verbraten wird, die erstmal mit
> Pedalkraft erzeugt werden muss.

Um wieviel mW glaubst Du, daß es hier geht?
Pedalkraft spart man, wenn man die Kette mal wieder ölt.

[Daniel B. (daniel10)]

Hab mal den Vorschlag mit dem Shunt-Regulator in LTspice Simuliert.
Ich habe mir den Shunt Regulator ohne Kondensatoren vor den LDO gesetzt.
Gedanke dabei war, bei meinen kleineren Kondensatoren zu bleiben, da die 
nur bis 16V können.
Wenn ich nun die Gleichrichterdioden gegen 100V Varianten ersetze, hab 
ich doch nun eine Begrenzung über meinen Shunt-Regler, der LDO mit 
Eingangs und Ausgangskondensatoren glättet mir dann die Spannung und 
erzeugt meine 1,8V.
Spricht da etwas dagegen, es so zu machen?

Wenn ich es richtig verstanden habe, entnehme ich mir mit dieser 
Schaltung nur den Strom, den mein ATtiny braucht und erzeuge keine allzu 
große Abwärme?

Ich verbrate mir dann über den Transistor oder Mosfet im Shuntregler 
schlimmstenfalls 90V, wenn ich von Maximal 100V und einer Begrenzung auf 
10V ausgehe. Strom wäre ca. 2-3mA, also 90V * 3mA = 0,27W, die der 
Transistor verheizt? Ist diese Berechnung korrekt?

[Mi N. (msx)]

Daniel B. schrieb:
> Ab knapp 2Km/h hab ich 1,8V

Daniel B. schrieb:
> Ich verbrate mir dann über den Transistor oder Mosfet im Shuntregler
> schlimmstenfalls 90V, wenn ich von Maximal 100V und einer Begrenzung auf
> 10V ausgehe.

Um diese Zahlenangaben einmal zu bewerten:
1,8 V werden bei 2 km/h erreicht,
100 V dann bei rund 110 km/h.

Bist Du nun besonders sportlich oder sind Deine Annahmen völlig absurd?

Daniel B. schrieb:
> also 90V * 3mA = 0,27W

Da kommt man noch gerade ohne Wasserkühlung aus.

[Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)]

Daniel B. schrieb:
> Ich verbrate mir dann über den Transistor oder Mosfet im Shuntregler
> schlimmstenfalls 90V

Der Löwenanteil sollte nicht im Transistor, sondern im Vorwiderstand 
verbraten werden, das ist der oben links in Reihe mit VI(Batt) im 
Schaltplan
Beitrag "Re: Wechselspannung Nabendynamo begrenzen"

Damit relativiert sich die Verlustleistung im Transistor nochmal.

[Marcel V. (mavin)]

Matthias S. schrieb:
> Der Löwenanteil sollte nicht im Transistor, sondern im Vorwiderstand
> verbraten werden

Daniel möchte aber auch schon ab 2 km/h seine 1,8V für den ATtiny und 
das LCD-Display sicher zur Verfügung haben.

[Uwe (neuexxer)]

>  Um diese Zahlenangaben einmal zu bewerten:
>  1,8 V werden bei 2 km/h erreicht,
>  100 V dann bei rund 110 km/h.

Berührungsschutz beachten!     SCNR

>  Bist Du nun besonders sportlich oder sind Deine Annahmen völlig absurd?

>  Daniel B. schrieb:
>> also 90V * 3mA = 0,27W

> Da kommt man noch gerade ohne Wasserkühlung aus.

Aber nur ganz knapp!       YMMD

[Mi N. (msx)]

Marcel V. schrieb:
> Daniel möchte aber auch schon ab 2 km/h seine 1,8V für den ATtiny und
> das LCD-Display sicher zur Verfügung haben.

'Sicher' hat er die doch sowieso nicht, wenn er nicht 
Spannungsverdoppelung und Synchrongleichrichtung macht. Wenn ich mir die 
obige Schaltung ansehe, wäre das für den TO wohl keine Option.
Daher mein Rat: Stützbatterie für optimale Startbedingung.

Nebenbei: Der ATtiny10 scheint mir Resteverwertung zu sein. Ich würde 
das Teil wegen seiner Beschränkungen heute nicht mehr anfassen.

[Axel R. (axlr)]

Marcel V. schrieb:
> Daniel B. schrieb:
>> Wie würde den mein Signal aussehen, wenn ich den Triac verwenden würde?
>> Würde die Spannung an meinem LDO solange der Triac an ist über 10V
>> tatsächlich abgeschnitten, oder wäre in dem moment dann 0, wegen
>> Kurzschluss?
>
> Der Triac schließt den Rest der Halbwelle kurz. Die nächste Halbwelle
> lässt er wieder bis zu einem Spannungsanstieg von 10,7V durch und dann
> "Bäämmm" schließt er alles wieder bis zum Ende kurz usw.
>
> Wenn das wirklich so funktionieren würde, dann wäre das eine feine
> Sache, denn ein kurzgeschlossener Dynamo benötigt kein Drehmoment, das
> sonst mühsam mit Muskelschmalz aufgebracht werden müsste, nur um es
> anschließend wieder nutzlos an einem LDO in Wärme umzuwandeln.

...genauso funktioniert das.

Wird beim (Simson)Moped auch so gemacht. Bei den geringen Strömen, um 
die es hier geht, könnte man (auch wieder beim Moped abgeschaut - 
diesmal am Rücklicht) darüber nachdenken, die ansteigende Frequenz bei 
steigender Geschwindigkeit/drehzahl in Verbindung mit dem Induktiven 
Blindwiderstand einer Drossel zu bringen, also einen frequenzabhängigen 
Vorwiderstand einzubauen. Im Original ist das ne recht klobige Drossel, 
die hinten beim Rücklicht auf einem Blech montiert ist. Die kann hier, 
rein von der Bauform, deutlich kleiner ausfallen, müsste aber ne etwas 
größere Induktivität haben. Wenn man Frequenz vom NabenDynamo und den 
Strombedarf kennt, kann man das ja einfach ausrechnen, was man da 
konkret benötigt.

R = 2 x pi x f x H

Klappt natürlich alles nur auf der Wechselspannungsseite. Allemale 
besser, als erst eine Gleichspannung zu generieren, um diese dann wieder 
kontinuierlich zu "verheizen", was andererseits bei den geringen 
Leistungen hier auch kein Problem darstellen sollte ( siehe: 
"Wasserkühlung" ;) ).

edit: der Dynamo ist keine Spannungsquelle, sondern eine (nicht ganz 
ideale) Stromquelle

[Peter D. (peda)]

Mi N. schrieb:
> Der ATtiny10 scheint mir Resteverwertung zu sein. Ich würde
> das Teil wegen seiner Beschränkungen heute nicht mehr anfassen.

Ja, ohne Dual Core 64Bit und 1GHz geht heutzutage nichts mehr.😭

Wenn ich nur 5 IO-Pins brauche, nehme ich gerne den ATtiny25..85.

[Mi N. (msx)]

Um aus dem Elefanten mal wieder eine Mücke zu machen:
LC-Anzeige hatte ich wohl ins Spiel gebracht und die Pins 'DATA' und 
'CLK' in der Eingangsschaltung scheinen wohl nur die Programmiersignale 
zu sein.

Wenn es allein um einen Teiler 14:1 oder 7:1 geht, kann man doch einfach 
einen 4017 nehmen. Was das dann überhaupt bringen soll, bleibt mir 
allerdings schleierhaft.
Schönen Freitag noch! ;-)

[Michael S. (smtschmidt)]

Hier mal ein anderer Ansatz. Funktioniert seit zwei Jahren.
Der 4024 braucht so gut wie gar keine Strom. Die Platine ist ca. 1 * 2cm 
groß und im Schrupfschlauch unter der Lampe befestigt.

Einziger Nachteil, wenn das Licht an ist und ich zwischen 8 und 12 km/h 
fahre, werden genau doppelt so viele Impulse gezählt. Liegt wohl am 
Ladestrom der Lampe (mit 1Farad-Speicherkapazität). Ich hatte noch keine 
Lust das Scpoe mit in den Keller zu nehmen.

Späße
Michael

[Mi N. (msx)]

Michael S. schrieb:
> Hier mal ein anderer Ansatz.

Der gefällt mir! Eine schöne Mücke ohne Kühlkörper ;-)

Vielleicht reicht schon ein Kondensator hinter R5 nach GND um einen 
Tiefpass vor CLK einzufügen. Oder nur eine Einweg-Gleichrichtung, damit 
der Pegel an CLK immer zwischen GND und VCC bleibt und damit Vhys immer 
gut passt.

[Monk (roehrmond)]

Mi N. schrieb:
> Der gefällt mir! Eine schöne Mücke ohne Kühlkörper ;-)

Das ist schon wieder ein Vorschlag, der bei 2 km/h nicht funktionieren 
wird.

[Mi N. (msx)]

Monk schrieb:
> Das ist schon wieder ein Vorschlag, der bei 2 km/h nicht funktionieren
> wird.

Hast Du das ausgerechnet oder probiert?
Ist es nur Neid oder, daß Du kein Fußball sehen darfst?
Hast Du ein Rad mal mit 2 km/h geschoben und bist dabei nicht 
eingeschlafen?

[Daniel B. (daniel10)]

Michael S. schrieb:
> Hier mal ein anderer Ansatz. Funktioniert seit zwei Jahren.
> Der 4024 braucht so gut wie gar keine Strom. Die Platine ist ca. 1 * 2cm
> groß und im Schrupfschlauch unter der Lampe befestigt.

Schöner Vorschlag, gefällt mir auch :-)

Hab weiter im Netz gesucht und wurde tatsächlich fündig. HV-Schaltung 
für LDOs. Hab das mal in LTspice simuliert, dazu musste ich das Spice 
Modell für den 2N7002 ein wenig umbauen, ist also nun ein Depletion Mode 
NMOS.
Das ganze funktioniert sogar. Denke, das baue ich mir mal real auf.
Später wird das ein BSP129 NMOS, denke der wäre geeignet.

Hab vorerst ohne Gleichrichter usw. simuliert, um überhaupt erstmal zu 
testen, ob das funktionieren würde. Also nicht über fehlende Teile 
wundern.

[Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)]

Michael S. schrieb:
> Einziger Nachteil, wenn das Licht an ist und ich zwischen 8 und 12 km/h
> fahre, werden genau doppelt so viele Impulse gezählt.

Die Schaltung funktioniert also nicht richtig. Das ist ja das gute an 
Schaltungen mit MC, das sie anpassbar sind, beliebig Plausibilität 
überprüfen können und in der Signalkonditionierung flexibel sind.

Marcel V. schrieb:
> Daniel möchte aber auch schon ab 2 km/h seine 1,8V für den ATtiny und
> das LCD-Display sicher zur Verfügung haben.

Ich hätte da auch nur ein paar dutzend Ohm (33-68Ohm) für den 
Vorwiderstand angesetzt.

[Mi N. (msx)]

Matthias S. schrieb:
> Michael S. schrieb:
>> Einziger Nachteil, wenn das Licht an ist und ich zwischen 8 und 12 km/h
>> fahre, werden genau doppelt so viele Impulse gezählt.
>
> Die Schaltung funktioniert also nicht richtig. Das ist ja das gute an
> Schaltungen mit MC, das sie anpassbar sind, beliebig Plausibilität
> überprüfen können und in der Signalkonditionierung flexibel sind.

Bei dem schnellen MHz-Zähler wird ja jede Spannungsspitze registriert. 
Ein TP mit 200 Hz sollte dies sicher abstellen. Wenn das Oszilloskope 
nicht in den Keller getragen werden soll, dann vielleicht mal mit dem 
Fahrrad im Wohnzimmer radeln ;-)

Wenn schon µC, dann doch bitte aber auch die höhere Auflösung des 
Dynamos nutzen. Bei den erwähnten 2 km/h wird bei einem 28" Rad ca. alle 
4 s ein Impuls/Umdrehung ausgegeben - gähn.
Der Dynamo liefert bei Vollwellenbewertung und gleicher Geschwindigkeit 
eine flüssige Anzeige von 3 Werten/s. Den Luxus sollte man sich gönnen.

[Uwe (neuexxer)]

@Axel R.:
> edit: der Dynamo ist keine Spannungsquelle, sondern eine (nicht ganz
> ideale) Stromquelle

Wie wenig diese Stromquelle "ideal" ist, sieht man speziell dann,
wenn sie an einen offenen Stromkreis angeschlossen ist,
und dann nicht weiss, wohin mit dem Strom...     ;-)

[Bernhard (bernhard_123)]

Den Nabendynamo kann man als Wechselstromquelle mit Serienwiderstand und 
Parallelwiderstand betrachten.

Der Hersteller stellt den Strom durch die Induktivität (Windungszahl) 
ein.
Sowohl die induzierte Spannung als auch der induktive Widerstand steigen 
proportional mit der Frequenz und die ist proportional zur 
Geschwindigkeit. Damit ist der Strom wenig abhängig von der 
Geschwindigkeit.

Der Parallelwiderstand repräsentiert die internen Verluste, z. B. durch 
Wirbelstrom. Deshalb wird die Spannung bei äußerem Leerlauf nicht 
unendlich hoch, aber doch so hoch, dass die Leitung vom Nabendynamo zum 
Frontscheinwerfer berührungsgeschützt verlegt werden muss. Deshalb ist 
in der Regel kein Zwischenstecker vor dem Scheinwerfer.

Bernhard

[Bruno V. (bruno_v)]

Bernhard schrieb:
> Den Nabendynamo kann man als Wechselstromquelle mit Serienwiderstand und
> Parallelwiderstand betrachten.

Und nur als Ergänzung: Der (sehr kleine) Serienwiderstand entspricht dem 
minimalen Verlust bei Kurzschluss.

Im Gegensatz zu Spannungsquellen sind Stromquellen bei Kurzschluss 
leistungslos bzw. leistungsarm.

[Bernhard (bernhard_123)]

Bei den Nabendynamos 500 mA; 6 V; 3W beträgt der (gemessene) 
Serienwiderstand grob um 4 Ω.

Bei (Fast-)Kurzschluss funktioniert die Beleuchtung nicht mehr. Die 
sollte aber jederzeit einschaltbar sein.

Üblicherweise begrenzt ein 6-V-Frontscheinwerfer (wenn er eingeschaltet 
ist) die Spannung auf 5...10 V.

> Im Gegensatz zu Spannungsquellen sind Stromquellen
> bei Kurzschluss leistungslos bzw. leistungsarm.

Im Prinzip richtig, aber so ganz leistungsarm ist das bei 4 Ω nicht 
mehr.

Das Prinzip zeigt aber auch, dass der Nabendynamo mehr als 3 W liefern 
kann, wenn der Strom bei höherer Spannung entnommen wird.
Bei 12 V und etwas höherer Geschwindigkeit liefen die Nabendynamos etwas 
über 400 mA, also um 5 W. Leistungsanpassung wird bei noch höherer 
Spannung sein.

Und für höheren Strom bei geringer Geschwindigkeit kann man einen 
bipolaren Elko in Reihe Schalten, der mit der inneren Induktivität (um 
100 mH) einen Reihenschwingkreis bildet (-> niederohmiger). Bei noch 
niedrigerer Geschwindigkeit ist dann die Spannung allerdings geringer.

Leider werden bei den Herstellern oft die Kosten reduziert: Der 
Drahtdurchmesser wird so gering wie möglich gewählt und mit heller 
werdenden LED-Frontscheinwerfern kamen Nabendynamos mit 250 mA; 6 V; 1,5 
W auf den Markt, statt die Scheinwerfer heller zu machen.

Bernhard

[Lucky (Gast)]

Bernhard schrieb:

>> Im Gegensatz zu Spannungsquellen sind Stromquellen
>> bei Kurzschluss leistungslos bzw. leistungsarm.

so nicht ganz korrekt,

bei einer Spannungsquelle wir bei Kurzschluss keine Leistung abgegeben, 
weil auch bei einer ideale Spannungsquelle ein idealer Kurzschluss 
besteht besteht und somit U=0 ist, allerdings geht der Strom gegen 
unendlich

eine ideale Stromquelle liefert bei Kurzschluss auch keine leistung, 
weil auch hier U=0 ist

unterschied ist nur der Strom, die interne Verlustleistung ist aber in 
beiden Fällen gleich, weil bei der Spannungsquelle ist U definiert und I 
geht im Kurzschlussfall gegen unendlich, bei der idealen Stromquelle ist 
U gegen unendlich genau wie Ri und U/Ri ist der definierte Strom

In der realen Welt sind beides aber Spannungsquellen mit einem Ri und 
einer Stellglied dessen R in Reihe ist und die Regelung passt das so an, 
das entweder die Spannung oder der Strom geregelt wird, in beiden Fällen 
ist aber die abgegeben Leistung bei Kurzschluss gleich, nur die interne 
Verlustleistung kann unterschiedlich sein, wenn bei Spannungsregelung 
das Stellglied sein R auf min stellt.

Bei passiven Spannungs bzw. Stromquellen gibt es keine Regelung und 
beides kann man als Spannungsquelle mit Ri darstellen, wobei die 
Stromquelle eine hohe Leerlaufspannung hat und ein hohen Ri, so dass im 
Einsatzbereich die Last den Strom nur unwesentlich verändert, während 
die Spannungsquelle einen kleinen Ri hat, so dass im Einsatzbereich die 
Last die Spannung nur unwesentlich verändert.

Hierbei ist die externe Verlustleistung in beiden Fällen natürlich 
wieder Null, interne Verlustleistung ist ähnlich.

Beispiel, Einsatzbereich 10V 1A, mit ca. +100% Leistung soll die 
Spannung nur 1% variieren bzw. der Strom nur 1% variieren.

(wenn man bei +100% Leistung mal die Spannungsänderung unberücksichtigt 
lässt, also Grobe Abschätzung)

Rlast nom=10 Ohm, Rlast+ (U konst)=5 Ohm, Rlast(Ikonst)=20Ohm

dU=10V*1%=0.1V -> Ri=0.1V/1A=0.1Ohm-> Ui=10.1V Ri=0.1Ohm
-> Rlast nom I=1A Pext=10W  Rlast+ I=2,02A Pext=20.4W
bei Kurzschluss ist die interne Verlustleistung 1020W

dRlast=10; 1/dI=100; Ri=100*dRlast=1000Ohm; Ui=(Rlast+Ri) * I = 1010V
-> Rlast nom: I= 1010V/1010Ohm=1A, Rlast +: I=1010V/1020Ohm=0.9902A

bei Kurzschluss ist die interne Verlustleistung 1010W

also der Unterschied zwischen Spannungs und Stromquellen ist ideal wie 
real nicht so groß wie gerne erzählt wird, nur bei geregelten Spannungs 
und Stromquellen kann es unterschiede geben die aber von der Art der 
Regelung abhängig sind, eine Regelung die Abschaltet sobald der Wert 
nicht erreicht werden kann oder die dann in die Strombegrenzung geht 
sieht da schon wieder
anders aus und die Unterschiede verschwinden auch dort.

[Lucky (Gast)]

Bernhard schrieb:
> Den Nabendynamo kann man als Wechselstromquelle mit Serienwiderstand und
> Parallelwiderstand betrachten.

Es braucht nur einen,  Serienwiderstand oder Parallelwiderstand , für 
das Ersatzschaltbild

Und eine Spannungs wie auch eine Stromquelle kann man als 
Spannungsquelle U mit Serienwiderstand Ris oder als Stromquelle I mit 
Parallelwiderstand Rip betrachten und Ris=Rip mit U = Ri x I

Eine Stromquelle mit Rip und dann noch einen Serienwiderstand verhält 
sich nicht anders als eine Stromquelle mit Rip oder eine Spannungsquelle 
mit Ris

nur das due den Strom anders definierts wenn du I=1A und Rip=6 Ohm hast 
und dann einen Ris=2 Ohm hast, dann ist dein Kurzschlussstrom nicht 1A 
sondern nur 0.75A, d.h. wenn du eine Stromquelle mit I=0.75A nimmst und 
einen Rip mit 8 Ohm kommt das gleich raus

Oder Spannungsquelle mit U=6V und Ris=8Ohm, ist auch gleich

[Bruno V. (bruno_v)]

Lucky schrieb:
> so nicht ganz korrekt,
>
> bei einer Spannungsquelle wir bei Kurzschluss keine Leistung abgegeben,
> weil auch bei einer ideale Spannungsquelle ein idealer Kurzschluss
> besteht besteht und somit U=0 ist, allerdings geht der Strom gegen
> unendlich

Reale Spannungsquellen (U und Serien-R) haben bei Kurzschluss maximale 
Verlustleistung.

Reale Stromquellen (I und parallel-R) haben offen die maximale 
Verlustleistung.

Ein Nabendynamo hat kurzgeschlossen die geringste Verlustleistung.

(Zumindest war das so, als es nur einen Nabendynamo gab und dieser von 
den Freaks untersucht wurde und für alles mögliche zweckentfremdet, z.B. 
höhere Leistung @ 12V)

[Uwe (neuexxer)]

> Den Nabendynamo kann man als Wechselstromquelle mit Serienwiderstand und
> Parallelwiderstand betrachten.

Genausogut als (reale) Wechselspannungsquelle,
mit Parallelwiderstand direkt am Generator
(für die Magnetisierungsverluste) und hintendran die Serienimpedanz 
(Wicklungswiderstand und -natürlich drehzahlabhängige- Streureaktanz).

> Ein Nabendynamo hat kurzgeschlossen die geringste Verlustleistung.

Wenn der Wicklungswiderstand um 4 Ω beträgt, wie o.a.,
würden dann also um 2 W umgesetzt.
Wäre das weniger als die Magnetisierungsverluste im Leerlauffall?

[Lucky (Gast)]

Bruno V. schrieb:
> Lucky schrieb:

> Ein Nabendynamo hat kurzgeschlossen die geringste Verlustleistung.
>
> (Zumindest war das so, als es nur einen Nabendynamo gab und dieser von
> den Freaks untersucht wurde und für alles mögliche zweckentfremdet, z.B.
> höhere Leistung @ 12V)

wie wurde das denn untersucht, ein Generator der mittels rotierenden 
Magneten eine Wechselspannung erzeugt da kann man elektrisch nicht die 
Verlustleistung messen, man kann mechanisch die Drehzahl und das 
Drehmoment messen, das würde bedeuten dass das Drehmoment bis zu einer 
gewissen Last steigt und dann wieder abnimmt. Ich habe nicht die 
Möglichkeiten das zu untersuchen, würde mich aber sehr dafür 
interessieren wie so ein Kennfeld über Drehzahl und Last aussieht.

Was natürlich auch klar ist, das ein Generator nicht ausschließlich ein 
ohmschen Innenwiderstand hat, der hat auch eine Induktivität, die aber 
mit steigendem Strom im besten Fall konstant ist oder real über 
Sättigung abnimmt. Diese weist natürlich mit Steigender Drehzahl und 
damit steigender Frequenz einen größeren Blindwiderstand auf und damit 
erhöhten Spannungsabfall, so dass die Ausgangsspannung unter Last nicht 
linear mit der Drehzahl steigt. Bei hohen Drehzahl überwiegt der 
Blindwiderstand gegenüber dem Kupferwiderstand.
Aber bei Kurzschluss muss mechanisch nur die Wirkleistung im 
Kupferwiderstand aufgewendet werden. Aber wenn im Kurzschlussfall die 
Verlustleistung am geringsten ist, dann muss der Kurzschlussstrom 
kleiner sein als der Laststrom.

Was aber besonders interessant sein dürfte ist dieser Artikel, auf Seite 
17 (pdf seite 29) sind mehrere Kennlinien für verschiedene 
Fahrgeschwindigkeiten und darunter steht, das bei gewissen 
Geschwindigkeiten durch erhöhen des lastwiderstandes die leistung 
zunimmt.
http://www.enhydralutris.de/Fahrrad/Beleuchtung.pdf

Was sagt das aus, das bei Kurzschluss die Verlustleistung abnimmt, nein. 
Man sieht an der Kurve für 10km/h das bei 12 Ohm 6V die max. Leistung 
abgegeben wird, das ist Leistungsanpassung, d.h. der Zi ist auch 12 Ohm, 
bei 20km/h ist die max Leistung bei mit Ri=22 Ohm erreicht, was bedeutet 
wir haben ein Zi=22 Ohm

jetzt muss man mal die Frequenzen finden im Artikel um das Model richtig 
zu bedaten, aber die Belastung von V1 nimmt zu und ist bei Kurzschluss 
maximal

für R2 der den Rfe darstellt muss man natürlich berücksichtigen das die 
Eisenverlust mit der Frequenz ebenfalls zunehmen bei konstanter 
Spannung, also R2 abhängig von der Frequenz bedaten

[Lucky (Gast)]

Lucky schrieb:

> jetzt muss man mal die Frequenzen finden im Artikel um das Model richtig
> zu bedaten, aber die Belastung von V1 nimmt zu und ist bei Kurzschluss
> maximal
>
> für R2 der den Rfe darstellt muss man natürlich berücksichtigen das die
> Eisenverlust mit der Frequenz ebenfalls zunehmen bei konstanter
> Spannung, also R2 abhängig von der Frequenz bedaten


mit diesen Daten nimmt tatsächlich die Leistung ab, hätte ich nicht 
erwartet

aber wenn man darüber nachdenkt, der wesentliche Teil des Zi ist 
Blindwiderstand, der bei 10km/h schon 10 mal größer ist als der 
Kupferwiderstand.

die Dimensionierung ist recht nah an dem Kennlinien aus der PDF

[Uwe (neuexxer)]

> Aber wenn im Kurzschlussfall die
> Verlustleistung am geringsten ist, dann muss der Kurzschlussstrom
> kleiner sein als der Laststrom.

Nein; der Laststrom ist kleiner als der Kurzschlussstrom
(gilt ohne Kondensator, mit kann der Laststrom grösser sein).

Es wurde nur gesagt (bzw. gemeint),
im Kurzschlussfall sei die Leistung geringer als bei Leerlauf.

Bei steigender Drehzahl bzw. Fahrgeschwindigkeit steigt aber der
Verlust des Dynamos bei Leerlauf
("schnellere" Ummagnetisierungen / mehr Wirbelströme).

Also kann man nicht ohne weiteres sagen, was weniger Reibung macht
und es kann auch je nach Geschwindigkeit umgekehrt sein.

[Stephan (stephan_h623)]

Bruno V. schrieb:
> Ein Nabendynamo hat kurzgeschlossen die geringste Verlustleistung.
>
> (Zumindest war das so, als es nur einen Nabendynamo gab und dieser von
> den Freaks untersucht wurde und für alles mögliche zweckentfremdet, z.B.
> höhere Leistung @ 12V)

Sicher?
Das gängige Ersatzschaltbild trifft Spannung und Strom im belasteten 
Zustand und Spannung im unbelasteten Zustand ganz gut.
Das heißt aber noch nicht, dass das Modell auch eine gute Aussage über 
die mechanische Leistungsaufnahme Leerlauf vs. Kurzschluss erlaubt. Gab 
es dazu auch Untersuchungen (damals und für aktuelle Dynamos)?

[Bruno V. (bruno_v)]

Stephan schrieb:
> Sicher?
> Das gängige Ersatzschaltbild trifft Spannung und Strom im belasteten
> Zustand und Spannung im unbelasteten Zustand ganz gut.
> Das heißt aber noch nicht, dass das Modell auch eine gute Aussage über
> die mechanische Leistungsaufnahme Leerlauf vs. Kurzschluss erlaubt. Gab
> es dazu auch Untersuchungen (damals und für aktuelle Dynamos)?

Das Dokument von
Lucky schrieb:
> http://www.enhydralutris.de/Fahrrad/Beleuchtung.pdf

zeigt z.B. auf Seite 77 (PDF-Seite 89) die Werte für den SON. Für 
Kurzschluss und Offen die mechanische Leistung direkt, für 2 
Lastwiderstände muss man sich das über den Wirkungsgrad zurück rechnen.

Kurzschluss verursacht deutlich weniger mechanische Leistung als 
Spannungsbegrenzung auf 5 oder 10V.

offen (10M) braucht es noch weniger mechanische Leistung

[Stephan (stephan_h623)]

Bruno V. schrieb:
> Kurzschluss verursacht deutlich weniger mechanische Leistung als
> Spannungsbegrenzung auf 5 oder 10V.
>
> offen (10M) braucht es noch weniger mechanische Leistung

Ok, danke. So hätte ich es auch erwartet.
Kurzgeschlossen die geringste Leistung hätte mich jetzt irgendwie 
gewundert.

Dann wird aber ein spannungsfester Längsregler mit vernachlässigbarem 
Eigenverbrauch die geringste Belastung erreichen. Ist ja nur ca. 1mA.

[Michael B. (laberkopp)]

Daniel B. schrieb:
> Ich bin momentan dabei meinen Reedkontakt vom Fahrradtacho durch
> auswerten der Nulldurchgänge vom Nabendynamo zu ersetzen.

Mir scheint, bei jedem Stopp bricht die Versorgungsspannung vom Attiny 
zusammen und er beginnt wieder bei 0 zu zählen.

Und wo zeigt er das Ergebnis überhaupt an ?

Nehmen wir an, der Attiny erkennt die zusammenbechende Betriebsspannung 
und sichert den Zählerstand im EEPROM und du hast nur 'vergessen' das 
direkt vom Attiny angesteuerte LCD das ja offenbar auch mit 1.8V 
auskommen muss, einzuzeichnen.

Dann vergiss eine ganz Schaltung, vergiss den ganzen Aufwand, lass alle 
Bauteile weg.

Nutze zwischen VCC und GND neben dem Elko noch einen Shuntregler, sagen 
wir TL431 mit 2.5V. GND kommt direkt an einen Dynamoausgang, VCC über 
eine (100V Schottky) Diode und Strombegrenzung an den anderen. Um 
einfachsten Fall ein Widerstand, besser eine Konstantstromquelle. Der 
Impulseingang wird einfach über 470k davor angeschlossen. Fertig.

    +--|>|--R--+---+---+-----+
    |          |   |   |     |
 o--+--470k----(---(---(---ATtiny=LCD
               |   |   |     |
Dynamo         +-TL431 C     |
                   |   |     |
 o-----------------+---+-----+

Der R darf bei 100V maximal 0.1A fliessen lassen, also 1k, würde bei 2V 
damit die benötigten 1mA erlauben, die Diode kostet zusätzliche 0.7V, 
wenn der ATtiny unter 1.8V abschaltet muss der Dynamo also 4.5V liefern. 
Besser wird das mit einer Konstantstromquelle. Noch besser mit einer 
aktiven Diode. Noch besser mit strombegrenzter idealer Diode, LM76202 
hält 62V aus und lasst sich sicher auf weniger als 100mA begrenzen.

[Daniel B. (daniel10)]

Michael B. schrieb:
> Mir scheint, bei jedem Stopp bricht die Versorgungsspannung vom Attiny
> zusammen und er beginnt wieder bei 0 zu zählen.
>
> Und wo zeigt er das Ergebnis überhaupt an ?

Hallo. Wie gesagt, wird der Reedkontakt ersetzt. Anzeige ist der 
Fahrradtacho selbst, kein LCD oder sonstwas. Das die Spannung 
zusammenbricht und neu gezählt wird macht nichts, ATtiny 10 hat keinen 
Eeprom.
Hier wird einzig und allein der Reedkontakt ersetzt. Der Aufbau mit 
Mikrocontroller bietet mir die Möglichkeit bei einem Ersatz des Dynamos 
oder ein anderes Fahrrad mit anderem Dynamo den ATtiny auf die Polzahl 
des jewiligen Dynamos umzuprogrammieren, ohne etwas an der Schaltung zu 
ändern.
Auch bin ich an der Auflösung selber frei, ich kann entweder die vollen 
14 Nulldurchgänge zählen, oder 7, muss halt im Tacho den Radumfang 
anpassen.
Dann verspreche ich mir davon nebenbei weniger Stromverbrauch im Tacho 
selbst. Der Reedkontakt schließt für über 70ms oder mehr (je nach 
Position des Magneten zum Reedkontakts) bei langsamer Fahrt, bei 
schnellerer rechnerisch 2,5ms. Mein ATtiny schaltet immer für 2,5ms. Dem 
Tacho interessiert nur die steigende Flanke an den beiden Pins, also der 
Moment, wo beide Pins miteinander elektrisch verbunden werden. Weniger 
langer  Stromfluss durch die Schaltkontakte vom Tacho bedeuten längere 
Batterielaufzeit. Bei zu langem aktivem Reedkontaktsignal schaltet der 
Tacho dann weg (Fahrrad abstellen mit Magnet vor Reedkontakt, z.B.).

Das komplette Projekt ist sinnlos, das weiß ich selbst... Aber allein es 
zu haben, verstanden und gebaut zu haben ist es mir Wert.
Die Software funktioniert, Signalkonditionierung klappt, einzig die hohe 
Spannung im Lastfreien Fahrbetrieb bereitet mir Kummer. Und da sehe ich 
nun dank der Schaltung aus meinem letzten Beitrag die Lösung.
Aus jedem Projekt lernt man dazu, und eure ganzen Ratschläge sind immer 
hilfreich und die Rege Diskussion hier hätte ich zu anfang auch nicht 
erwartet, vielen Dank euch allen!

Ich habe auch einen Align T-Rex 550X RC-Helikopter, bei dem lese ich die 
Telemetrie aus dem Regler mit einem ATXmega32 aus und steuere mir so den 
Reglerlüfter anhand einstellbarer Temperaturkurven. Der Stromfluss wird 
auch berechnet und der Lüfter kann so Stufen höher schalten, auch wenn 
die Temperatur noch nicht gestiegen ist, also vorsorgliches 
Reglerkühlen.
Das ist genauso Unnötig, aber bei genauerer Betrachtung keine schlechte 
Idee :-) Nur mal so nebenbei erwähnt. Beim Modellbau gilt ja: Maximaler 
Aufwand bei geringem Nutzen :-D

Ich habe mir erstmal einen Deplition Mode Mosfet bestellt und probiere 
die Schaltung von meinem letzten Beitrag mal aus. In LTspice 
funktioniert das super, selbst bei 200V.
Die hohe Spannung dient bei mir als Sicherheit, bei meinem Dynamo 
reichen bis 45V, schneller fahre ich nicht. Das schnellste war mal 
Bergab mit 50Km/h und war nicht so prickelnd. Ein vors Fahrrad 
gelaufenes Reh und das wars, selbst mit Helm.
Mir geht es um die Verwendbarkeit mit anderen Dynamos, von denen ich 
nicht weiß, wie hoch die Spannung im Leerlauf bei denen ist.

Wenn ich mal ein vernünftiges Display gefunden habe, würde ich auf 
Li-Ion Akku mit Ladeschaltung gehen, ATXmega32, Kompass, Barometer 
usw...
Die Tachos die mir gefallen, also Farbdisplay und so, haben alle GPS. 
Bis man da losfahren kann, vergehen 30sek... dann halten die Akkus nur 
15 Std... Ich finds dämlich von den Herstellern, das die rein auf GPS 
setzen, eine längere Waldfahrt, Tunnel oder ähnliches und der Tacho 
zeigt nichts mehr an. Ich würde mir Tachoabgriff und automatisches Laden 
des Akkus über Nabendynamo wünschen und Navigation dann über GPS. Naja, 
hat jeder seine Vorlieben und wünsche.

Bei mir steht momentan der Hauptgedanke den Reedkontakt los zu werden 
und Erkenntnisse zu sammeln, ob ich weiter an einem Projekt mit 
Eigenbau-Tacho denke, oder es nun nur beim Reedkontaktersatz zu 
belassen. Denke ich werde es dann auch dabei belassen ;-)

[Mi N. (msx)]

Anbei mein Vorschlag für eine Spannungsversorgung aus einem 
Fahhraddynamo. Gerade bei niederigen Drehzahlen wird Vp des Dynamos nur 
um die Durchlassspannung der Diode D3 reduziert. Die Bauteilewerte sind 
noch nicht fix.
Q1/R1/D4 begrenzen die max. Ausgangsspannung und die Ladungspumpe 
C1/D1/D2 sorgt für eine minimale Sättingungsspannung von Q1 bei 
niedriger Stromaufnahme.
Je nach Dynamo kann die max. Eingangsspannung mit D5/D6 begrenzt werden.
Zu C2 lassen sich ein Super-CAP oder ein Akku parallel schalten, wenn 
die Versorgungsspannung im Stillstand benötigt wird.

[Axel R. (axlr)]

Ich hätte wohl auch ne Diode in Reihe, einen 1K Vorwiderstand und 
parallel zu GND eine LED mit passender Flussspannung und einen Elko 
drangelötet.
Was für'n Sackstand ;)
Läuft denn nun schon was vorzeigbares?

[Stephan (stephan_h623)]

Hier noch eine Möglichkeit mit Spannungsverdopplung.
C3 muss aber mindestens 220µ haben (sonst kommt keine Spannungserhöhung 
mehr raus bei der niedrigen Frequenz) und für die Spitzenspannung des 
Generators ausgelegt sein.

Q1, Q3 und Q4 müssen die doppelte Spitzenspannung aushalten.
Die Stromquelle um Q4 kann auch durch einen Widerstand mit ca. 22-33k 
ersetzt werden. Hat dann halt bei schneller Fahrt etwas mehr 
Stromverbrauch.

D1 braucht nicht besonders Spannungsfest sein. Für D3 wäre was mit 
geringerer Durchlassspannung gut, muss aber mindestens die 
Spitzenspannung aushalten. D2 ist nur ne "Angstdiode".

Ohne die Spannungsverdopplung wäre die Schaltung von msx aber einfacher. 
Q1 ist da aber von der Spannungsfestigkeit her vmtl. zu niedrig 
ausgelegt.

[Mi N. (msx)]

Ein Bild der Spannungsverläufe bei kleiner Drehzahl kann ich zeigen. Auf 
der µC-Platine habe ich parallel zu Vcc noch 0,1 F geschaltet. Der sorgt 
für genügend Nachlaufzeit bei ATtiny44 + statischem 4 x 7-Segm. LCD.

gelb = Eingangssignal
blau = Ausgangspannung
viol = Basisspannung von Q1

Das Eingangssignal kommt hier testweise von einem Funktionsgenerator.

Stephan schrieb:
> Ohne die Spannungsverdopplung wäre die Schaltung von msx aber einfacher.

Von der Verdoppelung bin ich wieder abgerückt, da bei 'normaler' 
Fahrgeschwindigkeit zu hohe Spannungen und Verluste auftreten können.

[H. H. (hhinz)]

Mi N. schrieb:
> Von der Verdoppelung bin ich wieder abgerückt, da bei 'normaler'
> Fahrgeschwindigkeit zu hohe Spannungen und Verluste auftreten können.

Umschaltbar machen.

[Mi N. (msx)]

H. H. schrieb:
> Umschaltbar machen.

Unnötig.
Einfach einen ausgelutschten Akku (NiMH / LiIon) oder CRxxxx zur 
Pufferung der DC-Spannung parallelschalten. Ohne BOD braucht der µC < 1 
µA. Das läuft auch im Winter 'jahrelang'.

[Daniel B. (daniel10)]

Hallo. Ich wollte nur ein kurzes Update geben:
Heute kam mein Deplition Mode Mosfet an. Die erste Probefahrt eben war 
ein voller Erfolg.
Meine Eingangsspannung am LDO steigt nun nie über 4,63V an. Auch bei 
3Km/h habe ich bereits 4,00V anliegen und somit genug für die 
Mindestspannung des MCP1703.
Dabei ist es egal, ob Licht an oder aus ist. Genau was ich wollte.
Groß Warm wird auch nichts, habe Sleep-Modus einprogrammiert und die 
Stromaufnahme so nochmals gesenkt, auch wenn 2mA ohne Sleep-Mode nun 
wirklich nicht viel ist und Sleep nicht nötig wäre.

Vielen Dank euch allen für eure Ratschläge, Platine geht nun nächste 
Woche in Produktion, um das Projekt abzuschließen :-)

[Axel R. (axlr)]

Daniel B. schrieb:
> Heute kam mein Deplition Mode Mosfet an. Die erste Probefahrt eben war
> ein voller Erfolg.

Sehr gut!
Du kannst ja nochmal schreiben, welchen FET du nun bestellt hast und wie 
Du ihn verbaut hast.
So als Zusammenfassung/Fazit.

[Daniel B. (daniel10)]

Hallo. Kann ich machen, wenn Interesse besteht :-)
Mosfet ist ein DN3535N8-G, wegen seiner geringen Größe im SOT-89 Format 
habe ich mich für den entschieden, recht Teuer, aber für ein 
Einzelprojekt im Privatsektor voll ok. Auch die anderen Parameter 
schienen mir zu passen, welche sich ja nun durch die Funktion als 
korrekt erweisen.
Bin kein Profi im finden von korrekten Mosfets, vllt gibt es doch noch 
einen besseren, aber wenns Funktioniert...
Im Anhang der Schaltplan, wie die Schaltung zur Zeit als Steckbrett im 
Fahrrad mitfährt.
Durch die PMEG6010 Dioden kann ich bis maximal 60V als Dynamospannung 
verwenden, das müssten 79 Km/h entsprechen, die ich natürlich nie 
erreiche. Ein bisschen Reserve nach oben schien mir gut zu sein.
Platine wurde übringens bei einem Amerikanischem Hersteller (Darf man 
den Namen Nennen? Ist der mit den Lila Platinen) per Upgrade bereits 
aufs Panel gesetzt und zur Fabrik geschickt, echt Flott.

[Mi N. (msx)]

Die Schaltung gefällt mir auch ;-) Ich hätte gedacht, Du nimmst nur den 
JFET und legst das Gate auf GND. Da müßte sich am source-Pin eine 
Spannung von einigen Volt einstellen - ggf. mit einer ZD begrenzt.

Die 'Angst' vor zu hoher Eingangsspannung hätte ich nicht: ZD oder 
Varistor kappen die Spitzen, die nur bergab und mit Rückenwind auftreten 
werden. Bei 50 km/h wackelt bei meinem Rad der Rahmen und eine 
Vollbremsung wäre sehr riskant.