Selbstbau: Akkuversorgungs-Beschaltung Welch Allyn Solarc 10W HID Brenner

gruenbaer

POS-Papa
Registriert
30. Januar 2003
Reaktionspunkte
19
Also Mädels, auf mehrfachen Wunsch „verewige“ ich hier meine simple Selbstbaulösung dazu, die bislang hervorragend, nämlich stabil und zuverlässig – somit „brennerschonend“ und praxisgerecht - funktioniert.

Wenn ich hier vom „Brenner“ spreche, dann meine ich die komplette „leuchtentechnologische Einheit“, bestehend aus Gasentladungslampe UND Vorschaltgerät („ballast“). WA (und die Vertreiber) bieten das so an. Und das ist gut so.

Der WA Brenner wird demnächst vielleicht einfacher verfügbar werden, nachdem sich dessen „isoliertem“ Vertrieb jenseits von Nova und Co. ein Webshop nach dem anderen annimmt. Nachdem nun auch andere Kundengruppen als die Biker entdeckt und gezielt angesprochen werden, sehe ich die Chance, dass die Losgrößen steigen und damit die Preise purzeln. Nach der Logik unseres Wirtschaftssystems wird die Komplettanlage für den Biker dennoch
(1.) überteuert
(2.) tendentiell fehleranfällig und
(3.) tendentiell unflexibel
bleiben – und damit vielleicht dieser thread oben ;) Schau'n mer mal.

Wie macht man’s?

Der ballast bereitet die angelegte Energie so auf, dass das Leuchtmittel (die eigentliche Lampe) betrieben werden kann. Dieser Vorgang muß uns hier nicht kümmern. Wen’s wirklich interessiert: da (thread zu Ende lesen !!! und vor allem LoCo's Link folgen :D )
Es geht hier ausschließlich darum, wie man den ballast versorgt. Und der ist, was das angeht, ziehmlich engherzig. WA bietet mehre ballast-typen an (siehe Datenblatt-Link oben). Ich rede hier vom ballast B10N002, (den z.B. Nova verbaut – äußerlich zu erkennen daran, das neben dem schwarzen Minus- ein ROTES Plus-Kabel in den ballast führt) und vom Betrieb an einem 14.4V LiIon Akku.

Regelaufgabe:
Der ballast will 12.8 .... 13.6 V (dauer) und max. 14.2 V (peak)
Der Akku hat
* 16.8 ~ 17.0 V im Leerlauf (wenn vollgeladen)
* ca. 16.2 V unter Last (wenn vollgeladen)
* ca. 13.8 V unter Last (wenn fast leer, also kurz vor rapidem Spannungsabfall unmittelbar vor dem Entladeschluß bei ca. 12.6 V - spätestens dann sollte der Zellen-Unterspannungsschutz des Akku-packs - Canon BP927/941 geht ungeöffnet!! - oder eben der bratbeck'schen Selbstbauschutzbeschaltung für Einzelzellen abschalten).

Den „jeweiligen Überschuß wegzubringen“, das geht simpel, preiswert und zuverlässig mit einem integrierten Linearregler. Da bei diesem Eingangs- und Ausgangsstrom gleich ist (vom hier zu vernachlässigenden Steuerstrom abgesehen) „verbrät“ dieser Reglertyp die überschüssige Leistung (bestehend aus dem Produkt von Spannungsdifferenz und Strom) dadurch, indem er sie am Leistungsausgangstransistor in Wärme umsetzt. Sinnfällig ist dies dann, wenn die auszuregelnde Spannungsdifferenz verhältnismäßig klein ist. Er muß nur ein „LowDrop“ sein (also geringe Ein-/Ausgangsspannungs-Differenzen auch fahren können). Nach langem Suchen habe ich einen Typen gefunden, der auch alle sonstigen Parameter der Regelaufgabe zwanglos bedient, den LT1764A von Linear Technologies. Im Datenblatt stehen auch die Typbezeichnungen für die Gehäusebauformen drin.

Schaltplan im Anhang. Meine Platine auch. Da ist aber neben dem Spannungsregler für die HID (rot) auch noch der Stromregler für die Luxeon-LEDs (blau) und ein dreistufiger LED-Spannungswächter (grün) drauf. Für den Poti lohnt ein Spindeltyp. Platinenätzen lohnt eigentlich kaum. Das kann man auf ner Lochrasterplatine aufbauen.

Nach dem Löten die Platine bitte verpolungsrichtig an den Akku anschließen und am Ausgang die Spannung messen. Am Spindelpoti die Ausgangsspannung auf 13.4 V einstellen.

Der Regler muß gekühlt werden. Ein klitzekleiner U-Kühler (25 K/W) tut es für diesen Zweck. Wer ein Metallgehäuse hat, kann den Regler mit der Kühlfläche auch einfach dranschrauben (bissi Wärmeleitpaste drunter). Dafür ist die TO220 Gehäusebauform sehr praktisch – das Teil heißt dann LT1764AET. Die Kühlfläche liegt auf Masse.

Dann erst den ballast anschließen. Den bitte unbedingt verpolungsrichtig, denn im Gegensatz zum Regler verzeiht der das nicht. Der kriegt jetzt immer brav seine aalglatten 13.4 V DC, egal welchen Ladezustand der Akku hat und egal wieviel Strom er gerade zieht (Startphase). Rauscharm, störungsfrei, effektiv und ohne wechselseitige Beeinflussungen mit dem Schaltregler im ballast.

Verpolungsschutzdiode dürfte bei entsprechenden Steckverbindern entbehrlich sein. Sicherung gehört für mich gedanklich zum Akku dazu. Beim Gesamtaufbau sollte der (oder jedenfalls ein) Schalter zwischen Akku und Regler sitzen. Der Eigenstromverbrauch des Reglers ist zwar im Einsatz vernachlässigbar (< 1mA), aber wenn der Akku längere Zeit rumsteht .... Mit der Shutdown-Funktion des IC hab ich mich indes nicht mehr beschäftigt. Ich meine, man müßte dazu Pin1 von Pin2 trennen, der Ausgang wird damit gesperrt, der Spannungsteiler damit bis auf 1müA stromlos gestellt. Wer’s genauer weiß, bitte posten ....

Ein Brenner zieht 920mA bei Ansteuerung mit 13.4V. Der LT 1764A verkraftet 3A.
Wer will, kann also drei Brenner parallel daran betreiben. :cool:
Der adäquate 1,5A-Typ (max. ein Brenner) heißt LT 1963, aber der ist noch schwerer aufzutreiben.

Ich hab den LT1764A bei noch keinem Webshop gelistet gesehen, habe damals wild herumtelefoniert. Segor schließlich wollte den nach verbaler Bekundung aber besorgen können. Genannter Stückpreis knapp 10EU. Lieferzeit ca 3-4 Wochen (da Sonderbestellung).
Ich hab von meinem overkill-blitzimport aus USA auch noch zwei Stück hier rumliegen.

Den Rest gibts überall für weniger 5 EU.

Also ran an den Speck :D

Zur "Disziplin": Es sollte hier im Weiteren nur um’s „Wie?“ gehen, nicht um’s „Ob?“

Ich möchte hier keinen hindern, einfach nur einen freudigen, drolligen, flapsigen oder auch „defätistischen“ Kommentar abzugeben (das macht ja dieses Forum so sympatisch) und schon gar nicht „dumme“ Fragen zu stellen. Aber bitte bleibt halbwegs beim Thema. "HID" neigt halt immer zum "ausfransen" weil die Praxiserfahrungen noch gen null tendieren ...

Ich wünsche mir hier Kritik, Erfahrungen mit dem Nachbau oder alternativem Eigenbau, Layout- und Gehäuse-Umsetzungen, Weitergabe von Bezugsquellen und Preisinfos, und die Erörterung von eng verwandten Problemstellungen (anderer ballast, anderer Akku) und Lösungsansätzen dazu, gern auch (als Alternative) Schaltregler-Lösungen. Wenn diese denn vom mittelmäßig begabten Hobbybastler, der zumindest einen Lötkolben zu halten und ein Voltmeter zu bedienen weiß, umgesetzt werden können.

In diesem thread nicht so gern hätte ich Diskussionen,
- dazu, ob der Welch Allyn oder eine Halogen „mehr“ oder „besseres“ Licht macht -> ER-Fahrungen bitte z.B. hier (ausbaufähig !!!)
- über Eure Komplettlösung am Bike -> bitte in den "Dauerbrenner", der sollte sich genauso schön weiterentwickeln wie im letzten halben Jahr ... Da findet ihr auch meine Interims-Praxislösung.
- zu Praxisvorzügen und –grenzen des Brenners (Ausleuchtung, Kontrastverhalten, Ein-/Ausschalten, sinnvolle Zusatzleuchte etc. ...) dazu lohnte es mal einen eigenen „disziplinierten“ Thread.
- dazu, welcher Akkutyp generell besser, billiger, sinnhafter ... ist (wie man ihn ausregelt aber schon).
- dazu, ob man (derzeit) 130 Eu (nur) für ne Lampe ausgeben sollte (excl. Regler, Akku, Verdrahtung, Befestigung ....) Dass das mit dem Joerky’schen Grundgedanken der Selbstbaulampe nicht mehr viel zu tun hat, bedarf keiner Erörterung. Das eine ficht das andere nicht an, denke ich.

In diesem Sinne : haut rein !!!

Dirk
*freutsichaufeinewachsendeHIDfraktion*
 

Anhänge

  • Schaltplan.jpg
    Schaltplan.jpg
    30,3 KB · Aufrufe: 603
  • Gehäuse.jpg
    Gehäuse.jpg
    10,9 KB · Aufrufe: 390
  • regler.JPG
    regler.JPG
    89,2 KB · Aufrufe: 713
hi !

mensch, hast dir ja ne menge arbeit gemacht ! das lob ich mir (wirklich !) denn davon lebt das forum...

weiter so

sven

und ich betreibe sie trotzdem weiter mit pwm... :bier:

sven
 
Danke, Sven.

naja, zum thema pwm können wir uns halt wohl nur darüber einigen, daß wir uns nicht einigen können ;)

ich halt es für widersinnig, den ballast zu pulsen. und für gefährlich für's leuchtmittel. das liegt auch auf der linie der aussage, die ich von WA selbst dazu habe.

außerdem fabriziert die pulserei auch verluste und über die denkbaren interferenzen mit dem schaltregler des ballast will ich gar nicht nachdenken ...

aber du wirst uns ja vom schicksal deiner leuchte berichten ;) :bier:

achja nochwas:

"A" ist der advanced-typ des LT1764. den soll man auch mit stinknormalen ein-/ausgangskapazitäten betreiben können. ich hab trotzdem tantalelkos genommen (auf polung achten!), wie für den normaltyp vorschrift.

Grüße!
Dirk
 
gruenbaer schrieb:
...Schaltplan im Anhang. Meine Platine auch. Da ist aber neben dem Spannungsregler für die HID (rot) auch noch der Stromregler für die Luxeon-LEDs (blau) und ein dreistufiger LED-Spannungswächter (grün) drauf. Für den Poti lohnt ein Spindeltyp. Platinenätzen lohnt eigentlich kaum. Das kann man auf ner Lochrasterplatine aufbauen....

Hallo Dirk,

auch wenn's hier nicht ganz hingehört: Wie hast Du denn den Stromregler für die Luxeon realisiert (Schaltplan) ? :confused:

Gruß, Stephan

P.S.:ansonsten super Ausführung, hat Spaß gemacht zu lesen.
 
speedy_fb schrieb:
... Stromregler für die Luxeon ...
mit nem LT 1086 (charger-schaltung aus den appnotes)

das thema wär mal nen eigenen thread wert, weil
- unterschiedliche luxeons,
- unterschiedliche akkus,
- unterschiedliche lösungsansätze
- viel mehr präsente erfahrungen hier im forum
- luxeons kann man sinnvoll (muß man aber nicht) mit HID kombinieren ...

ich beteilige mich da gern (oder schieb das auch an),
aber erst ab der 12.KW - nach meinem morgen beginnenden skiurlaub ;)

dirk
*umnachsichtbittend*
 
Hallo Dirk,

erstmal ein dickes Lob für Deine Arbeit.
Um den teuren Import des LT1764 aus den USA zu umgehen, habe ich mal viele ander Hersteller nach ähnlichen Produkten abgesucht. Vorallem diejenigen, die in good old germany erhältlich sein sollten (bürklin, rs-online).
Da ich allerdings ein e-technischer Anfänger bin, weiss ich nicht ob die gefundenen Stücke was taugen:

Texas Instruments: nix gefunden
Infineon; bietet einen TLE 4276
Bei International Rectifier findet man unter Produktre die Rubrik "Ballast" mit dem IR 21571 und dem IR 2161, beide allerdings bis 600V. Könnte man mit denen was anfangen.
Fairchild Semiconductor: nix gefunden
Motorola/National Semiconductor: nix gefunden
Andere Anbieter: muss ich erst noch gucken

Aber:
Conrad bietet den LT 1085 CP (Seite 971/2004) an. http://www.linear.com/pdf/1083fds.pdf.
Dieser ähnelt dem beschriebenen LT1764 am meisten. Kann ich den auch verwenden?

Gruß

Markus
 
Hallo Markus,

im prinzip ja, aber ...

aus der LT108x-Baureihe tut es auch der LT1085 (ist der 3A-Typ). Den gibts überall (auch bei Conrad - so um die 8 Euro).
Ich verwende den als Stromregler für die Luxeons.
Für den hier beschriebenen Zweck gibt es ein Problem:
der drop liegt wesentlich höher (vgl. Grafiken) ich habe @920 mA beim LT 1764 0,35 V drop gemessen, beim LT1085 1,05V.

in praxi bedeutet das:
wenn Du auf 13,4V trimmst (Lampe ist dann schön hell und weiß - gar nicht mehr "bläulich"), fährt der Regler im Falle des LT 1764 ab 13,8V Akkuspannung in die Sättigung, beim LT 108x aber schon ab 14,45V.
Dies äußert sich darin, daß die Ausgangsspannung am Regler entsprechend abfällt - und ab einem gewissen Sättigungsbereich überproportional, weil auch der Strom abgeschnürt wird.

Bei 13,8V Lastspannung hat der LiIon nach der von mir gemessenen Entladekurve ohnehin nur noch einen Ladezustand von < 1% Restkapazität, bei 14,45V hingegen noch mehr als 15%.
Will sagen: Du nutzt deine Akkukapazität nicht aus.
Du könntest das Problem mildern, wenn du den Walamp-ballast mit dem geringeren Spannungsniveau einsetzt (B10N001) und den auf 12,3V ausregelst. Dann paßt das wieder (12,3V + 1,05V = 13,35V).

Aber dann sinkt auch der Gesamtwirkungsgrad der Geschichte (statt ca. 90% vielleicht 80-85%), weil du ja über die gesamte Akkulaufzeit eine höhere Spannungsdifferenz verbrätst.

Einen LT764A hätte ich noch abzugeben (als LT1764AET - also in der TO220 Bauform). Für 10 EU + Versand ist er Dein.
ansonsten: wenn sich für den U.S.-Import vier zusammentun, sinds wegen der geringen Stückkosten auch wieder nur 10 EU pro Regler ...

wie gesagt, ich hab mich damals auch totgesucht - ich wüßt nix anderes. nen anderen ballast würd ich nicht verwenden - schon gar nicht als "e-technischer Anfänger"
hast du mal nen link auf das Infineon-Teil?

Grüße!
Dirk
 

Anhänge

  • drop LT1764.jpg
    drop LT1764.jpg
    21,3 KB · Aufrufe: 116
  • drop LT108x.jpg
    drop LT108x.jpg
    22,1 KB · Aufrufe: 96
auf die Schnelle eine - etwas übertriebene - visuelle Darstellung von dem ganzen Geschwätz, das es vielleicht etwas allgemeinverständlicher macht:

die grünen Linien sollen verdeutlichen, ab wann der Regler die Ausgangspannung nicht mehr "halten" kann (links LT 108x, rechts LT 1764).

Grüße!
Dirk
 

Anhänge

  • Akku-Lastspannungkurve.jpg
    Akku-Lastspannungkurve.jpg
    30,5 KB · Aufrufe: 334
Danke Dirk,

klingt logisch: höherer Vdrop, geringere Kapazitätsausnutzung und damit kürzere Leuchtzeit....Übrigens danke für dein Angebot, komme vielleicht noch darauf zurück :p Hast Du wegen Einzelstücken schon mal bei den deutschen Sales Offices von LT nachgefragt?

Was für einen Brenner (WA Bauteilbezeichnung) benutzt Du?

Hier noch der Link zum Infineon:
http://www.infineon.com/cmc_upload/0/000/008/731/tle4276.pdf

Gruß

Markus
 
madmaxchen schrieb:
Hast Du wegen Einzelstücken schon mal bei den deutschen Sales Offices von LT nachgefragt?
ja, *anddiestrinklatsch* und die haben ewig gebraucht, sich zu entscheiden, ob sie mir die story von der prospektiven großabnahme glauben wollen oder nicht. irgendwann trudelte einer ein, da waren die US-Teile aber schon lange da ...
Was für einen Brenner (WA Bauteilbezeichnung) benutzt Du?
B10N002, s.o.
ahem:
"The maximum output current is 400mA"
das wird denn wohl nix ...

Grüße!
Dirk
 
madmaxchen schrieb:
Hallo Dirk,



Bei International Rectifier findet man unter Produktre die Rubrik "Ballast" mit dem IR 21571 und dem IR 2161, beide allerdings bis 600V. Könnte man mit denen was anfangen.


Markus

Hallo Mäxchen
Der Ballast von IRF ist einer um normale Leuchtstofflampen am 230V-Netz zu betreiben. Daher die 600V max. :mad:

Die Spannung kann man natürlich auch mit einem Schaltregler erzeugen... :D
Gibt sicherlich auch einen Diebstahlschutz mit DURCHSCHLAGENDEM Erfolg :D :D :D

Gruß Armin
 
Also ich hab ne Lupine Edison :daumen:. Und nachdem ich das alles hier so lese, frage ich mich, welche geniale Lösung denn dort eigentlich verbaut ist. Denn dort wird m.E. keine Energie in Wärme verbraten. :confused:
 
kilrox schrieb:
Also ich hab ne Lupine Edison :daumen:. Und nachdem ich das alles hier so lese, frage ich mich, welche geniale Lösung denn dort eigentlich verbaut ist. Denn dort wird m.E. keine Energie in Wärme verbraten. :confused:
na Lupine verwendet einen eigenen (von Lupine selbst entwickelten) Ballast, der eben exact auf den verwendeten 7,2V Akku abgestimmt ist.
Da wir Selbstbauer aber mit den von WA angebotenen Ballasts auskommen müssen, bzw. aus den 4 möglichen eben den für uns am besten passenden auswählen müssen, müssen wir die Akkuspannung eben noch "leicht korrigieren"
Und das lässt sich halt am einfachsten mit ner linearen Regelung mit dem LT1764 bewerkstelligen ;)

Gruzz
 
Na Ja...
nun muß ich auch mal was dazu sagen.
Die verschiedenen Ballasttypen sind ja von WA schon sehr gut abgestimmt
(für 8 oder 10 Akkus). Da braucht man KEINERLEI Elektronik davor.(Punkt)
Lupine hat lediglich eine sogenannte "Dimmerfunktion" die die Leistung von 16 auf 10W reduziert. Das geschiet mittels Strombegrenzung da die Spannung an der Lampe über den Ballast auf ca. 60V transformiert wird. Da Lupine seinen Brenner mit etwas Überlast fährt(16W) wird auch eine geringere Lebensdauer angegeben (700h anstatt 1000). Wenn ich natürlich dem Ballast mehr Spannung zur verfügung stelle, muss ich sie mit Elektronik runterregeln.
Ob das Sinn macht?!
Wenn ich die den Richtigen Ballast mit den richtigen Akkus verwende wird der Ballast auch nicht heiß, sprich, ich kann auch im Stand leuchten...!
Was aber immer heiß wird ist die Lampe.
FAZIT: Den Ballast mit irgendwelchen Wundervorschaltelektroniken (was für ein Wort) zu betreiben macht keinen Sinn, zumal in der Praxis, also auf dem Trail nicht zu bemerken (die par LUX). Sehr gewagt, da technisch überhaupt nicht spezifiziert, ist es den Ballast zu Pulsen (wer fährt sinen Benziener schon mit Diesel nur weil Diesel einen höheren Wirkungsgrad hat..).
Nette Spielchen sind das aber alle mal.
DRUM WEITER SO... ;-)
Gruß
Hart´l
PS: Hier meine Xenon-Led-Lampe:
http://www.mtb-news.de/forum/showpost.php?p=1122796&postcount=21
 
Moin,

Hart´l schrieb:
Na Ja...
nun muß ich auch mal was dazu sagen.
Die verschiedenen Ballasttypen sind ja von WA schon sehr gut abgestimmt
(für 8 oder 10 Akkus). Da braucht man KEINERLEI Elektronik davor.(Punkt)
richtig, wenn man nur NiCd/NiMH bzw. Bleiakkus verwendet.
Wenn man aus Gewichtsgründen aber auf Li-Ion setzt, dann ist die Spannung des Akkus einfach zu hoch ;)

Hart´l schrieb:
Lupine hat lediglich eine sogenannte "Dimmerfunktion" die die Leistung von 16 auf 10W reduziert. Das geschiet mittels Strombegrenzung da die Spannung an der Lampe über den Ballast auf ca. 60V transformiert wird. Da Lupine seinen Brenner mit etwas Überlast fährt(16W) wird auch eine geringere Lebensdauer angegeben (700h anstatt 1000).
Lupine verwendet definitiv einen selbstentwickelten Ballast !
Ist auch auf deren Homepage explizit beschrieben.
Ausserdem verwenden sie Akkus mit nur 7,2 V, dafür gibts von WA keinen Ballast.
Das mit der Strombegrenzung zur Dimmung kommt wohl so hin.

Hart´l schrieb:
Wenn ich natürlich dem Ballast mehr Spannung zur verfügung stelle, muss ich sie mit Elektronik runterregeln.
Ob das Sinn macht?!
wie gesagt, wenn man aus Kapazitäts-/Gewichtsgründen auf Li-Ion Akkus setzt.

Hart´l schrieb:
Wenn ich die den Richtigen Ballast mit den richtigen Akkus verwende wird der Ballast auch nicht heiß, sprich, ich kann auch im Stand leuchten...!
Was aber immer heiß wird ist die Lampe.
genau, und darum verwenden wir einen Linearregler um den Spannungsüberschuss vom Li-Ion runterzuregeln, dann passts wieder zum Ballast ;)

Hart´l schrieb:
FAZIT: Den Ballast mit irgendwelchen Wundervorschaltelektroniken (was für ein Wort) zu betreiben macht keinen Sinn, zumal in der Praxis, also auf dem Trail nicht zu bemerken (die par LUX). Sehr gewagt, da technisch überhaupt nicht spezifiziert, ist es den Ballast zu Pulsen (wer fährt sinen Benziener schon mit Diesel nur weil Diesel einen höheren Wirkungsgrad hat..).
Nette Spielchen sind das aber alle mal.
DRUM WEITER SO... ;-)
Gruß
Hart´l
stimmt, pulsen macht keinen Sinn, deshalb die einfache aber wirkungsvolle Linearregelung. Und wenn man NiCd, NiMH oder Bleiakkus nimmt braucht man mit dem richtigen Ballast dazu ja auch keine weitere Wundervorschaltelektronik ;)
Weiter machen wir in jedem Fall :D :bier:

Hart´l schrieb:
nette Lampe, die Kombination HID mit LED ist wohl das technisch im Moment machbare, fetten Respekt.
Jetzt noch nen Li-Ion Akku dazu und Du bist auf dem Stand der Technik :cool:

Greez
 
Hart´l schrieb:

Route66 hat ja alles schon gesagt. (wie weit bist du eigentlich? ;) )

wegen der 3.6V zellspannung ist man mit dem LiIon halt etwas unflexibler in der Akkukonfiguration. Aber bei halbem "Leistungsgewicht" läßt sich wohl verschmerzen, 10% "in die Luft zu blasen" ...

wirklich schöne Lampe hast du da gebaut, Hart'l !

Grüße!
Dirk
*derseinerLED/HIDauchmaleinanständigesgehäuseverpassenmüßte*
 
*schieb*

Hallo Dirk,

gruenbaer schrieb:
Route66 hat ja alles schon gesagt. (wie weit bist du eigentlich? ;) )
hab heute meine HID von Dunesport.net über nen Kollegen aus den USA bekommen -> 90,- € komplett (13° Flood, B10N002) incl. nem verchromten Gehäuse :D :D
Die Zellen hab ich auch schon zusammengelötet aber an der Elektronik hab ich noch nichts gemacht da ich leider zur Zeit eben wenig von dieser habe.

Muss jetzt aber mal rangehen, der nächste Winter kommt bestimmt ;)

Gruzz
 
Hi,

Winnie schrieb:
Und wie teuer kommt dich der Spaß wenn du fertig bist?
insgesamt ca. 115,- € da ich wie gesagt keine neuen Akkus gekauft habe und auch das Netzteil als Ladegerät schon besitze.
Die zusätzlichen Kosten entstehen nur durch das Gehäuse für den Akku (HT-Rohr), ca. 10 € für div. Elektronikkleinteile und nochmal ca. 10 € für den LT1764A.

Wenn man die Akkus noch kaufen muss, kommen je nach gewünschter Kapazität nochmal 60 bis 90 € dazu, dann noch ca. 20 € für ein einfaches Laptopnetzteil (20V, 2A) als Ladegerät.
Wär dann immer noch deutlich billiger als die fertige Kombi ;)

Gruzz
 
*schieb* ;)

nachdem ja nun einige WA-HID (von trailtech oder woher auch immer) geplatzt sind, wird das thema, wie man mit dem B10N002 und der lampe schonend umgeht, ja wieder aktuell.

der simple regler (und die HID natürlich auch) funktioniert bei mir seit 1 1/2 jahren einwandfrei.

ich wurde gefragt,
- wie man den regler nach dem aufbauen einstellt, also das poti trimmt und testet, ob alles funktioniert.
- worauf sich meine aussage zum wirkungsgrad stützt und
- wie man das mit der kühlung rechnet.
- wo man denn nur dieses kleine schwarze tierchen mit den fünf beinen herbekomme …

also hab ich das mal schritt für schritt aufschreiben lassen:

grüße!
dirk

Bastelanleitung:

Man braucht:
- ein Spannungsmessgerät (zwingend). Das billigste Voltmeter tut es.
- eine regelbare Spannungsquelle 12…18V. Hilfsweise agiert man mit dem vollgeladenen 14.4V LiIon (ca. 17V im Leerlauf).
- ein zweites Voltmeter (optional). Das ist ganz praktisch für die Schritte 2. und 3. beim Testen, dann muss man da nicht immer zwischen den Messpunkten wechseln, sondern lässt beide Voltmeter an V(in) bzw V(out) angeklemmt und behält beide Anzeigen im Blick.

Trimmen:
1. Schaltung fertig zusammenlöten. Hier ist wirklich nichts weiter zu beachten. Da keinerlei hochfrequente Prozesse ablaufen, ist das Platinenlayout nur für den Designpreis, nicht für die Funktion relevant. Fliegend, Lochraster … elektrisch ist hier alles erlaubt.
2. Schleifer des Potis gegen den Festwiderstand (bzw. Pin5 des IC) legen - das Poti „wirkt“ dann mit vollen 50 kOhm.
3. V(in) anschließen - irgendwas zwischen 14 V (mit weniger kann man nicht trimmen) und 20 V (mehr soll es laut appnotes nicht sein) – ggf. also den Akku.
4. am Voltmeter geeigneten Messbereich einstellen. Damit V(out) gegen Masse messen. Angezeigt werden müßte ein Wert knapp unter der angelegten V(in) - beim vollen LiIon also ca. 16.7 V – jedenfalls deutlich über dem Ziel von 13.4 V. Meßgerät angeschlossen lassen.
5. jetzt den Schleifer des Potis langsam gegen V(out) bzw. Pin4 des IC drehen. Eine Weile passiert nix. Irgendwann beginnt der Meßwert für V(out) zu fallen.
6. Bei Anzeige für V(out) von 13.4V innehalten. Der Schleifer eines linearen Potis hat dann ca. 3/5 seines Weges zurückgelegt (wirkender Widerstand noch ca. 20kOhm). Da bleibt er denn auch.
Fertig.


Testen:
1. Laststabilität:
Brenner anschließen. Der Messwert für V(out) muss bei 13.4V bleiben. Eine evtl. vorhandene minimalste Differenz unter Last leicht nachtrimmen.
2. Wirkungsgrad/Querstrom:
Wer das prüfen will schleift zwischen Akku und Regler sowie zwischen Regler und Brenner Amperemeter ein. Die Differenz I (in) zu I (out) sollte 20mA nicht überschreiten.
3. Wirkungsgrad/Drop-Spannung:
Jetzt V(in) langsam herunterfahren. Der Messwert für V(out) muss stur bei 13.4V bleiben. Erst bei V(in) < 13.8V darf der Wert für V(out) ebenfalls fallen. Die Differenz Vin/Vout bleibt dann immer gleich und pegelt sich bei ca. 0.3 … 0.4 V ein (praktischer „drop“) ein.
Mangels regelbarer Spannungsquelle einfach Akku und Ballast dranlassen bis zum Entladeschluss. Erst kurz vor Entladeschluss darf V(out) beginnen zu fallen.


Wirkungsgradrechnung

Wirkungsgrad ist für mich das Verhältnis von für das Leuchtmittel genutzter Leistung zu akkuseitig eingesetzter Leistung. Eigentlich muss man das für einen fairen Vergleich mit Arbeit (und nicht Leistung) rechnen. Gerade beim Vergleich Linear-/Schaltregler kommt man sonst zu schiefen Aussagen. Im Unterschied zum Schaltregler fällt nämlich der Verlustleistungsanteil des Linearreglers kontinuierlich über die Entladezeit des Akkus, wie noch zu zeigen ist. Bei einfachen Kurvenverläufen kann man sich aber damit behelfen, dass man Zeitunterschiede bei den Annahmen für die Leistungswerte adäquat berücksichtigt.

Bei DC ist Leistung ganz einfach Spannung mal Strom. Die stromseitigen Verhältnisse sind beim Linearregler (im Unterschied zum Schaltregler) im Zeitverlauf immer gleich. Es gilt: I (out) = I (in) – I(q). I(q) ist der Querstrom, welcher für den Betrieb des Reglers erforderlich ist und am Regler gegen Masse abfliesst.

Der 100%ig vollgeladene Akku hat zu Beginn der Entladekurve ca. 16.2 V unter Last. Die Spannung geht binnen sehr kurzer Zeit auf 15.8 V zurück. Diese „Spitze“ vernachlässige ich jetzt mal (zugunsten des Linearreglers). Ausgangsseitig wird auf 13.4 V ausgeregelt, erst wenn der Akku weniger als 1% Restkapazität hat, fällt die Ausgangspannung und die Differenz V(in)/V(out) verkleinert sich nicht mehr. Diese Phase vernachlässige ich auch (zulasten des Linearreglers).

Zwischen 15.8 V und 13.8V verläuft die Entladekurve des LiIon fast linear fallend. (in Wirklichkeit leicht degressiv – Linearität ist also wieder eine Annahme zulasten des Linearreglers). Um nicht mit Flächen unter der Kurve hantieren zu müssen, bietet sich also für den Leistungsvergleich an, diese Spannungsdifferenz kurzerhand durch zwei zu teilen. Hinzu kommt gedanklich die drop-Spannung, welche man für diesen Vergleich mit 0.4V hinzurechnen muss.

Dann ergibt sich für die durchschnittliche Verlustleistung „längs“ (über die gesamte Entladezeit gerechnet):

P(1) = (Vin – Vout) x 0.5 x I = [(15.8 V – 13.8 V) x 0.5 + 0.4 V] x 0.9 A = 1.26 W.

Dann gibt es noch einen Verlustleistungsanteil, welcher „quer“ anfällt. Ich habe recht kontinuierliche Werte von allem, was gegen Masse fließt (über PIN GRD und R1) von 18mA gemessen. Er berechnet sich folglich mit:

P(2) = V(out) x I(q) = 13.4 V x 0.018 A = 0.24W

Die Nutzleistung berechnet sich mit:

P(n) = V(out) x I(out) = 13.4V x 0.9 A = 12W
Die eingesetzte Leistung ist:

P(ges) = P(n) + P(1) + P(2) = 13.5 W

Der Wirkungsgrad ist folglich:

Q = P(n) ./. P(ges) = 89 %

Das muss man mit einem Schaltregler erstmal schaffen.


Thermal considerations:

Die höchste Verlustleistung tritt am Anfang der Entladekurve auf und liegt demnach bei (16.2 V - 13.4 V) x 0.9 A = 2.52W. Rechnet man die „quer verlorene“ Leistung hinzu (0.24 W), sind also ca. 2.8 W zu berücksichtigen.

1. eigener Kühlkörper:

Bereits ein kleiner U-Kühler mit einem Temperaturkoeffizienten von 25 K/W (der es allerdings auch sein sollte) begrenzt die Temperaturerhöhung demnach auf 70 K. Hinzu kommt der Beitrag des Reglergehäuses mit 2.8 W x 2.5 K/W = 7 K. Damit wird die Kristalltemperatur des Reglers selbst bei 40°C Umgebungstemperatur (im Gehäuse) auf weniger als 120°C gehalten. Für den Regler liegt das knapp im grünen Bereich (T(j) < 125 °C). Zwar verschlechtert sich der drop minimal, aber zu Beginn der Entladekurve ist der ja sowieso uninteressant, weil die auszuregelnde Differenz ohnehin weit höher liegt.

Daraus folgt noch etwas: Der Regler(-Kühler) gehört nicht „freistehend“ ins Lampengehäuse der HID! Lampe und ballast erzeugen höhere Wärmeleistungen als der Regler. Das Lampengehäuse ist dicht (Zündspannungen um 6 kV). Die Umgebungstemperatur dürfte weit jenseits der oben angenommenen 40°C liegen. Entweder man verpflanzt den Regler woanders hin (Akkuflasche, externes Gehäuse …) oder man schraubt ihn unmittelbar an das metallene Lampengehäuse.

2. Metallgehäuse der HID als Kühlkörper:

Das kann man nun schlecht rechnen. Bei Temperaturkoeffizient des Gehäuses, den weiteren Wärmeleistungen und deren eventuellen Übergangs-Wärmewiderständen kann man nur „in die Luft greifen“. Man kann es nur probieren und messen:

HID mit externem Regler in Betrieb nehmen. Wenn das Gehäuse an der Stelle, wo der Regler angeschraubt werden soll, so schon über 90°C hat, würde ich gar nicht erst anfangen.
Sonst: Mit angeschraubtem Regler darf diese Stelle des Gehäuses nicht über 113°C haben. (125 °C – 7 K = 113 °C).


Bezug LT 1764A:

Leider nicht so einfach …

- Bei Segor in Berlin (wenn’s grad da ist).
- Bei den deutschen Sales Represantitives von Linear (nur mit viel Honig in der Stimme bei der Bitte um ein Muster).
- www.digikey.com (hohe versandkosten)
- direkt bei www.linear.com (unanständig hohe versandkosten)
der US-Import lohnt wirklich nur, wenn man ein paar mehr Stück ordert (sehr geringe stückkosten). Aber die Teile sind für 10eu möglicherweise schnell wieder im Forum verkauft.

ja und total lustig find ich das hier
einfach mal nachfragen (und nicht vergessen, nach den versandkosten zu fragen ;) ….
 
Als ich heute von der Tour kam, lag ein Paket auf dem Tisch. Segor hatte es tatsächlich geschafft mir den LT1764A zu liefern. Also schnell waschen und dann ab ans Löten.

Und die Schaltung funktioniert.
Danke Grünbär!

Fürs Foto habe ich den Kühlkörper nicht dran.
Auf dem Bild sehen die Lötstellen irgendwie unansehnlich aus :confused: - in echt ist alles sauber und silber.
 

Anhänge

  • lin.jpg
    lin.jpg
    45,2 KB · Aufrufe: 182
gruenbaer schrieb:
(1.) überteuert
(2.) tendentiell fehleranfällig und
(3.) tendentiell unflexibel

Hallo gruenbaer,

Dein Thread :daumen: lädt ja gerade dazu ein sich über HID gedanken zu machen, deshalb folgende Anfrage an dich:

Jetzt im Winter auf Schnee sind die Erschütterungen enorm und Stürze beim Runterdonnern nicht immer zu vermeiden (no risk no :D ). Die IRC steckt das bis jetzt weg und wenn's mal soweit sein sollte, kostet es mich nicht alle Welt. Bei HID kommt nun aber (1.) zum Tragen also würd ich von dir mehr über (2.) und (3.) wissen. Was genau meinst du mit fehleranfällig und unflexibel? Verträgt die HID Lampe Vibrationen über längere Zeit oder ist sie schnell im Eimer?

Grüsse,
BD
 
@ j-coop: freut mich sehr. wirklich.

@bulldozer:
ich bezog die seinerzeit etwas kesse aussage auf die komplettanlage. im speziellen auf die elektronik. und die lupine- und trailtech erfahrungen scheinen das ja auch zu bestätigen.
imho geht man einfach mit dem wa-brenner elektrisch nicht korrekt um. lampe und ballast sind von wa aufeinander abgestimmt. der ballast ist auf unmittelbare batterieversorgung mit enger spannungstoleranz ausgelegt. und das sollte man respektieren (und ihn nicht mit hochfrequenten störimpulsen quälen).
der brenner selbst ist mechanisch recht robust. was einen wolfram-faden nicht zerstört, sollte einem lichtbogen auch nichts anhaben. ich hatte noch keine zu heftigen stürze, allerdings fahr ich das teil auch auf dem starrgabel-bike - es nimmt das gelassen ...

der bloße brenner (lampe+ballast) ist inzwischen preiswerter geworden, schau mal in die sammelbestellungs-threads.

grüße!
dirk
 
Hallo Dirk,

Besten Dank für deine Schilderung. Dann reservier ich mir mal etwas Zeit um mich in die Thematik einzuarbeiten.

Grüsse,
Roger
 
Zur Haltbarkeit der HID Brenner habe ich nur sehr schlechte Sachen gehoert.
Es wird behauptet, dass schon beim Umfallen des Rades auf harten Boden der Brenner kaputt gehen kann. Wenn Du Dir den Brenner anschaust, kann man das schon verstehen. Der Glaskoerper im Inneren ist extrem duenn und sehr lang, sprich dieser hat extrem unguenstige Stabilitaetswerte. Das Problem ist nicht das Abreissen des Lichtbogens sondern das Abbrechen es Glaskoerpers.
Lupine behauptet zwar fuer die Edison, das ein freier Fall aus 2m Hoehe verkraftet wird, aber das kann ich mir nicht so recht vorstellen.
Also lieber etwas zu vorsichtig als mit einer kaputten Lampe im Wald stehen. Dann wird es naemlich schlagartig stockdunkel. Zur Sicherheit dagegen und natuerlich fuer die Stadt habe ich immer noch eine LED-Funzel dabei.

Gruss Gerd
 
Zurück