Entwicklung einer akkugepufferten Dynamo LED-Beleuchtungsanlage

Du musst entweder analog einfacher mit kleinem uC den Eingangsstrom vom Dynamo bis zum erreichen der Maximalspannung auf rund 0,45 A begrenzen. Dann wird es laufen. Ich habe das mal so gemacht das ich mit einem OP den Led-Strom unterhalb der kleinsten Akkuspannung dur Addition eines fiktiven Stromistwertes quasi bis auf 0 reduziert habe und bei Ladeschlusspannung durch Erhöhung des Sollwertes erhöht habe. War eine saueinfache Sache...
 
Zur Vollständigkeit hier noch der Schaltplan des Rücklichts:
Da die Ansteuerung durch die Elektronik in der "Bike-Light-Box" erfolgt, kann hier alles recht einfach gehalten werden.

Schaltplan Rücklicht Bike-Light-Box.jpg
 

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Danke Siam, aber ich habe eingangsseitig mit einem Netzgerät alles simuliert, den Konstantstrom auf 0,5A eingestellt, die Spannung kann man variieren von 3V bis x, solange die geforderte Ausgangsleistung über der angebotenen Leistung ist, bricht die Eingangsspannung auf 2,7V zusammen. Sie nutzt nicht den möglichen Spielraum (zB 6Vx0,5A=3W) aus, sondern will auf 2,7V runter. Da der maximale Strom des Bausteins bei 4A liegt, muß man die Ausgangslast unter diese 10,4W drücken, damit der Baustein normal läuft. Habe es auch mit einem 9V Block versucht, gleiches Ergebnis. Das muß irgendwo im inneren Aufbau des XL 6009 begründet sein. Was mich stutzig macht, bei Solarzellen muß es doch auch gehen!
 
Das Verhalten ist absolut normal für eine standardbeschaltung des Reglers. Schließlich will dieser von Anfang an die volle Ausgangsleistung bringen. Mann muss in diesen Fällen den Eingangsstrom begrenzen.
Ich vermute aber ohnehin das die Verluste durch die Elektronik höher sind als der Zugewinn an Ladeenergie bei kleinen Geschwindigkeiten gegenüber rein passiven Betrieb. Viel wichtiger ist die kapazitive Kompensation des Dynamos, das bringt schnell 30% und mehr!
 
Ich habe mich gestern nochmal ausgiebig mit dem Reglerprinzip beschäftigt, Du hast recht, der will die volle Leistung bringen, kann aber wegen der Strombegrenzung nicht, damit bricht die Eingangsspannung zusammen, bis der Mosfet zwangsweise gesperrt ist, weil nicht mehr aufsteuerbar. das ist bei mir im konkreten Fall bei 2,7V. Der Schaltkreis bricht ohnehin bei 90% Tastverhältnis ab, mehr geht nicht. Dieses Prinzip ist wohl für diesen Fall ungeeignet. Aber es muß etwas geben, will nochmal recherchieren, weil Solarzellen ja auch ein solches Verhalten haben. Bei wenig Sonne können die ja auch nicht mehr liefern, aber dort spielt die Ausnutzung der angebotenen Leistung ja auch die dominierende Rolle! Mal sehen, ob sich was findet, denke aber auch in Richtung Mosfet Spannungsverdoppler, umschaltbar auf Grätz, wenn genügend Saft da ist. So gesehen, geben die 12V auch wenig Sinn, weil bei 6V-Betrieb ohnehin 7,4V durch die LiIon Zellen erzwungen werden, zur Ladung 8,4V. Dann macht es mehr Sinn, eventuell erforderliche 12V für Navi oder ähnliches über einen step up Wandler zu erzeugen. Das funktioniert ja richtig gut! Also, nochmal von vorn!
 
Es geht weiter mit den Platinenlayouts:

Hier ist das Layout bzw. der Bestückungsplan für die Hauptplatine der Akku/Dynamo Fahrradbeleuchtung:
Die Platine hat die Abmessungen 98,5mm x 60mm, passend abgestimmt auf das verwendete Gehäuse Hammond 1550WB
Layout Bike-Light-Box.jpg


und noch das Rücklicht:
Abmessungen 22,5mm x 32mm, als 1:1 Austauschplatine im Büchel Champs Elysees Rücklicht
Layout Rücklicht Bike-Light-Box.jpg
 

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Die Umbauanleitung des überall erhältlichen Dynamorücklichts Büchel Champs-Elysees zur Bike-Light-Box Version:

-Die zwei Schrauben auf der Rückseite aufschrauben
-Deckel nach oben abnehmen
-Kabel an der alten Platine ablöten
-Halteschraube der Platine lösen
-Alte Platine herausnehmen
-Neue bestückte Platine einsetzen
-Halteschraube der Platine wieder eindrehen
-Kabel anlöten (Rot auf Plus, Schwarz auf Minus)
-Deckel wieder aufsetzen
-Die zwei Schrauben auf der Rückseite festziehen, fertig

So sieht das dann alles nach dem Umbau aus:
Auf den Fotos ist die neue Austauschplatine bestückt.
Rücklicht Bike-Light-Box_1.jpg


Rücklicht Bike-Light-Box_2.jpg


Rücklicht Bike-Light-Box_3.jpg
 

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Hier ist der Prototyp im Testaufbau:

Die elektrischen Parameter stimmen alle wie berechnet.
Prototyp Bike-Light-Box.jpg

Alle Anschlußkabel lassen sich bequem und ohne Platzprobleme anlöten.
Die Bohrung auf der rechten Seite ist für die spätere Kabeldurchführung bzw. Steckverbindung.
 

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Die vorher hier gezeigte Grafik des Eingansstromes ist entfernt worden, weil durch die Verwendung eines Reihenkondensators auf der Eingangsseite der Ladestrom im unteren und mittleren Geschwindigkeitbereich deutlich erhöht wird.
 
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Grafik entfernt, wegen technischer Verbesserungen
Hallo Münchner :)

Ich finde Deine Schaltung großartig und würde sie gerne nachbauen. Du hast in Deinen letzten Beiträgen geschrieben, dass Du noch Verbesserungen vorgenommen hast.

Ist schon sehr lange her, aber falls Du dies noch liest, würde mich interessieren, welcher Art diese Verbesserungen waren.

1000 Dank und viele Grüße!
Uwe
 
Hallo Uwe,
es sind noch folgende Änderungen und Verbesserungen eingebaut worden:
Eingangsseitig ist noch eine Schutzdiode D7 gegen transiente Spannungsspitzen dazugekommen.
Es wurde eine zweite Diode zum Triggern des Einschalttransistors Q1 eingebaut.
Nun wird bei jeder Halbwelle getriggert anstatt nur bei jeder zweiten.
In dem Zusammenhang wurden Schutzmaßnahmen bei diesen Doden eingebaut, um auch ein hartes Einschalten beim Spitzenwert der Spannung sicher zu verkraften.
Für spätere Zwecke wurde ein zusätzlich geschalteter Ausgang Q3 / R12 vorgesehen.
Dieser Ausgang wird genauso geschaltet bzw. abgeschaltet wie die ganze Beleuchtung.
Diese Option ist für eine spätere externe Tachobeleuchtung geplant.
Zu guter Letzt ist ein Serienkondensator 330µF/63V vor den Eingang der gesamten Schaltung eingebaut.
Er ist nicht im Layout, muss gesondert verdrahtet werden.
Damit er nicht das Timing des Standlichts beeinflusst ist noch Widerstand R14 vorgesehen
Dieser Kondensator bewirkt eine Leistungserhöhung im Bereich von ca. 15-18km/h.
Der Strom durch die Front-LED´s (Widerstände R6 und R7) wurde verringert um auch im Stadtverkehr eine ausreichende Energiebilanz sicherzustellen.

Der akuelle Schaltplan ist angehängt
Für den Nachbau sollte Erfahrung im Löten von SMD Bauteilen vorhanden sein.
Es gibt mehrere Bauteile gleicher mechanischer, aber unterschiedlicher elektrischer Funktion.
Nicht verwechseln, im Zweifelsfall die Beschriftung der Bauteile gemäß Datenblatt prüfen
Die Bestückung mit den kleinsten Bauteilen beginnen, erst zum Schluß die großen Bauteile.
 

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