Steuerung für Dynamolampen

[ohropax]

Hi,vielen Dank fuer die Tabelle. Ich habe ein paar Verständnisfragen.

kein Problem, ich versuche es zu erklären, sonst einfach nochmal nachhaken.

Die Werte sind also keine Messwerte an einem SON-Nabendynamo, oder einem Shimano DH-3N80 sondern Ergebnisse einer Simulation?

Ja und Nein
Jemand mit hinreichend Backgroundwissen zu den theoretischen Grundlagen von Nabendynamos/Klauenpolgeneratoren hat seinen SON unter verschiedenen Bedingungen vermessen und dann mittels einer Software die Modellparameter (Induktivitäten, Innenwiderstände etc) ermittelt, die die gemessenen Werte am besten simulativ wiedergeben. Der Restfehler zur Realität belief sich dabei im Ergebnis auf sehr kleine Prozentwerte. Etwa in der Grössenordnung von normalen Hobbymessfehlern und Bauteiltoleranzen.

Ich habe mit diesen Modellparametern in der LT Spice Software Nabendynamos nachgebildet. Danach habe ich unter Zuhilfenahme von Datenblättern und eigenen Messreihen Modelle für die interessanten LEDs nachgestrickt, SSC P7 und Cree XR-E. Und den JuergenH Gleichrichter mit seinen konkret verwendeten Bausteinen ebenso. Und mit diesen Komponenten habe ich dann Schaltungen aufgebaut und obige Ergebnisse erhalten. Ein kleiner Messvergleich mit meinem Alfine Dynamo hier hat gezeigt, dass die Zahlen sehr gut hinkommen.

Du meinst LEDs (Emitter) in Serie verbunden?

jep

Bei "enhydraulitis.de" ist ersichtlich, dass ein vorgeschalteter Reihenkondensator bei Geschwindigkeiten von 10 bin 25 km/h sinnvoll ist, bei Geschwindigkeiten unter 10 km/h aber schlecht ist weil die Spannung so langsam steigt (Grafik auf Seite 15). Sehe ich das richtig? Ich möchte ab 4 km/h genug Spannung zum Betrieb von zumindest einer Cree XP-G haben.

Ich habe jetzt mal nicht in dem PDF geschaut, aber im Grunde ist es so. Es hängt aber stark davon ab, welche Kapazität der Kondensator hat, denn je nach der Kapazität erhält man die Leistungsschübe/Resonanzen bei unterschiedlichen Geschwindigkeiten. Kann man in meiner Tabelle sehen:

In den jeweils ersten Zeilen finden sich die Leistungen abhängig von der Geschwindigkeit ohne einen Serienkondensator und darunter dann die Leistungen in Abhängigkeiten von Geschwindigkeiten bei verschiedenen gängigen Kondensatorkapazitäten. Konkret kommt man bspw bei 3LEDs und 21kmh im Normalfall auf 4.2W, wenn 120uF vorgeschaltet sind,aber chon auf 5.9W. (habe mich jetzt hoffentlich nicht verlesen...)

Ich verstehe die letzte Tabelle nicht.

Stell dir vor, bei einer Geschwindigkeit X hättest du an 3LEDs 5W und an 4LEDs ebenfalls 5W. Ich wollte die Frage klären, ob es 'dazwischen', also bspw bei 3,7LEDs einen Leistungsgipfel gibt, der sich elektronisch auszuloten lohnt. In dieser Tabelle findest du die daher Leistungswerte, die bei einer gegebenen Geschwindigkeit und einer gegebenen Kapazität maximal aus dem Dynamo zu ziehen sind, unabhängig davon, wie man diese 3,7 LEDs dann letztendlich bauen könnte...

Grüsse,
Marcus

 

[ohropax]

in der Theorie: ja,
in meiner bisherigen Erfahrung nach: nein
(und zwar gewaltig nein)

Wie kommst du darauf? Meinst du, weil man bei einer grösseren Emitterzahl normalerweise kleinere Optiken oder Reflektoren verbaut, welche einen schlechteren optischen Wirkungsgrad haben? Oder meinst du, dass sich diese 'Effizienzsteigerung' nicht zu beliebig kleinen Strömen forsetzen lässt? Da stimme ich voll zu, aber im mittleren Leistungsbereich ab 200mA zeigt der Wirkungsgrad doch eine deutlich monoton fallende Kurve. Wenn ich mich richtig erinnere, mit im Endergebnis locker 30% Wirkungsgradverlust bei 1000mA.

Grüsse,
Marcus

 

[manne]

Wie kommst du darauf?

Weil seine "bisherige Erfahrung", die er nur zu gern immer und immer wieder zum Besten gibt, auf unsinnigen Vergleichen beruht. Er hat sich offensichtlich nie die Mühe eines ernstzunehmenden Versuchsaubau gemacht, bei dem eine direkte Umschaltung zwischen einem Emitter mit vollen und zwei Emittern mit halben Strom erfolgt.

 

[KDEossi]

Ich habe mit diesen Modellparametern in der LT Spice Software Nabendynamos nachgebildet.

ich wollte gerade eben solches machen ... kannst du die files bitte posten?

 

[ohropax]

Auf Grund diverser Mail-Anfragen in den letzten Wochen nun hier als Auszug aus einer meiner Antworten:

anbei als ZIP Archiv mein Fahrradelektronik-Arbeitsordner. Darin finden sich Modell- und Symboldateien von Nabendynamos, LEDs, Gleichrichtern und auch Beispiele zum Einsatz/Test ebendieser. Im Detail zu den Dynamomodellen:

Modelliert habe ich sie nach den Vorgaben, Messergebnissen und Berechnungen in Modellierung_eines_Nabendynamos__Mathias_Magdowski_.pdf und die ermittelten (dh simulierten) Werte decken sich auch mit einfachen von mir selbst mit Multimeter durchgeführten Messungen. Die Aussagen anderer Personen, die teilweise Leistungen deutlich über 10W entnommen haben wollen, sehe ich als falsch an; da müssen wohl bestimmte Annahmen bzgl Spitzen- und Effektivströmen und -spannungen durcheinander gekommen sein.

Ich habe sowohl Wechselspannungsmodelle als auch Gleichspannungsmodelle entworfen (siehe DC bzpw AC im Dateiamen) und beide sowohl für konstante als auch für variable (dh von aussen steuerbare) Geschwindigkeiten entworfen (siehe constant bzw variable im Dateinamen). Letztere habe ich zusätzlich auch noch mal als Mehrfachvariante für einfache Vergleichsaufbauten entworfen (dh ein Steuerinput und mehrere davon gesteuerte aber von einander unabhängige Dynamoausgänge).

Welches der Dynamomodelle du verwenden solltest, hängt davon ab, welches Schaltungsverhalten du untersuchen möchtest. Geht es beispielsweise um die Analyse im grösseren Sekundenbereich (bspw eine Pufferungsschaltung für Standlich), kommen auf Grund des Rechenaufwands nur die 'constant' Quellen in Frage. Geht es um Vergleichsversuche hinsichtlich Dimensionierung einzelner Bauteile, bieten sich die 'multi' Quellen ab.

Die Parametrisierung der 'constant' Quellen geschieht über den Parameter 'speed', die Zahl entspricht dabei der Realgeschwindigkeit im 28er Laufrad in km/h, dh 25 gibt ganz einfach 25km/h.

Die Parametrisierung der 'variable' Quellen geschieht in derselben Metrik, nur dass hier entsprechend eine Steuerspannung zwischen die 's+' und 's-' Pins gelegt werden muss, dh 25V ergeben ganz einfach 25km/h.

Die Ausgänge der Wechselspannungsquellen sind mit 'n' und 'p' für neutral/phase bezeichnet - das hat aber sonst weiter nichts zu sagen. Insbesondere heisst es nicht, dass man mehrere Dynamos am 'n' zusammenschalten kann. Das hat bei mir anfangs nicht immer die gewünschten Effekte gehabt; ich hatte schlicht einfach keine Lust, das weiter zu untersuchen, also einfach ohne Gewähr.

Wenn noch Unklarheiten bestehen, kannst du mich gerne fragen.

BTW: Ich bin absoluter Spice und Elektronik-laie, wenn dh wenn du Verbesserungsvorschläge hast, nehme ich sie gerne entgegen. Insbesondere das Projekt zur optimalen Ansteuerung einer P7 ist noch weiter auf meiner Todo Liste aktiv.

 

[KDEossi]

cool, danke. bis es feedback gibt kann es eine ganze weile dauern - arbeit, urlaub ... so sachen eben. kommt aber bestimmt.

 

[Burgensee]

Hallo!

Ich habe bereits auch einige LED scheinwerfer gebaut, an sich bin recht zufrieden mit dem Licht, aber ich verfolge sämtliche Berichte in dieser Richtung, ob etwas noch zu verbessern wäre. So ist Dein Thema mit dem "Stromverdoppler" mein Interesse geweckt.
Ich selbst verwende 3 CREE in serie, die bei meinen Versuchen das meiste Licht gegeben haben. Da ich kein Elektroniker bin, bzw. meine El -Kentnisse sehr dürftig sind, würde mich dieses Stromverdoppeln interessieren.
Die bekannten Nabendynamos geben bei 6V 0,5 A ja 3 Watt ab. Bei ohmser Belastung können aber bis 6 Watt abgeben d.h. 12V aber bei weiterhin unveränderten 0,5 A, da die konstantstromgeneratoren sind. Wenn es möglich wäre bis zu 1A rauszuholen, durch eine Schaltung, das wäre ein hit! Bitte um Kommentare.
Gruß Burgensee/ Burgenland

 

[panicmechanic]

Ist etwas komplexer: 6V/3W gibt es nur bei bestimmten Betriebsbedingungen. Tatsächlich steigt die Leerlaufspannung mit der Geschwindigkeit immer weiter an. Durch Anschließen höherer Lasten steigt die abgegebene Leistung. Leider geht das zu Lasten des Stromflusses: bei 3 LEDs in Reihe fließen etwa noch 0,4A, damit kommst Du auf etwa 3,8-4W.
Zum Stromverdoppeln brauchst Du erstmal eine ausreichend hohe Spannung: Für eine LED wie in den b&m-Scheinwerfern reichen etwa 7V, für eine Dreierkonstellation mit Stromverdopplung müßtest Du mit ca 19V rechnen. Das leuchtet also erst bei recht hohen Geschwindigkeiten. Außerdem schlägt da das Schicksal wieder zu: wenn der Dynamo 19V Spannung abgibt, ist nicht mal mehr mit 0,4A zu rechnen.
Was unterm Strich bleibt, ist ein erheblicher Bauaufwand für einen nur theoretischen Gewinn.
Was angesichts der heutigen LED-Helligkeitswerte an Bedeutung zunimmt, ist eine sinnvolle Verteilung des Lichts. Da kann man sich durch zu hohe Helligkeit im Nahbereich wunderbar in's Knie schießen, weil der ebenfalls ausgeleuchtete Fernbereich von den Augen nicht mehr wahrgenommen wird.

 

[zanderschnapper]

Ich hol den Fred mal wieder aus der Versenkung weil es mich sehr interessiert.
Gibt es hier schon wieder ein paar Neuigkeiten?

 

[kadikater]

Ich hol den Fred mal wieder aus der Versenkung weil es mich sehr interessiert.
Gibt es hier schon wieder ein paar Neuigkeiten?

hallo,

ich habe letztens nur das layout leicht überarbeit. mehr versionsflege.

ich habe mal ein paar platinen ätzen lassen, wenn wer interesse hat per pm

grüße
karsten

 

[zanderschnapper]

Hab dir ne PN geschrieben!

 

[deichfotograf]

Tach liebe Leute,

ganz blöde Frage:

Der Nabendynamo Shimano 3N80 macht doch 16Volt ohne Überspannungsschutz oder irre ich mich da!?

Habe kein Messgerät um auch die tatsächliche Leistung in Watt zu messen.

Kann man damit nicht irgendwie arbeiten?

Irgendwie stehe ich gerade auf dem Schlauch

Danke


Björn

 

[stromer1]

@ kadikater


schöne Arbeit









(leider verstehe ich momentan zwar nur die Hälfte von dem was geschrieben wurde aber in einem Jahr nehmen wir das Thema bis zum erbrechen durch)

 

[kadikater]

hallo,

erst mal vielen dank an stromer1 für die blumen.

@deichfotograf

der nabendynamo erzeugt locker 16 volt. bei mir liegen aber maximal
etwas über 12,4V an den leds an. dabei nach messungen an 4 leds ungefähr 350mA strom. das ergibt knappe 4,34W rechnerisch.

ohropax hat jetzt noch eine klasse tabelle weiter oben in den fred eingefügt. damit könnte man noch knappe 2,5W mehr an den 4 leds
rausholen, wenn man einen serienkondensator zusätzlich einsetzt.


gruß

karsten

 

[zanderschnapper]

Gibt es hier zu dem Fred vielleicht schon wieder mal was "Neues"?

 

[kadikater]

Gibt es hier zu dem Fred vielleicht schon wieder mal was "Neues"?

leider nicht so.... sehr...

es gibt halt kaum leute die sich wirklich für dynamolampen interessieren... darf halt nix kosten....

mir jedenfalls würde zur zeit auf der vorhanden basis und im
ld-4 gehäuse von robert1111 eine 4-fach xml mit der lpx 6°
von ledil. die halte ich für eine super kombination...

grüße

karsten

 

[nikolauzi]

leider nicht so.... sehr...

es gibt halt kaum leute die sich wirklich für dynamolampen interessieren... darf halt nix kosten....

mir jedenfalls würde zur zeit auf der vorhanden basis und im
ld-4 gehäuse von robert1111 eine 4-fach xml mit der lpx 6°
von ledil. die halte ich für eine super kombination...

grüße

karsten

Doch, doch, da gibt es schon etwas, nur in einem anderen Thread

Ich bin passionierter Taglichtfahrer und auch viel im Dunkeln unterwegs.
Ob man nun eine schöne HD-Grenze haben will, wie ich, oder eher symmetrisch, sei jedem selbst überlassen, die Schaltung ist ja die selbe.
Ich werde noch eine XML mit normaler Optik an einen Umschalter hängen, um in Zukunft flexibleres Licht im Wald/Feld zu haben.
Schau mal hier:
http://www.mtb-news.de/forum/showpost.php?p=8128696&postcount=45
Habe ich nun schon ein paar Monate am Laufen, und muß sagen::

Der Nikolauzi

 

[kadikater]

Doch, doch, da gibt es schon etwas, nur in einem anderen Thread

Ich bin passionierter Taglichtfahrer und auch viel im Dunkeln unterwegs.
Ob man nun eine schöne HD-Grenze haben will, wie ich, oder eher symmetrisch, sei jedem selbst überlassen, die Schaltung ist ja die selbe.
Ich werde noch eine XML mit normaler Optik an einen Umschalter hängen, um in Zukunft flexibleres Licht im Wald/Feld zu haben.
Schau mal hier:
http://www.mtb-news.de/forum/showpost.php?p=8128696&postcount=45
Habe ich nun schon ein paar Monate am Laufen, und muß sagen::

Der Nikolauzi

den thread habe ich natürlich aufmerksam verfolgt.
mein ansatz ist natürlich zu deinem ein ganz anderer, es sollte möglichst
komfortabel und ohne eingreifen ein maximum auch bei langsamer fahrt an licht aus einer MCE geholt werden.
dabei kam es nicht auf ein blendfreies licht an.

habe hier zur zeit noch einen refli von einer inoled lampe hier.... da werde ich mal sehen was man mit der xml zaubern kann. jedenfalls
bekommt man ein stvo konformes leuchtbild mit der xml und dem refli
problemlos hin.


grüße

karsten

 

[mtdr]

Hallo Karsten,

bitte poste mal die Abmessungen der Platine.
Durchmesser, Gesamthöhe und ggf. die Bauteilhöhen ausgehend von der Platine.

Gruß und besten Dank!
mtdr

 

[kadikater]

die mail ist unterwegs

grüße

karsten

 

[mtdr]

Hallo Karsten,

zuerst mal besten Dank.
Die Schaltung funktioniert super.
Wenn alles fertig ist gibts weitere Bilder.

Gruß
Wolfgang

 

[mtdr]

Anbei ein paar Bilder von der Lampe mit Karstens Steuerung.
Angeschlossen sind 4 XPG auf Star mit 6°,10° und 16° Optiken von Carclo.
An der Gehäuserückseite ist der Einschalter unter einer Silikonfolie untergebracht. Elektronik und Schalter sitzen auf einen Träger aus Kunststoff. Die Anschlüsse der ersten Led sind für die Erweiterung mit einem Rücklicht nach außen gelegt.

An dieser Stelle nochmal vielen Dank für die super Steuerung!

Gruß
Wolfgang

 

[Nordlicht_SE]

Sieht klasse aus - jetzt kann der dunkle Winter kommen.

 

[kadikater]

hallo wolfgang,
deine lampe ist klasse geworden. bist du schon mal probe gefahren?

grüße

karsten

 

[mtdr]

Es ist noch keine Probefahrt erfolgt, habe mit der Bohrmaschine das Vorderrrad angetrieben und so die Funktion überprüft.
Bin mal gespannt, wie hell die Lampe bei 50 km/h ist.
(Auf dem Weg zur Arbeit muss ich einen Berg runter)

Die Lampe könnte man mit der 4-fach Platine von Led-Tech und der passenden Optik noch kompakter bauen.
Den Einbau in einen vorhandenen Frontscheinwerfer könnte ich mir ebenfalls vorstellen.