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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik 5V-Schaltung so an Nabendynamo?


Autor: erna (Gast)
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Hallo,

ich möchte eine 5V-Mikrocontroller-Schaltung mit einem 6V/3W 
Fahrrad-Nabendynamo versorgen. Die meisten Schaltungen, die ich dazu 
bereits gefunden habe, nutzen die Eigenschaft des Dynamos eine 
Konstantstromquelle zu sein um etwa LEDs zu treiben. Ich benötige jedoch 
konstante 5V.
Meine erste Idee war, einfach einen 7805 Spannungsregler mit 
vorgeschaltetem Gleichrichter zu verwenden. Dafür liegt dann allerdings 
die Dynamo-Spannung nicht weit genug über den 5V.
Daher meine Überlegung (siehe Anhang) hinter einen Brückengleichrichter 
eine 5,1V/1,3W Zener-Diode zur Spannungsstabilisierung zu verwenden. 
Natürlich begrenzt diese Schaltung die Spannung des gesamten 
"Bordnetzes". Dies sollte jedoch nicht schlimm sein, da über dem 
Brückengleichrichter ca. 1V abfällt und so die Spannung vor dem 
Brückengleichrichter durch meine Schaltung rechnerisch auf 6,1 V 
beschränkt wird.
Ist diese letzte Überlegung richtig? Und gibt es andere Einwände gegen 
diese Schaltung?


Gruß
erna

Autor: o\-o (Gast)
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Und wenn man stehen bleibt, ist die Stromzufuhr weg. :-/

Gibt's da nicht geeignete Low-Drop-Spannungsregler?

Oder Schaltregler-Chips?
Wo man dann auch noch nen Akku anschließen/mit laden kann?

Autor: Thomas (Gast)
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Kann mir gut vorstellen dass die Z-Diode das nicht überlebt.

Autor: erna (Gast)
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Oh, mir fällt gerade selbst auf: Ist kein anderer Verbraucher am Dynamo 
aktiv, so fällt die gesamte Leistung (bis auf die, die die uC-Schaltung 
verbraucht) über der Zener-Diode ab. Schafft hier das Parallelschalten 
mehrer Z-Dioden Abhilfe?

Autor: erna (Gast)
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Die Schaltung soll auch nur während der Fahrt (sogar nur während 
einigermaßen hoher Geschwindigkeit) versorgt werden.

Autor: Gast (Gast)
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Die Z-Diode stirbt. Abhilfe wären mehrere Z-Dioden, die dann alle 
sterben würden.

Autor: o\-o (Gast)
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Über das Thema gibt's hier im Forum schon einiges:
http://www.google.de/cse?cx=partner-pub-1202612203...

Autor: erna (Gast)
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Ich denke nicht, dass die dort zu findenden für mich geeignet sind. 
Vielmehr überlege ich, eine "Power-Z-Diode", wie sie auf 
http://www.elektronik-kompendium.de/public/schaere... 
vorgestellt wird, zu verwenden.

Autor: Simon K. (simon) Benutzerseite
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Bei Spannungsstabilisierung mittels Z-Diode brauchst du unbedingt einen 
Vorwiderstand (geeigneter Größe). Für die Dimensionierung einfach mal 
bei Google suchen.
Einfacher wäre aber wirklich einen normalen Low Drop Out Regler zu 
benutzen.

Autor: Michael Fr. (nestandart)
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> ich möchte eine 5V-Mikrocontroller-Schaltung mit einem 6V/3W Fahrrad-Nabendynamo 
versorgen

guck mal in die richtung SEPIC converter.

Autor: Uhu Uhuhu (uhu)
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Ich glaube nicht, daß es eine gute Idee ist, die gesamte Bordspannung zu 
begrenzen - zumindest dann nicht, wenn man ein Rücklicht mit 
Standlichtfunktion hat.

Die sind nämlich oft so knapp ausgelegt, daß das Standlicht nicht mehr 
funktioniert, wenn die 6 V nur knapp erreicht werden.

Ich habe zuweilen solche Probleme, wenn in der Halogenbirne des vorderen 
Lichtes ein oder zwei Windungen der Glühwendel durch Lunker überbrückt 
sind.

Zudem gibt der Nabendynamo ohne Last sehr hohe Spannungsspitzen ab, die 
einfache Halbleiterschaltungen womöglich sehr schnell zerstören.

Autor: Abdul K. (ehydra) Benutzerseite
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Ich kenne ja nicht den Innenwiderstand des Dynamos, aber meine mich zu 
erinnern, daß ich beim Fahrradfahren jede unnötige Last vermeiden 
wollte. Wenn also die Z-Diode begrenzt, merkt man das eventuell beim 
Treten.


Gruß -
Abdul

Autor: willi (Gast)
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was auch immer du vorhast, aber was spricht dagegen einen passenden 
step-up wandler (max1676, lm2621) zu verwenden und die schaltung nicht 
über den dynamo sondern über 2 AA batterien zu versorgen?

Autor: Nichtbezahler (Gast)
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Oder eine Solarzelle auf den Helm oben drauf.

Autor: Michael Lenz (hochbett)
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Hallo,

> ich möchte eine 5V-Mikrocontroller-Schaltung mit einem 6V/3W
> Fahrrad-Nabendynamo versorgen.
dazu benötigst Du einen Schaltregler; am besten einer, der sowohl hoch- 
als auch runtertransformieren kann. An den Ausgang des Schaltreglers 
würde ich einen Kondensator mit möglichst hoher Kapazität (z. B. zwei 
GoldCaps in Reihe) schalten, damit die µC-Schaltung nicht an jeder Ampel 
ausgeht.

Die Verwendung der Diode ist nicht sinnvoll, da sie bei schneller Fahrt 
unnötig Leistung verbraucht und in Wärme umsetzt, sofern sie nicht 
vorher den Hitztod stirbt. Du verheizt damit quasi Deine Muskelkraft.

An den Ausgang des Spannungsreglers kannst Du trotzdem ein paar 
Zenerdioden schalten, wenn Du Angst vor Spannungsspitzen hast. Ich würde 
bei einer Regelung auf 5.0V aufgrund der Toleranzen bei der Regelung zu 
einer 5.6V-Diode raten, nicht 5.1V.


Gruß,
  Michael

Autor: Simon K. (simon) Benutzerseite
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Michael Lenz schrieb:
> Hallo,
>
>> ich möchte eine 5V-Mikrocontroller-Schaltung mit einem 6V/3W
>> Fahrrad-Nabendynamo versorgen.
> dazu benötigst Du einen Schaltregler;
Es muss ja nicht unbedingt ein Schaltregler sein. So ein SEPIC Wandler 
ist schon vom Aufwand her nicht ohne. Besonders die Berechnung und 
Dimensionierung.
Man kann den Prozessor ja auch auf 3,3 oder vielleicht sogar 1,8V laufen 
lassen und einen Spannungsregler benutzen.

> ...möglichst hoher Kapazität (z. B. zwei
> GoldCaps in Reihe)

Du meinst parallel.

Autor: Radler (Gast)
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@Michael

Hast Du dafür ein Schaltbild/Link/Eagle-Dateien ;-) ?

Autor: Michael Lenz (hochbett)
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>> ...möglichst hoher Kapazität (z. B. zwei
>> GoldCaps in Reihe)
>
> Du meinst parallel.

Nein, in Serie. Die GoldCaps halten nur sehr wenig Spannung aus.

Autor: Simon K. (simon) Benutzerseite
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Michael Lenz schrieb:
>>> ...möglichst hoher Kapazität (z. B. zwei
>>> GoldCaps in Reihe)
>>
>> Du meinst parallel.
>
> Nein, in Serie. Die GoldCaps halten nur sehr wenig Spannung aus.

Dann war das aber undeutlich geschrieben. Für 5V reicht aber ein 5,5V 
Typ. Oder für 1,8V ein 2,3V Typ.

Autor: willi (Gast)
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>Für 5V reicht aber ein 5,5V Typ.

nihct unbedingt, wenn man was auf lebensdauer hält

Autor: Michael Lenz (hochbett)
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> Hast Du dafür ein Schaltbild/Link/Eagle-Dateien ;-) ?

Leider nein; ich benutze normalerweise keine Schaltregler, da ich 
empfindliche Meßschaltungen verwende, bei denen die Schaltspitzen 
stören. Daher habe ich keinen Schaltregler fix und fertig.
Du kannst aber mal bei Maxim schauen, da gibt es viele verschiedene 
Arten.

Zum Experimentieren kannst Du aber auch ein Handyladegerät für's Auto 
ausschlachten. Das, was ich damals mal verwendet hatte, hat von 12V --> 
5V heruntertransformiert.

Bin mir nicht mehr 100% sicher, ob es das hier war:
http://www.reichelt.de/?;ACTION=3;LA=444;GROUP=G71...



Gruß,
  Michael

Autor: Michael Lenz (hochbett)
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Hallo,

>> Nein, in Serie. Die GoldCaps halten nur sehr wenig Spannung aus.
>
> Dann war das aber undeutlich geschrieben. Für 5V reicht aber ein 5,5V
> Typ. Oder für 1,8V ein 2,3V Typ.

dafür geht dann auch einer alleine. Doof wird das Puffern allerdings bei 
der Gleichrichterschaltung am Eingang. Da hatte ich mal überlegt, zwei 
oder drei Goldcaps in Reihe zu schalten und eine halbwegs 
leistungsstarke Überspannungsschutzdiode gegen Überspannungen.

Das hab ich aber bislang noch nicht realisiert.


Gruß,
  Michael

Autor: willi (Gast)
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>Zum Experimentieren kannst Du aber auch ein Handyladegerät für's Auto
>ausschlachten. Das, was ich damals mal verwendet hatte, hat von 12V -->
>5V heruntertransformiert.

die die ich mal aufgemacht hab hatten alle nen lm317 drin, den kann man 
auch günstiger haben als nen lader zu schlachten

Autor: Simon K. (simon) Benutzerseite
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Michael Lenz schrieb:
> Hallo,
>
>>> Nein, in Serie. Die GoldCaps halten nur sehr wenig Spannung aus.
>>
>> Dann war das aber undeutlich geschrieben. Für 5V reicht aber ein 5,5V
>> Typ. Oder für 1,8V ein 2,3V Typ.
>
> dafür geht dann auch einer alleine. Doof wird das Puffern allerdings bei
> der Gleichrichterschaltung am Eingang. Da hatte ich mal überlegt, zwei
> oder drei Goldcaps in Reihe zu schalten und eine halbwegs
> leistungsstarke Überspannungsschutzdiode gegen Überspannungen.

Achso, ja. Du schrobest oben, dass der Goldcap an den Ausgang des 
Schaltreglers soll. Da herrscht ja dann eine wohl definierte Spannung.

Autor: JojoS (Gast)
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in der ct 23/2007 war auch mal ein guter Artikel dazu drin, 'Strom aufm 
Fahrrad' http://www.heise.de/kiosk/archiv/ct/2007/23/190_kiosk

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