Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Gleichrichter am Fahrrad für USB-Wandler


von bzrtg (Gast)


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Hallo,

ich würde gerne diesen Spannungswandler 
(http://www.banggood.com/Matek-DC-DC-Converter-USB-Charger-Adapter-Battery-Converter-p-933954.html) 
an den Nabendynamo von meinem Fahrrad anschließen.
Problem ist die Wechselspannung des Dynamos, da der Wandler für 
Gleichspannung gemacht ist.
Ein Gleichrichter würde dieses Problem lösen, jedoch habe ich sehr wenig 
Ahnung von diesen.


1)Ich habe bei Reichelt diesen gefunden: 
http://www.reichelt.de/KBU6/3/index.html?&ACTION=3&LA=446&ARTICLE=9222&artnr=KBU6B&SEARCH=gleichrichter

Ist der für meinen Zweck okay oder gibt es besser geeignete?

2)Die Spannung, die dort rauskommt, muss wohl geglättet werden.
Welche Kondensatoren (hab gelesen 2 oder mehr) brauche ich?

3)Nochmal um mich zu versichern: Die Kondensatoren werden parallel zum 
Verbraucher eingebaut?

Danke für euer Hilfe!

von Max H. (hartl192)


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1) Ja, ist geeignet.
2&3) Gleichrichter + Glättung sieht so aus: 
http://www.hbm-solutions.de/Images/tipps/gleichrichter.jpg

Welche Spannung liefert dein Dynamo?

: Bearbeitet durch User
von Herr M. (herrmueller)


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So ganz einfach ist das nicht.
 Nabendynamos liefern keine feste Spannung, sondern einen Konstantstrom.
Und um die 7V Mindestspannung des Wandlers zu erreichen, musst du 
mindestens 15-20km/h fahren.
http://www.woick.de/fileadmin/user_upload/files/downloads/anleitung-Fahrrad_Kraftwerk.pdf

Leider schreibst Du nicht, was Du mit den 5V machen willst. Mit den 3W 
des Dynamos minus dem Verlust des Wandlers und Gleichrichters kannst Du 
nicht allzuviel machen.

http://www.fahrrad-handy.de/test-nabendynamo-dh-3n20-und-axa-led-usb-nano-plus-lampe-stromerzeugung/

von bzrtg (Gast)


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Den genauen Spannungswert unter Last kenn ich nicht, aber der Grenzwert 
der Spannung ist in Deutschland gesetzlich auf 7,5 Volt bei 30 km/h 
festgelegt. Dass diese Spannung aber nicht überschritten wird, kann ich 
nicht garantieren.

Die 15-20km/h sind für mich kein Problem.

Ich will ein Handy laden bzw. den Entladeprozess verlangsamen, 
vielleicht auch noch eine Powerbank dazwischen klemmen.

von Helge A. (besupreme)


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Herr Mueller schrieb:
> Und um die 7V Mindestspannung des Wandlers zu erreichen, musst du
> mindestens 15-20km/h fahren.

Mein gammliger Seitenläufer liefert schon bei langsamem Fahren >10V. Und 
Nabendynamos können in der Regel viel mehr liefern als das rostige Ding.

Es dürfte notwendig sein, mindestens einen orntlichen 35V-Elko zu 
verbauen und die Spannung mit einer kräftigen Z-Diode zu begrenzen. 
Sonst hast du nur sehr kurz Freude an dem Lader (sieht ja hübsch aus!).

von Harald W. (wilhelms)


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bzrtg schrieb:

> Ich will ein Handy laden

Das einfachste ist da immer noch, wenn Du einen 6V-Bleiakku an den
Dynamo anschliessen würdest. Zusätzlich brauchst Du dafür nur eine
Spannungsbegrenzung (sog. Power-Z-Diode) und einen Gleichrichter.
Die 5V für Dein Handy erzeugst Dudann mit einem LowDrop-Spannungs-
regler.
Gruss
Harald

von Martin S. (sirnails)


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Brückengleichrichter mit Schottkydioden, Elko, Surpressordiode, 
Buck-Boost-Converter.

An dem Projekt ist schon jemand dran, und der grübelt schon sehr lange 
darüber.

Problem ist, dass wenig Verlustleistung auftreten darf. Immerhin sind 5W 
bei 50% Wirkungsgrad etwa 5% der als Mensch abgegebenen Leistung.

von Marc E. (mahwe)


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schau mal bei B und M 
http://www.bumm.de/produkte/dynamo-scheinwerfer/lumotec-iq2-luxos.html


und auch die Haben Probleme goooglen volle Scheinwerfer Leistung nur 
kurtzfristig.
Akkuladen nur mit Licht aus aber wer will schon selbst tagsüber ohne 
Licht fahren.
Holl dir nen zusatz akku z.B. fetten Modelbau LIPO und lade darüber dein 
Händy Navi was auch immer.

von Axel S. (a-za-z0-9)


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bzrtg schrieb:
> Den genauen Spannungswert unter Last kenn ich nicht, aber der Grenzwert
> der Spannung ist in Deutschland gesetzlich auf 7,5 Volt bei 30 km/h
> festgelegt. Dass diese Spannung aber nicht überschritten wird, kann ich
> nicht garantieren.

Die Zusammenhänge sind bei näherer Betrachtung schon etwas komplexer. 
Wie ein Vorredner schon bemerkte, sind Dynamos eher als Stromquellen 
denn als Spannungsquellen zu modellieren.

Beim Betrieb mit Glühlampen, also näherungsweise konstanter ohmscher 
Last resultiert das in einer annähernd konstanten Spannung von 6V. 
Sobald die Last nicht mehr ohmsch ist (z.B. LED) oder nicht konstant 
(Frontscheinwerfer fällt aus, Wackelkontakt) geht das Theater los.

LEDs als Scheinwerfer sind eher noch das kleinere Problem. Durch die 
progressive Kennlinie begrenzen sie die Spannung sogar noch besser als 
eine Glühlampe. Viel problematischer ist ein Lastabwurf durch z.B. eine 
durchbrennende Scheinwerfer-Glühlampe. Durch die fehlende Last steigt 
dann nämlich die Spannung an und die Rücklicht-Glühlampe brennt auch 
gleich durch. Generationen von Radfahrern können da ein Lied von singen.

Weil das Problem bei Nabendydnamos noch ausgeprägter ist, bauen viele 
Hersteller da serienmäßig eine Spannungsbegrenzung in Form von zwei 
Leistungs-Z-Dioden ein. Und Radfahrer, die gern das Maximum an Leistung 
aus ihrem Dynamo holen wollen, bauen sie wieder aus ;)

Ein Schaltregler (Stepdown, Buck) hat nun aber eine Kennlinie mit einem 
negativen (differentiellen) Widerstand. Wenn die Eingangsspannung 
steigt, dann sinkt der Strom. Was den Dynamo dazu veranlaßt, noch mehr 
Spannung zu liefern. Was den Strom noch weiter sinken läßt. usw. usf. 
Der ganze Krempel wird so nicht stabil.

Die einfachste Abhilfe besteht darin, den vom Dynamo gelieferten Strom 
zum permanenten (Nach)Laden eines Akkus zu benutzen. Wenn der Akku voll 
ist, muß eine parallel liegende Spannungsbegrenzung den Strom aufnehmen. 
Aus dem Akku heraus kann man dann beliebige Lasten versorgen. Und dann 
wegen der annähernd konstanten Klemmenspannung auch per Schaltregler.

Fertige Lösungen (Forums-Lader etc.) findet man im Web zuhauf.


XL

von bzrtg (Gast)


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Helge A. schrieb:
> Es dürfte notwendig sein, mindestens einen orntlichen 35V-Elko zu
> verbauen und die Spannung mit einer kräftigen Z-Diode zu begrenzen.
> Sonst hast du nur sehr kurz Freude an dem Lader (sieht ja hübsch aus!).

Und welche Kapazität ist sinnvoll? So einer?
http://www.reichelt.de/AX-105-3300-35/3/index.html?&ACTION=3&LA=446&ARTICLE=126790&artnr=AX+105+3300%2F35&SEARCH=elko+35v

Wozu die Z-Diode? Der verlinkte Wandler hat ja ein Überspannnungsschutz 
und kann bis 26V mithalten.

Marc Ebmeyer schrieb:
> und auch die Haben Probleme goooglen volle Scheinwerfer Leistung nur
> kurtzfristig.
> Akkuladen nur mit Licht aus aber wer will schon selbst tagsüber ohne
> Licht fahren.

Aber nicht beim "E-Werk"/"USB-Werk"

Axel Schwenke schrieb:
> Ein Schaltregler (Stepdown, Buck) hat nun aber eine Kennlinie mit einem
> negativen (differentiellen) Widerstand. Wenn die Eingangsspannung
> steigt, dann sinkt der Strom. Was den Dynamo dazu veranlaßt, noch mehr
> Spannung zu liefern. Was den Strom noch weiter sinken läßt. usw. usf.
> Der ganze Krempel wird so nicht stabil.

Würde das ganze mit eingeschaltetem Licht gehen?

von stefanus (Gast)


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Ohne Akku bekommst Du noch en anderes Problem:

Aus Sicht des Telefons hast Du ein defektes Ladegerät angeschlossen, da 
es mal mehr und mal weniger Spannung liefert. Manchmal auch gar keine. 
Ich hatte mal ein Handy, dass nach einigen Wechseln "Ladegerät defekt" 
anzeigte und dann für einige Zeit gar nicht mehr zu laden war.

von stefanus (Gast)


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> Würde das ganze mit eingeschaltetem Licht gehen?

Der normale Dynamo liefert in 3 Watt, die normalen Lampen verbrauchen 3 
Watt. Nun rechne mal aus, wieviel leistung für weitere Verbrauche (wie 
deinem Handy) übrig ist.

0 Watt!

von stefanus (Gast)


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> Overvoltage, overcurrent, short circuit, reverse polarity protection

Das sagt nicht aus, wen geschützt wird und wie. "Overvoltage Protection" 
könnte bedeuten, dass dann eine Sicherugn durchbrennt. Da ich auf den 
Fotos aber keine sehe, vermute ich eher, dass das Ding sich dann 
abschaltet. Nur wie lange schaltet es sich ab? Wer veranlasst, dass es 
sich wieder einschaltet?

Oder wird nur das Handy vor Überspannung geschützt und der Laderegler 
geht ggf. kaputt? Das liegt nahe, denn jedes Bauteil hat eine maximale 
Betriebspanunng bei deren Überschreitung es kaputt geht. Selbst ein 
simpler Wand-Lichtschalter kann durch Überspannung zerstört werden.

von der alte Hanns (Gast)


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Von der technischen Frage mal abgesehen:
ein interessantes Ansinnen - eine rasch wachsende Zahl von Menschen 
steckt Fremdenergie ins Fahrrad, um leichter zu treten, hier wird das 
Umgekehrte gewünscht.

von Jan (Gast)


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Das könnte ganz interessant für dich sein: http://www.forumslader.de

von J. S. (engineer) Benutzerseite


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Helge A. schrieb:
> Es dürfte notwendig sein, mindestens einen orntlichen 35V-Elko zu
> verbauen und die Spannung mit einer kräftigen Z-Diode zu begrenzen.
Da gehört dann in jedem Fall auch noch eine Drossel in den Zweig, weil 
sonst die "kräftige Z-Diode" zu viel zu tun bekommt, eben wegen jener 
Konstantstromcharakteristik.

von U. B. (Gast)


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> Der normale Dynamo liefert in 3 Watt, die normalen Lampen verbrauchen 3
> Watt.

Wenn man zwei Sätze normaler Lampen in Reihe anschliesst, kommen aus dem 
Dynamo ggf. auch 6 W heraus, wenn man nur schnell genug fährt ...

Also kann man von den 3 W schon etwas abzweigen, wenn man bedenkt, wie 
gerne sich Halogen-Scheinwerfer (falls mit 2,4 W-Birnchen bestückt) in 
den Tarnmodus verabschieden.

> Da gehört dann in jedem Fall auch noch eine Drossel in den Zweig, weil
> sonst die "kräftige Z-Diode" zu viel zu tun bekommt, ...

Eine "Drossel" ist doch schon im Dynamo "eingebaut" ...

von Helge A. (besupreme)


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Die "eingebaute Drossel" erzeugt eine halbwegs konstante 
Leistungsabgabe. Ich hab das mal in Häkchen gesetzt, weil man diese 
Funktion schlecht rausbauen kann außer mit konstruktiven Maßnahmen am 
Kern.
Daher braucht's wirklich keine weitere Drossel im AC-Kreis.

Zur Abschätzung der Kondensatorgröße: In meinen Rücklicht mit 
Einweggleichrichtung war zwischen 47uF und 470uF kaum noch ein 
Unterschied zu bemerken. Das zieht aber nur 30mA. Ein Elko ab 1000uF 
dürfte also ausreichen für 500mA, dein verlinkter ist eine gute Wahl. 
Der Dynamo erzeugt viel höhere Frequenzen als die 50Hz aus der 
Steckdose.

Bei meinem rostigen Seitenläufer erhalte ich bei normaler Fahrt im 
aktuellen Aufbau (3 LED, Brückengleichrichter) ca. 10-11V und 0,4-0,45A. 
Das sind ungefähr 4-5W. Nabendynamos liefern häufig mehr. Der Einwurf 
mit mangelnder Leistung dürfte damit entkräftet sein ;)

Ob ein 12V-Akku notwendig ist, muß der Versuch zeigen. Das ist recht 
wahrscheinlich, besonders in der Stadt mit häufigen Stops.

von U. B. (Gast)


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> Der Dynamo erzeugt viel höhere Frequenzen als die 50Hz aus der
> Steckdose.

Hängt natürlich davon ab, wie schnell man fährt:

Bei Nabendynamos muss man schon flott sein:
Angenommen, die haben die Polpaarzahl p=14

( http://www.s-line.de/homepages/bosch/tachogeber/node7.html )

und man fährt mit 18km/h=5m/s auf 26 Zoll-Rädern, erhält man auch nur

f= 14 * 5m/s / (26*0,0254m*Pi) = 34 Hz  (?)

von Helge A. (besupreme)


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Letztens las ich zwischen 28 und 34 Polpaaren je nach Hersteller. Da ich 
keinen Nabendynamo hab, kann ich das schlecht nachprüfen.

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