Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Gleichrichter & Siebung für Moped


von Nick S. (kolbi)


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Hallo liebes Forum,

Vielleicht könnt ihr mir wieder mal weiterhelfen. Es geht darum, einen 
Microcontroller an einem Moped (12V AC) zu betreiben.

Der verwendete Mikrocontroller (Arduino Nano) hat bereits einen 
Spannungsregler an Bord. Mit "normalen" Spannungsregler-Boards ala 
LM2569 und davorgeschalteter Diode kann ich den Nano einwandfrei 
betreiben.

Nun möchte ich es mit eurer Hilfe wagen, statt des LM2596-Boards eine 
eigene Schaltung aufzubauen. Vorgaben: Sehr klein (gern SMD), und 
einfach.

Ist die erste Schaltung ausreichend, oder eher Schaltung 2, oder brauche 
ich wegen Zündungs-HF eine Induktivität wie in Schaltung 3, oder gibts 
noch einfachere Schaltungsmöglichkeiten?

Welche Dioden und Bauteile sind am geeignetsten, und warum?

Bitte keine Diskussionen über Sinnhaftigkeit oder dergleichen, nur 
zielführende Infos, Danke!

Freue mich schon auf eure Antworten!

Lg, Nick

von Knut B. (Firma: TravelRec.) (travelrec) Benutzerseite


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Bild 3. Ersetze R durch ein weiteres L und dann sieht's gut aus.

von Nick S. (kolbi)


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Hi Knut, danke für die Antwort! Jetzt müsst ich nur noch wissen warum, 
welche Induktivität passt, und wie der Rest bestückt wird. Der Arduino 
zieht höchstens um die 100mA, der interne Spannungsregler kommt mit ca 
8-15V aus.

SMD-Z-Dioden habe ich da, zB Schutzdiode SMA 15V 400W, Schutzdiode 
SOD-80 12.8V 150W. Ein paar Elkos und Kerkos sind auch noch da, und 2 
Schottky-Dioden 15mQ040N SMA, lässt dich damit arbeiten?

: Bearbeitet durch User
von Mani W. (e-doc)


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Nick S. schrieb:
> Es geht darum, einen
> Microcontroller an einem Moped (12V AC) zu betreiben.

Und wozu ein Microcontroller am Moped?


Normalerweise fährt man damit, aber es würde mich interessieren,
was man im Jahr 2016 mit einem Mikrokontroller am Moped
veranstalten will...


Fährt man heute ohne Freundin oder will man sie beeindrucken mit
technischem Schnickschnack?


Ja, ich bin aus einer anderen Generation, wo wir die Frauen
einfach mitfahren ließen und die haben sich dann auch schön
festgehalten am Fahrer...

: Bearbeitet durch User
von Martin S. (sirnails)


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Nick S. schrieb:
> Hallo liebes Forum,
>
> Vielleicht könnt ihr mir wieder mal weiterhelfen. Es geht darum, einen
> Microcontroller an einem Moped (12V AC) zu betreiben.
>
> Der verwendete Mikrocontroller (Arduino Nano) hat bereits einen
> Spannungsregler an Bord. Mit "normalen" Spannungsregler-Boards ala
> LM2569 und davorgeschalteter Diode kann ich den Nano einwandfrei
> betreiben.
>
> Nun möchte ich es mit eurer Hilfe wagen, statt des LM2596-Boards eine
> eigene Schaltung aufzubauen. Vorgaben: Sehr klein (gern SMD), und
> einfach.
>
> Ist die erste Schaltung ausreichend, oder eher Schaltung 2, oder brauche
> ich wegen Zündungs-HF eine Induktivität wie in Schaltung 3, oder gibts
> noch einfachere Schaltungsmöglichkeiten?
>
> Welche Dioden und Bauteile sind am geeignetsten, und warum?

Also die Z-Diode halte ich für weniger sinnvoll. Was Du brauchst, ist 
eine Supressordiode. Das ist zwar auch eine Z-Diode, allerdings eine, 
die auch dafür gemacht wurde, sehr viel Leistung kurzzeitig zu 
verheizen. Und das ist eines der Kernprobleme Deiner Schaltung.

2-Räder haben üblicherweise ihre Phase gegen Masse. Eine 
Brückengleichrichtung fällt damit schonmal in jedem Falle raus. Du hast 
dann das Problem, dass der Motor bei sehr niedriger Drehzahl im Standgas 
nur etwa 14 Hz erzeugt. Dir fehlt effektiv also die halbe Leistung, die 
eh schon sehr wenig ist, weil Du nur eine Halbwelle nutzen kannst. 
Bleiben 7 Hz. Das ergibt eine Zeitkonstante von ca. 140ms. Das ist schon 
sehr lange. Wenn Du dann noch Deine Spannungsspitzen so gnadenlos über 
eine 15V Z-Diode verheizt, dann bleibt im Standgas regelrecht nichts 
mehr übrig.

Aus diesem Grunde hat man auch Akkus an Board - selbst bei 50 Jahre 
alten Gefährten. Ich würde also schauen, dass Du deine Spannung dort 
herbekommst.

Der umgekehrte Fall - nämlich Maximaldrehzahl - wird Dir die Schaltung 
schlichtweg grillen, weil die Z-Diode immer versuchen wird, die hohe 
Bordspannung zu verheizen. Oder Dein Vorwiderstand, der nicht allzu groß 
sein darf wegen des Spannungsabfalls bei niedriger Drehzahl wird Dir in 
Flammen aufgehen.

Heute leben wir in der glücklichen Position, dass es ganz hervorragende 
Halbleiter gibt.

Schau Dich mal bei Linear Technology nach einem Sepic-Wandler um. Dort 
gibt es Typen, die (soweit ich recht entsinne) 80V im Eingang packen. 
Wenn Du da drüber kommst, dann kannst Du das in einer Supressordiode 
verheizen, weil das dann nur irgendwelche Transienten sind. Der Vorteil 
vom Sepic ist, dass die Spannung kleiner oder größer als die 
Ausgangsspannung sein darf, und Du zudem eine (Pseudo-)galvanische 
Trennung hast. Dir schlägt also der Eingang nicht auf den Ausgang durch, 
wenn mal da was sein sollte. Und in den Leistungsklassen um 500mW sind 
die wirklich sehr einfach aufzubauen.

Also:

Sicherung -> Schottkydiode -> L -> C gegen Masse -> L -> Lade C -> 
Supressor -> Sepic -> µC.

> Bitte keine Diskussionen über Sinnhaftigkeit oder dergleichen, nur
> zielführende Infos, Danke!

Wieso nicht? Ich überlege schon seit geraumer Zeit meine KR51/2-L ein 
wenig auf Vordermann zu bringen. Speziell der madige Tacho, die fehlende 
Drehzahlanzeige und eine Abgastemperatursonde (Verbrennungskontrolle) 
sind Dinge, die ich da ins Auge fasse. Ganganzeige geht leider nicht so 
ohne weiteres :-( Was hast Du so vor?

von Mani W. (e-doc)


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Mani W. schrieb:
> Und wozu ein Microcontroller am Moped?

Jaja, negativ bewerten und keine Antwort geben auf eine einfache
Frage...


Ich erwarte noch immer eine Antwort auf meine Frage!

von Michael U. (amiga)


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Hallo,

Nick S. schrieb:
> Der Arduino
> zieht höchstens um die 100mA, der interne Spannungsregler kommt mit ca
> 8-15V aus.

pass mit dem Regler des Nano auf. Bei 15V am Eingang und 100mA müßte er 
1W als Wärme verheizen, das schafft er nicht wegzubekommen und ob die 
Umgebungstemperatur bei Deiner Verwendung immer Zimmertemperatur 
(Sommer, Sonne) ist, würde ich auch anzweifeln.
Mach die 5V extern und speise sie am Nano bei 5V ein oder baue einen 
7808 o.ä. davor und dann an Vin, der läßt sich besser kühlen.

Gruß aus Berlin
Michael

von Stefan F. (Gast)


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> Mach die 5V extern

Würde ich auch sagen. Ein Besten einen handelsüblichen 12V->5V Adapter 
verwenden. Da sind alle nötigen Teile drin.

> Vorgaben: Sehr klein

Nun, ich weiss nicht, was für Dich sehr klein ist. Ich finde beinahe 
alles sehr klein, was nicht in Handarbeit gelötet wurde.

von Nick S. (kolbi)


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Es müssten mehr als 14Hz sein, da 4 Lichtspulen und 5 oder 6 Magnete. Im 
Endeffekt muss nur der Kondensator angepasst werden damit die Spannung 
nicht unter ca 7V einbricht, denn sonst resetet der Nano.

Der Spannungsregler am Nano verträgt bis 18V an meinem Laserplotter, 15V 
sind überhaupt kein Problem.

Mit klein meine ich Fingernagelgröße falls SMD, es soll nur eine 
einfache Gleichrichtung & Siebung mit wenigen und günstigen Bauteilen 
erfolgen, den Rest macht eh der Spannungsregler am Nano.

Sind die Schutzdioden die ich hier habe nicht stark oder schnell genug?

"Schutzdiode SMA 15V 400W, Schutzdiode
SOD-80 12.8V 150W. Ein paar Elkos und Kerkos sind auch noch da, und 2
Schottky-Dioden 15mQ040N SMA, lässt dich damit arbeiten?"


Hat jemand Vorschläge für die Induktivitäten, oder wie man diese grob 
berechnet?

Lg!

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Nick S. schrieb:
> Hat jemand Vorschläge für die Induktivitäten, oder wie man diese grob
> berechnet?

Da kann man alles von 100mH bis ein paar Henry nehmen - Autoradios 
benutzen meistens was im Bereich von 220mH - 1H. Die Spule ist also 
nicht ganz klein, aber wichtig.

von Nick S. (kolbi)


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Hallo Matthias,

Daran habe ich noch garnicht gedacht, irgendwo liegt sicher noch ein 
altes Autoradio rum, danke für den Tipp!

Ein kaputtes LM2569-Board ist auch noch da, darauf sitzt eine große 
SMD-Induktivität, vielleicht lässt sich damit auch arbeiten.


Lg!

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