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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Fahrrad BoardNetz Projekt?


Autor: romanua (Gast)
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Hallo,

kennt jemand ein Projekt zum Nachbauen, das ein Stromnetz fuers
Fahrrad implementiert?

Bitte den Anhang anschauen, so etwas meine ich.

Gruss,R.

Autor: Dominik Friedrichs (Gast)
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Ich hab mal was ähnliches gebaut, allerdings wurden die Akkus vom Netz
geladen, wäre mir zu anstrengend gewesen die mit meiner Kraft beim
Fahren zu laden :-)
Hatte auch ein Bremslicht, wobei die Rücklichter dabei einfach heller
wurden, und sonst in gedimmtem Zustand leuchteten.

Bilder:
http://www.received21.de/cgi-bin/received21de/imag...
http://www.received21.de/cgi-bin/received21de/imag...
http://www.received21.de/cgi-bin/received21de/imag...

Wie man sieht hab ich zwar normale käufliche Akkulampen genutzt, aber
das sind nur die Gehäuse. Alles wird gespeist von einem Akku, es sind 5
oder 6 Monozellen im Alurohr unter der Mittelstange. Der weiße Stab ist
übrigens eine W-Lan Antenne...

Gruß
Dominik

Autor: Dominik Friedrichs (Gast)
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Autor: Michael Wolf (mictronics) Benutzerseite
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Was ist das? Ein Wardriving Rad?

Autor: Rahul (Gast)
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>Der weiße Stab ist übrigens eine W-Lan Antenne...
Bei Kinderfahrrädern sieht man sowas auch gelegentlich...

Autor: Dietmar (Gast)
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@romanua:

Hoffentlich kommt mal nicht noch jemand auf die Idee für ein
Fußgänger-Bordnetz. Aber wer weiß, wir sind ja auch noch nicht im Jahre
2025.

Nein nein, Spaß beiseite: Ein Kollege fährt zur Zeit abends in der
Dunkelheit mit einer orangefarbenen Warnweste auf dem Fahrrad durch die
Stadt nach Hause, um ausreichend gesehen zu werden. Da ist durchaus
Bedarf.

Wenn man gespeicherte Energie braucht, muß man die aber auch selbst
erstrampeln. Und meines Wissens, sind das keine kW, die der Mensch
nebenbei so hergibt. Rückgewonnene Bremsenergie, wäre vielleicht noch
das Non-Plus-Ultra.

Ansonsten, ist das pdf aber ganz interessant.

Gruß :-)

Dietmar

Autor: Dietmar (Gast)
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Bremsenergie:

Annahme:

v = 30 km/h = 8,33 m/s; m = 100 kg

Bewegungsenergie: E = m * v^2 / 2

Bewegungsenergie: E = 3472 Ws

Speist z.B. einen 10W Verbraucher über fast 6 Minuten.....

Gruß

Dietmar

Autor: Dennis Strehl (Gast)
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Welche Möglichkeiten gibt es denn, die Bewegungsenergie in Elektrische
umzuwandeln?
Die einzige, die mir einfallen würde, wäre, mit nem Motor, der an der
Achse befestigt ist, nen Kondensator aufzuladen bzw. direkt die
Batterie.
Der Wirkungsgrad ist aber soweit ich weiß recht bescheiden, und ne
vernünftige Bremswirkung erzielt das auch nicht (zumindest nicht bei
den Motoren die ich hier rumliegen hab), weshalb man zusätzlich noch ne
mechanische Bremse benötigen würde.

Hat wer ne bessere Idee? Würde mich freuen, ich bin nämlich auch gerade
dabei mein Fahrrad etwas aufzurüsten.

MfG

Dennis Strehl

Autor: romanua (Gast)
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Hallo,

Danke fuer die Anregungen.

@Dietmar

Den Sinn einer solchen Boardnetzanlage sehe ich for allem darin, dass
das Fahrrad fast wartungsfrei  wird. Ich muss z.B. dann keine Battarien
(Akkus schon, aber einmal im Jahr) auswechseln. Mein Fahrradcomputer
kann dann auch Impulse aus dem Netz ziehen, entweder vom uC oder aus
dem Wechselstrom (ersetzt auch den Bewegungssensor), den das
Nabendynamo produziert. Sowohl den immer abrutschenden Magneten von der
Speiche, als auch den Sensor von der Gabel werde ich  los. Sofort beim
Anfahren gibt es ordentliches Licht. Die Vorteile laessen sich weiter
ausbauen, z.B. man koennte Pedaling Rate messen, da ein uC zum
auswerten da ist. Ok fuer einen Wenig- und Seltenfahrer mag es
laecherlich erscheinen, aber ich wuerde mir sowas schon gerne zulegen,
bzw. bauen.

@Dennis Strehl
Fuer Anregungen nach regenerative braking googeln.

Autor: Profi (Gast)
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Der mir sympatischere Weg wäre umgekehrt, Akkus mitnehmen, die das
Fahhrad antreiben (Elektro-Mofa)...
Habe gerade einen Nabendynamo untersucht, der hat 28 Impulse pro
Umdrehung. Ist sehr interessant, dass er ohne elektrische Last so gut
wie nicht bremst, mit Lampe jedoch deutlich langsam wird. Vermutlich
ist wenig Eisen drin, also nur ein Magnet, der in einer Kupferspule
bewegt wird?
Im PDF sind jedoch wie beim herkömmlichen Dynamo Eisenbleche zu sehen,
nur dass man bei dem deutlich die Rucke spürt.

Mich stört die niedrige Frequenz ein wenig, bei langsamer Fahrt blinkt
das Licht extrem, vor allem das LED-Rücklicht.

Die Frage ist, wie verhält sich der Wirkungsgrad durch die
Modifikation?
Des weiteren frage ich mich, ob man den Kondensator nicht auch durch
die Elektronik emulieren könnte, z.B. durch dynamische Anpassung des
Lastwiderstandes während einer Schwingung, ähnlich einer PFC.

Hat schon mal jemand einen solchen Nabendynamo näher untersucht? Kann
man den öffnen / umwickeln (dickerer Draht->mehr Strom / mehr
Windungen->mehr Spannung) / mehrpolig machen->höhere Frequenz.

Evtl. sind 9 oder mehr Volt Boardspannung vom Wirkungsgrad besser
(niedrigere Spannungen mit Step-Down-Konverter erzeugen).

Autor: Marco S. (masterof)
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abo

Autor: Axel R. (axelr) Flattr this
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sehr interessant, den Wirkungsgrad mit einem Kondensator entsprechnder
Wahl aufzupeppen! Statt zweier DC/DC Wandler würde ich mit einer
Synchrongleichrichtung und einem DC/DC Wandler arbeiten.
abo

Autor: romanua (Gast)
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Hallo Profi,

Ich habe an mein Nabendynamo einmal rangewagt. Leider habe ich nicht
mitbekommen, wie man es auseinandernimmt. Die Jungs aus dem "PDF"
haben es offensichtlich doch geschafft. Ich hatte Angst, dass meines
durch  Oeffnungsversuche kaputtgeht (dann kann ich nicht mehr fahren)
und wollte mir erst ein neues Nabendynamo zum Experimentieren
bestellen.

Du sagst es gibt 28 Impulse(Sinusperioden?), hast du ein Shimano? Es
geht aus dem PDF hervor, dass es 14 Perioden per Umdrehung haben soll.

Ich habe mir mal folgendes gebaut: AC wird gleichgerichtet(halbwelle).
Die Halbewelle wird benutzt um einen 4-bit (74HC393) Zaehler zu
inkrementieren. Das heisst, dass ich per rad Umdrehung 14/16 Impulse
(Ueberlaeufe des Zaehlers) fuer meinen Boardcomputer hatte. Auf 1 habe
ich per Radgroesse im Computer selbst angepasst. Ich habe groesseres
Rad, als in der Wirklichkeit, eingestellt. Also aus 14 Perioden
ausgehend, schien die angezeigte Geschwindichkeit zu stimmen, als ich
das Rad per Hand gedreht hatte. Auf der Strasse habe ich es noch nicht
ausprobiert, und werde, galube ich, nicht, weil das ganze 5V braucht
und nur bei grosser Geschwindichkeit geht.

Hier gibt es noch einen Artikel zur Beleuchtung:

http://www.enhydralutris.de/Fahrrad/Beleuchtung.pdf.gz

Autor: Profi (Gast)
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@Axel:
"sehr interessant, den Wirkungsgrad mit einem Kondensator
entsprechnder Wahl aufzupeppen!"
Das ist die Frage, ob der Wirkungsgrad dadurch besser oder schlechter
wurde. Sie haben mehr Ausgangsleistung durch Resonanzüberhöhung.

Mit einer MPT (maximum-power-tracker)-Schaltung könnte man da sicher
noch mehr herausholen.
Auch eine PFC (power factor correction) könnte was bringen.

@romanua: habe extra für Dich einen kleinen Spaziergang gemacht und
nachgeschaut: Ja, es ist ein Shimano DH-3N30 400-716mm 6V 3W ~~K405 CE
   <-- Rotation <-- Direction <--
Er verhält sich - im Gegensatz zu meinem oberen Post - auch ohne
elektrische Last  wie ein 28er-Schrittmotor. Also 14 Vollwellen pro
Umdrehung.

Was mir noch unklar ist: worauf willst Du hinaus? Wirkungsgrad oder
Bordnetz oder Akkus??

Die enhydralutris.de ist ja interessant zu lesen. Jedoch haben die
Mechaniker eher wenig Ahnung von moderner Elektronik: lieber verheizen
sie 5 Watt, als dass sie die Impedanz anpassen.
Naja, kommt auch nur bei flotter Bergabfahrt vor, da unterstützt es die
Bremsen...

Autor: Axel R. (axelr) Flattr this
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mich verwundert auch, dass zum Gleichrichten hier immer eine
Diodenvollbrücke statt MOSFETs eingesetzt wird. Aber wahrscheinlich ist
das ganze nicht soo tragisch...
Sonst zum pdf: Hätte nicht gedacht, dass man zum Fahhraddynamo so
umfangreich schreiben könnte - nicht schlecht und sehr interessant...

Autor: Axel R. (axelr) Flattr this
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"Mit einer MPT (maximum-power-tracker)-Schaltung könnte man da sicher
noch mehr herausholen."
Das Schaltreglerkonzept aus dieser pdf
http://www.enhydralutris.de/Fahrrad/Beleuchtung.pdf.gz
ziehlt offensichtlich darauf ab, oder?

Autor: Rufus Τ. Firefly (rufus) (Moderator) Benutzerseite
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> Mich stört die niedrige Frequenz ein wenig, bei
> langsamer Fahrt blinkt das Licht extrem, vor allem
> das LED-Rücklicht.

"langsame Fahrt" ist Schrittempo eines müden Fußgängers. Bei einem
Tempo, wo man als Radfahrer nicht umfällt, ist die Frequenz auch nicht
mehr so niedrig.

Ein flackerndes Rücklicht ist übrigens vom Sicherheitsstandpunkt her zu
bevorzugen - das fällt dem sich nähernden Autofahrer mehr auf als ein
kontinuierlich leuchtendes.

Man kann problemlos mit einem normalen handelsüblichen Nabendynamo auch
ein 12V Bordnetz betreiben, sofern man in der Lage ist, das Rad etwas
schneller zu bewegen als besagtes Schrittempo.
Allerdings muss man die Begrenzerdioden aus dem Fahrradscheinwerfer
entfernen, die die Bordspannung auf etwa 6V begrenzt. 12V
5W-Halogenbirnchen eignen sich ganz gut.
Und ein elektronisches Rücklicht sollte entsprechend angepasst werden,
sonst dürfte sich die Lebensdauer drastisch verkürzen.

Hinweis:
Alle derartigen Baumaßnahmen sind in Deutschland natürlich
allerstrengstens verboten, da man hier nur Beleuchtungsanlagen nach
StVZO verwenden darf.
Die übrigens werden gelegentlich inhaltlich überarbeitet, stand da noch
vor kurzem drin, daß die Gesamtleistung der Beleuchtungsanlage am
Fahrrade nicht mehr als 3W betragen darf, wurde doch tatsächlich aus
dem "mehr" ein "weniger".
Allerdings ist die völlig hirnrisse Begrenzung auf 6V Bordspannung nach
wie vor aktuell (http://www.stvzo.de/stvzo/B6.htm#67).

Text unbedingt durchlesen, dann versteht man Heiner Müller (Zehn
Deutsche ...).

Autor: romanua (Gast)
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@Profi

>Was mir noch unklar ist: worauf willst Du hinaus? Wirkungsgrad oder
Bordnetz oder Akkus??

Ich moechte alle drei dieser Punkte eigentlich. Schliessen sie einander
aus?

Genauer moechte ich folgendes aus folgenden Gruenden:

*Wirkungsgrad:* ceteris paribus faehrt es sich leichter (weniger
wichtig)

*Akkus:*
1.Ich moechte die Gewinnung der Energie fuer den Abend/die Nacht auf
den ganzen Tag verteilen. Dafuer brauche ich etwas zum Energie
Speichern(weniger wichtig.)
2.Akkus wuerden auch auch beim Schieben/Anfahren brauchbare Beleuchtung
garantieren(wichtig).

*Boardnetz:*
1.Unter Boardnetz verstehe ich Ladeelektronik fuer Akkus.
2.Tachoimpulse, die in einen Fahrrad-Computer/Tacho gespeist werden
sollen (sehr wichtig, ich will den sensor von der Gabel und der Speiche
loswerden).
3. Wenn ich einen uC im Boardnetz habe, werde ich auch Pedaling Rate
Anzeige implementieren (sehr wichtig).

@Alle
Eines der Probleme mit dem Vorhaben ist das Laden der Akkus. Es wird
kaum etwas aus constant current oder constant voltage werden. Ich
wuerde gerne wissen welche Akkus fuer die Rolle am besten geeignet
sind.

Autor: Axel R. (axelr) Flattr this
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'Nabend

ich würde einen kleinen Bleigelakku nehmen.
Der kann sowas ab, denke ich.

Den Impuls sollte man kapazitiv vor dem Gleichrichter auskopplen. keine
große Sache.

Den Gleichrichter würde ich mit MOSFETs machen, die ich vom vorab
ausgekoppelten Signal ansteuern würde (Wirkungsgrad). Ob das nun soviel
zur Diodengleichrichtung ausmacht, muss man betrachten.

Den Bleigleakku würde ich mit einem Step-Up Regler mit Konstantspannung
laden. (MPT?) Die Abhängigkeit der Ladeschlussspannung von der
Umgebungstemparatur nicht vernachlässigen. Gerade im Pufferbetrieb ist
die Ladeschlussspannung etwas niedriger anzusetzen.
Hintendrann am Akku mit einem Step-Down 5 oder 3.3Volt bereitstellen.

Leider habe ich kein Fahhrad, bei mir übernimmt das die Lichtmaschine.

Viel Spass weiterhin bei diesem Interessanten Thema

AxelR.

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