Spannung konstant auf 5V halten bei einem Windgenerator

Dat geit nich! Was machst du bei geringer Drehzahl ohne genug Spannung?

Mein Ansatz wäre: mit einem Laderegler für Li-Ion-Akkus (oder LiFePO₄-Akkus, wenn Sicherheit wichtiger als Energiedichte ist) einen entsprechenden einzelligen Akku mit eigener Schutzschaltung laden, und von diesem Akku mittels Step-Up die gewünschten 5V für den Verbraucher zu erzeugen. Dimensionierung hängt natürlich von der Leistung ab, die hier benötigt wird. LED-Streifen gibt’s für wenige mW bis mehrere Watt – je mehr davon, desto herausfordernder und teurer wird‘s.

Michael schrieb:

bitte keine Buh-Rufe und Newbie-Disses.

Buh! Kacknoob! [scnr]

Wenn der Generator langsam dreht, ist nicht nur die Spannung klein, sondern auch die gelieferte Leistung. Wieviel Watt hat der LED Streifen? Solange der Generator weniger liefert, hilft auch kein step up Wandler. Liefert er bei 5V überhaupt schon genügend Leistung für den LED Streifen? Bitte die Generatorkennlinie posten.

Im einfachsten Fall hilft ein 5V LDO Regler. Ideal wäre LEDs ohne Vorwiderstand mit einen Konstantstromregler zu speisen.

Michael schrieb:

Ich habe einen kleinen Windgenerator, der von Stillstand, also 0V, bis zu "volle Pulle", was knapp unter 12V entspricht, alles liefern kann. Ich möchte aber konstante 5V erhalten, mit denen ich dann den angeschlossenen LED-Streifen mit konstanter Spannung versorgen kann.

Egal wie du wandelst, dein Generator muss die Leistung liefern (zzgl. Wandlerverlusten). Bei welcher Last hast du die Ausgangsspannungen des Generators bestimmt, d.h. welche Leistung liefert der Generator jeweils und reicht das für die LEDs?

Michael schrieb:

Mein begrenzter Elektro-Verstand

Was habt ihr nur gemacht, als die anderen Leute in der Schule aufgepasst haben ?

Wenn dein Windrad nicht genug Leistung bringt, an den LED also keine 5V erreicht, dann kannst das herzaubern von 5V vergessen, zumindest ohne Akku. Vielleicht funzeln die LED.

Wenn dein Windrad genug Leistung bringt, also die 5V und mehr, dann hast du Leistung übrig, die deine LED nicht benötigen. Du kannst die Leistung vernichten wenn du sie nicht in einem Akku steckst, durch eine den LED parallel geschaltete 5.1V Z-Diode bzw. einem leistungsstärkeren shunt-Regler.

Es ist nicht so klug, bei steigendem Wind die Leistung zurückzunehmen denn dann dreht das Windrad noch viel schneller. Bei Spielzeug egal, bei ernsthaften Windrädern können die sich zerlegen wenn sie nicht aus dem Wind gedreht werden.

Wirklich regeln kann man die Generatorspannung nur durch Stromreglung im Rotor wie bei der Lichtmaschine. Aber so einen Generator hast du wohl nicht.

Am einfachste könnte es sein, 4 NiCd Zellen als Akku ans Windrad anzuschliessen, dann hast du immer annähernd 4.8V auch wenn zu wenig Wind. Es sollte ein Tiefentladeschutz dazu, wobei die LED ab 3.2V eh ausgehen werden.

Shuntregler wie Michael geschrieben hat. Als Luxuslösung noch einen Akku dazu, das machts aber deutlich komplizierter.

Eines der Probleme … 😞

Wolf17 schrieb:

Wenn der Generator langsam dreht, ist nicht nur die Spannung klein, sondern auch die gelieferte Leistung. Wieviel Watt hat der LED Streifen? Solange der Generator weniger liefert, hilft auch kein step up Wandler. Liefert er bei 5V überhaupt schon genügend Leistung für den LED Streifen? Bitte die Generatorkennlinie posten.

Im einfachsten Fall hilft ein 5V LDO Regler. Ideal wäre LEDs ohne Vorwiderstand mit einen Konstantstromregler zu speisen.

Die Wattzahl des Streifens versuche ich gerade herauszufinden …

Ich würde das Windrad mit Luftleitblechen, automatischer Ausrichtung wie beim Wetterhahn und vielleicht mit einer Düse anreichern und so für mehr Durchsatz sorgen. Gutes Ölen ist natürlich genauso wichtig.

Michael schrieb:

mit einem Spannungsregler Step-Up auf 12V hoch zu regeln, um dann im Anschluss mit einem Step-Down-Regler auf 5V zu kommen.

Das wäre die Lösung mit doppelten Verlusten. Es gibt auch einen kombinierten Stepup/stepdown-Wandler, der sich SEPIC nennt. Einfach den verwenden, der beißt nicht. (Stepup/stepdown-Wandler heißt auf nur Deutsch: Aufwärts-Abwärts-Wandler)

https://de.wikipedia.org/wiki/SEPIC

Toll, daß es Leute gibt, die die Formeln verstehen...

mfg

Udo S. schrieb:

Shuntregler wie Michael geschrieben hat. Als Luxuslösung noch einen Akku dazu, das machts aber deutlich komplizierter.

Hier stellvertretend an Alle: Vielen Dank für Euren raschen Support! Ich gucke mir mal die Varianten mit Z-Diode und Shuntregler an. Einen Akku dazu zu nehmen, ist auf jeden Fall auch ein super Tipp! Danke soweit erstmal!

Moin,

Jack V. schrieb:

Mein Ansatz wäre: mit einem Laderegler für Li-Ion-Akkus (oder LiFePO₄-Akkus, wenn Sicherheit wichtiger als Energiedichte ist) einen entsprechenden einzelligen Akku mit eigener Schutzschaltung laden, und von diesem Akku mittels Step-Up die gewünschten 5V für den Verbraucher zu erzeugen.

Das interessante an dem Problem ist aber auch die etwas komische Strom/Spannungs-Kennlinie des Generators. Maximale Leistung liefert das Ding vielleicht bei halber Leerlaufspannung, aber bei maximaler entnommener Leistung reduziert sich auch die Rotordrehzahl im Vergleich zum Leerlauf, was die Leerlaufspannung beeinflusst.... Hier wäre ein Maximum Power Point Tracker, kurz MPPT, interessant. Es müsste aber einer sein, der auch wirklich die Leistung optimiert und nicht wie die einfachen für Solarzellen einfach nur eine gewisse festgelegte Generatorspannung hält.

Gruß, Roland

Roland D. schrieb:

und nicht wie die einfachen für Solarzellen einfach nur eine gewisse festgelegte Generatorspannung hält.

Die tragen auch dort das Kürzel MPPT nur als Marketingfake.

Vielleicht besser einen Stromgenerator, anstelle eines Windgenerators verwenden. Stromgeneratoren erzeugen Strom und Windgeneratoten erzeugen Wind.