Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Lichtmaschine + Step-Down Wandler


von XL185 (Gast)


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Moin,

ein bekannter und ich haben seine XL185 von 6V auf 12V Boardspannung 
umgerüstet. Im "Normalfall" wird die Glühlampe (H4) mit einem 
Vorwiderstand direkt an die 110V~ Wicklung der Lichtmaschine geklemmt.

Das Problem ist, dass die H4-Lampen sehr gern sterben. Die ständigen 
Spannungsschwankungen mit der Drehzahl verursachen wohl zu viel Streß.

Meine Idee ist es jetzt, die 110V~ gleichzurichten und auf etwa 14V zu 
regeln. Das möchte ich möglichst ohne diesen schönen Vorwiderstand 
machen.

Mein Problem ist, dass ich in sachen Leistungselektronik nicht so 
bauteilfirm bin. Ich habe bereits bei TI, Analog usw. nach evtl. 
passenden Step-Down Wandlern gesucht. Gibt schon einige. Das Problem 
ist, dass ich halt 55W bedienen muss, also grob 4A aus dem Regler 
herausbekommen muss.

Die Frage ist nun:

- wie designe ich den Wandler am besten (mit / ohne Trafo? Die Dinger 
sind Teuer, daher wäre "ohne" am liebsten)
- Welchen Step-Down-Wandler nehme ich am besten? Hat da jemand 
erfahrungen?
- Kann ich evtl. teile aus einem PC-Netzteil dafür verwenden? Ich habe 
noch welche rumfliegen, die dann bei 12V etwa 10A können.

Mir würde es erstmal reichen, wenn jemand ein paar Anregungen hätte, und 
auch was zu meiner Idee mit dem PC-Netzteil sagen könnte.

Achso, wie ich die Schaltung gegen Spannungsspitzen usw. sichere weiß 
ich, da ich bereits beruflich Schaltungen für Kraftfahrzeuge entworfen 
habe. Allerdings nie irgendetwas aus der Leistungselektronik. Das war 
alles im mA bereich.

Vielen Dank schonmal für die Anregungen.

von Achim M. (minifloat)


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Vielleicht kannst du es ja mal mit sowas hier probieren:
http://www.pollin.de/shop/dt/ODc4ODQ2OTk-/Stromversorgung/Netzgeraete/Festspannungs_Netzgeraete/Schaltnetzteil_MEANWELL_RS_100_12_12_V_8_5_A.html

Oder dein altes PC-Netzteil auf 110V stellen...

von UR-Schmitt (Gast)


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XL185 schrieb:
> Im "Normalfall" wird die Glühlampe (H4) mit einem
> Vorwiderstand direkt an die 110V~ Wicklung der Lichtmaschine geklemmt.

Eine Motorradlichtmaschine mit 110V Wechselspannung. Und da wird mit 
einem Vorwiderstand die 12V Halogenlampe angeschlossen?
Und die 6V vorher war ohne Vorwiderstand angeschlossen?

Kannst du mal Bilder von dem Vorwiderstand und der Lichtmaschine machen?

von Ronny (Gast)


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Also PC-Netzteil wirst du wohl vergessen können-die Dinger sind auf 
50/60 Hz ausgelegt. Und die Lichtmaschine hat Frequenz je nach U/min...
Vielleicht wäre schon mal ne Idee, von der Wechselspannung, die da 
rauskommt nur 1 Halbwelle zu nehmen (1-Weg-Gleichrichtung)-dann bist du 
zumindest schon mal auf 60 V. Allerdings keine Ahnung, ob das 
Leistungsmäßig langt und die LM auch auf einer Halbwelle die Leistung 
bringt...
Und Step-Down mit 60 V und 5 A gibt es...

von Achim M. (minifloat)


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Ronny schrieb:
> Also PC-Netzteil wirst du wohl vergessen können-die Dinger sind auf
> 50/60 Hz ausgelegt. Und die Lichtmaschine hat Frequenz je nach U/min...

Wenn es ein altes ohne PFC ist, sollten kaum Probleme zu erwarten sein.

Ronny schrieb:
> Allerdings keine Ahnung

Du willst ihm einen Tipp geben und er soll dir vertrauen? Keine Ahnung, 
ob dein 60V-Netzteil die Halbwellen bis auf Û=155V hinauf auch 
verkraftet.

von Ronny (Gast)


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Klar hab ich keine Ahnung-kenn ja den genauen Aufbau der LM nicht und 
was für Leistungswerte sie hat...

Wie kommst du auf 155 Vs bei 1 Halbwelle?
War für mich eigentlich logisch, daß er danach noch glättet...

Frägt sich ja schon, mit was er für einem Messgerät die 110 V ~ gemessen 
hat?
TRMS? oder Standart für 50/60 Hz?

von Achim M. (minifloat)


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Naja, ich geh halt von 110V Effektivwert, sinusförmig aus. Dann kommt 
man mit √2 eben auf 155V.
Darüberhinaus wird es sicherlich noch Spitzen etc. geben.
Mit einem Weitbereichsentzteil ohne PFC, also Eingang -> Vollbrücke -> 
fetter Kondensator sollte das schon hinhauen.
Wenn man ein überdimensioniertes Netzteil hernimmt, das so 4-5 
Halbwellen bei Volllast ersetzen kann, wenn sie mal nicht da sind, wird 
auch bei kleineren Frequenzen noch genügend Leistung bringen. Netzteil 
überdimensionieren ist denk ich mal wegen des bei der Halogenlampe 
benötigten erhöhten Startstrom eh notwendig. Bei PC-Netzteilen las ich 
auch mal davon, dass da die Strombegrenzung etwas behäbiger ausgelegt 
werden muss.

Ach so, einen elektronischen "Halogenlampentrafo" mit 
Weitbereichseingang könnte man auch mal testen. Aber es soll vermutlich 
auch noch was anderes als die Beleuchtung dran...

@TO: More Info, please!

von Ronny (Gast)


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Ja-das hast du schon richtig ausgerechnet mit den 155 V. Nur rede ich ja 
von einer Halbwellengleichrichtung (mit anschließender Glättung)...
Außerdem bin ich Praktiker und ich frag mich halt, wo man bei so nem 
Moped ein Mords Netzteil in open-case-Ausführung so (wasserdicht) 
hinpacken will...

Mein Vorschlag ist sicher nicht das Fleisch in der Sülze, aber einfach 
mal als Lösungsansatz gedacht gewesen...

von Achim M. (minifloat)


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Ronny schrieb:
> Nur rede ich ja
> von einer Halbwellengleichrichtung (mit anschließender Glättung)

Da kommt aber nicht die Hälfte der Spannung raus. Außer, du schaltest 
eine Fette Drossel mit rein.

von PC-NT (Gast)


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Ronny schrieb:
> Also PC-Netzteil wirst du wohl vergessen können-die Dinger sind auf
> 50/60 Hz ausgelegt. Und die Lichtmaschine hat Frequenz je nach U/min...

Blödsinn, die gehen auch mit Gleichstrom.

Und die PFC kommt nur ins Spiel wenn die Eingangsspannung kleiner als
die Spannung am Kondensator ist.

von isan (Gast)


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Eine Glühlampe ist sicher träge genug um die per PWM zu "dimmen". Auf 
einen Schaltregler mit Spule, etc. kann da sicherlich verzichten.

von Bernd K. (bmk)


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XL185 schrieb:
> Moin,
>
> ein bekannter und ich haben seine XL185 von 6V auf 12V Boardspannung
> umgerüstet. Im "Normalfall" wird die Glühlampe (H4) mit einem
> Vorwiderstand direkt an die 110V~ Wicklung der Lichtmaschine geklemmt.

Wie bitte? 110V~

Moment mal, das erinnert mich stark an einen Fahrraddynamo.
Der ist nämlich als Konstantstromquelle konstruiert und liefert
mehr oder weniger gut 0,5A bei unterschiedlichen Drehzahlen. Und im
Leerlauf kann man da auch mehr als 30V~ messen, je nach Drehzahl.

Das könnte auch die Erklärung für die 110V~ sein. Wenn da auch
Stromquellenverhalten vorliegt, wird die Spannung durch die
Glühbirne auf 12V 'eingebremst' bzw. bei höheren Drehzahlen auf
vielleicht 16-18V was dann wohl zuviel für die Birne ist.

Was für einen Fahrraddynamo geht, sollte auch in unserem Fall gehen.
http://www.elektronik-kompendium.de/public/schaerer/zbandgb.htm

Gemäß Bild 3 haben wir 6Veff = 8,5Vp und die Begrenzung erfolgt
mit 2 Z-Dioden 6,2V antiseriell.

Ein Glühlampe H4 wird idR mit 14Veff betrieben = 20Vp und als
Begrenzung sollten 2 Z-Dioden antiseriell 16V passen. Beispiel:
http://de.farnell.com/solid-state/1n3315rb/diode-zener-5-16v-50w-do5/dp/1862953

Ist wahrscheinlich überdimensioniert, aber besser als zu klein.

Die Dioden sollten dann aber direkt an die Glühlampe angeschlossen
werden und nicht an die Lichtmaschine, damit das 'Zuviel an
Brennspannung' eben nur beim Betrieb der Birne vernichtet wird.

Sind jetzt ein paar Annahmen dabei. Wer es besser weiss, melden...

von XL185 (Gast)


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UR-Schmitt schrieb:
> Und die 6V vorher war ohne Vorwiderstand angeschlossen?

Natürlich nicht, der Vorwiderstand war entsprechend größer. Heizung 
halt. Direkt am Rahmen verschraubt zur Kühlung.
Fotos kann ich aktuell leider nicht liefern, das Motorrad steht gut 
100km von mir entfernt - tuen aber eigentlich nix zur Sache, der Aufbau 
ist denkbar einfach.

110V~, Vorwiderstand, Umschalter (Fernlicht/Abblendlicht) und dann die 
Lampe.

Okay, an die Messgeräteinfo habe ich nicht gedacht. Da ich das noch 
nicht selbst gemessen habe (ich kann mich da aktuell nur auf die Aussage 
von meinem Kollegen verlassen) denke ich mal, dass das irgend ein Billig 
20€ Messgerät ist. Daher wird die Spitze-Spitze Spannung vermutlich 
höher sein.

Mein nächster Schritt ist, dass ich mir die Lichtmaschine mal mit dem 
Oszi anschaue, einmal im Leerlauf und unter Last.
Sobald ich die Infos habe, werde ich diese hier reinstellen. Ich finde 
aber, dass bisher gute Anregungen gegeben wurden, die - meiner Meinung 
nach - weiter diskutiert werden sollten.

isan schrieb:
> Eine Glühlampe ist sicher träge genug um die per PWM zu "dimmen". Auf
> einen Schaltregler mit Spule, etc. kann da sicherlich verzichten.

Ich verstehe da noch nicht, was diese Aussage mit meinen Fragen zu tun 
hat, bitte näher erläutern, falls von Relevanz. (Bedenke: 55W @ 12V !)



Noch ne Frage zu der Idee mit dem PC-Netzteil: Die Schaltnetzteile 
machen doch zuerst auch ne Gleichrichtung, bevor die Spannungen 
transformiert werden, oder seh ich das Falsch?

von XL185 (Gast)


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Achso, noch ein Mini-Nachtrag: Die Spannung wurde wohl unter Last 
gemessen.

von Achim M. (minifloat)


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XL185 schrieb:
> Die Spannung wurde wohl unter Last
> gemessen.

Meine Fresse, was für eine Heizung! Wurden da echt 450W verbraten? Ich 
kann das nicht glauben.

Andererseits hat man schon zur Urzeit der Elektrotechnik auf diese Weise 
Stromquellen gebaut. Spannungsquelle mit hoher Spannung + 
Vorwiderstand...

von So ein Käse (Gast)


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Da liegen bei Last niemals 110V an. Überleg mal wieviel Leistung der 
Vorwiderstand vernichten müsste! Also erstmal die Fakten richtig checken 
bevor hier wild spekuliert wird..

von Mike J. (emjey)


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Ich hatte mal nach meinem Fahrrad-Dynamo einen Gleichrichter aufgebaut 
und dahinter eine Konstantstromquelle geschaltet um den LED-Strom zu 
begrenzen.

Also:
Dynamo -> Gleichrichter + Kondensator -> Strombegrenzung -> LED

Je nach Drehzahl konnte ich nach dem Gleichrichter an dem 1000µF 
Kondensator eine Spannung von über 50V messen.
Da die Last nicht genügend Strom gezogen hat erhöhte sich die Spannung 
so weit dass der Dynamo nicht noch mehr Energie in den Kondensator 
pumpen konnte.

Ich habe meine Beleuchtung dann etwas verändert:
Dynamo -> Gleichrichter + Kondensator -> LED (10W, 9V)

Man kann den Dynamo auch abklemmen um den Strom zu begrenzen:
Dynamo -> Triac+MOC -> Gleichrichter + Kondensator -> Stromregelung (zum 
MOC) -> LED

von Harald W. (wilhelms)


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Bernd K. schrieb:

> Wie bitte? 110V~
>
> Moment mal, das erinnert mich stark an einen Fahrraddynamo.
> Der ist nämlich als Konstantstromquelle konstruiert und liefert
> mehr oder weniger gut 0,5A bei unterschiedlichen Drehzahlen. Und im
> Leerlauf kann man da auch mehr als 30V~ messen, je nach Drehzahl.
>
> Das könnte auch die Erklärung für die 110V~ sein. Wenn da auch
> Stromquellenverhalten vorliegt, wird die Spannung durch die
> Glühbirne auf 12V 'eingebremst'

Viele Motorrad-Lichtmaschinen funktionieren ähnlich wie Fahrrad-
Dynamos, nur mit höherer Leistung. "Eingebremst" werden die
typisch durch einen parallelen Akku(Natürlich hinter einem Gleich-
richter). Wenn der voll ist, muss allerdings die Spannung begrenzt
werden. Bei Motorädern macht man das oft, indem einfach die Licht-
maschine kurzgeschlossen wird. Näheres dazu findet man eher in
Motorradforen und nicht in Elektronikforen.
Gruss
Harald

von Jens G. (jensig)


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>werden. Bei Motorädern macht man das oft, indem einfach die Licht-
>maschine kurzgeschlossen wird. Näheres dazu findet man eher in
>Motorradforen und nicht in Elektronikforen.

Was soll denn das für eine (Kurzschluß-)Regelung sein? Ich kenne nur 
Regelung via Erregerwicklung.

von Harald W. (wilhelms)


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Jens G. schrieb:
>>werden. Bei Motorädern macht man das oft, indem einfach die Licht-
>>maschine kurzgeschlossen wird. Näheres dazu findet man eher in
>>Motorradforen und nicht in Elektronikforen.
>
> Was soll denn das für eine (Kurzschluß-)Regelung sein? Ich kenne nur
> Regelung via Erregerwicklung.

Bei Erregung mit Permanentmagnet geht das nicht.
Gruss
Harald

von Wolfgang R. (portside)


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Jens G. schrieb:
>>werden. Bei Motorädern macht man das oft, indem einfach die Licht-
>>maschine kurzgeschlossen wird. Näheres dazu findet man eher in
>>Motorradforen und nicht in Elektronikforen.
>

Genau dieses findet man in den Motorrad  Foren,

> Was soll denn das für eine (Kurzschluß-)Regelung sein? Ich kenne nur
> Regelung via Erregerwicklung.

Denn Motorräder haben meist Permanentmagnet Generatoren!

von isan (Gast)


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XL185 schrieb:
> Ich verstehe da noch nicht, was diese Aussage mit meinen Fragen zu tun
> hat, bitte näher erläutern, falls von Relevanz. (Bedenke: 55W @ 12V !)

Die Leistung der Glühlampe soll begrenzt werden, das kann per PWM 
geschehen.
Die PWM wäre also spannungsgesteuert, wobei die Steuerspannung in diesem 
Fall die Spannung an der Glühbirne nach einen RC- oder LC-Filter ist.

Die Forderung nach einen "glatten" Gleichspannung ist für diesen 
Anwendungszweck unnötig.

Die Glühbirne ist wahrscheinlich so träge das die Regelung ein uc machen 
könnte. Evtl. geht auch TL497 oder TL494 dafür, oder auch irgentwas mit 
Sägezahn und Komparator.

Transistor oder MOSFET der 55W@12V schalten kann ist auch kein 
Hexenwerk. Wenn die MOSFETs zu kompliziert sind nimm einen TIP142.

von Die Erleuchtung (Gast)


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XL185 schrieb:
> Bedenke: 55W @ 12V !

Mini Float schrieb:
> Meine Fresse, was für eine Heizung! Wurden da echt 450W verbraten?

Wie wärs mit einer 500W Vorderlichtbirne? Kein Problem mit Überspannung 
und Licht satt! Oder alternativ 300W vorn und 200W im Rücklicht ;-)

von Jens G. (jensig)


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@ Wolfgang R. (portside)
>>>werden. Bei Motorädern macht man das oft, indem einfach die Licht-
>>>maschine kurzgeschlossen wird. Näheres dazu findet man eher in
>>>Motorradforen und nicht in Elektronikforen.
>>
>
>Genau dieses findet man in den Motorrad  Foren,
>

Findet man nur dort, oder ist auch so?

>> Was soll denn das für eine (Kurzschluß-)Regelung sein? Ich kenne nur
>> Regelung via Erregerwicklung.
>
>Denn Motorräder haben meist Permanentmagnet Generatoren!

Sehr rückschrittlich - da hat es ja der frühere Osten Deutschlands bei 
Motorrädern besser hinbekommen ...

von Harald W. (wilhelms)


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Jens G. schrieb:

> Sehr rückschrittlich - da hat es ja der frühere Osten Deutschlands bei
> Motorrädern besser hinbekommen ...

...oder fortschrittlich, da weniger Verluste...
Gruss
Harald

von Jens G. (jensig)


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>...oder fortschrittlich, da weniger Verluste...
>Gruss
>Harald

Wie - man schließt die Lima kurz, und hat weniger Verluste?
Ich betrachte sowas wie einen Parallelregler - alles, was (bei geringer 
Last) zu viel ist, wird verheizt ...

von Joachim D. (Firma: JDCC) (scheppertreiber)


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Jens G. schrieb:
> Sehr rückschrittlich - da hat es ja der frühere Osten Deutschlands bei
> Motorrädern besser hinbekommen ...


Nicht nur der "nahe" Osten. So einen Murks haben noch nicht einmal
Russen oder Italiener gebaut.

von Harald W. (wilhelms)


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Jens G. schrieb:
>>...oder fortschrittlich, da weniger Verluste...
>>Gruss
>>Harald
>
> Wie - man schließt die Lima kurz, und hat weniger Verluste?

Da diese ja eine Stromquelle ist, gehen die Verluste bei
Kurzschluß gegen Null.
Gruss
Harald

von Idiot (Gast)


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Harald Wilhelms schrieb:
> Da diese ja eine Stromquelle ist, gehen die Verluste bei
> Kurzschluß gegen Null.
> Gruss
> Harald

Spannend, leider verstehe ich das nicht. Wer kann es erklären ?

von Harald W. (wilhelms)


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Idiot schrieb:

>> Da diese ja eine Stromquelle ist, gehen die Verluste bei
>> Kurzschluß gegen Null.
>> Gruss
>> Harald
>
> Spannend, leider verstehe ich das nicht. Wer kann es erklären ?

Informiere Dich über den Unterschied von Spannungsquellen und 
Stromquellen.
Gruss
Harald

von gefährliches Halbwissen (Gast)


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Ein Modellbau-Brushlessmotor ist doch im Prinzip das Selbe wie die 
permanenterregte LiMa, oder? Wenn ich den kurzschliesse und versuche an 
der Welle zu drehen geht das ziemlich schwer. Das kann es ja nicht sein, 
das Moped braucht doch jedes W für den Vortrieb ;-)

von Mike J. (emjey)


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Hat noch keiner von euch mal einen Fahrrad-Dynamo genutzt um damit 
Energie zu erzeugen? (ich habe einen Speichendynamo dazu verwendet)

Wenn ich ihn ohne Last drehe geht es sehr leicht, mit meiner LED brauche 
ich geringfügig mehr Kraft dazu und wenn ich ihn kurzschließe dreht er 
sich unglaublich schwer. (als ob er blockiert)

Das Teil ist keine ideale Stromquelle und keine ideale Spannungsquelle.
Die Energie (Spannung und Strom) die der Generator liefert hängt von der 
zugeführten mechanischen Arbeit und der Last ab.

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