Hallo,
ich bin momentan am Entwickeln eines USB-Ladegerätes mit Dynamospeisung,
da ich vor habe, in nächster Zeit eine längere Fahrradtour anzugehen.
Verwendet wird zur Speisung des Ladegeräts ein Nabendynamo von Shimano
(6V bei 3W). Die Schaltung soll einen Lipo-Akku als Puffer laden und
parallel die stabilisierte Akkuspannung am USB-Port zur verfügung
stellen.
Klingt eigentlich recht simpel!
Um genauer zu erfahren, wie Fahrraddynamos funktionieren, habe ich mir
einen alten Seitenläufer geschnappt und ihn mit einem Elektromotor
angetrieben.
Dabei habe ich die Gleichgerichtete und geglättete Spannung des Dynamos
je nach Belastung und Drehzahl gemessen.
Ich kam zum Schluss, dass sich die Dynamospannung recht exakt um die 6V
bewegt bei einem konstanten Maximalstrom von 500mA und diese auch nur
wenig mit steigender Drehzahl anstieg. D.h., ich kam nicht über 3,5W
Wirkleistung.
Soweit, so gut!
Die Sache ist jetzt bloss die, dass ich zum Laden des LiPo-Akkus eine
Ladespannung von bis zu 8,4V benötige.
Nun könnte man ja sagen: "Nimm einen Stepup-Wandler!" - doch bei der
geringen Differenz zwischen Eingangsspannung und Ausgangsspannung?
Da kam mir der Gedanke eines DC-DC-Wandler. Soweit ich weiß, können
diese eine konstante Spannung abgeben, obwohl die Eingangsspannung stark
variiert. Beispielsweise so: Ue=3-10V , Ua=8,4V.
Was ich eben suche, ist ein IC, welches ein Stepup- und Stepdownregler
zugleich ist und jeweils zwischen beiden Modi umschaltet, je nach dem,
wie das Verhältnis von Ue zu Ua ist.
Ist dies mit einem MAX1771 realisierbar? Wenn ja, habt ihr einen
Schaltplan dazu?
Ich würde mich über eure Hilfe sehr freuen!
Der lange Blitz schrieb:> ich bin momentan am Entwickeln eines USB-Ladegerätes mit Dynamospeisung,> da ich vor habe, in nächster Zeit eine längere Fahrradtour anzugehen.
Da bist du sicher der allererste und einzigste, der jemals diese Idee
hatte!
> Verwendet wird zur Speisung des Ladegeräts ein Nabendynamo von Shimano> (6V bei 3W).
...
> Um genauer zu erfahren, wie Fahrraddynamos funktionieren, habe ich mir> einen alten Seitenläufer geschnappt und ihn mit einem Elektromotor> angetrieben.> Dabei habe ich die Gleichgerichtete und geglättete Spannung des Dynamos> je nach Belastung und Drehzahl gemessen.> Ich kam zum Schluss, dass sich die Dynamospannung recht exakt um die 6V> bewegt bei einem konstanten Maximalstrom von 500mA und diese auch nur> wenig mit steigender Drehzahl anstieg.
Da hast du mindestens einen methodischen Fehler drin: ein Seitenläufer
und ein Nabendynamo sind grundverschieden in Aufbau und Verhalten.
Und von Leuten, denen ich wesentlich eher als dir zutraue, so etwas
korrekt zu messen, ist bekannt daß ein Nabendynamo sich weit eher wie
eine Stromquelle verhält als wie eine Spannungsquelle. M.a.W: wenn du
den Lastwiderstand erhöhst, dann steigt die Spannung über den Nennwert
von 6V und du kannst im Endeffekt auch mehr Leistung rausholen.
Generationen von Fahradfahrern ist dieser Effekt bekannt, der u.a. dazu
führt, daß bei durchgebrannter Scheinwerfer-Glühlampe über kurz oder
lang auch das Rücklicht durchbrennt.
Siehe: http://www.enhydralutris.de/Fahrrad/ Punkt 2.
> Die Sache ist jetzt bloss die, dass ich zum Laden des LiPo-Akkus eine> Ladespannung von bis zu 8,4V benötige.> Nun könnte man ja sagen: "Nimm einen Stepup-Wandler!" - doch bei der> geringen Differenz zwischen Eingangsspannung und Ausgangsspannung?> Da kam mir der Gedanke eines DC-DC-Wandler.
Traumhaft.
DC-DC-Wandler ist einfach der Überbegriff für Spannungswandler, die am
Eingang und am Ausgang Gleichspannung (eben DC) brauchen bzw. liefern.
Sowohl Stepup- als auch Stepdown-Wandler sind also DC-DC-Wandler.
> Soweit ich weiß, können> diese eine konstante Spannung abgeben, obwohl die Eingangsspannung stark> variiert. Beispielsweise so: Ue=3-10V , Ua=8,4V.
Es gibt mehrere Schaltregler-Topologien, die eine Eingangsspannung
erlauben, die sowohl kleiner als auch größer als die Ausgangsspannung
sein darf. Bspw. der invertierende Wandler, der Sperrwandler und der
SEPIC. Die ersten beiden Topologien findest du hier:
http://schmidt-walter.eit.h-da.de/smps/smps.html> Was ich eben suche, ist ein IC, welches ein Stepup- und Stepdownregler> zugleich ist und jeweils zwischen beiden Modi umschaltet, je nach dem,> wie das Verhältnis von Ue zu Ua ist.
Nein. Zuerst mal willst du lernen, wie sich (d)ein Nabendynamo bei
variabler Last wirklich verhält. Wenn du nur entweder den Akku lädst
oder mit Licht fährst, dann reicht vermutlich ein simpler Gleichrichter
+ Spannungsbegrenzung (die aber genau arbeiten muß) schon aus. Und
überhaupt würde ich vorschlagen, daß du dir erstmal ein paar der gefühlt
Hundert ähnlichen Projekte ansiehst, die im Web zu finden sind.
XL
Der lange Blitz schrieb:> ich bin momentan am Entwickeln eines USB-Ladegerätes mit Dynamospeisung,
Da wirst Du dann wohl der 1001. sein. :-)
> Verwendet wird zur Speisung des Ladegeräts ein Nabendynamo von Shimano> (6V bei 3W). Die Schaltung soll einen Lipo-Akku als Puffer laden und> parallel die stabilisierte Akkuspannung am USB-Port zur verfügung> stellen.> Klingt eigentlich recht simpel!
Ist es auch, wie bereits gesagt. Dynamo -> Gleichrichter -> Li-Akku,
parallel dazu eine Spannungsbegrenzung z.B. mit dem TL431a.
Achtung, Spannungsbegrenzung auf 1% genau! Zusätzlich brauchst Du
dann noch einen Wandler von Li auf 5V zum laden über den USB-Anschluss.
Es ist zweckmäßig, wenn Du dieses Simpelladegerät nur tagsüber alter-
nativ zur Beleuchtung einschaltest. Wenn beides parallel funktionieren
soll, wirds wirklich komplizierter.
Gruss
Harald
Nachtrag:
Axel Schwenke schrieb:> überhaupt würde ich vorschlagen, daß du dir erstmal ein paar der gefühlt> Hundert ähnlichen Projekte ansiehst, die im Web zu finden sind.
Das hier: http://www.forumslader.de/ sieht doch schon recht
vielversprechend aus. Zumal sich dort auch Leute Gedanken über die
nichtelektrischen Aspekte wie Einbau, Wetterfestigkeit etc. gemacht
haben.
XL
Harald schrieb:
> Ist es auch, wie bereits gesagt. Dynamo -> Gleichrichter -> Li-Akku,> parallel dazu eine Spannungsbegrenzung z.B. mit dem TL431a.> Achtung, Spannungsbegrenzung auf 1% genau! Zusätzlich brauchst Du> dann noch einen Wandler von Li auf 5V zum laden über den USB-Anschluss.> Es ist zweckmäßig, wenn Du dieses Simpelladegerät nur tagsüber alter-> nativ zur Beleuchtung einschaltest. Wenn beides parallel funktionieren> soll, wirds wirklich komplizierter.<
Würde stimmen, wenn nicht 8,4 Volt zum laden der Lipozellen gefordert
wären!
Denn der lange Blitz schrieb:
> Die Sache ist jetzt bloss die, dass ich zum Laden des LiPo-Akkus eine> Ladespannung von bis zu 8,4V benötige.
Ob ein Nabendynamo diese Spannung bei "normaler" Fahrweise liefert, ist
zweifelhaft. - Ausserdem grenzt das "Verbraten" von mit Muskelkraft
erzeugter Leistung beim Radfahren, an Masochismus!!
Peter
Peter Koller schrieb:>> Ist es auch, wie bereits gesagt. Dynamo -> Gleichrichter -> Li-Akku,
> Würde stimmen, wenn nicht 8,4 Volt zum laden der Lipozellen gefordert
> wären!> Ob ein Nabendynamo diese Spannung bei "normaler" Fahrweise liefert, ist> zweifelhaft.
Die meisten schon. Wenn Du allerdings 10km/h als normale Fahrweise
ansiehst, könnte es knapp werden. Dann könnte man mit wenig Mehr-
aufwand eine Spannungsverdopplerschaltung einsetzen.
> - Ausserdem grenzt das "Verbraten" von mit Muskelkraft> erzeugter Leistung beim Radfahren, an Masochismus!!
Wo wird denn was verbraten? Bei einer typischen Gesamtleistung des
Radlers von 100W wirken sich 3W sowieso kaum aus.
Gruss
Harald
Peter Koller schrieb:> Harald schrieb:>>> Ist es auch, wie bereits gesagt. Dynamo -> Gleichrichter -> Li-Akku,>> parallel dazu eine Spannungsbegrenzung z.B. mit dem TL431a.> Würde stimmen, wenn nicht 8,4 Volt zum laden der Lipozellen gefordert> wären!
Wie bereits mehrfach gesagt, liefern Fahrradynamos im Leerlauf deutlich
mehr. Insbesondere für Nabendynamos sind 20-30V kein Problem. Wieviel
mechanische Leistung der Dynamo im Leerlauf aufnimmt, hängt von der
Bauweise ab. Gute Nabendynamos kommen unter 0.5W. Das merkt man gar
nicht.
Was mir gerade noch einfällt: wenn der TE einen Dynamo mit eingebauter
Spannungsbegrenzung erwischt hat (typisch: 2 antiserielle Z-Dioden) dann
würde das natürlich seine Meßwerte erklären.
XL
Axel Schwenke schrieb:> Was mir gerade noch einfällt: wenn der TE einen Dynamo mit eingebauter> Spannungsbegrenzung erwischt hat (typisch: 2 antiserielle Z-Dioden) dann> würde das natürlich seine Meßwerte erklären.
Stimmt, diese manchmal vorhandene Spannungsbegrenzung habe ich auch
vergessen zu erwähnen. Die muss dann natürlich ausgebaut oder in den
Scheinwerfer umgebaut werden. Übrigens sollte man die Leitung zum
Rücklicht nicht am Dynamo sondern am Scheinwerfer anschliessen.
Gruss
Harald
