konstante Spannungsquelle bei stark schwankender Eingangsspannung

[Christian H. (Firma: CSC) (chris-h)]

Hallo!

Mir sind zwei alte Feldtelefone in die Hände gekommen, die ich soweit 
auch reparieren konnte. Sie haben zwei Funktionen:

- Klingel über eine Handkurbel (Dynamo, der ca 100V~ erzeugt)
- Kommunikation mit 3V Akk-Versorgung.

Die Überlegung ist jetzt, den Dynamo zu nutzen, um den Akku zu laden. An 
sich kein Problem, da ich die Wechselspannung einfach transformieren 
kann. Aber die Spannung schwank stark, je nach Kurbelgeschwindigkeit 
(zwischen 70 und 120 V bei "normal" schnellem Drehen).

Eine Überlegung ist eine Zenerdiode, aber ich bin mir nicht sicher, ob 
das funktioniert - im LTSpice (Zenerdiode mit 6,2V) sieht es gut aus, 
aber das ist ja nur die Theorie.

Kann ich statt des Kondensators einfach den Akku reinhängen?
Ist eine Ladestrombegrenzung sinnvoll?

Danke!
Chris

[Klaus R. (klara)]

Christian Haerringer schrieb:

> - Klingel über eine Handkurbel (Dynamo, der ca 100V~ erzeugt)
> - Kommunikation mit 3V Akk-Versorgung.
>
> Die Überlegung ist jetzt, den Dynamo zu nutzen, um den Akku zu laden. An
> sich kein Problem, da ich die Wechselspannung einfach transformieren
> kann. Aber die Spannung schwank stark, je nach Kurbelgeschwindigkeit
> (zwischen 70 und 120 V bei "normal" schnellem Drehen).
>
Schon mal überlegt was Du da dann für eine Frequenz hast? Dies ist 
sicher auch eine Ursache der Schwankungen.

Mit dem Dynamo sollte auf der Gegenseite ein Klingelsignal erzeugt 
werden. Das brauchst Du weiterhin? Wenn ja, dann wird der Akku aber 
nicht lange geladen.

> Eine Überlegung ist eine Zenerdiode, aber ich bin mir nicht sicher, ob
> das funktioniert - im LTSpice (Zenerdiode mit 6,2V) sieht es gut aus,
> aber das ist ja nur die Theorie.

Mit der Zenerdiode wird die Spannung begrenzt.
>
> Kann ich statt des Kondensators einfach den Akku reinhängen?

Der Kondensator glättet die Spannung. So gelangt mehr Energie zum Akku.

> Ist eine Ladestrombegrenzung sinnvoll?
Das hängt wohl auch vom Akku ab. Es könnte sein das der Dynamo gar nicht 
so viel Strom liefern kann. Da müsste man vermutlich transformieren. So 
vernichtest Du ja bei 100V Quellspannung 97V um auf Deine 3V zu kommen.

Preiswerte Schaltnetz-IC machen aber höchstens bis 40V Eingangsspannung 
mit. Also muss man mit einem Trafo die Spannung herunter transformieren.

Die Frequenz wird unter 50Hz liegen, eher so bei 20Hz. Das heisst aber 
nur, die maximale Leistung des Kerns vermindert sich, ist aber erst 
einmal hier nebensächlich. Ein Printtrafo mit 2 x 24V transformiert 
230V/48V = 4,8 fach.

Also Deine 120V werden auf 120V / 4,8 = 25V und die 70V werden auf 70V / 
4,8 = 14,6V transformiert.

http://www.reichelt.de/Printtrafos-5-0-8-0VA/EI-42-14-8-224/3//index.html?ACTION=3&GROUPID=3316&ARTICLE=27372&OFFSET=500&WKID=0&;

Die Spannung mit einem Brückengleichrichter gleichrichten und mit einen 
Elko stabilisieren, 1000 µF und mehr dürfen es ruhig sein, je nachdem 
wie viel Energie man zwischenspeichern möchte. Danach mit einem 
Schaltnetz-IC auf die Ladespannung gehen. Eine Strombegrenzung bieten 
die meist auch.

Eine Zenerdiode zum Schutz des Schaltnetz-IC wäre wohl auch nicht 
schlecht falls ein Spassvogel mal den Dynamo testen will

mfg klaus.

[Helge A. (besupreme)]

Die Dynamos liefern wenig Leistung. Die Klingelspannung (mit einer 
Gegenstelle belastet) wird bbei 40-60V liegen. Um einen 
NC-Monozellenakku kaputtzuladen brauchts mehr, als eine normale Person 
am Stück kurbeln kann. 9V-Trafo und Brückengleichrichter reichen aus zum 
kurzen Nachladen (spätestens nach 5 Minuten tun dir die Pfoten so weh, 
daß du aufhörst).

[MaWin (Gast)]

Christian Haerringer schrieb:
> Die Überlegung ist jetzt, den Dynamo zu nutzen, um den Akku zu laden.

Dann solltest du nicht nur die Spannung reduzieren und den Strom gleich 
lassen, sondern versuchen mehr Strom rauszuholen, damit man nicht ewig 
kurbeln muss, um den Akku zu kaden.

Einfachste Variante: Einen Trafo 115/120V auf 10V, bei 60V kommen immer 
noch 5V raus die nach Glrichrichtung über den 3V des Akkus liegen, 
dessen Ladestrom über einen Vorwiderstand begrenzt werden kann, wenn der 
Trafoinnenwiderstand nicht schon reicht.

Oder ein Schaltregler, leider schafft LM5116 nur 100V, was auf einen 
step down mit UC3845 hinausläuft.

[Christian H. (Firma: CSC) (chris-h)]

Erstmal DANKE für die Antworten!

Klaus Ra. schrieb:

> Mit dem Dynamo sollte auf der Gegenseite ein Klingelsignal erzeugt
> werden. Das brauchst Du weiterhin? Wenn ja, dann wird der Akku aber
> nicht lange geladen.

Ich möchte einfach einen Schalter einbauen, damit man Umschalten kann. 
Zuerst Akku aufladen, dann klingeln, dann reden, bis es keinen Strom 
mehr gibt... Fledtelefone sind ja nicht für stundenlange Gespräche 
gedacht (eigentlich)...

> Der Kondensator glättet die Spannung. So gelangt mehr Energie zum Akku.

Das heißt dann Akku parallel zum Kondensator. Ok.

> Preiswerte Schaltnetz-IC machen aber höchstens bis 40V Eingangsspannung
> mit. Also muss man mit einem Trafo die Spannung herunter transformieren.

Ich habe an sich an einen Trafo gedacht. Es ist genug Platz im Gehäuse 
vom Telefon.

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Helge A. schrieb:
> Die Dynamos liefern wenig Leistung. Die Klingelspannung (mit einer
> Gegenstelle belastet) wird bbei 40-60V liegen. Um einen
> NC-Monozellenakku kaputtzuladen brauchts mehr, als eine normale Person
> am Stück kurbeln kann. 9V-Trafo und Brückengleichrichter reichen aus zum
> kurzen Nachladen (spätestens nach 5 Minuten tun dir die Pfoten so weh,
> daß du aufhörst).

Die Klingel würde ja nicht mehr am Dynamo liegen. Und es geht darum, für 
kurze Gespräche aufzuladen.

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MaWin schrieb:

> Dann solltest du nicht nur die Spannung reduzieren und den Strom gleich
> lassen, sondern versuchen mehr Strom rauszuholen, damit man nicht ewig
> kurbeln muss, um den Akku zu kaden.

Lieg ich jetzt komplett daneben, oder steigt der Strom, wenn ich die 
Spannung runter-transformiere (Energieerhaltung)? Sprich: Spannung von 
120 auf 3 V -> Strom von (sagen wir mal) 1mA auf 40mA. Minus der 
Trafoverluste natürlich!

> Einfachste Variante: Einen Trafo 115/120V auf 10V, bei 60V kommen immer
> noch 5V raus die nach Glrichrichtung über den 3V des Akkus liegen,
> dessen Ladestrom über einen Vorwiderstand begrenzt werden kann, wenn der
> Trafoinnenwiderstand nicht schon reicht.

5-10V auf 3V-Akku... Wie lange verträgt er das? (Mit ist schon klar, 
dass es hier um einen Ladestrom geht.)

Danke!
Chris

P.S.: Arbeitstechnisch kann ich leider nicht jeden Tag im Forum sein...

[Klaus R. (klara)]

Christian Haerringer schrieb:

>> Preiswerte Schaltnetz-IC machen aber höchstens bis 40V Eingangsspannung
>> mit. Also muss man mit einem Trafo die Spannung herunter transformieren.
>
> Ich habe an sich an einen Trafo gedacht. Es ist genug Platz im Gehäuse
> vom Telefon.
>
Und ich dachte an eine zweistufige Lösung. Transformieren auf eine 
Spannung, die ein preiswertes Schaltnetz-IC noch verarbeiten kann. Diese 
Spannung wird durch einen grösseren Elko gepuffert und damit 
Schwankungen in der Dynamospannung ausgeglichen. Von dort wird der 
Ladestrom für den 3V Akku per SNT erzeugt als Konstantstrom 
(Strombegrenzung) und gleichzeitig ein Spannungsmaximum eingehalten.
So kommt die Kurbelleistung ziemlich vollständig zum Akku.

> Lieg ich jetzt komplett daneben, oder steigt der Strom, wenn ich die
> Spannung runter-transformiere (Energieerhaltung)? Sprich: Spannung von
> 120 auf 3 V -> Strom von (sagen wir mal) 1mA auf 40mA. Minus der
> Trafoverluste natürlich!

Es bleibt dabei, wenn die Spannung herunter transformiert wird steigt 
der Strom.


> 5-10V auf 3V-Akku... Wie lange verträgt er das? (Mit ist schon klar,
> dass es hier um einen Ladestrom geht.)
>
Was hast Du für einen Akku?
mfg klaus