Hallo,
ich arbeite zur Zeit an einer Schaltung, mit der ich mithilfe eines
Nabendynamos einen Lithiumakku laden kann. Um die Ladeleistung zu
erhöhen, wird zur Kompensation des induktiven Blindwiderstandes im
Dynamo für bestimmte Frequenzen jeweils ein entsprechender Kondensator
seriell zur Last geschaltet. Die Umschaltung zwischen den zwei
Kompensationskapazitäten erfolgt durch ein Relais, welches mit einem
Mikrocontroller angesteuert wird.
Die Umschaltung erfolgt im Betrieb ohne belasteten Dynamo problemlos.
Wird jedoch der Akku durch den Dynamo geladen und es kommt zur
Umschaltung der Kondensatoren, treten sehr hohe Spitzenspannungen in der
Versorgungsspannung auf, je nach dem, in welcher Phasenlage geschaltet
wird. Diese Spannungen haben einen Spitzenwert von über 5V. D.h., der
Mikrocontroller bekommt kurzzeitig eine Spannung von bis zu 10V ab.
Die Schaltung funktioniert zwar einige Zeit im Betrieb, erhöhe ich
jedoch die Drehzahl des Dynamos, bleibt der Mikrocontroller früher oder
später stehen bzw. hängt sich auf.
Wie lassen sich diese heftigen Störungen beseitigen, bzw. wie kann ich
den Mikrocontroller davor schützen?
Eventuell wäre eine Nulldurchgangserkennung für die Umschaltung
sinnvoll?
Sven schrieb:> Die Umschaltung zwischen den zwei> Kompensationskapazitäten erfolgt durch ein Relais, welches mit einem> Mikrocontroller angesteuert wird.
Für mich klingt das nach 'von hinten durch die Brust ins Auge', die
ganze Umschalterei soll für was bitte gut sein? Bau da lieber einen
anständigen Laderegler mit richtiger Spannungsüberwachung und ohne
Relais oder sowas.
Lithiumakkus brauchen eine Spannungsbegrenzung auf S * 4,2V, sonst sind
sie höchst gefährdet.
Wenn du jetzt am Symptom basteln willst, besorge dir eine dicke TVS
Diode mit 20V und lege sie parallel zum Akku - ausserdem solltest du mal
überprüfen, warum sich über dem Akku überhaupt Spannungspitzen aufbauen.
Erstens soll er die nämlich schlucken und zweitens sind die für den
armen Kerl auch gar nicht gut. Mir klingts so, als hättest du das mit
dünnen Drähtchen aufgebaut, die viel zu hohe Innenwiderstände haben.
Ich hol dann mal Popcorn.
Die Spannungsspitzen kommen vom Relais. Von der Spule, nicht von den
Kondensatoren. Ueber die Spule gehoert eine Diode.
Das ganze Projekt ist Muell. Das macht man nicht so. Da waere ein
Maximum Power Tracker passender.
Sven schrieb:> ich arbeite zur Zeit an einer Schaltung, mit der ich mithilfe eines> Nabendynamos einen Lithiumakku laden kann.> ...> Diese Spannungen haben einen Spitzenwert von über 5V. D.h., der> Mikrocontroller bekommt kurzzeitig eine Spannung von bis zu 10V ab.
Hat der Schaltplan irgendwas mit der beschriebenen Schaltung zu tun?
1. Ein Fahrrad-Dynamo ist eine Stromquelle, die ohne Belastung bis über
60V liefern kann.
2. Fehlt für einen LitiumXXX Akku auf dem Schaltplan jegliche
Ladeeelektronik und Schutzbeschaltung.
3. Sollte der niederohmige Akku jegliche Spikes kurzschliessen. Ggf.
noch eine kleine Induktivität in Reihe "vor" den Akku.
4. Alles was nach dem Akku noch von den Spikes übrig ist sollte der 7805
ausregeln.
5. "Optimierst" du da irgendwie mit deinen beiden Kondensatoren, um dann
mit dem 7805 gleich mal über 60% der erzeugten Leistung direkt in Wärme
umzusetzen. Da fallen mir bessere Optimierungen ein wie z.B. ein 5V
Schaltregler.
Es gibt doch bestimmt schon 100000 Schaltungen zum Handyladen auf dem
Fahrrad im Internet, warum suchst du dir da nicht eine funktionierende?
1. Die Spannungsspitzen treten ohne laufenden Dynamo nicht auf.
2. Mit den Kondensatoren ist eine Leistungssteigerung um bis zu 300%
erzielt worden. Das habe ich alles schon experiementell ermittelt. Also
ist diese durchaus sinnvoll!
3. Die Schaltung stellt nur eine einfache Version dar. Dies gesamte
Schaltung ist noch viel komplexer, jedoch ist der Rest für dieses
Problem irrelevant.
Enthalten sind zusätzlich: Schaltregler für USB-Versorgung,
Unterspannungsabschaltung, Frequenzmessung, Querregler, welcher ab
Ladeschlusspannung des Akkus den Strom des Dynamos verbrät.
4. Das Relais ist ein bistabiles Relais. D.h., die gesamte Schaltung
benötigt nicht mehr als 10% der Leistung, die der Dynamo liefern kann.
Wie gesagt, die Spannungsspitzen sind Impulse, vermutlich Ladeströme der
Serielkondensatoren. Ihren höhsten Wert haben sie, wenn die
Sinusschwingung des Dynamo gerade ihre Spitzensapnnung erreicht hat und
in dem Moment geschaltet wird.
Diese Störungen sind so hochfrequent, dass der Akku sie garnicht
aufnehmen kann. Nichteinmal der 7805 schluckt diese.
schaltung.png
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