Hallo! Ich steh grad derbe auf dem Schlauch: Habe einen simplen joule-thief mit lastabhängiger Ausgangsspannung. (siehe Anhang) Welche Art von Schaltung muss ich an Stelle des RL einbauen, um den Ausgangsstrom an einen beliebigen Verbraucher (LED, ohmsche Last, usw.) weiter zu geben und dabei aber eine konstante Ausgangsspannung zu gewährleisten? Elektronisch gereglter Widerstand im cv-Betrieb? Also ich will keine Leistung verbrennen (z.B. über eine ZD), sondern die Ausgangs-Spannung durch die abgenommene Last regeln. z.B. soll bei 3V Vcc+ eine Vsek+ von 4.5V entstehen und der mögliche Ausgangstrom hier I(RL) an eine nachfolgende Schaltung geliefert werden, welche dann z.B. auch die Glättung übernimmt.
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R. M. schrieb: > Für LEDs gibt es doch Modelle. Ansonsten Zenerdiode mit > gewünschter > Spannung. Schalte ich eine ZD (z.B. 4.7V) in Sperrichtung parallel zu C1 bekomme ich für RL=700Ohm und C1=1µF schon Lastspitzen von >80mW über die ZD. Genau diese verbrannte Last will ich vermeiden, ansonsten macht der ganze joule-thief keinen Sinn.
Das liegt dann aber an der Dimensionierung des Sperrwandlers. Wenn weniger Leistung umgesetzt werden soll (und gleichzeitig die Effizienz gesteigert), würde ich R1 vergrößern und einen Kondensator von einigen Nanofarad parallel zu diesem legen. Ist natürlich wieder ein Bauteil mehr..
Über den Basiswiderstand wird die Schwelle festgelegt, ab dem die Sättigung des Transistors erreicht wird. Das Schaltungsprinzip enthält keine Regelung und "haut" sozusagen durch was geht. I_max=beta*(Uvss+Uind-0,7V)/R1 Übersetzung 1:-1, d.h. Uind=Uout Eine einfache Regelung würde als Baulemente benötigen: Zenerdiode (LED ginge auch, dann sieht man noch etwas dabei), Widerstand und einen weiteren Transistor.
Mike B. schrieb: > verbrannte Last will ich vermeiden In den meisten Fällen ein sinnvolles Ansinnen. :) Mike, Deine ultra-einfache Schaltung hat keine Regelung... und man kann das auch nicht mit einem einzelnen völlig nicht-dissipativen (und auch ansonsten "magischen") Bauteil "nachrüsten". Geregelt auf die Spannung (Bild 6.2 G - Text darüb./daru.): http://www.joretronik.de/Web_NT_Buch/Kap6_2/Kapitel6_2.html Geregelt auf den Strom (Bild 13.2.1 B - Text darüb./daru.): http://www.joretronik.de/Web_NT_Buch/Kap13_2/Kapitel13_2.html
Mike B. schrieb: > Welche Art von Schaltung Einfach erst mal Grundlagen lernen. Nicht weil Thief so schön kostenlos klingt und dich an deine Kinderspielzeit erinnert gleich glauben das wäre eine gute Lösung. Das Ding ist eine Scheiss-Schaltung die weder einfach zu verstehen ist noch einfach aufzubauen ist noch effektiv zu betreiben ist. Auch sind Mike B. schrieb: > Ausgangsstrom an einen beliebigen Verbraucher (LED, LEDs gar nicht an konstanter Spannung interessiert, die wollen lieber einen definierten Strom und suchen sich die Spannung selber aus, man müsste also an einer konstanten SPANNUNGsquelle Leistung per Vorwiderstand verbraten, während man an einer STROMquelle das nicht muss. Mach also erst mal einen grossen Schritt zurück, vergiss das romantische Wort Thief, und kümmere dich um Elektronik ohne Sättigungseffekte magnetischer Ferritmaterialen von selbstschwingenden Sperrwandlern. Oder lies Pressman Switchmode Power Supplies. https://www.amazon.com/Switching-Power-Supply-Design-3rd/dp/0071482725 Dann verstehst du vielleicht die Grudlagen von diesen Schaltungen für die man weit mehr know how braucht als für integrierte step up Schaltregler a la PR4401.
Aus den Antworten lese ich, dass ihr mich nicht verstanden habt weil ich mich mal wieder unverständlich ausgedrückt habe. Aufgabe: gegeben: joule-thief wie im Bild gesucht: Schaltung X, die am Ausgang des joule-thief hängt und dessen Ausgangsstrom (entspr. I(RL) ) mit möglichst wenig Verlusten an einen an X angehängten Verbrauch weitergegeben wird Der Eingangswiderstand von X ist dabei durch X so zu regeln, dass die Eingangsspannung einen gewissen Wert (>Vcc+) nicht unterschreitet. (manuelle Vorgabe einer Spannung z.B. durch referenzspannung, keine Regelschleife zu Vcc+ !)
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Mike B. schrieb: > Aus den Antworten lese ich, dass ihr mich nicht verstanden habt Du wurdest sehr wohl verstanden, nur ist Dein Ansinnen unrealistisch. Du willst einen Verbraucher, der seine Leistung so regelt, daß seine Betriebsspannung konstant bleibt. Was soll das sein?
der schreckliche Sven schrieb: > Mike B. schrieb: >> Aus den Antworten lese ich, dass ihr mich nicht verstanden habt > > Du wurdest sehr wohl verstanden, nur ist Dein Ansinnen unrealistisch. Du > willst einen Verbraucher, der seine Leistung so regelt, daß seine > Betriebsspannung konstant bleibt. Was soll das sein? Ich dachte nun an eine elektronische Last im Konstantspannungsbetrieb: "Wird der Spannungssollwert geringer als die Eingangsspannung eingestellt, wird die Last versuchen, die Spannungsquelle so sehr zu belasten, daß deren Spannung auf den gewünschten Wert gelangt." Nur dass die Last eben nicht verbraten wird wie bei solch einer eL sondern geregelt an einen "End"-verbraucher durchgereicht wird. So geregelt, dass dessen Lastgang abgefedert wird ohne die Ausgangsspannung des joule-thief/die Eingangsspannung der Schaltung X zu beeinflussen.
Mike B. schrieb: > Nur dass die Last eben nicht verbraten wird wie bei solch einer eL > sondern geregelt an einen "End"-verbraucher durchgereicht wird. > So geregelt, dass dessen Lastgang abgefedert wird ohne die > Ausgangsspannung des joule-thief/die Eingangsspannung der Schaltung X zu > beeinflussen. Wenn Deine Last nicht in Wärme umgewandelt werden darf, muss die Energie gespeichert werden ("...geregelt durchgereicht..."). Das klingt wie der Fahrradlader: Akku und Spannungsregler, eventuell Step-Up oder Step-Down nach Bedarf.
Mike B. schrieb: > Nur dass die Last eben nicht verbraten wird Du mußt es aber "verbraten". Oder (zwischen)speichern.
der schreckliche Sven schrieb: > Mike B. schrieb: >> Nur dass die Last eben nicht verbraten wird > > Du mußt es aber "verbraten". Oder (zwischen)speichern. ja, natürlich muss die Last des joule-thief irgendwann irgendwo genutzt werden Aber dies soll natürlich möglichst wenig in Schaltung X passieren sondern erst im, an den Ausgang von Schaltung X angeschlossenen, Endverbraucher.
Mike B. schrieb: > Aber dies soll natürlich möglichst wenig in Schaltung X passieren > sondern erst im, an den Ausgang von Schaltung X angeschlossenen, > Endverbraucher. Eben, wie ich schon feststellte: der schreckliche Sven schrieb: > Du > willst einen Verbraucher, der seine Leistung so regelt, daß seine > Betriebsspannung konstant bleibt. Was soll das sein?
Mike, ich habe Dich auch vorhin schon verstanden. Du hast einen Joule Thief - gut. Du willst damit eine (noch beliebige, aber im Leistungsbereich des Joule Thief halt) Last betreiben - gut. Du willst aber ein "Anhängsel", ein "magisches Bauteil", welches Du zwischen den einfachen Joule Thief und die Last hängen kannst, damit Du --- an einer Last für Konstantspannung konstante Spannung hast --- und/oder an einer Last für Konstantstrom konstanten Strom ...aber ohne eine Regelung (welche auf den Schalttransistor Deines JT einwirken MÜSSTE - also aus dem Ganzen eine "andere Schaltung" macht)! Gibt - es - nicht. Wäre magisch.
Und wehe, einer schreibt jetzt "LM317 ? (grins)". Mike B. schrieb: > Also ich will keine Leistung verbrennen (z.B. über eine ZD), sondern die > Ausgangs-Spannung durch die abgenommene Last regeln. Würdest Du dies tun wollen, dann hülfe eine MPPT-Regelung. Das willst Du aber gar nicht - was hättest Du davon? Den super-einfachen JT im "optimalen Effizienz-Modus" zu betreiben vielleicht? Mich würde ja endlich mal interessieren, wo die gestohlenen Joules überhaupt landen sollten, bei so viel hin und her mit Fachbegriffen.
Mike B. schrieb: > gesucht: Schaltung X, die am Ausgang des joule-thief hängt und dessen > Ausgangsstrom (entspr. I(RL) ) mit möglichst wenig Verlusten an einen an > X angehängten Verbrauch weitergegeben wird Das kann ein Sperrwandler wie z.B. der PR4401. Sog. joule-thiefs haqben meist einen wesentlich schlechteren Wirkungsgrad u.a. weil sie schlecht dimensioniert sind.
Harald W. schrieb: > joule-thiefs Gerade Leute ohne Fachverstand lieben halt das Wort, so wie Arduino, CMoy oder GainClone auch beliebigen Schrott werbewirksam hochpushen können.
Nun ja... schrieb: > Du willst aber ein "Anhängsel", ein "magisches Bauteil", welches Du > zwischen den einfachen Joule Thief und die Last hängen kannst, damit Du wieso "magisch" ich nenn das Ding i.M. BlackBox > --- an einer Last für Konstantspannung konstante Spannung hast > > --- und/oder an einer Last für Konstantstrom konstanten Strom falsch: Einen Verbraucher mit veränderlicher Last und Spannung (=Vsek+ abzgl. Spannungsabfall über Schaltung X) an den joule-thief anschliessen zu können ohne dessen lastabhängige Ausgangsspannung Vsek+ zu beeinflussen.
Nun ja... schrieb: > Und wehe, einer schreibt jetzt "LM317 ? (grins)". > > Mike B. schrieb: >> Also ich will keine Leistung verbrennen (z.B. über eine ZD), sondern die >> Ausgangs-Spannung durch die abgenommene Last regeln. > > Würdest Du dies tun wollen, dann hülfe eine MPPT-Regelung. Das willst Du > aber gar nicht - was hättest Du davon? Den super-einfachen JT im > "optimalen Effizienz-Modus" zu betreiben vielleicht? na geht doch MPPT mit der Methode der Spannungserhöhung, wobei die Mindestspannung vorgegeben wird.
Harald W. schrieb: > Mike B. schrieb: > >> gesucht: Schaltung X, die am Ausgang des joule-thief hängt und dessen >> Ausgangsstrom (entspr. I(RL) ) mit möglichst wenig Verlusten an einen an >> X angehängten Verbrauch weitergegeben wird > > Das kann ein Sperrwandler wie z.B. der PR4401. Sog. joule-thiefs > haqben meist einen wesentlich schlechteren Wirkungsgrad u.a. > weil sie schlecht dimensioniert sind. Dann würde ich auf die Frage, "wie säge ich mit dem Fuchsschwanz am besten Hartholz?" mit "Nimm die Kettensäge!" antworten. Der JT war die gegebene Größe. ;-) Aber danke für die Idee, muss ich mal schauen welche Typen von PR es da gibt und was deren Ausgangsspannungen sagen. Wobei, so ein PR440x ist ja eine Konstantstromquelle, is also auch etwas am Ziel vorbei.
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Mike B. schrieb: > Der JT war die gegebene Größe Und das ist auch schon der Fehler. Joule-Thief ist Blödsinn. Weil der Wirkungsgrad genau gar kein Kriterium beim Design war. Das Dingens ist nur für eins gut: das letzte bißchen Energie aus einer Primärzelle nuckeln und mit mehr (geringfügig mehr) als 0% Wirkungsgrad in eine LED hauen. Und das ganze bei minimalem Bauteileinsatz. Bzw. Verwendung des Bodensatzes aus der Bastelkiste. Weder der Strom durch die LED noch der Wirkungsgrad waren auch nur ansatzweise eine Überlegung wert. Und genau das kriegst du dann halt. Es ist vollkommen sinnlos, das verbessern zu wollen. An einen Seifenkistenrenner würdest du ja auch keine Servolenkung anbauen wollen, oder?
Anbei noch ein Link mit etwas tiefergehendes zum Joule Thief und eine Variante einer Regelung. Statt der Helligkeit als Kriterium kann die Schaltung umgebaut werden um zum Beispiel eine Spannungsgrenze zu verwenden. http://www.elektronik-labor.de/Notizen/Solarlaterne.html Der Wirktungsgrad vom Joule Thief liegt beim direkten Betrieb einer LED hier ungefähr bei 70% im Bereich von 1.15 bis 1.5V. Soll diese Schaltung für eine Eingangsspannung von 3V verwendet werden, dann muss der Übertrager ein Untersetzungsverhältnis in Richtung Basis aufweisen. Ich habe mal einen Joule Thief in Basisschaltung gebaut. Der Wirkungsgrad wird dadurch besser, aber zum Wickeln der Spule wird deutlich mehr Know How und Hintergrundwissen benötigt.
Axel S. schrieb: > An einen Seifenkistenrenner würdest du ja auch keine Servolenkung > anbauen wollen, oder? Nein, aber eine Kettensäge. :-)
70% Wirkungsgrad für den selbstschwingenden Boost Wandler (hier Jule thief genannt) halte ich für recht optimistisch. Vce sat des NPN gehen direkt von der Eingangsspannung ab (1V2 bei NimH), die AC Verluste kommen noch dazu. Das gesuchte magische Bauelement in Spice heißt übrigens Spannungsquelle, die tuns auch prima als Spannungssenke. Sie halten die Spannung konstant, unabhängig vom Strom.
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Christian K. schrieb: > 70% Wirkungsgrad für den selbstschwingenden Boost Wandler (hier > Jule > thief genannt) halte ich für recht optimistisch. 750 Ohm Last am JT Eingangsspannung 3V bei 50Ohm C2 vermeidet die hochlaufenden Spannungsspitzen C3 dient zur primärseitigen Glättung die Spulen sind eine Sieb"drossel"? wie hier im Schaltplan Beitrag "Netzteilsteuerung mittels AVR" die L1, wie man sie in SNTs am Netzeingang findet, die Werte sind gemessen, Typ MP-EE-25. Untere Graphen Spannungen und Strom mittlere Graphen primär- und sekundärseitige Leistungen oberer Graph (rot) Verhältnis Output-Leistung zu Input-Leistung Dargestellt der eingeschwungene Zustand. Der berechnete Mittelwert daraus beträgt 69,7%. Und das ist nicht das Optimum sondern der Wert bei einer über die Wahl von RL "eingestellten" Ausgangsspannung von ca. 4.5V R1=500Ohm war ein Wert für ein sicheres Anschwingen in fast allen Konfigurationen. In der gezeigten Konfig kann ich R1 locker auf 1500Ohm erhöhen, verringere dadurch den aus V1 aufgenommen Strom, steigere die Ausgangsspannung auf knapp 4,8V und erhöhe die Effizienz im gleichen Zeitausschnitt auf 76,7%. Weiterhin könnte ich nun RL verringern um Vsek+ wieder auf die gewünschten 4,5V zu drücken. Für RL=640Ohm ergibt sich dann ein Wirkungsgrad von knapp 77,7%. Sagt ltSpice. Bei dieser Konfig ergibt sich übrigens für Eingangspannungen bis mindestens 30V eine konstante Spannungserhöhung um 50%, bei 2V In bekommt man 3V out (75,4%) und bei 30V in 45V out (82,2%). p.s. es ging mir eingangs nicht vordergründig um LED-Versorgung sondern wie geschrieben um Verbraucher beliebiger Art, und da brauch ich dann keine Konstantstrom- sondern meist eine Konstantspannungsquelle. Klar, bei LEDs muss ich zusehen dass ich dann den Strom noch begrenze. Aber das ist dann im Verbraucher (LED) selbst zu machen, so wie in jedem 230V-hausnetz auch.
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Nun ja... schrieb: > ...aber ohne eine Regelung (welche auf den Schalttransistor Deines JT > einwirken MÜSSTE - also aus dem Ganzen eine "andere Schaltung" macht)! und um den Gedankengang von "Nun ja..."-anonymus weiterzuführen: Ja, jetzt könnte man R1 esretzen durch ein Regelelement, welche den Basisstrom des Q1 so steuert, dass der Wirkungsgrad bei vorgegebener Ausgangsspannung Vsek+ optimal (I(RL) also minimal) wird und trotzdem die Schaltung sicher zu schwingen beginnt. Nur das es dann kein "joule-thief" mehr ist...
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Christian K. schrieb: > Das gesuchte magische Bauelement in Spice heißt > übrigens Spannungsquelle, die tuns auch prima als Spannungssenke. Sie > halten die Spannung konstant, unabhängig vom Strom. In der Realität gibt es so eine Schaltung auch. Heißt dann Parallelregler. In der einfachsten Form als Z-Diode. Aber die Forderung, daß so ein Regler einerseits die Spannung verringern, andererseits dabei aber keine Leistung aufnehmen soll, ist hochgradig albern und in der Realität nicht umsetzbar.
Mike B. schrieb: > p.s. es ging mir eingangs nicht vordergründig um LED-Versorgung sondern > wie geschrieben um Verbraucher beliebiger Art, und da brauch ich dann > keine Konstantstrom- sondern meist eine Konstantspannungsquelle. Ja, da nimmt man dann einen geregelten StepUp-IC-Wandler, wie er von verschiedenen Herstellern angeboten wird. Da steht dann im Datenblatt genau, wie der dimensioniert werden muss > Klar, bei LEDs muss ich zusehen dass ich dann den Strom noch begrenze. > Aber das ist dann im Verbraucher (LED) selbst zu machen, so wie in jedem > 230V-hausnetz auch. Nein, bei LEDs muss der Strom begrenzt oder geregelt werden.
Übrigens die UI-Kennlinie am Ausgang des Sperrwandlers (so wird diese Schaltung bezeichnet) entspricht ungefähr einer Hyperbel bei Belastung. Der maximale Ausgangsstrom steigt nahezu linear mit der Eingangsspannung unter Veibehaltung des Verhältnisses Eingangsspannung zur Ausgangsspannung. Die Wirkungsgrade bei niedrigen Spannungen (1.1...1.5V) sind nur dann hoch, wenn der Transistor im Bereich niedriger CE-Sättigungsspannungen betrieben wird, d.h. nicht mehr als 10% (10-20mA, <=0,1V) des Nennstromes. Bei stabiler Eingangsspannung ist für die LED keine zusätzliche Stromregelung notwendig, da auf Grund der UI-Kennlinie und passender Auslegung des Schaltwandlers (hier ist es der Widerstand im Basiskreis) der Wandler selbstbegrenzend ist.
Harald W. schrieb: >> Klar, bei LEDs muss ich zusehen dass ich dann den Strom noch begrenze. >> Aber das ist dann im Verbraucher (LED) selbst zu machen, so wie in jedem >> 230V-hausnetz auch. > > Nein, bei LEDs muss der Strom begrenzt oder geregelt werden. häh? Hab ich was anderes geschrieben?
Grad in Konfiguration C3=4.7µF und R1 = 500Ohm fertig aufgebaut. Eingangsspannung aus zwei halbleeren AAA, Spannung 2.01V fallend Strom 51.5mA Verbraucher 10mm LED an 500Ohm-Poti Ausgangsspannung (Poti komplett zu) 7.13V Ausgangsstrom 11.4mA Macht ein Wirkungsgrad von 78.5%. Ohne Optimierung, da ich keine passenderen Potis da habe. Ein herrliches Spulenfiepen inkl. LED-Vorwiderstandspoti voll auf kommen da 29.5mA bei 2V raus. Da ist dann die Schwingung zusammen gebrauchen und die LED wird direkt durch L2-D2 versorgt. Ich lass das Teil mal laufen, mal sehen wie lange die LED so leuchtet und wie dann die Batterie-Spannung aussieht.
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Axel S. schrieb: > In der Realität gibt es so eine Schaltung auch. Heißt dann > Parallelregler. In der einfachsten Form als Z-Diode. Diese Diode verbrät dann die Energie im Regelelement, hier die gesuchte Schaltung X, nicht anders als beim Linearregler auch. > Aber die Forderung, daß so ein Regler einerseits die Spannung > verringern, andererseits dabei aber keine Leistung aufnehmen soll, ist > hochgradig albern und in der Realität nicht umsetzbar. Ich hab doch schon mal erläutert, dass das Regelelement nicht "keine Leistung aufnehmen soll". Das Regelelement braucht zum Betrieb logischerweise auch Leistung. Nur soll sie die Leistung eben nicht unnütz in Wärme umsetzen sondern als Nutzleistung an den Verbraucher durchreichen, mit der Forderung, seine eigene Eingangsspannung und damit die Ausgangsspannung des JT zu regeln. Quasi ein Schaltnetzteil mit Regelung per Spannungsüberwachung auf der Eingangsseite und eben nicht wie gewohnt auf der Ausgangsseite.
Mike B. schrieb: > Ich lass das Teil mal laufen, mal sehen wie lange die LED so leuchtet > und wie dann die Batterie-Spannung aussieht. Jetzt läuft das Teil unverändert seit etwa 7h die Leuchtstärke der LED hat doch merklich abgenommen ich messe eine Ausgangsspannung Vsek+ von 2,56V die beiden in Reihe geschlossenen AAA-Batterien bringen es zusammen auf nur noch 0.43V. grandioser weise läuft der joule-thief selbst mit dieser niedrigen Eingangsspannung noch. 0.43V, und das sind zwei Batterien in Reihe, die schon am Anfang zusammen nur noch 2V brachten. Sagte hier im Forum nicht mal irgendwann einer, dass Batterien (einzeln) unter 0.8V faktisch leer sind? (man mag sich erinnern an meinen thread über die Ladungspumpe, deren Schaltfrequenz an Abhängigkeit von der Zeit zur Erreichen einer bestimmten Ausgangsspannung geregelt werden sollte)
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Mike B. schrieb: > Sagte hier im Forum nicht mal irgendwann einer, dass Batterien (einzeln) > unter 0.8V faktisch leer sind? Ja, da sind nur noch wenige Prozent der ursprünglich enthaltenen Energie entnehmbar. Wirtschaftlich gesehen sind die Batterien leer. Es bleibt dabei: "Joule-Thiefs" sind ein nettes Spielzeug für Kinder. Elektroniker nehmen einen "vernünftigen" Step-Up-Wandler.
Mike B. schrieb: > 0.43V, und das sind zwei Batterien in Reihe, die schon am Anfang > zusammen nur noch 2V brachten. > Sagte hier im Forum nicht mal irgendwann einer, dass Batterien (einzeln) > unter 0.8V faktisch leer sind? DIe 0,8V beziehen sich sicherlich auf die Leerlaufspannung. Deine 0,43V sind vermutlich unter Last gemessen. Wenn Du die Stromversorgung unterbrichst um zu messen, besteht aber die Gefahr, dass der Schaltkreis nicht mehr anläuft. Ich finde solche Experimente sehr interessant. Vor dem Hintergrund der veränderten Stromnetzdynamik infolge des Zufallsstroms ist es gar nicht so falsch, mit McGyver-artiger Notfalltechnik zu üben.
Mike B. schrieb: > Axel S. schrieb: >> In der Realität gibt es so eine Schaltung auch. Heißt dann >> Parallelregler. In der einfachsten Form als Z-Diode. >> Aber die Forderung, daß so ein Regler einerseits die Spannung >> verringern, andererseits dabei aber keine Leistung aufnehmen soll, ist >> hochgradig albern und in der Realität nicht umsetzbar. > > Ich hab doch schon mal erläutert, dass das Regelelement nicht "keine > Leistung aufnehmen soll". Das Regelelement braucht zum Betrieb > logischerweise auch Leistung. Ich hatte dich schon beim ersten Mal verstanden, du mich aber anscheinend nicht. > Nur soll sie die Leistung eben nicht unnütz in Wärme umsetzen sondern > als Nutzleistung an den Verbraucher durchreichen Und genau das ist es, was ich oben (und ich wiederhole das wirklich gern) als hochgradig alberne Forderung bezeichnet habe. Denn es geht nicht. Nicht unter den von dir gesetzten Beschränkungen. Nicht mit den geltenden Gesetzen der Physik. Ein Schaltregler transportiert Energie von seiner Eingangsseite zur Ausgangsseite. Ein ungeregelter Wandler wie der JT nimmt dabei immer so viel Energie aus der Eingangsspannung, wie gerade in seinen Speicher (die Spule) paßt und sieht zu, die dann so gut wie möglich auf der Ausgangsseite los zu werden. Und das hat dann zur Folge, daß bei fehlendem Verbraucher die Ausgangsspannung ansteigt. Denn auf Dauer muß sich ein Gleichgewichtszustand einstellen (hier winkt die Physik grüßend aus der Ferne). Durch den Anstieg der Ausgangsspannung fließt irgendwann auch mal mehr Strom (und sei es über einen Lichtbogen) und die Bilanz stimmt wieder. Wenn man jetzt die Situation hat, daß der Verbraucher weniger Leistung braucht, als der Schaltregler liefern kann, dann bauen Elektroniker mit ein bißchen Erfahrung eine Regelung an den Wandler. Dann liefert der immer genauso viel wie der Verbraucher braucht und alles ist in Butter. Du hingegen beharrst jetzt auf deinem blöden ungeregelten Wandler und willst auf irgendwie magische Weise die überschüssige Energie auf der Ausgangsseite (die der Verbraucher nicht haben will!) loswerden, ohne sie loszuwerden. Und genau das geht nicht. Gut, man könnte die Energie jetzt irgendwo zwischenspeichern. Aber was sollte der Speicher sein? Wieviel müßte da reinpassen? Und: wann sollte die Energie da mal wieder rauskommen? So lange der JT läuft jedenfalls nicht, denn das war ja gerade die Voraussetzung: daß der JT mehr liefert, als der Verbraucher haben will. Und dann ist da noch die Sache mit dem Aufwand. Ein geregelter Wandler löst das Problem direkt, indem er erst gar keinen Überschuß produziert und ist noch dazu viel einfacher aufzubauen. TLDR; Schnapsidee. Physik 6. Schaltungstechnik 6. Setzen!
Axel S. schrieb: > als hochgradig alberne Forderung bezeichnet habe. ACK. :-) > Du willst auf irgendwie magische Weise die überschüssige Energie auf der > Ausgangsseite (die der Verbraucher nicht haben will!) loswerden, ohne > sie loszuwerden. Könnte man diese überschüssige Energie nicht in diesen Thread schicken? Beitrag "kennt ihr dieses Perpedium Mobile?"
Ich möchte mich hier nicht aufdrängen und finde dieses Thema interessant. Wenn ich mir diese Garten Solar gespeiste LED Leuchten ansehe haben die das Problem doch eigentlich auch ganz passabel gelöst. Die Solarzellen laden die NiMh Zellen (2Stück) und eine ähnliche Step-Up Schaltung(IC oder BJT) mit L erzeugt einen Konstant Strom bei höherer Spannung für die weiße LED. Irgendwie finde ich das Problem dort ganz gut angegangen. Alle erhältliche Energie wird gespeichert vom Akku und dann mit hohem Wirkungsgrad in der Nacht entladen. Der Sperr Wandler ist so dimensioniert, daß der gewünschte LED Strom erzielt wird. Wenn man es ganz gut machen wollte müsste MPPT eingesetzt werden. Machen aber die Hersteller aus Kostengründen nicht. Ist die Notwendigkeit des Energiespeichers nicht ein Argument dafür die erhältliche Energie besser zwischenzuspeichern, anstatt verbraten zu müssen? Dann hätte man Reserven. Die erhältliche Energie sucht sich immer ihre Last. Ohne Last würde ja die Spannung beim Sperrwandler theoretisch fast unendlich werden müssen, oder zumindest sehr hoch ( Wie früher bei den einfachen Geigerzählerschaltungen von Anno Dazumal) Aber vielleicht verstehe ich das Problem doch nicht ganz richtig in diesem Fall. Ok. Werde Euch nicht weiter traktieren und muss sowieso gleich weg... Gerhard
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Gerhard O. schrieb: > Wenn ich mir diese Garten Solar gespeiste LED Leuchten ansehe haben die > das Problem doch eigentlich auch ganz passable gelöst. > Die Solarzellen laden die NiMh Zellen (2Stück) und eine ähnliche Step-Up > Schaltung(IC oder BJT) mit L erzeugt einen Konstant Strom bei höherer > Spannung für die weiße LED. Das letztere ist genau der Knackpunkt. Diese Lampen verwenden einen Spannungswandler, der einen konstanten Strom für die LED bereitstellt. Mit anderen Worten: einen geregelten Wandler. > Wenn man es ganz gut machen wollte müßte MPPT eingesetzt werden. > Machen aber die Hersteller aus Kostengründen nicht. Auch aus Effizienzgründen. Bei so kleinen Solarzellen kommt ohnehin nicht viel raus. Der MPPT hat aber einen Eigenverbrauch und der dann fällige Laderegler hat auch weniger als 100% Wirkungsgrad. Je kleiner die Leistung, desto stärker fällt der Eigenverbrauch ins Gewicht. Es wäre fraglich, ob ein MPPT Lader unter dem Strich Gewinn brächte. > Ist die Notwendigkeit des Energiespeichers nicht ein Argument dafür die > erhältliche Energie besser zwischenzuspeichern, anstatt verbraten zu > müssen? Eigentlich ist das Argument: die Energie gar nicht erst aus dem Speicher (bei der Solarlampe der Akku, beim Joule-Thief die Primärzelle an dessen Eingang) zu entnehmen, sondern sie dort zu lassen. Apropos: der ursprüngliche JT hat das Problem deswegen nicht, weil er strikt defensiv dimensioniert ist. Auch unter optimalen Bedingungen (eine volle Primärzelle am Eingang) liefert er nicht mehr Leistung, als die LED verträgt. Über die reale Betriebszeit betreibt er die LED dann logischerweise unterhalb ihrer Möglichkeiten. Aber das ist nicht schlimm, denn der JT ist ja nicht für die Treppenhausbeleuchtung gedacht, sondern im wesentlichen eine Spielerei. Als Heranwachsender habe ich ähnliches gebaut. Mangels LED war es etwas, das getutet hat. Ein Germaniumtransistor, ein kleiner Trafo und eine Hörkapsel gibt einen Sperrwandler, der schon bei kleinsten Spannungen (und Leistungen) funktioniert. Als Stromversorgung eine selbstgebaute Solarzelle aus einer Platte eines Selengleichrichters. Oder zwei Elektroden (Kupfer und Zink) in einem Apfel.
Gerhard O. schrieb: > Aber vielleicht verstehe ich das Problem doch > nicht ganz richtig in diesem Fall. Ok. Gerhard, das Problem in diesem Falle ist auch kaum verständlich: Ein ungeregelter Wandler mit (soweit korrekt, jedoch scheinen die Folgen völlig unklar) "lastabhängige-r/-m Ausgangs-Spannung/-Strom" sei gegeben --- --- des weiteren eine noch beliebige Last. Fast egal, welcher Art genau. Denn es gibt praktisch nur Lasten mit folgenden Anforderungen: Nun ja... schrieb: > --- an einer Last für Konstantspannung konstante Spannung hast > --- und/oder an einer Last für Konstantstrom konstanten Strom ... und vielleicht noch eine mit Bedarf "konstante Leistung". Als "Verfeinerung" wäre noch möglich, daß bestimmte Lasten variable Konstant-Spannung, -Strom oder -Leistung brauchen könnten (Ausnahmen). Ohne Regelung oder Zwischenspeicher funktioniert hier allein eine Art von Last, welcher die Eingangsgrößen in weitem Bereich egal sind (oder eine, die durch einen vorgeschalteten (vielleicht sogar geregelten ?.?.ß..´,) Transverter dahingehend "gepimpt" wird... ;-) ... und die noch dazu nichts dagegen hat, immer weniger, und plötzlich gar keine, Leistung mehr zugeführt zu bekommen... ...nur geht es Dir nicht um eine solche Last, Mike, nicht wahr? :) Und noch ein Versuch: Auch eine MPPT Regelung (bspw. Wandler mit konstanter Eingangsspannung) erlaubt ohne E-Speicher allein die Regelung jener V_in --- was aber hat die (beliebige, aber reale) Last dahinter davon, wenn der Wandler das kann? (MPPT ist (fast) nur in dem Bereich nützlich, wo es auch angewandt wird.) Verstehst Du das? Ich hoffe nur, Du durchblickst die Sache bald mal. Was Du bräuchtest, wäre nun mal ein geregelter Wandler zw. Zelle und Last. Alle Deine "erfinderischen" Ideen in die angestrebte Richtung kannst Du (sorry/ mit Verlaub/ so leid es mir tut...) komplett in der Pfeife rauchen. Harald W. schrieb: > Beitrag "kennt ihr dieses Perpedium Mobile?" Perpedium Mobile? Alter Hut. (Ich kann da nicht mal lachen.) Beschreibt einfach nur jegliche Art der Fortbewegung mittels Füßen. (Für die nicht-Lateiner: "per pedes" gugln.)
Nun ja... schrieb: > Harald W. schrieb: >> Beitrag "kennt ihr dieses Perpedium Mobile?" Wenn Du schon zitierst, dann bitte vollständig. > (Für die nicht-Lateiner: "per pedes" gugln.) Da braucht man nicht googlen, denn diese Antwort stand bereits in dem verlinkten Text.
Gerhard O. schrieb: > Irgendwie finde ich das Problem dort ganz gut angegangen. Alle > erhältliche Energie wird gespeichert vom Akku und dann mit hohem > Wirkungsgrad in der Nacht entladen. Der Sperr Wandler ist so > dimensioniert, daß der gewünschte LED Strom erzielt wird. > > Wenn man es ganz gut machen wollte müßte MPPT eingesetzt werden. Jepp, die gewünschte Lösung zu dem Problem des TOs wäre: Ein MPPT Regler der einen Akku lädt. Ein geregelter Spannungswandler (ggf. SEPIC) der die gewünschte Ausgangsspannung aus der Akkuspannung erzeugt. Ein Einsatz eines "besseren" integrierten strom- oder spannungsgeregelten Wandlers statt eines Sperrwandlers ist aber die deutlich besssere Lösung, wie hier schon von mehreren Personen angemerkt. Man sollte auch beachten, daß der Wirkungsgrad eines Akkus (laden entladen) weit unterhalb von 100% liegt.
Peter M. schrieb: > Mike B. schrieb: >> 0.43V, und das sind zwei Batterien in Reihe, die schon am Anfang >> zusammen nur noch 2V brachten. >> Sagte hier im Forum nicht mal irgendwann einer, dass Batterien (einzeln) >> unter 0.8V faktisch leer sind? > > DIe 0,8V beziehen sich sicherlich auf die Leerlaufspannung. > Deine 0,43V sind vermutlich unter Last gemessen. ja, 0.43V unter "Last" über Nacht abgeschalten, morgens wieder angeschalten, Batterien starten wieder mit 2V unter Last und brechen dann aber innernhalb 1h wieder ein > Wenn Du die Stromversorgung unterbrichst um zu messen, besteht aber die > Gefahr, dass der Schaltkreis nicht mehr anläuft. hab ich probiert, ging trotzdem, zur Not habe ich dann ja R1 als Poti um Ib(Q1) hochzudrehen und damit die Schaltung anzuregen > Ich finde solche Experimente sehr interessant. > Vor dem Hintergrund der veränderten Stromnetzdynamik infolge des > Zufallsstroms ist es gar nicht so falsch, mit McGyver-artiger > Notfalltechnik zu üben. Nee, die sind völlige Spielerei, komplett überflüssig, hochgradig albern und 'ne komplette Schnapsidee! (hab ich alles?)
Mike B. schrieb: > Nee, die sind völlige Spielerei, komplett überflüssig, hochgradig albern > und 'ne komplette Schnapsidee! > (hab ich alles?) Da antworte ich mit einem klaren JEIN! Sobald auf der Sekundärseite anstelle einer LED eine Last hängen soll, die eine definierte Spannung oder einen definierten Strom verlangt, ist es Zeit sich in der Chip-Kategorie "energy harvesting" umzuschauen.
Axel S. schrieb: > Du hingegen beharrst jetzt auf deinem blöden ungeregelten Wandler und > willst auf irgendwie magische Weise die überschüssige Energie auf der > Ausgangsseite (die der Verbraucher nicht haben will!) du interpretierst dir hier selbst was rein ich hatte extra geschrieben "beliebiger Verbraucher", eben nicht nur eine LED die bei 5V genau x mA braucht und da hatte ich, vermutlich syntaktisch nicht ganz korrekt, auch Speicher subsummiert > Gut, man könnte die Energie jetzt irgendwo zwischenspeichern. Aber was > sollte der Speicher sein? Wieviel müßte da reinpassen? Und: wann sollte > die Energie da mal wieder rauskommen? Wenn mein JT mir fleißig 14V liefert nehm ich einen alten Laderegler aus ner Lichtmaschine und eine Auto-Batterie und pumpe die Energie dort rein. Da passt erstmal eine ganze Menge rein. Was ich dort für ein echten Verbraucher dran hab ist dann völlig nebensächlich.
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Mike B. schrieb: > Wenn mein JT mir fleißig 14V liefert nehm ich einen alten Laderegler aus > ner Lichtmaschine und eine Auto-Batterie und pumpe die Energie dort > rein. Da passt erstmal eine ganze Menge rein. > Was ich dort für ein echten Verbraucher dran hab ist dann völlig > nebensächlich. Also lutschst du mit deinem Joule Thief Batterien leer um dann eine Autobatterie zu laden um dann mit der Autobatterie irgendeinen Verbraucher zu betreiben? Alles klar, viel Erfolg!
Gerhard O. schrieb: > Wenn man es ganz gut machen wollte müsste MPPT eingesetzt werden. Machen > aber die Hersteller aus Kostengründen nicht. LT hat zumindest einen Schaltungsvorschlag: http://www.linear.com/solutions/1490
Axel S. schrieb: > Eigentlich ist das Argument: die Energie gar nicht erst aus dem Speicher > (bei der Solarlampe der Akku, beim Joule-Thief die Primärzelle an dessen > Eingang) zu entnehmen, sondern sie dort zu lassen. nur schlecht, wenn die Primärzelle nur noch 0.5V unter Last liefert, der Verbraucher aber gerne 1.5V sehen möchte denn dafür gibt es den JT ja... "Aus dem letzten Rest immer nochwas rauszuholen."
Mike B. schrieb: > Gerhard O. schrieb: >> Wenn man es ganz gut machen wollte müsste MPPT eingesetzt werden. Machen >> aber die Hersteller aus Kostengründen nicht. > > LT hat zumindest einen Schaltungsvorschlag: > http://www.linear.com/solutions/1490 Das ist kein echter MPPT-Regler. Hast Du die Beschreibung gelesen?
https://en.wikipedia.org/wiki/File:Regulated_Joule_Thief.png (den Linearregler wegdenken). Die Zener-Diode D2 stellt die Ausgangsspannung ein. Eine derartige Schaltung ist haeufig in Tischrechnern mit VFD zu finden, um die negative Kathodenspannung zu erzeugen (und ueber eine dritte Wicklung mit Mittelanzapfung auch die Heizspannung).
Nun ja... schrieb: > Ohne Regelung oder Zwischenspeicher funktioniert hier allein eine Art > von Last, welcher die Eingangsgrößen in weitem Bereich egal sind (oder > eine, die durch einen vorgeschalteten (vielleicht sogar geregelten > ?.?.ß..´,) Transverter dahingehend "gepimpt" wird... ;-) ... und die > noch dazu nichts dagegen hat, immer weniger, und plötzlich gar keine, > Leistung mehr zugeführt zu bekommen... > > ...nur geht es Dir nicht um eine solche Last, Mike, nicht wahr? :) Vielleicht muss ich das dann tatsächlich dahingehend relativieren, dass als "Verbraucher" an der gesuchten Schaltung nur ein Speicher (Supercap, Akku, ...) sinnvoll ist, aus welchem dann anderweitige Verbraucher gespeist werden. Praxisbezogen eben z.B. eine Autobatterie hinter einem Laderegler.
Ralf schrieb: > Also lutschst du mit deinem Joule Thief Batterien leer um dann eine > Autobatterie zu laden um dann mit der Autobatterie irgendeinen > Verbraucher zu betreiben? ja, richtig erfasst Ausgangspunkt meines alten, bereits erwähnten threads über die geregelte Ladungspumpe war ja, dass ich hier 100++ halbleerer Batterien rumzuliegen habe (Digitalkamera, Babyphone, ...). Weil diese Geräte eben meist mindestens 1.1V pro Zelle sehen wollen machen sie auch schnell "Feierabend". Und soviele Taschenlampen braucht kein Mensch. ;)
Harald W. schrieb: > Mike B. schrieb: > >> Gerhard O. schrieb: >>> Wenn man es ganz gut machen wollte müsste MPPT eingesetzt werden. Machen >>> aber die Hersteller aus Kostengründen nicht. >> >> LT hat zumindest einen Schaltungsvorschlag: >> http://www.linear.com/solutions/1490 > > Das ist kein echter MPPT-Regler. Hast Du die Beschreibung gelesen? zumindest die Schaltung im Datenblatt https://www.mouser.com/ds/2/609/3625f-1270118.pdf Seite 14 läuft unter "Solar Powered SCAP Charger with MPPT"
Harald W. schrieb: > Nun ja... schrieb: > >> (Für die nicht-Lateiner: "per pedes" gugln.) > > Da braucht man nicht googlen, denn diese Antwort stand bereits > in dem verlinkten Text. Oje, Harald - ich hatte den Thread gar nicht gelesen. :-( (Nichtsdestotrotz hätte ich mir denken können u./o. sollen, daß diese "Vorlage" nicht ungenutzt geblieben sein konnte.) Du hast praktisch dasselbe also schon vor mir geschrieben. Allerdings auch noch kürzer, und besser formuliert. Tja... :-/
Mike B. schrieb: > zumindest die Schaltung im Datenblatt > https://www.mouser.com/ds/2/609/3625f-1270118.pdf > Seite 14 läuft unter > "Solar Powered SCAP Charger with MPPT" Ein "echter" MPPT-Regler mißt sowohl U als auch I am Eingang, und betreibt die Solarzelle dann an dem Punkt, an dem das Produkt daraus am größten ist.
Oh, sorry: Der Regler wiederholt die Messungen in kurzen Abständen (z.B. 0,2 Sekunden), um schnell auf Änderungen reagieren zu können.
Nun ja... schrieb: > Ein "echter" MPPT-Regler mißt sowohl U als auch I am Eingang, und > betreibt die Solarzelle dann an dem Punkt, an dem das Produkt daraus am > größten ist. Ich nenne obiges Konzept "MPPT für Arme". Meist gibt es in der Kennlinie einer Solarzelle einen Spannungswert, der recht dicht am optimalen MPPT-Punkt liegt, sodas der Wirkungsgradverlust gegenüber dem echten MPPT-Regler nicht allzugross ist. Aber das ganze ist ja eigentlich OT, denn ein echter oder falscher MPPT-Regler für Solarzellen eignet sich nicht für ausgelutschte Primärzellen.
Mike B. schrieb: > Axel S. schrieb: >> Eigentlich ist das Argument: die Energie gar nicht erst aus dem Speicher >> (bei der Solarlampe der Akku, beim Joule-Thief die Primärzelle an dessen >> Eingang) zu entnehmen, sondern sie dort zu lassen. > > nur schlecht, wenn die Primärzelle nur noch 0.5V unter Last liefert, der > Verbraucher aber gerne 1.5V sehen möchte Nur daß ich von Energie gesprochen habe. Du jetzt aber etwas von der Spannung faselst. Ist dir das nicht peinlich, immer solchen Unsinn zu reden? > denn dafür gibt es den JT ja... Nein. Dafür gibt es geregelte Stepup-Wandler. Auch da gibt es viele, die bei niedrigen Eingangsspannungen noch funktionieren. Z.B. der MCP1640 läuft typisch mit bis 0.35V (braucht zum Anlaufen aber mindestens 0.65V). Von Linear und TI gibt es ähnliche IC. Und im Gegensatz zum JT regeln die ihre Ausgangsspannung und haben einen passablen Wirkungsgrad. Mike B. schrieb: >> Ich finde solche Experimente sehr interessant. > > Nee, die sind völlige Spielerei, komplett überflüssig, hochgradig > albern und 'ne komplette Schnapsidee! Ach, habe ich da einen Nerv getroffen? Wie ich weiter unten auch schrieb, ist es durchaus sinnvoll, so etwas mal auszuprobieren. Man sollte nur nicht auf diesem Level stehen bleiben. Das ist ähnlich wie mit dem Krabbeln. Die meisten (alle?) Menschen machen diese Phase durch, auf dem Weg zum aufrechten Gang. Aber es bleibt halt ein Durchgangsstadium.
Axel S. schrieb: > Mike B. schrieb: >> Axel S. schrieb: >>> Eigentlich ist das Argument: die Energie gar nicht erst aus dem Speicher (bei der Solarlampe der Akku, beim Joule-Thief die Primärzelle an dessen >>> Eingang) zu entnehmen, sondern sie dort zu lassen. >> >> nur schlecht, wenn die Primärzelle nur noch 0.5V unter Last liefert, der >> Verbraucher aber gerne 1.5V sehen möchte > > Nur daß ich von Energie gesprochen habe. Du jetzt aber etwas von der > Spannung faselst. es ging mir auch erstmal nur um die Mindest-Spannung, bei der die Schaltung überhaupt noch läuft >> denn dafür gibt es den JT ja... > > Nein. Dafür gibt es geregelte Stepup-Wandler. Auch da gibt es viele, > die bei niedrigen Eingangsspannungen noch funktionieren. Z.B. der > MCP1640 läuft typisch mit bis 0.35V (braucht zum Anlaufen aber > mindestens 0.65V). Den JT habe ich JETZT hier vor mir liegen, fertig aufgebaut aus "dem Bodensatz der Grabbelkiste". So ein MCP liegt bei R..., C..., usw. für x + 5,90€ Versand + x Tage Lieferzeit im Regal. Zzgl. dem Hühnerfutter das ich grad nich vorrätig habe. > Mike B. schrieb: >>> Ich finde solche Experimente sehr interessant. >> >> Nee, die sind völlige Spielerei, komplett überflüssig, hochgradig >> albern und 'ne komplette Schnapsidee! > > Ach, habe ich da einen Nerv getroffen? nee, ich hab euch nur zitiert Der eine sagt "nimm z.B. MCP1640" oder "nimm PR4401" und andere sagen "völliger Unsinn weil physikalisch gar nicht möglich". Und der dritte verschiebt den ganzen thread schon wieder Richtung Esotherik in dem er ihn im Bereich "Perpetuum mobile" einsortiert. Werdet ihr euch mal einig? Und Herr "Nunja" gibt selbst zu, dass er trotz "Oje, Harald - ich hatte den Thread gar nicht gelesen." auf meine Frage antwortet. Ich kenn die Frage zwar nicht hab aber trotzdem ne Antwort: "Geht nicht! Basta!", irgendwie schon witzig. Aber ich danke euch für die vielen Hinweise. man lernt nie aus und die Schaltung aus dem von Arne verlinkten Wiki "regulated Joule-thief" werde ich mir auch noch im mein Teil reinbasteln. Zusatzfrage: Zener-Dioden mit < 4.7V für ltSpice, hat da jemand evtl. Dateien vorrätig?
Mike B. schrieb: > Der eine sagt "nimm z.B. MCP1640" oder "nimm PR4401" und andere sagen > "völliger Unsinn weil physikalisch gar nicht möglich". Und der dritte > verschiebt den ganzen thread schon wieder Richtung Esotherik in dem er > ihn im Bereich "Perpetuum mobile" einsortiert. > Werdet ihr euch mal einig? > > Und Herr "Nunja" gibt selbst zu, dass er trotz "Oje, Harald - ich hatte > den Thread gar nicht gelesen." auf meine Frage antwortet. > Ich kenn die Frage zwar nicht hab aber trotzdem ne Antwort: "Geht nicht! > Basta!", irgendwie schon witzig. Sinnfrei. Ich bin hiermit raus.
Mike B. schrieb: >> Sinnfrei. Ich bin hiermit raus. > Ach, habe ich da einen Nerv getroffen? :-*
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