Forum: Fahrzeugelektronik Überspannungsschutz Radanhänger mit Dynamo für Rückleuchten


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von Radfahrer (Gast)


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Hallo,

folgende Ausgangslage:

Fahrradanhänger mit 20"-Rädern, eines davon mit Nabendynamo Shimano 
DH-3N80.
Zwei LED Rückleuchten dran. Die Rückleuchten hatten kein langes Leben, 
bis klar war, dass der Nabendynamo die Dinger grillt. Erstens, weill der 
für 26"-28" ausgelegt, bei 20" dann schon ganz ordentlich liefert und 
zweites ist wohl bei der heutigen Fahrradbeleuchtung im 
LED-Frontscheinwerfer ein Überspannungsschutz drin. Daher werden dort 
die Rückleuchten an den Frontscheinwerfer angeschlossen und nicht (wie 
früher) parallel an den Dynamo.
So: erste Lösung war neue Rückleuchten dran und das Ganze dann auf 
Akkubetrieb umgestellt.  War aber recht blöd, da teilweise die Akkus aus 
dem Hänger geklaut wurden; leer waren, wenn es dunkel wurde; und der 
Dynamo ja doch ständig mitdreht.

Daher soll dieses Jahr in der dunklen Jahreszeit der Dynamo wieder 
seinen Zweck erfüllen, ohne die Rückleuchten zu grillen. Ich hab mich 
jetzt mal schlau gemacht und fand zahlreiche Schaltungen, die den 
Betrieb von stärkeren und mehr Frontscheinwerfern erlauben etc.

Ich möchte jedoch nur zwei Rückleuchten mit Cold-Cap Standlicht 
betreiben, ohne diese zu killen.

Ich stelle mir dafür folgende primitive Schaltung vor (siehe Anhang):

Ich nehme nur eine Halbwelle vom Dynamo (1N4001) und begrenze die 
Spannung per Zener-Diode auf 6V. Das sollte doch eigentlich reichen?
Liege ich mit meinem Verständnis richtig?

Wie würdet Ihr das machen? (Prämisse: Keep it simple and stupid)

Danke für Hinweise, konstruktive Kritik etc.

P.S. Das elektrische Ankoppeln ans Zugfahrrad kommt nicht infrage, war 
scon vor dem Dynamo aus dem Rennen. Der Hänger wird von mehreren Rädern 
gezogen und sollte autark sein.

: Verschoben durch Moderator
von pegel (Gast)


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Eine Halbwelle mittels Diode ist schon mal gut.

Wenn Du weißt wie viel Strom die LED brauchen, könntest Du einen Elko + 
eine 2-pol Konstantstromquelle in Reihe zur LED schalten.
Dann ist die LED geschützt.

von Ach Du grüne Neune (Gast)


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Radfahrer schrieb:
> Ich nehme nur eine Halbwelle vom Dynamo (1N4001) und begrenze die
> Spannung per Zener-Diode auf 6V. Das sollte doch eigentlich reichen?

Ja, das funktioniert zwar, ist aber zu dunkel.
Besser ist es ohne die 1N4001, aber dafür mit zwei 6,2 Volt Z-Dioden in 
Anti-Serie geschaltet. Dadurch werden beide Halbwellen genutzt und 
gleichzeitig wird die Spannung auf 6,9 Volt in der Spitze begrenzt (6,2 
+ 0,7). Effektiv sind es aber nur etwa die zulässigen 6 Volt, weil das 
Trapez schräge Flanken hat.

von Ach Du grüne Neune (Gast)


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Radfahrer schrieb:
> Zwei LED Rückleuchten dran.

Ach, ich lese gerade dass du LEDs verwendest. Dann funktioniert mein 
Vorschlag mit den Z-Dioden nicht! Dann wäre ein Brückengleichrichter aus 
Schottky Dioden das Richtige und dahinter der Vorschlag von pegel.

von Christian S. (roehrenvorheizer)


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Hallo,

begrenze mit Brückengleichrichter und Z-Diode oder Z-Diode und gekühltem 
Transistor.

MfG

von Udo S. (urschmitt)


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Ach Du grüne Neune schrieb:
> Ach, ich lese gerade dass du LEDs verwendest.

Nein, er verwendet eher fertige LED Radrückleuchten mit eingebauten 
Goldcap als Pufferspeicher.

@TO: finde heraus was die maximale Spannung dieser Leuchten ist und 
sorge mit zwei antiseriellen Z-Dioden dafür, dass diese Spannung nicht 
überschritten ist.
Die Lösung mit der 1N4001 und einer Z-Diode könnte funktionieren wenn es 
reicht den Goldcap bei 50% Einschaltdauer auch aufzuladen.

von Programmierer (Gast)


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Wäre nicht ein Spannungsregler besser? Der wird nicht so heiß, und 
bremst dann über den Dynamo auch weniger. Denn bei so einer Ableitung 
der Überspannung über Z-Dioden o.ä. wird ja, je schneller man fährt, 
umso mehr gebremst. Wie gut das für den Dynamo ist weiß ich nicht...

von Radfahrer (Gast)


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Hallo,

ich wollte ja gedanklich nur eine Halbwelle nutzen, da ich den Dynamo ja 
nur weit weniger als mit der Hälfte der Nennlast betreibe. Was schon mal 
nicht zu den Rücklichtern fliest, macht sie nicht kaputt.
Ich muss ja auch zwei Betriebszustände betrachten:
Den mit kriechender Fahrt, bei dem schon die 0,7V der 1N4101 negativ ins 
gewicht fallen, hier schlägt ein Brückengleichrichter gleich mit 1,4V zu 
Buche.
Dann den Fall mit gefährlich schneller Fahrt: Hier wäre der 
Brückengleichrichter egal, da hier ja die Überspannungsregelung (bzw. 
Strombegrenzung, da Dynamo=Stromquelle) stattfinden muss.  Allerdings 
sollte auch hier die eine Halbwelle schon ausreichen.
Korrigiert mich bitte, wenn ich hier gedanklich falsch abgebogen bin.

Das Aufladen des Goldcaps etc. sollte mit einer Halbwelle ja locker 
reichen, da der Dynamo vorgesehen ist um 2,4W vorne und 0,6W hinten zu 
versorgen. Die meisten Dynamos bringen weit mehr, was in den 
Vorderlampen dann mehr oder weniger clever (Preis) reduziert wird.  Ich 
muss nur 1,2W versorgen, damit sollte die 1 Halbwelle ok sein.

von Ach Du grüne Neune (Gast)


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Wenn du nur eine Diode für eine Halbwelle einsetzen willst, dann nimm 
eine Schottky Diode, da fallen bei langsamer Fahrt nur 0,3 Volt ab.

von Günter Lenz (Gast)


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von Radfahrer schrieb:
>bei 20" dann schon ganz ordentlich liefert und

Mal Messen, Leerlaufspannung und den Strom bei Belastung
wo die Spannung dann um die Hälfte zurück geht.

>Zwei LED Rückleuchten dran. Die Rückleuchten hatten kein langes Leben,

Was ist da drinne, nur LEDs, wo der Hersteller davon ausgeht daß
der Innenwiderstand der Batterien den Strom begrenzt,
oder eine elektronische Schaltung?
Wenn da nur LEDs drinn sind, konstruiere einen
Konstantstromregler, keinen Konstantspannungsregler.

von Jörg W. (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite


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Programmierer schrieb:
> Wäre nicht ein Spannungsregler besser?

Wäre auch mein Vorschlag, irgendein Schaltregler, der einen weiten 
Eingangsspannungsbereich verkraftet und dann auf 6 V herunter regelt (5 
V genügen vielleicht sogar, könnte ggf. einfacher zu bekommen sein).

Die mühsam erstrampelte Leistung würde ich nicht verheizen wollen. 
Anhänger ziehen kostet auch so schon genug Kraft.

von pegel (Gast)


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Wie sind die Rücklichter eigentlich verschaltet?

Parallel am Dynamo mit Fahrzeugmasse?
Wenn nicht, und es sind einzelne Drähte, wie wäre eine Reihenschaltung 
von beiden?

von Jörg W. (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite


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pegel schrieb:
> wie wäre eine Reihenschaltung von beiden?

Du hast doch trotzdem das Problem, dass der Dynamo potenziell viel zu 
viel Leistung abgibt. Wenn du ihm die nicht abnimmst, läuft halt die 
Spannung hoch, bis sich wer findet, der die Leistung verheizt.

Dynamos werden aus eher historischen Gründen kurz vor dem 
Kurzschlusspunkt betrieben, bei dem sie sich einer 
Konstantstrom-Charakteristik annähern. Dumm nur, dass sie halt auf einen 
Konstantstrom von 500 mA ausgelegt sind (3 W an 6 V gemäß historischer 
Konvention). Die Schlussleuchten wiederum nehmen (ist ja kein Glühobst 
mehr) eher sogar noch weniger als die historischen 100 mA - du siehst 
die Diskrepanz.

Ein Schaltregler, der wenigstens 20 … 30 V am Eingang verträgt, wäre 
wohl die sinnvollste Lösung. Dann bleibt der Dynamo fast im Leerlauf.

von pegel (Gast)


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Das macht Sinn.

von Bernd (Gast)


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Ich muss es mal bei Gelegenheit nachmessen, aber ich glaube bei 20 
Zoll-Rädern und schneller Fahrt werden 20 bis 30 Volt nicht reichen. 
Außerdem, bei (Dynamospannung - 6 V) * 0,2 A verheizt Du bei 30 Volt 
fast 5 Watt am Längsregler. Bei der Schaltung aus dem Eingangspost sind 
es nur 6 V * 0,3 A = 1,8 Watt bei jeder 2. Halbwelle, also im 
Durchschnitt 0,9 Watt. Ich persönlich würde wegen der etwas größeren 
Helligkeit die Schaltung mit den zwei antiseriell geschalteten 6 V 
Z-Dioden nehmen.

Bernd

von Radfahrer (Gast)


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Hallo,

wenn ich Jörg W.s Beschreibung lese, finde ich da mein bisheriges 
Verständnis auch bestätigt. Auf dem Verständnis des Dynamos basierend, 
war meine Idee mit nur einer Diode schon mal nur die Hälfte der 
Dynamoleistung abzunehmen. Ein wenig von der Hälfte verheizt auch schon 
die Diode. (Wenn ich, wie vorgeschlagen eine Schottky-Diode nehme, fast 
nix).  Mit zwei Rückleuchten liege ich so im Bereich von 2/5 der 
Auslegungsleistung.  Jedoch liefern heutige Nabendynamos bei höheren 
Drehzahlen auch deutlich mehr als die 6W nach der Uralt-TA, somit nehme 
ich im hohen Drehzahlbereich vermutlich mit beiden Leuchten nur 1/5 der 
Leistung ab. Der Dynamo dreht verhältnismäßig hoch, da er von Haus aus 
für 28" ausgelegt ist und daher mit den 20" Rädern schon mal mehr dreht.
Bei der Annahme, dass der Dynamo in Maximum 6W (statt 3W) bringt, nehme 
ich dank Diode nur 3W ab, von denen nicht mehr wie 1-1,2W an die 
Rückleuchten gehen sollten. Das würde für meinen Zener-Dioden Vorschlag 
bedeuten, dass ich 1,8W bis 2W verbrate, jedoch auch nur bei 
Bergabfahrten etc.

Die Rückleuchten (BUMM Selectra) sollten mit 6V keine Probleme haben. 
Ich finde momentan nur den Link nicht, wo Busch und Müller erklärte, 
dass bei Akku/Batterieversorgung nicht mehr als 6V anliegen dürfen.

Die 2W spielen beim Hängerbetrieb (bis zu 30kg) keine große Rolle. Daher 
glaube ich, dass mit Schaltreglern nicht allzuviel mehr einzusparen ist.

Mir geht es hier nur darum. ob ich mit der Schaltung nicht doch die 
Rücklichter killen könnte.

Mit einem Brückengleichrichter sähe es ganz anders aus, da ich dann ja 
die Leistung der 2. Halbwelle zusätzlich verbraten müsste.

Oder liege ich falsch?

von Jörg W. (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite


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Bernd schrieb:
> Außerdem, bei (Dynamospannung - 6 V) * 0,2 A verheizt Du bei 30 Volt
> fast 5 Watt am Längsregler.

Darum ja einen Schaltregler benutzen.

Radfahrer schrieb:
> Die 2W spielen beim Hängerbetrieb (bis zu 30kg) keine große Rolle.

Das werden dann aber eher 5 W sein, wenn du das in einem Längsregler 
verheizen willst (oder du hängst wirklich noch einen Frontscheinwerfer 
dran und benutzt den Dynamo ganz klassisch :), bei 50 % Wirkungsgrad des 
Dynamos (mehr dürften die einfachen nicht schaffen) also 10 W 
mechanisch. Das merkst du schon, außerdem ist der Anhänger ja auch 
gelegentlich mal unbeladen …

von Jörg W. (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite


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Radfahrer schrieb:
> Mir geht es hier nur darum. ob ich mit der Schaltung nicht doch die
> Rücklichter killen könnte.

Erst dann, wenn die Z-Diode durchgeheizt ist. Wenn du deren Kühlfläche 
zu knapp dimensionierst, geht das ganz schnell …

von Günter Lenz (Gast)


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von Radfahrer schrieb:
>Mir geht es hier nur darum. ob ich mit der Schaltung nicht doch die
>Rücklichter killen könnte.

Die Frage kann keiner Beantworten wenn man nicht
weiß was der Hersteller da eingebaut hat.
Was hat denn der Hersteller auf dem Beipackzettel so angegeben.

von Jörg W. (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite


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Günter Lenz schrieb:
> wenn man nicht
> weiß was der Hersteller da eingebaut hat

Naja, wenn du dir so'n übliches BUMM-Schlusslicht mal ansiehst: ein 
bisschen Überspannungsschutz haben die da drin, aber das kann nicht 
dauerhaft 2,5 W (= Ausfall Frontscheinwerfer) verheizen. Ist halt nicht 
dafür gedacht, an einem Dynamo standalone betrieben zu werden.

von Günter Lenz (Gast)


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Es könnte auch sein, daß der Hersteller vorgesehen hat,
daß dieser Rückstrahler an die Vorderlampe angeschlossen
wird, und die Strombegrenzungsschaltung sich mit in
der Vorderlampe befindet. Also mal in den Rückstrahler
reinschauen. Läst der sich öffnen?

von Witzbold (Gast)


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Ich wuerde es mal versuchen mit:
- Diode +
- Kaltleiter +
- 7806

Kaltleiter: Eine 12 V oder 24 V Gluehlampe. Die erhoeht bei
genuegend Spannung von allein ihren Widerstand und begrenzt
so die Leistung im 7806.
Eventuell koennte man auch 2 Gluehlampen aus Redundanzgruenden
parallel schalten. So steht man nicht gleich komplett im dunklen.
Abblockkondensatoren am 7806 nicht vergessen!

von Programmierer (Gast)


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Hat schon mal jemand die Kennlinien vom Dynamos bei verschiedenen 
Geschwindigkeiten gemessen? Das wäre sehr praktisch für solche 
Basteleien...

von Bernd (Gast)


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Prämisse: "Keep it simple and stupid" stand im Eingangspost. Zwei 
Z-Dioden 6,2 V/1,3 W, bei Reichelt für zusammen 0,12 Euro, reichen um 
die 2 Watt bei antiseriellschaltung zu verbraten.

Bernd

von Jörg W. (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite


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Programmierer schrieb:
> Hat schon mal jemand die Kennlinien vom Dynamos bei verschiedenen
> Geschwindigkeiten gemessen?

Sicher, such mal nach der Fahrradbeleuchtungsbibel.
http://www.enhydralutris.de/Fahrrad/index.html#beleuchtung

von Lothar M. (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Christian S. schrieb:
> begrenze mit Brückengleichrichter und Z-Diode oder Z-Diode und gekühltem
> Transistor.
Ein Brückengleichrichter aus Z-Dioden würde das Begrenzen automatisch 
mit übernehmen. Kleine Widerstände in Reihe zu den Z-Dioden sorgen für 
gerechte Wärmeverteilung...  ;-)

Radfahrer schrieb:
> Bei der Annahme, dass der Dynamo in Maximum 6W (statt 3W) bringt, nehme
> ich dank Diode nur 3W ab, von denen nicht mehr wie 1-1,2W an die
> Rückleuchten gehen sollten. Das würde für meinen Zener-Dioden Vorschlag
> bedeuten, dass ich 1,8W bis 2W verbrate, jedoch auch nur bei
> Bergabfahrten etc.
Du könntest dem Dynamo vielleicht auch einfach so wie nichts "abnehmen", 
die Spannung auf "schwindelerregende Höhen" steigen lassen (irgendwo 
wird dann schon mal Schluss sein), gleichrichten, puffern und dann mit 
einem einem Linearregler (bestehend aus NPN-Transistor, Widerstand und 
Z-Diode) konstante 6V an die Lampe liefern. Weil die Lampe sicher nicht 
mehr als 20mA braucht, wird die Verlustleistung auch bei einer 
Dynamospannung von 50V nur maximal 1W sein.

von Witzbold (Gast)


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> Prämisse: "Keep it simple and stupid"

Na gut, dann lasse ich Diode und 7806 weg.
Uebrig bleibt der Kaltleiter (aka Gluehbirnchen).
Die leuchtet wenigstens!

Wenn Z-Dioden leuchten, ist was faul.

von Osszilierer (Gast)


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nimm doch einen Frontstrahler, lackier ihn schwarz und häng die 
Rückleuchten daran

von Ach Du grüne Neune (Gast)


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Osszilierer schrieb:
> nimm doch einen Frontstrahler, lackier ihn schwarz und häng die
> Rückleuchten daran

Dann kann er den Frontstrahler auch gleich rot lackieren, dann hat er 
wenigstens noch einen praktischen Nutzeffekt.

von A. S. (achs)


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Die Diode für die eine Halbwelle muss kurzschließen.

Bei der anderen ist die z-diode OK.

Da die z-diode auch eine normale enthält, reicht sie aus.

Also einfach die normale Diode raus und kurzschließen.

von Udo S. (urschmitt)


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Ach Du grüne Neune schrieb:
> Dann kann er den Frontstrahler auch gleich rot lackieren, dann hat er
> wenigstens noch einen praktischen Nutzeffekt.

Ja klar, dann fahren auch noch Radfahrer dauerhaft mit 
Nebelschlussleuchten.
Es reicht wenn im Winter jeder 20. Autofahrer im Dauernebel rumgurkt.

von Jörg W. (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite


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Udo S. schrieb:
> Ja klar, dann fahren auch noch Radfahrer dauerhaft mit
> Nebelschlussleuchten.

Ah ja, weil eine 2,4-Watt-Lampe mit rotem Filter ja ungefähr die 
Lichtstärke einer 21-Watt-Nebelschlussleuchte schafft, oder? Und normale 
Kfz-Schlussleuchten nicht etwa 5 Watt haben …

(Davon abgesehen, dass ich das auch nicht nützlich finde, die Leistung 
derart zu verheizen. Lothars Idee war da allemal besser.)

von A. S. (achs)


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Jörg W. schrieb:
> Ah ja, weil eine 2,4-Watt-Lampe mit rotem Filter ja ungefähr die
> Lichtstärke einer 21-Watt-Nebelschlussleuchte schafft, oder

Als LED sogar ein Vielfaches.

von Jörg W. (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite


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A. S. schrieb:
> Als LED sogar ein Vielfaches.

Nicht, wenn man einen weißen Scheinwerfer mit einem Rotfilter versieht, 
weil dann der Wirkungsgrad unterirdisch wird.

von Harald W. (wilhelms)


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Udo S. schrieb:

> @TO: finde heraus was die maximale Spannung dieser Leuchten ist und
> sorge mit zwei antiseriellen Z-Dioden dafür, dass diese Spannung nicht
> überschritten ist.

Die sollten aber schon etwas dicker sein, und 3W vertragen.

von Blechbieger (Gast)


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Das gibt es auch in fertig von Shimano. War vor Jahren bei einem 
Nabendynamo dabei, bei einem neueren nicht mehr. Hab es nicht verwendet 
da meine Lampen das schon eingebaut haben.

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