Forum: Fahrzeugelektronik Warum funktioniert mein Brückengleichrichter nicht?


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von Sebastian (sp90)



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Hallo zusammen,

ich habe mir eine kleine Temperaturanzeige gebaut (Pt1000, Attiny, 4 
LEDs) und versuche die nun an einem Moped (Puch Maxi) zu betreiben. Es 
funktioniert prinzipiell, allerdings ärgert mich die Spannungsversorgung 
ein wenig, weshalb ich euch um Rat bitten möchte.

Benötigt sind 5 V Gleichspannung. Am Netzteil zieht meine Schaltung ca. 
60 mA wenn alle 4 LEDs leuchten. Zur Verfügung habe ich eine einphasige 
Wechselspannung. Die Spannung ist natürlich Drehzahlabhängig und kann 
ohne sonstige Last über +/- 60 V steigen. Mit eingeschaltetem Licht als 
einzigen Verbraucher hat man immer recht stabile +/- 8 V. Oszi-Messungen 
anbei.

Im ersten Schritt hab ich es mit einer einfachen Diode probiert. 470 µF 
Kondensator dahinter, und nach dem 7805 nich einen 150 nF Kondensator. 
Damit ist die Restwelligkeit gering genug und das ganze läuft schon mal. 
Aber es gibt zwei Probleme:

1.) Die hohen Spannungsspitzen bei ausgeschaltetem Licht bruzzeln mir 
wahrscheinlich Kondensator und 7805. Als Lösung hätte ich an eine 
Zehner-Diode mit Vorwiderstand nach der Gleichrichterdiode parallel zu 
großen Kondensator gedacht. Ist der Ansatz richtig? Kann das 
funktionieren?

2.) Da ich nur die positive Halbwelle nutze wird der Generator 
asymmetrisch belastet und die positiven Spitzen sind um ein paar Volt 
geringer als die negativen. Schadet das auf Dauer dem Generator? Abhilfe 
würde ein Brückengleichrichter schaffen. Das wäre mir auch die liebste 
Lösung, aber das funktioniert dann überhaupt nicht mehr. Sowohl mit 
fertigen Brückengleichrichtern, als auch mit selbst zusammengelöteten 
Dioden sinkt die posivie Halbwelle ab und die negative Halbwelle bricht 
noch mehr ein ein. Habe dann auch Messungen nur mit 
Brückengleichrichtern gemacht ohne Schaltung und die zeigen einen 
ähnlichen Spannungsverlauf.

Also soll ich bei der Gleichrichterdiode bleiben? Funktioniert die 
Zehner-Diode so wie ich mir das denke?

Doch lieber den effizienteren Brückengleichrichter? Was mache ich dabei 
falsch? Warum gehen die Spannungspegel dermaßen runter?

Vielen Dank schon mal für eure Tipps!

LG

: Verschoben durch Moderator
von Steve van de Grens (roehrmond)


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Sebastian schrieb:
> über +/- 60 V
> und 7805

Der verträgt nicht so viel Spannung!

> Zehner-Diode mit Vorwiderstand... Kann das funktionieren?

Der 7805 benötigt am Eingang mindestens 7 Volt. An dem Widerstand darf 
von den 8 V also maximal 1 V abfallen. Macht bei 60 mA etwa 16 Ohm.

Bei 60 V fallen an dem Widerstand 12 Volt ab. 12 V / 16 Ω ergeben 0,75 
A.

Der Widerstand muss also 9 Watt verheizen können. Die Zenerdiode muss 6 
Watt verheizen können. Das willst du nicht wirklich.

> Da ich nur die positive Halbwelle nutze

Das passt nicht zum "Brückengleichrichter" im Titel.

Normalerweise hängt man Elektronik an den Akku, nicht direkt an die 
Lichtmaschine.

von HaJo (hajohausb)


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Ganz ehrlich? Klemm die Schaltung ans Licht, nach StVO§17(2a) darfst du 
ohne sowieso nicht fahren.

von Steve van de Grens (roehrmond)


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Deine Messergebnisse (Ausgangsspannung knapp über 0 Volt) deutet darauf 
hin, dass du entweder falsch gemessen hast oder die Schaltung falsch 
aufgebaut hast. Gibt es keinen Schaltplan incl. Messaufbau?

Achte nächstes mal auf die Lesbarkeit deiner Screenshots.

: Bearbeitet durch User
von Rolf (rolf22)


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Sebastian schrieb:
> Abhilfe würde ein Brückengleichrichter schaffen. Das wäre mir auch die
> liebste Lösung, aber das funktioniert dann überhaupt nicht mehr. Sowohl
> mit fertigen Brückengleichrichtern, als auch mit selbst zusammengelöteten
> Dioden sinkt die posivie Halbwelle ab und die negative Halbwelle bricht
> noch mehr ein ein. Habe dann auch Messungen nur mit
> Brückengleichrichtern gemacht ohne Schaltung und die zeigen einen
> ähnlichen Spannungsverlauf.

Wenn du einen Brückengleichrichter nimmst, liegt keiner der beiden 
DC-Ausgangspunkte auf Moped-Masse. Hast du das berücksichtigt?

von J. R. (yoc)


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Rolf schrieb:
> Wenn du einen Brückengleichrichter nimmst, liegt keiner der beiden
> DC-Ausgangspunkte auf Moped-Masse.

Und darf auch nicht damit verbunden werden.

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Sebastian schrieb:
> eine Zehner-Diode
Eine Zehner-Diode hat 10V und eine Zwölfer-Diode hat 12V...

Clarence Malvin Zener hat empfohlen, dass Dioden mit einer Spanung unter 
6V Zenerdioden und über 6V Z-Dioden benannt werden sollen, weil unter 6V 
der Zenereffekt überwiegt und ab 6V der Avalanceeffekt die Überhand 
gewinnt:
- https://de.wikipedia.org/wiki/Z-Diode
- https://de.wikipedia.org/wiki/Clarence_Melvin_Zener

Steve van de Grens schrieb:
> Schaltplan incl. Messaufbau
Das ist, was zur Interpretation der Messergebnisse nötig ist. Und es 
bringt auch nichts da gleich 100 Halbwellen darzustellen. Dann lieber 
nur 5 und dafür leserlich.

J. R. schrieb:
> Und darf auch nicht damit verbunden werden.
Weil sonst 1 Diode die negative Halbwelle kurzschließt. Auch das erkennt 
man mit einem brauchbaren Schaltplan auf Anhieb.

: Bearbeitet durch Moderator
von Günter L. (Firma: Privat) (guenter_l)


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von J. R. schrieb:
>Und darf auch nicht damit verbunden werden.

Ist aber besser. Die Wechselspannung muß dann natürlich
Massefrei sein, wenn nicht, geht dann eben nur
Einweggleichrichtung.

Der 7805 verträgt keine 60V, mach einen einfachen Vorregler
mit Transistor und Z-Diode der erst mal auf 10V regelt,
und dann den 7805. Der Transistor muß größer 60V vertragen,
und auch die Leistung vertragen.

https://www.mikrocontroller.net/attachment/502315/mu-net.pdf

von Steve van de Grens schrieb:
>Normalerweise hängt man Elektronik an den Akku, nicht direkt an die
>Lichtmaschine.

Ist die beste Lösung.

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Günter L. schrieb:
> Steve van de Grens schrieb:
>> Normalerweise hängt man Elektronik an den Akku, nicht direkt an die
>> Lichtmaschine.
> Ist die beste Lösung.
Allerdings ist es halt so, dass das Mofa mit hoher Wahrscheinlichkeit 
gar keinen Akku hat...

> mach einen einfachen Vorregler
> mit Transistor und Z-Diode der erst mal auf 10V regelt
Ich würde eher den Ansatz mit dem Shuntregler gehen und eine passende 
Lampe als "Vorwiderstand" einsetzen. Der Shuntregler kann bei 
"geschickter" Auslegung dann auch direkt die 5V erzeugen.
- https://www.elektronik-kompendium.de/public/schaerer/powzen.htm

Sebastian schrieb:
> Die Spannung ist natürlich Drehzahlabhängig und kann ohne sonstige Last
> über +/- 60 V steigen. Mit eingeschaltetem Licht als einzigen
> Verbraucher hat man immer recht stabile +/- 8 V. Oszi-Messungen anbei.
Sowas ähnliches wir grade eben im 
ttps://www.mikrocontroller.net/topic/562517

: Bearbeitet durch Moderator
von (prx) A. K. (prx)


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Lothar M. schrieb:
> Clarence Malvin Zener hat empfohlen, dass Dioden mit einer Spanung unter
> 6V Zenerdioden und über 6V Z-Dioden benannt werden sollen

Und ich sage, dass die drunter Zener-Dioden sind, die drüber 
Avalanche-Dioden, und beides Z-Dioden. ;-)

: Bearbeitet durch User
von Rolf (rolf22)


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Lothar M. schrieb:
> Allerdings ist es halt so, dass das Mofa mit hoher Wahrscheinlichkeit
> gar keinen Akku hat...

Ohne Nachrüstung haben diese mehr als 30 Jahre alten Mopeds keinen Akku.

> Ich würde eher den Ansatz mit dem Shuntregler gehen

Fragt sich, wieviel Leistung dann nutzlos verheizt wird. Diese Mopeds 
haben ohnehin ziemlich trübes Licht. Wenn man da noch 2 Watt wegnimmt, 
merkt man das schon.

von H. H. (Gast)


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Rolf schrieb:
> Ohne Nachrüstung haben diese mehr als 30 Jahre alten Mopeds keinen Akku.

Es gab schon in den 70ern einige mit Akku, wegen der Blinker.


> Diese Mopeds
> haben ohnehin ziemlich trübes Licht. Wenn man da noch 2 Watt wegnimmt,
> merkt man das schon.

Auf LED umbauen.

von Peter N. (alv)


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(prx) A. K. schrieb:
> Und ich sage, dass die drunter Zener-Dioden sind, die drüber
> Avalanche-Dioden, und beides Z-Dioden. ;-)

Wurde mir damals in der Lehre (Ende 70er) schon beigebracht, die 
Bezeichnung Zener-Dioden zu vermeiden und stattdessen für alle 
derartigen Dioden die Bezeichnung Z-Diode zu verwenden.

Beitrag #7562522 wurde vom Autor gelöscht.
von Rainer W. (rawi)


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Sebastian schrieb:
> Vielen Dank schon mal für eure Tipps!

Zeig den Signalverlauf so, dass man irgendetwas erkennen kann.
Weder Skalenbeschriftung, Skalierung noch Signalform sind erkennbar.
Wem soll das nützen, wenn du mehr als 50 Mal die Kurvenform darstellst.
Weniger (2..3 Perioden) ist mehr.

: Bearbeitet durch User
von Thorsten S. (whitejack)


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von Michael B. (laberkopp)


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Sebastian schrieb:
> Im ersten Schritt hab ich es mit einer einfachen Diode probiert. 470 µF
> Kondensator dahinter, und nach dem 7805

Vergiss es, der 7805 überlebt die 50V nicht.

Thorsten S. schrieb:
> https://www.mikrocontroller.net/attachment/113036/KFZ-Stabi.PNG
> 
https://www.mikrocontroller.net/articles/Kfz_Spannungsspitzenkiller_/_Transientenschutz
> http://www.dse-faq.elektronik-kompendium.de/dse-faq.htm#F.23

Moped-Bordspannung ist noch mal wesentlich versauter als KFZ 
Bordspannung, dort ist wenigstens,ein Akku verbaut.

Sebastian schrieb:
> Da ich nur die positive Halbwelle nutze wird der Generator asymmetrisch
> belastet und die positiven Spitzen sind um ein paar Volt geringer als
> die negativen. Schadet das auf Dauer dem Generator

Nein. Du hast also nur 1 Diode, und die Last an derselben Masse wie die 
Generatorspule. Ich sehe in deinen Oszillogrammen keinen Effekt eines 
Siebelkos. Eigentlich reicht als Stabilisierung eine Z-Diode mit 
Vorwiderstand, über den zumindest 40mA fliessen können auch wenn Licht 
an ist und Leerlaufdrehzahl. Man kann nach der Diode auch einen step 
down Spannungstegler wie XL7015 nutzen.

von Sebastian (sp90)


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Hallo zusammen!

Vielen Dank für zahlreichen Antworten und entschuldigt meine späte 
Rückmeldung - ich kämpfe grad gegen einen ziemlich üblen 
Männerschnupfen.

Anbei erstmal die Schaltpläne. Ich habe die Zener-Dioden ohne h und den 
Vorwiderstand an der Position strichliert eingezeichnet, wo ich die 
platzieren würde. Die sind noch NICHT Teil der Schaltungen gewesen. Da 
komm ich noch drauf zurück, aber erstmal noch ein paar Infos zu den 
Fragen/Kommentaren:

Also ja richtig, es gibt keinen Akku und die Leistung des Generators ist 
nicht gerade üppig. Daher soll das Ganze so effizient wie möglich sein 
und Leistung verbraten soll vermieden werden. Die Leistungsaufnahme der 
bisherigen Schaltung am Netzteil belief sich auf ca. 0,3 Watt und damit 
sehe ich kein Problem. Die Schaltung klemmt quasi am Licht, es gibt nur 
die eine Versorgungsleitung aus dem Generator. Masse ist am Gehäuse. 
Bitte versteift euch nicht auf die 60 V. Das ist nur ein beliebiger 
Wert, höher hab ich mich mit der Drehzahl nicht rauf getraut.

Mit der Gleichrichterdiode sind die Massen natürlich nicht getrennt. 
Beim Brückengleichrichter habe ich schon auf getrennte Massen geachtet. 
Wie schon angemerkt lag der Fehler tatsächlich am Messaufbau. Mein Oszi 
verbindet nämlich die Massen beider Kanäle. Also werd ich nächste Woche 
eine neue Messung machen. Und ja ihr habt recht - ich achte dann auf 
schöne lesbare Diagramme.

Bis dahin nochmal kurz zurück zur Zener-Diode. Wenn die favorisierte 
Lösung mit Brückengleichrichtung (hoffentlich) funktioniert, brauche ich 
auch da eine Lösung gegen die Spannungsspitzen (eure Links und anderen 
Lösungen muss ich noch genau lesen - aber ich würde auch gerne die 
Z-Diode besser verstehen). Die Anordnung in meinen Schaltplänen habe ich 
deshalb so gewählt, damit nicht immer Leistung über den Vorwiderstand 
verbraten wird. Durch den Widerstand sollte nur Strom fließen, wenn die 
Z-Diode leitet und auch nur so viel, dass die Z-Diode in Ihren 
Arbeitsbereich kommt. ABER hier

https://www.elektronik-kompendium.de/sites/slt/1012151.htm

wird der Vorwiderstand anders angeordnet, sodass auch der Laststrom 
durch den Vorwiderstand muss. Ich habe danach auch schon Z-Dioden mit 
Vorwiderstand ausgelegt und es hat funktioniert. Aber das muss ja einen 
Grund haben, oder? Sonst würde ja niemand unnütz Leistung aufgrund des 
Laststroms verbraten.

Vielen Dank und schöne Grüße!

: Bearbeitet durch User
von Sebastian (sp90)


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Hallo nochmal,

ich denke beim Brückengleichrichter müsste noch eine zweite antiserielle 
Z-Diode rein.

LG

von Dieter D. (Firma: Hobbytheoretiker) (dieter_1234)


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Sebastian schrieb:
> müsste noch eine zweite

Eine reicht. Die muss die Leistung verkraften. Zenerspannung nicht zu 
hoch oder zu niedrig waehlen.

von Mark S. (voltwide)


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Dieter D. schrieb:
> Sebastian schrieb:
Zenerspannung nicht zu
> hoch oder zu niedrig waehlen.

Genau in der Mitte davon!

von Stephan (stephan_h623)


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Sebastian schrieb:
> ABER hier
>
> https://www.elektronik-kompendium.de/sites/slt/1012151.htm
>
> wird der Vorwiderstand anders angeordnet, sodass auch der Laststrom
> durch den Vorwiderstand muss.

Natürlich muss der Laststrom durch den Widerstand.
So wie du das gezeichnet hast begrenzt der Widerstand nur den Strom 
durch die Z-Diode. Die geht dadurch nicht kaputt, gut.
Ganz allgemein verliert die Z-Diode damit aber die Funktion zur 
Spannungsbegrenzung.

Mit dem schwachbrüstigen Generator kann man natürlich den 
Wicklungswiderstand mit einbeziehen. Das langt aber nicht mit deiner 
falschen Schaltung der Z-Diode. Bräuchte immer noch grob 2A Zenerstrom 
um die Generatorspannung runterzuziehen.

Nimm statt dem 7805 wenigstens nen Low Drop Regler. Dann hast du von den 
8V zumindest 2,5V an zulässigem Drop über dem Vorwiderstand. 39 Ohm wäre 
dann ein passender Wert. Wird bei 60V aber immer noch viel Strom.

von Steve van de Grens (roehrmond)


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Egal wie du Zenerdiode und Widerstand verschaltest: Dieses Konstrukt 
wird einige Watt verheizen müssen.

Genau Schaltungsvorschläge und Zahlen kann ich dir nicht geben, weil ich 
die Eigenschaften der Lichtmaschine nicht kenne. Ich würde hinter den 
Gleichrichter eine 9 Volt Zenerdiode OHNE Widerstand packen.

Wenn die Lichtmaschine wegen zu wenig Last zu viel Spannung liefert, 
dann wird die Zenerdiode leitend und belastet die Lichtmaschine. Die 
Diode muss halt aushalten, was die Lichtmaschine liefert. So kenne ich 
das von Fahrrädern.

Mit dem zusätzlichen Widerstand gewinnst du nicht viel, außer dass du 
die Abwärme auf mehr Bauteile verteilst. Es bleibt aber in Summe die 
gleiche Abwärme.

von Teo D. (teoderix)


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Stephan schrieb:
> Nimm statt dem 7805 wenigstens nen Low Drop Regler.

Noch was empfindlicheres....
Ne, las den Regler ganz weg, mach das nur mit der Z-Diode und gönn dem 
Ganzen, davor noch nen vernünftigen Transientenschutz!
zB: 
https://www.mikrocontroller.net/articles/Kfz_Spannungsspitzenkiller_/_Transientenschutz

von Thomas (kosmos)


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wenn du das mit einer Z-Diode machst dann musst du das zwischen dem 
Widerstand und der Z-Diode abgreifen. Hier mal ein Bild 
Ue=Eingangsspannung und Ua=Ausgangsspannung.

https://de.wikipedia.org/wiki/Datei:Spannungsbegrenzung.png

Du kannst dir das so vorstellen der Widerstand soll den Strom deiner 
Schaltung vertragen können, wenn die Spannung steigt wird ein weiterer 
Verbrauche (Z-Diode) deiner Schaltung parallel geschaltet, wodurch die 
Stromaufnahme steigt aber mehr Spannung am Widerstand abfällt. Der 
Widerstand muss also die Leistung aushalten die über deine Schaltung und 
die Z-Diode geht. Und die Z-Diode eben die Leistung die sie abführt.

Wenn du das nur mit einer Diode machst, belastest du den Kondensator 
stärker, deswegen wäre ein Brückengleichrichter mit Kondensator und 
danach deine Z-Dioden Schaltung besser, denn dann fehlt dir nicht eine 
Halbwelle und deine Spannung wäre um einiges stabiler zudem muss der 
Kondensator nicht so groß ausfallen.

von Sebastian (sp90)



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Hallo,

so hab jetz neue Messungen gemacht und der Brückengleichrichter tut wie 
er soll. Alle Messungen im Anhang wurden immer mit Verbraucher (Licht) 
gemacht. Also die Schaltung funktioniert bei Leerlaufdrehzahl, was den 
leistungsmäßigen worst case darstellt.

Die hohe Spannung des Generators ohne Last ist aber immer noch ein 
Problem. Egal wie man rechnet, ja es müssen immer einige Watt verheizt 
werden. Ohne Last am Generator beträgt die Spannung am Kondensator 
konstante 38 V (bei Leerlauf). Da mein Problem jetzt ja gar keine 
Spannungsspitzen mehr sind, macht der Spannungsspitzenkiller 
(https://www.mikrocontroller.net/articles/Kfz_Spannungsspitzenkiller_/_Transientenschutz) 
auch keinen Sinn mehr denk ich.

Probieren geht über studieren - also hab ich mal Bauteile verwendet, die 
ich da hatte. Das heißt einen 220 Ohm Widerstand mit 1 Watt und zwei 5,1 
Z-Dioden mit je 1,3 Watt zwischen Gleichrichter und Kondensator 
angeordnet (siehe Anhang). Mit knapp 30 V Gleichspannung am Netzteil 
(anstatt Brückengleichrichter) funktioniert das, der Widerstand wird 
dann aber schon recht heiß. Ist also nichtmal für die 38 V im Leerlauf 
ausreichend, schon gar nicht für höhere Generatordrehzahlen. Und wie 
vermutet reicht die Generatorleistung im Leerauf mit Licht dann nicht 
mehr aus um die Schaltung zu versorgen.

Also die Schaltung müsste einige Watt verheizen können, muss aber so 
effizient wie möglich sein, sobald das Licht eingeschaltet wird. Das 
scheint mir mit Zenerdioden nicht umsetzbar. Die einzige Lösung, die ich 
momentan sehe ist die Temperaturanzeige nur bei eingeschaltetem Licht zu 
betreiben, aber das ist halt alles andere als elegant gelöst.

Vielen Dank mal soweit!
LG

von Carypt C. (carypt)



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Für Wechselstrom Spannungsbegrenzen gibt es die Möglichkeit mit zwei 
lm317 zu arbeiten, ich glaube das geht auch mit 7805-Art . Man muß 
natürlich noch auf die Überspannung aufpassen, es geht nur um das 
Prinzip. Also eine larifari-antwort, sry.
https://cdn-reichelt.de/documents/datenblatt/A200/L7800_C.pdf   abb 16
Aber auch abb. 20 und 22 sowie 23 scheinen höhere Spannung zu erlauben 
und die Verluststeistung zu begrenzen.

von Wolf17 (wolf17)


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Wie waren nochmal die Eckdaten?
Ausgang 5V 60mA. Ist 4,5V bis 5,5V noch zulässig?
Minimale Spannung am Elko nach dem Brückengleichrichter 8V? Maximal 38V.

Ich schlage einen einzelnen NPN Transistor mit ZD5,6 von Basis zur Masse 
und R vom Collector zur Basis vor.

Pv max (38-5)V x 0,06A = 2W also gekühlter TO126.
Wegen der hohen notwendigen Verstärkung einen BD139-16 nehmen, der kann 
Ie 60mA noch mit Ib 1mA.
Bei 8V Eingang und Ib 1mA ist Rb <(8-5,6)V/1mA, geeignet ist 2k.
Bei 38V fließen Ir (38-5,6)V/2k = 16mA, es sollten zwei 1k 0,5W in Reihe 
genommen werden.
Die ZD5,6 wird mit 0,3 bis 15mA belastet, ein 400mW Typ reicht aus.

Aufbauen und Ausgang messen, ggf Bauteilewerte korrigeren. Sollte die 
ZD5,6 zu "weich" sein, den Rb verkleinern (Pv beachten) um ihren Strom 
zu erhöhen.
Für einen einstellbaren, präzisen  431 (Imin 1mA) wäre Rb 1k3 P0,8W 
nötig.

von Manfred P. (pruckelfred)


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Teo D. schrieb:
>> Nimm statt dem 7805 wenigstens nen Low Drop Regler.
> Noch was empfindlicheres....

Garnicht so dumm, LP2950NCV:
"NCV Prefix for Automotive and Other Applications Requiring
Unique Site and Control Change Requirements; AEC−Q100
Qualified and PPAP Capable"

von Carypt C. (carypt)


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in der Zwischenzeit habe ich nur zur Lektüre die Elektronik Kompendium 
Faq Thema  F.23 Kfz Bordnetz  gefunden 
http://www.dse-faq.elektronik-kompendium.de/dse-faq.htm , eine einfache 
Schaltung steht da zwar nicht. F.9.4.1. Varistor

Zum sicheren Überspannungsschutz gibt es (varistoren (siliciumcarbid !) 
und) surpressordioden.

danke wolf17, sehr nett

von Steve van de Grens (roehrmond)


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Sebastian schrieb:
> Egal wie man rechnet, ja es müssen immer einige Watt verheizt werden.

Ich hab's gesagt! Wollte ich nur mal sagen.

von Carypt C. (carypt)



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ich habe überlegt.
es ist anscheinend so ähnliches wie von wolf17 dabei heraus gekommen.
Mit nur ein Transistor die Spannung 60V auf ca 5V einzugrenzen.
Eine 6V Zenerdiode und der Widerstand 50 Ohm stellt die Ardunio-last 
dar.
Die Spannung bricht auf knapp 4V ein. ich denke es ist nicht gut genug, 
aber ich weiß es nicht besser. Wenigstens zeigen. Berücksichtigt in 
keiner Weise die Leistungsgrenzen von Bauteilen. Spart aber eigentlich 
Strom.

Die Schaltung, 60V~ simuliert, zum Spielen. ist vielleicht total falsch.
http://www.falstad.com/circuit/circuitjs.html?ctz=CQAgjCAMB0l3BWcMBMcUHYMGZIA4UA2ATmIxAUgoqoQFMBaMMAKADcQ8rcAWTqsDz4CQPKoSqSo0BCwAm-cEPAZCovCBQg5dAGYBDAK4AbAC7yVa7IQ1clfLToMnzCu70vrN2vUbMWwVRBrW25IBx9nfwBjTx4NQKsbKGlICAQ8aGw0BGweQhseMBRs1LSWAHdPEM0xYOTWKsSvFDr4qBYAJ1qqdtaBFA0BeEgunvBB4LQJoeQ4FlMpgY0a4tmIBlzYPEIhDDxBAspsaQxIVS5shECdm3IwOEi-cyr+r1XijtjBjRRWzTwK2SklgaVEMiIYkICEGCBshBQxDKrAUP00-xqfwiTmelQBvwxDWUjXx9V+dRqo1egLJtMpLAADqJSmAJMytCg4cEUqNupjCStwilKCw8iAAF50AB2dE6DDUEDA0AwgmwMIOxEGD3QjHIVBQoJGRvgeD4CpY4vGaHJy28kplcsIeLe1vGqzxPFKnLUnq02GsHSqvuCAZq9KDLLZ-OELAAznTkmGhVIDMZY3QWAAPYIYJHFJBFPOTBx8KUMqVZzRs1lWIWspElkCENgAHVj4sr0Ig2CCZ27udEtRAAAs6MZjAB7FhAA

Die erwähnte Schaltung 
https://www.mikrocontroller.net/attachment/502315/mu-net.pdf ist etwas 
anders.

Würd gern sehen wie es besser gemacht wird, die Artikelsammlung vom 
Mikrocontrollerforum gibt nur wenig information, naja selber lernen 
macht schlau. 
https://www.mikrocontroller.net/articles/Bordspannungsversorgung .
Vielleicht hilft aber die Seite 
https://www.mikrocontroller.net/articles/Controller_an_230V

: Bearbeitet durch User
von HaJo (hajohausb)


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Carypt C. schrieb:
> ich habe überlegt.
> moped_spannungsbegrenzung__circuit-20231230-2212.png

1. Gedanke: Wow.
2. Gedanke: WTF‽
3. Gedanke: Für 10000µF und 1000µF hätte ich ja Elkos eingeplant statt 
normaler Kondensatoren, aber wer den Platz hat kann ihn nutzen wie er 
mag.

> Eine 6V Zenerdiode und der Widerstand 50 Ohm stellt die Ardunio-last
> dar.

Eine zweite Zenerdiode an der Stelle bringt irgendwie nix.

> Die Schaltung, 60V~ simuliert, zum Spielen. ist vielleicht total falsch.

Vielleicht.

von Klaus H. (hildek)


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Carypt C. schrieb:
> Die Spannung bricht auf knapp 4V ein. ich denke es ist nicht gut genug,
> aber ich weiß es nicht besser.

Tolles Bild, schön schräg - aber immerhin ein Schaltplan 😀.

Dass die Spannung kaum 4V beträgt, liegt hauptsächlich am 1k 
Basiswiderstand des Transistors. Der ist ja als Emitterfolger geschaltet 
und benötigt keinen Basisvorwiderstand. Der Basisstrom führt zu einem 
zusätzlichen Spannungsabfall und erhöht die Lastabhängigkeit der 
Ausgangsspannung.
Lässt du den weg (also 0Ω), dann erreichst du rund 4.6V, das sind die 6V 
von der Z-Diode minus zwei Spannungsabfälle an der BE-Diode und der 
extra Diode. Wozu hast du diese überhaupt eingebaut? Ohne die wären es 
5.3V. Wenn dir das zu viel ist, nimm eine Schottky-Diode.

von Sebastian (sp90)


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Hallo,

der Ansatz von Wolf17 und  Carypt C. sind durchaus ähnlich. Ich hab mir 
das mal aufgezeichnet. Aber ich verstehe die Schaltung noch nicht so 
ganz.

Carypt C. schrieb:
> Eine 6V Zenerdiode und der Widerstand 50 Ohm stellt die Ardunio-last
> dar.

Meinst du nicht die Diode vorm 50 Ohm Widerstand anstatt die 6V 
Zenerdiode? Was hätte die Diode da hinten sonst für einen Sinn? Die 6V 
Zenerdiode begrenzt doch die Basisspannung.

Warum braucht man so große Kondensatoren?

Und wie funktioniert das Prinzip der Schaltung überhaupt? Der Transistor 
müsste ja immer durchgeschaltet sein, da die Basis ja an der 
Gleichspannung hängt. Und der Transistor schaltet ja direkt die hohe 
Gleichspannung auf den Lastwiderstand? Wo und wie kommts zur reduzierung 
der Spannung auf die knapp 4V? (4V würden dem Attiny übrigens reichen).

Danke und LG

von Enrico E. (pussy_brauser)


Angehängte Dateien:

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Carypt C. schrieb:
> Spannung bricht auf knapp 4V ein.

Durch den 10k ist der Basisstrom zu gering. Hier bietet sich der Einsatz 
eines Darlington Transistors BD645 regelrecht an. Bei Verwendung einer 
6V2 Z-Diode kommen am Ausgang exakt 5V raus.

Parallel zur Z-Diode könnte noch ein 100uF Elko geschaltet werden, 
dadurch wird der 1000uF Elko am Ausgang beim Einschalten sanft 
aufgeladen.

von Klaus H. (hildek)


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Sebastian schrieb:
> Und wie funktioniert das Prinzip der Schaltung überhaupt? Der Transistor
> müsste ja immer durchgeschaltet sein, da die Basis ja an der
> Gleichspannung hängt. Und der Transistor schaltet ja direkt die hohe
> Gleichspannung auf den Lastwiderstand? Wo und wie kommts zur reduzierung
> der Spannung auf die knapp 4V? (4V würden dem Attiny übrigens reichen).

Liest du nicht, was ich (mühevoll 😀) geschrieben habe?

Der Transistor ist ein Emitterfolger und liefert am Emitter 0.7V weniger 
ab als an der Basis anliegt. Bis auf den überflüssigen 
Basisvorwiderstand sind das dann genau die Z-Spannung - 0.7V.
Da schaltet nichts, reine analoge Betriebsweise.
Und warum es knapp 4V sind habe ich auch erläutert.

von Peter N. (alv)


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Sebastian schrieb:
> Und wie funktioniert das Prinzip der Schaltung überhaupt? Der Transistor
> müsste ja immer durchgeschaltet sein, da die Basis ja an der
> Gleichspannung hängt. Und der Transistor schaltet ja direkt die hohe
> Gleichspannung auf den Lastwiderstand?

Das ist eine normale Z-Dioden-Stabilisierung mit Längstransistor.

Funktion einfach ausgedrückt:
Basis liegt auf fester (Z-Dioden-)Spannung.
An der B-E-Strecke fallen 0,7V ab,
also muß dann am Emitter Z-Dioden-Spannung minus 0,7V liegen.

Die Eingangsspannung minus Emitterspannung fällt über den Transistor 
(C-E) ab.

von Carypt C. (carypt)



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Danke für die Verbesserungsvorschläge. ihr könnt ja auch die Simulation 
direkt verändern.
Ja die Schutzdiode vor der Last sollte eigentlich verhindern, daß der 
Strom rückwärts durch die Last läuft, wenn sich der große Kondensator 
auspendelt, als es ohne Gleichrichter, sondern nur mit einer Diode, 
versorgt wurde, die eine Halbwelle ist einfach zuwenig.

Bei der Ardunio Attiny Last weiß ich nicht den Strombedarf beim 
hochfahren, nachdenken, etc, von daher war es ja nur auf die Angaben 
bezogen. Man könnte das ganze natürlich auch höherspannig ausführen zB 
9V und dann den 7805 anlasten.

Ohne die Riesenkondensatoren brach die Spannung ja dauernd ein, will man 
ja nicht.

Es ist ja nur ein Prinzip-versuch, der durch beklopptes Rumprobieren 
entstanden ist, weil es meist nicht so funktioniert, wie ich dachte, daß 
es sein müßte, ich hätte sicher 20 transistoren etc verascht.

Das Prinzip ist ja, daß der transistor nur neuen Strom reinläßt, wenn 
der Stützkondensator in der Spannung fällt. (ich muß aber nicht das 
Zuviel an Spannung permanent durch eine Zener-Diode mit Leistungsverlust 
abführen).

Neu: Kondensatoren kleiner, Basiswiderstand raus, Darlington npn rein, 
Lastwiderstand kleiner, 5 Ohm, Schaltung kann auch ca 1 Ampere liefern, 
schwankt wenig.
Es ist eine Simulationswürfelei, quasi Ki. Keine Garantie für Nix. Und 
das Rad neu erfunden habe ich sicher auch nicht.
http://www.falstad.com/circuit/circuitjs.html?ctz=CQAgjCAMB0l3BWcMBMcUHYMGZIA4UA2ATmIxAUgoqoQFMBaMMAKADcQ8rcAWTqsDz4CQPKoSqSo0BCwAm-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-gZYIB0g1hhQGOMBjET07DAaA1DOAZsBYOCqQQ4pIGfZBpHpFIgA

Den Z-Dioden Glättungskondensator habe ich vergessen.

Es kommt auf die Belastung an wie weit die Spannung einbricht, was die 
Schaltung hergibt.

: Bearbeitet durch User
von Sebastian (sp90)


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Hallo,

Klaus H. schrieb:
> Liest du nicht, was ich (mühevoll 😀) geschrieben habe?

Doch doch, aber lesen und verstehen ist leider nicht das gleiche ;) Mit 
Stichwort "Transistor als Emitterfolger" findet man aber schon wieder 
viele Erklärungen, zB. 
https://www.elektronik-kompendium.de/sites/slt/0204131.htm.

Carypt C. schrieb:
> Das Prinzip ist ja, daß der transistor nur neuen Strom reinläßt, wenn
> der Stützkondensator in der Spannung fällt. (ich muß aber nicht das
> Zuviel an Spannung permanent durch eine Zener-Diode mit Leistungsverlust
> abführen).

Und das beantwortet, warum jetzt keine Leistung mehr verbraten werden 
muss.

Ich hab jetzt mal die Schaltung mit Bauteilen, die ich da hab aufgebaut. 
Daher sind die Werte etwas abweichend.

Das war der Vorschlag:
C1 = 1-10 mF
C2 = 1 mF
C3 = 100 µF
R1 = 10-50 kOhm
Dz = 6,2 V

Und das hab ich jetzt probiert:
C1 = 1 mF
C2 = 470 µF
C3 = nicht verbaut
R1 = 10 kOhm
Dz = 5,1 V

Als Transistor hatte ich nur den BC547B da. Da meine Z-Diode etwas zu 
klein ist, hab ich natürlich geringere Ausgangsspannungen. Versorgt habe 
ich das ganze mit Gleichspannung vom Netzgerät anstatt des 
Brückengleichrichters. Prinzipiell funktioniert das Ganze. Ich hab 
allerdings eine Abhängigkeit der Ausgangsspannung von der 
Eingangsspannung festgestellt:

Ue = 5 V  -> Ua = 2,4 V
Ue = 10 V -> Ua = 3 V
Ue = 20 V -> Ua = 3,5 V
Ue = 30 V -> Ua = 3,7 V

Das ist aber kein Beinbruch, wie vorgeschlagen könnte man mit höhren 
Zenerspannungen arbeiten und den 7805 wieder integrieren.

Der Attiny läuft sogar schon mit 2,4 V (wie stabil ist halt die Frage). 
Über 30 V bin ich nicht gegeangen wegen dem Elko C1. Da bräuchte man 
dann halt einen entprechend Spannungsfesten Kondensator (hätt ich aber 
für den Test mit Gleichspannung eigentlich weglassen können).

Jetz würde mich natürlich die Dimensionierung der Schaltung 
interessieren, um diese auch anpassen zu können. Wie berechnen sich die 
Werte, insbesondere von C1, C2 und R1?

Aber für heut is erstmal schluss mit basteln. Vielen Dank für eure 
Tipps! Und frohes Neues!

von Klaus H. (hildek)


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Sebastian schrieb:
> Jetz würde mich natürlich die Dimensionierung der Schaltung
> interessieren, um diese auch anpassen zu können. Wie berechnen sich die
> Werte, insbesondere von C1, C2 und R1?

Naja, so ganz pauschale Antworten gibt es dafür nicht.
C1 muss nur dafür sorgen, dass bei gegebenem Maximalstrom seine Spannung 
nicht unter die Ausgangsspannung + etwas Reserve fallen kann bis er 
durch die nächste Halbwelle wieder aufgeladen wird. Wenn du 5V am 
Ausgang haben willst, dürften > 7-8V ausreichen; mit Darlington noch 
mehr. Ein größere Kondensator ist kein Problem, kostet nur mehr Platz 
und Geld. 60V AC liefern da viel Reserve, wenn es aber auch min. 8V sein 
können, dann wirst du eine sehr großen Kondensator brauchen - könnte 
sogar zu eng werden: 8V Amplitude, 1.4V fehlen durch den Gleichrichter, 
macht noch 6.6V am Kondensator. 🙄

C3 (parallel zu Z-Diode) ist meiner Meinung nach nicht erforderlich. An 
der Stelle macht man nur kleine Kondensatoren um das Rauschen der 
Z-Diode vom Ausgang fernzuhalten. 100nF reichen. Eine große Kapazität 
wird beim Einschalten einen langsameren Spannungsanstieg verursachen. 
Das kann erwünscht oder auch unerwünscht sein.

C2 (am Ausgang) dient nur als Puffer, um Lastsprünge schneller 
auszugleichen als es die Regelung vermag. Auch unkritisch - die an den 
Verbraucher sitzenden Blockkondensatoren liegen ja parallel dazu und 
sind wichtiger. Er verlangsamt aber auch die Regelung.

R1 ist mehr oder weniger das einzige Bauteil bei dem man rechnen muss.
Dein maximal gewünschter Ausgangsstrom ist der Ausgangspunkt. Mit der 
minimalen Stromverstärkung des Transistors ergibt sich dessen 
Basisstrom. Der muss auch bei der minimalen Eingangsspannung (hier käme 
wieder der C1 zum Tragen) noch fließen können. Und dann sollte auch die 
Z-Diode je nach Typ mindestens ein paar mA im schlechtesten Fall 
abbekommen.
So bekommst du den Strom durch R1 und mit der Differenz zwischen der 
min. Eingangsspannung und der Z-Spannung ergibt sich aus R = U/I der 
Widerstandswert.
Anschließend muss man noch prüfen, ob auch bei der maximalen 
Eingangsspannung der Strom durch die Z-Diode nicht bereits zu groß ist. 
Denn dann fließt alles außer dem kleinen Basisstrom durch die Z-Diode.

Eigentlich sind deine Anforderungen kaum sinnvoll umsetzbar mit dem 
weiten Eingangsspannungsbereich.

Übrigens: sind es 60V Amplitude (wie simuliert) oder 60Veff?
Und: ein Darlington hat zwischen B und E 1.4V Spannungsabfall!
Auch: sind es nur 1A Laststrom oder nur ≈ 100mA? Bei 1A wirst du viele 
Watts wegheizen müssen, wenn da 60V am Eingang sind - so etwa 55W ...

: Bearbeitet durch User
von Carypt C. (carypt)


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Ooh, die kleine ersorgungsspannung 8V hatte ich ja dann ganz vergessen.
Für den kleinen Strom 60mA wird man es mit meiner Schaltung wohl 
hinbekommen. Man wird versuchen den Ladetransistor schnell in den eher 
widerstandsfreien Betrieb zu setzen, also voll durchschalten oder ganz 
sperren. Das geht sicher am ehesten wenn die Wunschspannung am 
Kondensator/Last schnell fällt, also der Kondensator eher klein ist. 
Obwohl es im Betriebsspannungsrahmen bleiben soll, Brownout verhindern.
Statt der Zener-Diode wäre vielleicht eine Avalanche-Diode geeignet, die 
zum schnellen Transistor sperren führt ? ich dachte schon an 
Schmitt-Trigger, wieder mehr Aufwand. Mosfet geht eher nicht, weil die 
mindestens 4V Gatespannung brauchen, eigentlich 10V. Vielleicht 
logiclevel Mosfet.

naja, ein paar Gedanken von mir.

von Sebastian (sp90)


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Hallo,

und danke für die ausführliche Erklärung und die weiteren Denkanstöße. 
Die 60V sind Amplitude, aber wie gesagt nur ein Messwert bei erhöhter 
Drehzahl. Inwieweit sich das bei Vollgas noch ändert kann ich zur Zeit 
nicht sagen. Dazu muss ich das Ding mal warm fahren und dann Messen. Da 
kommt mein Oszi aber schon an seine Grenzen. Eventuell erst 
gleichrichten und dann über Spannungsteiler messen. Aber wie gesagt 
vermutlich erst im Frühjahr.

Die jetzige Schaltung ist laut Anzeige am Netzgerät bei ca. 40mA 
Stromverbrauch, müsste ich mit Multimeter nochmal genau nachmessen. Aber 
wir sind jedenfalls weit < 100 mA.

Wenn ich die Erklärung richtig in Formeln übersetzt habe kommt aber ein 
viel kleinerer R1 raus als angenommen:

R1 = (Ue_min - Uz)/(Ib + Iz_min)

Ue_min = 8 V (jetz mal angenommen)
Uz = 5,1 V (noch zu klein ich weiß)
Iz_min = 0,1*Iz_max = 0,1*1,3/5,1 = 0,025 A
Ib = Ic/hFE = 0,04/200 = 0,0002 A (Ic müsste gleich I-Last sein; hFE 
min. Stromverstärkung BC547B)

Dann kommt R1 = 115 Ohm raus. Das wäre sehr wenig (beim Test waren 10 
kOhm verbaut) und da wäre der Strom durch R1 und durch die Z-Diode viel 
zu groß (wenn die folgenden Formeln stimmen).

Iz = (Ue_max-Uz)/R1
IR = Iz + Ib

PR = (Ue_max-UZ)* IR
Pz = Uz*Iz

Ich glaub das wird jetzt einfach ein bisschen try and error und ich 
werde mich da herantasten. Wenn sich der Spagat zwischen den 
unterschiedlichen Eingangsspannungen nicht machen lässt werde ich die 
Auslegung für die hohen Spannungen bevorzugen, denn das ist der 
häufigste Betriebszustand. Man hätte immer noch den Joker mit dem 
Lichtschalter die Spannungsversorgung irgendwie mit umzuschalten, aber 
so weit will ich gar nicht gehen.

Ach ja - kann sich jemand die Abhängigkeit zwischen Ein- und 
Ausgangsspannung erklären? Die sollte ja nicht sein.

Sebastian schrieb:
> Ue = 5 V  -> Ua = 2,4 V
> Ue = 10 V -> Ua = 3 V
> Ue = 20 V -> Ua = 3,5 V
> Ue = 30 V -> Ua = 3,7 V

Danke und LG

von Enrico E. (pussy_brauser)


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Sebastian schrieb:
> Ach ja - kann sich jemand die Abhängigkeit zwischen Ein- und
> Ausgangsspannung erklären? Die sollte ja nicht sein.

50k Basiswiderstand ist zu hoch nimm 10k und 1 Watt.

von Klaus H. (hildek)


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Sebastian schrieb:
> Ue_min = 8 V (jetz mal angenommen)
> Uz = 5,1 V (noch zu klein ich weiß)
> Iz_min = 0,1*Iz_max = 0,1*1,3/5,1 = 0,025 A
> Ib = Ic/hFE = 0,04/200 = 0,0002 A (Ic müsste gleich I-Last sein; hFE
> min. Stromverstärkung BC547B)
>
> Dann kommt R1 = 115 Ohm raus. Das wäre sehr wenig (beim Test waren 10
> kOhm verbaut) und da wäre der Strom durch R1 und durch die Z-Diode viel
> zu groß (wenn die folgenden Formeln stimmen).

Wie kommst du auf Iz_min = 0,1*Iz_max - das ist mir so noch nicht 
begegnet? Iz_min sollte ein Datenblattwert sein, meist ist er als 
Bedingung für den differentiellen Widerstand genannt und der liegt eher 
um den Faktor 10 tiefer - bei niedrigen einstelligen mA - je nach 
Z-Diode auch darunter.
Wenn du 115Ω einsetzt, dann hast du bei deinen 60V einen viel zu hohen 
Zenerstrom. (60V-5.1V) / 115Ω macht fast 500mA und damit auch ≈2,5W 
Verlustleistung an der Diode.
Mit 1k und 60V fließen noch immer 55mA und bringen knapp 300mW 
Verlustleistung.  Da gehen die kleinen schon nicht mehr. Also 1k5-1k8 
wäre ein passender Wertebereich; so sind es bei 8V immerhin noch ≈1,5mA 
und bei 60V knapp 30mA.
Es ist generell nicht ganz unproblematisch, weite 
Eingangsspannungsbereiche mit Z-Dioden zu stabilisieren.
Und bei dem jetzt doch recht niedrigen Basisstrom (200µA, real 
vermutlich noch weniger) brauchst du den auch nicht unbedingt in die 
Berechnung einfließen lassen, denn bei den genannten einstelligen mA 
Z-Strom machen die 200µA keinen großen Unterschied mehr - und bei deinen 
genannten 25mA erst recht nicht.

von Klaus H. (hildek)


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Sebastian schrieb:
> Ach ja - kann sich jemand die Abhängigkeit zwischen Ein- und
> Ausgangsspannung erklären? Die sollte ja nicht sein.

Auf welche Schaltung beziehst du dich, mit welchen Werten?

von Sebastian (sp90)


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Klaus H. schrieb:
> Wie kommst du auf Iz_min = 0,1*Iz_max - das ist mir so noch nicht
> begegnet?

Ich bin immer danach vorgegangen:
https://www.elektronik-kompendium.de/sites/slt/1012151.htm

Aber werde nochmal das Datenblatt prüfen, ob da direkt ein Iz_min 
drinnen steht.

Klaus H. schrieb:
> Mit 1k und 60V fließen noch immer 55mA und bringen knapp 300mW
> Verlustleistung.

Meine jetzigen Z-Dioden haben 1,3 W Ptot, auch wenn die Spannung noch 
nicht passt. Aber ich besorg mir demnächst passendere und achte auch 
wieder auf hohe Leistung (leider gibts keinen Teileladen mehr um die 
Ecke).

Ich werde R1 jedenfalls nach und nach reduzieren und schauen wie es 
funktioniert.

Klaus H. schrieb:
> Auf welche Schaltung beziehst du dich, mit welchen Werten?

Beitrag vom 23.12. 15:53

Danke und LG

von Enrico E. (pussy_brauser)


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Sebastian schrieb:
> Beitrag vom 23.12. 15:53

Am 23.12. gab es keinen Beitrag!

Du meinst entweder diese Schaltung um 13:53 Uhr:

Beitrag "Re: Warum funktioniert mein Brückengleichrichter nicht?"

Oder die nachfolgende Schaltung um 15:53 Uhr. Beide Schaltungen sind 
aber vom 31.12.23!

von Carypt C. (carypt)


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ich denke Sebastian bezieht sich auf seine Zeichnung vom 31.12.
Eigentlich müßte ich nach Nuhr einfach mal die Klappe halten. Aber da 
ich mir den Scheit ausgedacht habe, sag ich doch was. Entschuldigung , 
vielleicht findest Du noch bessere bewährte Längsregler-schaltungen zb
 https://www.trifolium.de/netzteil/kap3_2_3.html , idk.
ich meine, R1 ist dafür da den Transistor aufzumachen, die Zenerdiode 
soll bei zu hoher Spannung wieder dicht machen. Die Ausgangsspannung ist 
vom Spannungseinbruch durch den Lastwiderstand (nur der Mikrokontroller) 
abhängig. Je eher der Kondensator durch die Last entlädt, desto geringer 
die Spannung.

Bei geringeren Eingangsspannungen (wechselstrom) hat man erst den 
Diodenflußspannungsverlust (2x 0,7V), den 
Transistordiodenflussspannungsverlust und die 
Wechselstromamplitudenspitze ist nicht breit genug um den Kondensator 
ausreichend zu laden. Vielleicht gibt es noch Phasenschiebung durch die 
Kondensatoren ? Und der Wechselstrom hat ja keinen "Sternpunkt" sondern 
zwei Anschlüsse deren Polarität sinusläufig gegeneinander wechselt und 
dabei 8-60V aufbaut, aber es sind 2 Sinusverläufe addiert, deshalb 
steilere Kurve und die Maxima sind kürzer.

Wie man hier und da liest, sind ja manche Schaltungen schwachsinnig, und 
ich möchte meinen Vorschlag da nicht ausnehmen. Es bleibt halt die 
Frage, was nicht so blöd ist, und wo man es findet. im Katalog blättern 
löst diese Frage aber nicht. Es wird ja hier versucht selbst etwas zu 
lernen. ich zumindest. So gut wie käufliche Produkte wird es trotzdem 
eher selten. wenn hier keiner etwas Besseres vorschlägt ... die Suche 
ist oft sehr langwierig.
ich weiß nicht weiter.

von Klaus H. (hildek)


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Carypt C. schrieb:
> ich weiß nicht weiter.

Mir geht es auch fast so.
Ich habe oben den Kondensator parallel zur Z-Diode 'weggesprochen', aber 
ich fürchte er ist aus einem ganz anderen Grund notwendig: Wenn die 
Eingangsspannung relativ hart angelegt wird (ich gehe mal von einem 
Schalter an Gleichspannung aus), dann wird der recht große 
Ausgangskondensator (der auch nicht so groß sein muss - um einen Tiny zu 
betreiben reichen die üblichen 100nF direkt am IC) dem Transistor heftig 
Strom entnehmen wollen.
Mag sein, dass das bei der Versorgung über Wechselspannung, 
Gleichrichter und Siebelko entspannter wird, denn die können die 
Spannung ja nicht hart anlegen - schon weil die Sinushalbwellen bei 40 
Hz 12.5ms bis zum ersten Hochpunkt benötigen und zudem die LiMa auch den 
Spitzenstrom ausbremst. Der Kondensator an der Z-Diode würde das harte 
Anschalten jedoch ausbremsen. Oder die Strombegrenzung aus deinem Link - 
die braucht aber auch bis zu 0.7V mehr am Eingang.

Zudem: jegliche Art von Z-Dioden-Stabilisierungen sind schwer für einen 
so weiten Eingangsspannungsbereich auslegbar. Z.B. wird der Transistor 
bei der maximalen Eingangsspannung und den angenommenen 100mA 
fünfeinhalb Watt verheizen müssen. Heißt: Leistungstransistor an der 
Stelle und damit auch deutlich mehr Basisstrom. Das hat alles 
Auswirkungen auf den Z-Dioden-Teil, die ja ggf. auch eine mit mehr 
Leistung sein muss, was wiederum mehr Mindeststrom bedeuten kann.

von Sebastian (sp90)


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Sorry, ja ich meinte den Beitrag vom 31.12.2023 15:53

Ich finde eure Ideen und Anregungen gut und eure Erklärungen sehr 
hilfreich. Vielen Dank dafür. Die ersten Tests mit der Schaltung waren 
ja positiv und ich finde das Prinzip gut. Jetzt werde ich mal ein wenig 
mit den Bauteilen spielen und vielleicht noch Kleinigkeiten ändern.

Wenns läuft is gut und wenn nicht hab ich jedenfalls viel über das Thema 
gelernt.

Danke und LG

von Carypt C. (carypt)


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Wie ich diesem Thread Beitrag "Spannungsregler ac-dc" 
entnehmen kann, rät man zum Bau einer Akkuladeschaltung, also den Akku 
als (Kondensator) Zwischenspeicher und dann hinter dem Akku die 
eigentliche Festspannungsregelung für den Mikrocontroller.

Meine Schaltung kann nicht funktionieren, sicher weil auch der 
Lichtmaschineninnenwiderstand die Stromentnahme begrenzt.
der pufferkondensator hinter der gleichrichterschaltung könnte auch den 
spitzenspannungseintrag in die z-dioden verzögern

Ansonsten springt mich dauernd dieses Teil an:
https://de.rs-online.com/web/p/spannungsregler/1770847?cm_mmc=DE-PLA-DS3A-_-google-_-CSS_DE_DE_PMAX_Catch+All-_--_-1770847&matchtype=&&gad_source=1&gclid=EAIaIQobChMI4M7_xYvGgwMVkwkGAB0qdwAJEAQYByABEgLrFvD_BwE&gclsrc=aw.ds

ich habe es mal mit einer Delon-Spannungsverdoppelung-Schaltung 
versucht. Die wandelt die Generatorspannung dann aber in 120V 
Gleichstrom um, das ist keine Schutzkleinspannung mehr sondern 
LEBENSGEFÄHRLICH, dazu kommt noch, daß die 2 Kondensatoren 1mF viel 
zuviel Energie (joule) gespeichert haben. Das ist alles viel zu 
gefährlich. War es vorher auch schon. Nein, die Schaltung verlinke ich 
lieber nicht.

Vielleicht ist es möglich die Standbylichtversorgung eines 
Fahrrad-Rücklichtes an die Moped-Stromversorgung zu koppeln, also den 
Zweck zu entfremden, 60V kann man auch am Fahrraddynamo erreichen. Der 
Ultracap da drin darf nie über ~5V geladen werden, sonst kaputt. Der 
speichert zB 1! Farad. Und die Spannung ist sicher begrenzt. Mehr geht 
wohl nur in der batterie.

von Sebastian (sp90)



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Hallo,

so ich hab jetzt ein paar weitere Tests am Generator gemacht. Anbei die 
Messungen mit der vielverspechendsten Konfiguration:

C1 = 1000 µF
C2 = 150 nF
C3 = nicht verbaut
R1 = 4,7 kOhm
Dz = 5,1 V

Mit R1 = 10 kOhm hat es auch funktioniert, dann war die Spannung am 
Attiny aber etwas geringer. C1 dürfte groß genug sein und C2 scheint 
auch gut zu passen. Also eingentlich haben sich die Tests mit 
Gleichspannung am Netzgerät bestätigt. Dabei wurde R1 mit 2,2 kOhm schon 
ziehmlich heiß, war aber auch nur ein 1/4-Watt-Widerstand.

Jetzt werde ich mir einen Spannungsfesteren C1, einen R1, der etwas mehr 
Leistung verträgt und eine richtige Z-Diode besorgen. Dann kann ich mal 
bei höheren Drehzahlen probieren und R1 vielleicht noch verringern.

Was mir sonst noch im Kopf herumspukt wäre ein weiterer Transistor als 
Schalter, der ab einer gewissen Eingangsspannung weitere Bauelemte 
dazuschaltet. So könnte man den großen Eingangsspannungsbereich 
vielleicht besser in den Griff bekommen falls es anders nicht 
funktioniert.

schöne Grüße!

von Th S. (osszilierer)


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da du eigentlich immer mit Licht fahren solltest würde ich die Spannung 
parallel zur Lampe abgreifen, da hast du immer nur deine +-8V und keine 
Spannungsspitzen und musst nicht immer mit 60V kämpfen, ausser die Lampe 
geht defekt

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Reichen denn 90V max. am Eingang? Dann z.B.:
https://www.pollin.de/p/gaptec-dc-dc-wandler-electronic-sip3-9-90vin-5vout-500ma-11-5x9x17-5mm-352831
Am Eingang würde ich noch eine Drossel und einen Elko vorsehen, um 
Spitzen abzufangen.

: Bearbeitet durch User
von Enrico E. (pussy_brauser)


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Sebastian schrieb:
> Was mir sonst noch im Kopf herumspukt wäre ein weiterer Transistor

Nimm einen Darlington-Transistor, so wie es Carypt weiter oben auch 
schon vorgeschlagen hat. Der BD649 hält 120 Volt aus und kann mit seiner 
Bohrung ggf. auf ein Kühlblech geschraubt werden. Durch den 10k 
Basisvorwiderstand werden sowohl Widerstand, als auch die 6,2 Volt 
Z-Diode nicht mehr so warm.

Die Ausgansspannung bleibt dann immer konstant bei etwa 5V, solange die 
Eingangsspannung größer als 7V ist.

von HaJo (hajohausb)


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Th S. schrieb:
> da du eigentlich immer mit Licht fahren solltest würde ich die Spannung
> parallel zur Lampe abgreifen, da hast du immer nur deine +-8V und keine
> Spannungsspitzen und musst nicht immer mit 60V kämpfen, ausser die Lampe
> geht defekt

Hatte ich letztes Jahr schon geschrieben, mit Paragraph dazu. Er möchte 
aber lieber daß seine Schaltung auch bei illegaler Nutzung funktioniert 
und bricht sich daher gerne einen ab die Spannung in den Griff zu 
bekommen.

von Achim H. (pluto25)


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Oder er möchte einfach das die Schaltung nicht "explodiert" wenn die 
Lampe kaputt geht.
So was würde nicht warm:
https://www.ebay.de/itm/314452275958
Jedoch die max Spannung beachten. Hier lebt es seid 4Mon mit 65V peek.
K.A. wie langlebig es ist.

: Bearbeitet durch User
von Carypt C. (carypt)


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Also hier (3.2.2)  ist der Längsregler beschrieben, den gibt es dann 
noch mal als geregelt : 
https://www.joretronik.de/Web_NT_Buch/Kap3/Kapitel3.html  folgend.
Es steht da, will man größere Ströme schalten -> Darlingtonverschaltung, 
aber auch, daß man mehrere Transistoren parallel ansteuern könnte. Das 
Problem des Spannungseinbruches könnte ja darin liegen in der 
Wechselstromspitze genügend Strom liefern zu müssen.

Ein Ultracap könnte klein genug sein, um trotzdem riesige Kapazität zu 
haben.

von Wolf17 (wolf17)


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Enrico E. schrieb:
> Die Ausgansspannung bleibt dann immer konstant bei etwa 5V, solange die
> Eingangsspannung größer als 7V ist.
Mit 10k wird das mit Umin 7V nichts. Der obere Rbe beim BD649 ist 4k. 
Damit sind mindestens 175µA Ib nötig, um die 0,7V Ube zum Aufsteuern des 
oberen NPN zu erreichen. Für 60mA Ausgangsstrom kommen dann noch ~60µA 
Basisstrom dazu. 235µA an 10k macht 2,35V über den 1,4V der 
Darlingtonbasis. Und die Zenerdiode funktioniert auch nicht ohne Strom.
https://www.farnell.com/datasheets/2853.pdf

von Enrico E. (pussy_brauser)


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Wolf17 schrieb:
> Mit 10k wird das mit Umin 7V nichts. Der obere Rbe beim BD649 ist 4k.

Das habe ich fast befürchtet. Ich wusste nur nicht mehr die 
Widerstandswerte im BD649. Man könnte den 10k noch auf 4k7 reduzieren, 
aber nicht weniger.

Man kann auch noch darüber nachdenken, den Darlington aus zwei einzelnen 
NPN-Transistoren herzustellen (BC337-40 und BD743C), falls das nicht zu 
aufwendig erscheint.

von Frank O. (fop)


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Es gibt auch einen LM317HVT. Der könnte die Spannung ab. Aber 55V bei 
60mA bleiben einfach 3,3W. Da muss der TO220 auf einen Kühlkörper 
geschraubt werden.

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