Trafo/Übertrager für Fahrraddynamo?

[Markus Imhof]

Hi ihr,

das alte Problem: LEDs für einen Fahrradscheinwerfer.
Nachdem die Wahl der LEDs, Optik(en) und des Generators (sowieso)
geklärt sind, bastele ich zur Zeit an einer entsprechenden Elektronik
(na gut - ich versuche, eine zu entwerfen, bis jetzt als Trockenübung).
Wenn ich alle Features reinkriegen will, die ich möchte, wird das dann
allerdings reichlich
- kompliziert
- groß
- wirkungsgradschwach.

Die einfachste Variante (2 Luxeons in Serie über Gleichrichter direkt am
Dynamo) ist zwar von bestechender Einfachheit, bringt aber auch nicht
mehr an Maximalleistung als ein normales Halogenbirnchen - vor allem
dann, wenn ich das Rücklicht (einzelne LED) einfach über Vorwiderstand
parallel abgreife.

Also meine Frage: kann mir jemand sagen (bitte einigermaßen
detailliert/Narrensicher - bei Ferrit bin ich ein absoluter Laie), ob es
Sinn macht und wie so etwas aussehen sollte:
Ein Trafo, der zwischen Dynamo und Scheinwerfer eine vernünftige
Übersetzung darstellt.

Der Dynamo liefert:
~500 mA Strom, Spannungsbegrenzt durch Drehzahl (in der Praxis je nach
Dynamo etwa 1V/(km/h)), mit etwa 10...150 Hz, sinnvoller Bereich ab etwa
20 Hz

Die LEDs wollen:
~750 mA Strom (als Richtlinie für den Hauptscheinwerfer, sollte ein
brauchbarer Kompromiß zwischen Leistung und Mindestgeschwindigkeit sein)
bei etwa 7..7.5 Volt, dazu ein Abgriff/eine zweite Wicklung für etwa 100
mA/3V...200mA/5V für's Rücklicht (unkritisch, kann durch Vorwiderstände
begrenzt werden)

Also Sekundärseitig etwa 6 Watt, Regelung durch die primärseitige
Strombegrenzung (des Dynamos)mit einem Stromverhältnis von 1:1.5

Optional Belastung bis 15W (sek. 15V/1A) bei Frequenzen >100 Hz zum
Laden eines Bleiakkus (gut, eventuell weitere Wicklung dafür nötig -
oder halt doch 'n Schaltwandler).

Das Wicklungsverhältnis würde ich ja vielleicht gerade noch so
hinkriegen, was mir aber völlig schleierhaft ist:
- geeigneter Kern (Größe, Material), vorzugsweise aus dem
Conrad/RS-Standardprogramm, vorzugsweise einfach zu wickeln
- Wicklungsdaten (reicht eine Wicklung für Pri+Sek+Hifsspannung, oder
sollte ich drei Wicklungen nehmen - Potentialtrennung ist unkritisch):
Windungszahlen, Drahtstärke (ok, das dickste, was halt noch in den
Querschnitt passt)
- Tipps zum Anpassen des Trafos für andere Dynamos/Scheinwerfer?
- Wechselwirkungen zwischen Trafo und Dynamo (Olaf?)

Gruß
Markus

 

[Peter Heitzer]

Markus Imhof <markus_imhof@gmx.de> wrote:
: Hi ihr,

: das alte Problem: LEDs für einen Fahrradscheinwerfer.
: Nachdem die Wahl der LEDs, Optik(en) und des Generators (sowieso)
: geklärt sind, bastele ich zur Zeit an einer entsprechenden Elektronik
: (na gut - ich versuche, eine zu entwerfen, bis jetzt als Trockenübung).
: Wenn ich alle Features reinkriegen will, die ich möchte, wird das dann
: allerdings reichlich
: - kompliziert
: - groß
: - wirkungsgradschwach.
Der vielversprechendste Ansatz:
Gleichrichter (Schottky wg. geringerem Spannungsabfall) und danach
einen Schaltregler. Wenn du mit max. ca. 80% eta zufrieden bist, könnte ein
MC34063 (umgebauter Handylader) brauchbar sein.

 

[Frank Scheffski]

Am Tue, 1 Jun 2004 16:21:42 +0200, schrieb "Markus Imhof"
<markus_imhof@gmx.de>:

Also Sekundärseitig etwa 6 Watt, Regelung durch die primärseitige
Strombegrenzung (des Dynamos)mit einem Stromverhältnis von 1:1.5

Die Konstruktionszeichnung für einen Transformator, der aus einem
3W-Dynamo 6W Ausgangsleistung zaubert, hätte ich gerne;-)

Also brauchst Du einen anderen Generator, als den Standard-
Fahrraddynamo und der könnte dann ja auch gleich gleich richtig
gewickelt/dimensioniert sein.


MfG

Frank

P.S.: Wie sind eigentlich die Öffnungszeiten vom Patentamt?

 

[Dieter Wiedmann]

Frank Scheffski schrieb:

Die Konstruktionszeichnung für einen Transformator, der aus einem
3W-Dynamo 6W Ausgangsleistung zaubert, hätte ich gerne;-)

Da lach mal lieber nicht vorschnell, die 3W sind auf einen ganz miesen
Arbeitspunkt bezogen. Mit einer MPP-Regelung kannst du aus so einem
Murksdynamo gut 10W ziehen.

Also brauchst Du einen anderen Generator, als den Standard-
Fahrraddynamo und der könnte dann ja auch gleich gleich richtig
gewickelt/dimensioniert sein.

Früher(*) konnte man die Fahrraddynamos noch auseinanderschrauben und
umwickeln.


Gruß Dieter

(*) eingetragens Warenzeichen der Gute_alte_Zeit_AG.

 

[Olaf Schultz]

Dieter Wiedmann wrote:

Frank Scheffski schrieb:

Die Konstruktionszeichnung für einen Transformator, der aus einem
3W-Dynamo 6W Ausgangsleistung zaubert, hätte ich gerne;-)

Da lach mal lieber nicht vorschnell, die 3W sind auf einen ganz miesen
Arbeitspunkt bezogen. Mit einer MPP-Regelung kannst du aus so einem
Murksdynamo gut 10W ziehen.

Hm, ich hab da IIRC was von 200 W in Erinnnerung Vor allem weil Markus ja
nun eindeutig die Kenndaten vom Nabendynamo genannt hat und den auch treu
als Nabendyamo einsetzt und nicht als Felgenläufer

Also brauchst Du einen anderen Generator, als den Standard-
Fahrraddynamo und der könnte dann ja auch gleich gleich richtig
gewickelt/dimensioniert sein.

Früher(*) konnte man die Fahrraddynamos noch auseinanderschrauben und
umwickeln.

Heute auch, nur ist's ein bißchen Aufwand. Aber flexible Hersteller in
D-Land machen sowas auch von Haus aus, zumindest denken die es an

viele Grüße,

Olaf Schultz

 

[Dieter Wiedmann]

Olaf Schultz schrieb:

Hm, ich hab da IIRC was von 200 W in Erinnnerung Vor allem weil Markus ja
nun eindeutig die Kenndaten vom Nabendynamo genannt hat und den auch treu
als Nabendyamo einsetzt und nicht als Felgenläufer

Stimmt, die Frequenz hätte mir das sagen sollen. Aber Murksdynamo war
auch nicht auf *seinen* bezogen, sondern auf solche, die die
Reifenflanken schon seit Jahrzehnten strapazieren.


Gruß Dieter

 

[Markus Imhof]

Peter Heitzer wrote:

Markus Imhof <markus_imhof@gmx.de> wrote:
Hi ihr,

das alte Problem: LEDs für einen Fahrradscheinwerfer.
Nachdem die Wahl der LEDs, Optik(en) und des Generators (sowieso)
geklärt sind, bastele ich zur Zeit an einer entsprechenden Elektronik
(na gut - ich versuche, eine zu entwerfen, bis jetzt als
Trockenübung). Wenn ich alle Features reinkriegen will, die ich
möchte, wird das dann allerdings reichlich
- kompliziert
- groß
- wirkungsgradschwach.
Der vielversprechendste Ansatz:
Gleichrichter (Schottky wg. geringerem Spannungsabfall) und danach
einen Schaltregler. Wenn du mit max. ca. 80% eta zufrieden bist,
könnte ein MC34063 (umgebauter Handylader) brauchbar sein.

Da bin ich gerade:
- Linearregler, um die Spannung bei schnellerer Fahrt ohnen nennenswerte
Last unter ~60V zu halten - sonst werden die Elkos zu groß (und bei 76 V
geben die Wandler auf)
- erster Wandler mit primärstromregler auf 500 mA und
sekundärspannungsbegrenzung und sekindärstrombegrenzung für >15...60V
und -> ~14.4V/<1A zum Akkuladen, und um die Elektronik hintendran nicht
zu überstrapazieren
- zweiter Wandler 14V -> 650 mA@~7V für den Hauptscheinwerfer
(Stromgeregelt, Unterspannungsabschaltung damit er überhaupt anläuft und
nicht den Generator im Kurzschluß hält)
- dritter Wandler 14V -> 4.5V spannunggeregelt für Rücklicht und den
Li-Lader (Standlichtversorgung)
- weiterer Kleinkram für Fernlichtschalter, Helligkeitssensor,
Dynamoüberwachung/Standlichtschaltung

Mit Gleichrichtern, Siebung, Elkos, Wandlerspulen etc. komme ich dann
doppelseitig auf etwa 100x80 mm2 (1/2 euro - 1/3 euro wird kaum klappen,
1/4 eure garantiert nicht) - und ich denke nicht, daß ich nach dem
zweiten Wandler mehr als 80% in die LEDs kriege.

Alternativ hab' ich gestern abend nochmal mit dem Epcos-Ferritprogramm
rumgespielt. Danach könnte ein ETD59 in N67 die 10W bei 100Hz übertragen
können. Der braucht dann maximal 63 mm Breite, kostet 20 Euronen und
könnte die drei Wandler überflüssig machen. Die PM- und E-Kerne will ich
mir noch mal anschauen, die PM werden dann aber auch schon wieder
teurer. Ist dann halt nicht so flexibel (sprich auch: kann nicht so
variabel am Dynamo lutschen), aber ich will zum Anderen ja auch
schließlich radfahren und nicht Hardware debuggen....

Gruß
Markus

 

[Uwe Hercksen]

Markus Imhof schrieb:

Der Dynamo liefert:
~500 mA Strom, Spannungsbegrenzt durch Drehzahl (in der Praxis je nach
Dynamo etwa 1V/(km/h)), mit etwa 10...150 Hz, sinnvoller Bereich ab etwa
20 Hz

Die LEDs wollen:
~750 mA Strom (als Richtlinie für den Hauptscheinwerfer, sollte ein
brauchbarer Kompromiß zwischen Leistung und Mindestgeschwindigkeit sein)
bei etwa 7..7.5 Volt, dazu ein Abgriff/eine zweite Wicklung für etwa 100
mA/3V...200mA/5V für's Rücklicht (unkritisch, kann durch Vorwiderstände
begrenzt werden)

Also Sekundärseitig etwa 6 Watt, Regelung durch die primärseitige
Strombegrenzung (des Dynamos)mit einem Stromverhältnis von 1:1.5

Hallo,

da stimmt doch was nicht, der Dynamo ist doch für 6 V Nennspannung und 3
W nach StVZO ausgelegt.
Du aber willst 0,75*7,5=5,6 W + 0,2*5=1 W also 6,6 W insgesamt
verbraten, hinzu kommen noch die Umwandlungsverluste.

Lies mal hier:
http://www.zynzek.de/LED-Fahrrad/led-fahrrad.html
http://www.brix.de/verkehr/fahrrad/beleuchtung.html

Bye

 

[Ingolf Pohl]

Markus Imhof wrote:

- zweiter Wandler 14V -> 650 mA@~7V für den Hauptscheinwerfer [...]
- dritter Wandler 14V -> 4.5V spannunggeregelt für Rücklicht [...]
- weiterer Kleinkram für Fernlichtschalter, Helligkeitssensor [...]
Dynamoüberwachung/Standlichtschaltung [...]

doppelseitig auf etwa 100x80 mm2 [...]

Mensch Markus, ist das nicht etwas übertrieben?
Bei meinem letzten (leider geklautem) Fahrrad hatte ich einen SON im
12Volt-Betrieb. Vorne 'ne Halogenlampe mit 12W/5W (ca.412mA) mit Goldcap
gepufferter Standlicht-LED und hinten ein Goldcap gepuffertes Rücklicht mit
'nem stromgesteuerten Schaltregler für die LED. Das Rücklicht nahm an
12Volt 6mA und war genauso hell, wie die gekauften. Die Dauer der
Standlichtfunktion hat jede Amplephase gereicht. Naja und als besonderer
Bonbon hat sich das Teil je nach Helligkeit selbst an oder ausgeschaltet.
Der ganze Kram passte gut in die Kauflampen und lief einige Jahre ohne dass
ich mich darum kümmern musste, eben nur Radfahren...

Gruß Ingolf

--
Ingolf Pohl

 

[Markus Imhof]

Ingolf Pohl wrote:

Markus Imhof wrote:

- Linearregler [...]
- zweiter Wandler 14V -> 650 mA@~7V für den Hauptscheinwerfer [...]
- dritter Wandler 14V -> 4.5V spannunggeregelt für Rücklicht [...]
- weiterer Kleinkram für Fernlichtschalter, Helligkeitssensor [...]
Dynamoüberwachung/Standlichtschaltung [...]

doppelseitig auf etwa 100x80 mm2 [...]

Mensch Markus, ist das nicht etwas übertrieben?

Sach ich doch, deswegen der Trafo...

Bei meinem letzten (leider geklautem) Fahrrad hatte ich einen SON im
12Volt-Betrieb. Vorne 'ne Halogenlampe mit 12W/5W (ca.412mA) mit
Goldcap gepufferter Standlicht-LED und hinten ein Goldcap gepuffertes
Rücklicht mit 'nem stromgesteuerten Schaltregler für die LED. Das
Rücklicht nahm an 12Volt 6mA und war genauso hell, wie die gekauften.
Die Dauer der Standlichtfunktion hat jede Amplephase gereicht.

Aber nicht für meinen Arbeitsweg, der enthält ca. 20 Minuten mit 6
km/h....

Deswegen die requirements:
- Dynamo (SON) für Fahrlicht
- LED-Fahrlicht mit maximierter Leistung (2*Luxeon mit >= 650 mA in 2/2
Lumotech)
- Standlichtbetrieb bei unzureichender Dynamoversorgung für >> 30
Minuten
- Fernlicht (Akkubetrieb) für Überlandfahrt
- Fernlichtakku wird mit Überschußleistung ("Überschuß" = tbd) während
der Fahrt geladen
- automatische Ein-/Umschaltung (aus - Standlicht - Fahrlicht)

Wenn ich auf's Fernlicht verzichte (oder den Akku abnehme und an der
Steckdose lade), 20% weniger Helligkeit vorne hinnehme und meine
Ansprüche an's Standlicht reduziere komme ich auch ohne den Kram aus.
Will ich aber nicht. Und ich will nur 1 (einen) Schalter an der Anlage
haben: den Taster für's Fernlicht.

Gruß
Markus

 

[Markus Imhof]

Uwe Hercksen wrote:

Markus Imhof schrieb:

Hi Uwe,

Der Dynamo liefert:
~500 mA Strom, Spannungsbegrenzt durch Drehzahl (in der Praxis je
nach Dynamo etwa 1V/(km/h)), mit etwa 10...150 Hz, sinnvoller
Bereich ab etwa 20 Hz

Die LEDs wollen:
~750 mA Strom (als Richtlinie für den Hauptscheinwerfer, sollte ein
brauchbarer Kompromiß zwischen Leistung und Mindestgeschwindigkeit
sein) bei etwa 7..7.5 Volt, dazu ein Abgriff/eine zweite Wicklung
für etwa 100 mA/3V...200mA/5V für's Rücklicht (unkritisch, kann
durch Vorwiderstände begrenzt werden)

Also Sekundärseitig etwa 6 Watt, Regelung durch die primärseitige
Strombegrenzung (des Dynamos)mit einem Stromverhältnis von 1:1.5


Hallo,

da stimmt doch was nicht, der Dynamo ist doch für 6 V Nennspannung
und 3 W nach StVZO ausgelegt.

Was ja noch lange nicht heißt, daß ich mich daran halten muß. Der Dynamo
liefert wenn's sein muß auch 220 Volt und 110 Watt....

Du aber willst 0,75*7,5=5,6 W + 0,2*5=1 W also 6,6 W insgesamt
verbraten, hinzu kommen noch die Umwandlungsverluste.

Lies mal hier:
http://www.zynzek.de/LED-Fahrrad/led-fahrrad.html

Für eine Straßenverkehrsbeleuchtung ziemlicher Blödsinn.

http://www.brix.de/verkehr/fahrrad/beleuchtung.html

Ganz nett - reicht mir aber nicht...

http://www.enhydralutris.de/ wurde, glaube ich, schon mal genannt.

Gruß
Markus

 

[Uwe Hercksen]

Markus Imhof schrieb:

Was ja noch lange nicht heißt, daß ich mich daran halten muß. Der Dynamo
liefert wenn's sein muß auch 220 Volt und 110 Watt....

Hallo,

hmm, Dir war nicht einmal klar das Du den Ferritkern für einen Trafo
nach der zu übertragenden Leistung und Frequenz aussuchen musst und da
soll ich Dir die Aussage glauben das der Dynamo auch 110 Watt liefert?
Wobei bei 10 bis 150 Hz recht schwere Kerne nötig sind. Die hohen
Schaltfrequenzen bei Schaltnetzteilen nimmt man auch deswegen damit ein
kleiner Kern für die Leistung reicht.

Mag sein das da aus dem Dynamo mehr als 3 W herauszuholen sind,
meinetwegen auch 6 oder gar 10 W, aber 110 W glaube ich Dir bei einem
Fahrraddynamo nicht.

Bye

 

[Ingolf Pohl]

Markus Imhof wrote:

Aber nicht für meinen Arbeitsweg, der enthält ca. 20 Minuten mit 6
km/h....

Ok, sowas gibt's hier nur bei massivem Gegenwind ;-) aber in so einer Stärke
ist das selbt hier selten...

Ostseewindgrüße aus Kiel

Ing.olf

 

[Harald Wilhelms]

Uwe Hercksen <hercksen@mew.uni-erlangen.de> wrote in message news:<40BDC0A6.6080000@mew.uni-erlangen.de>...

Markus Imhof schrieb:

Was ja noch lange nicht hei t, da ich mich daran halten mu . Der
Dynamo
liefert wenn's sein mu auch 220 Volt und 110 Watt....

Hallo,

hmm, Dir war nicht einmal klar das Du den Ferritkern f r einen Trafo
nach der zu bertragenden Leistung und Frequenz aussuchen musst und da

soll ich Dir die Aussage glauben das der Dynamo auch 110 Watt liefert?
Wobei bei 10 bis 150 Hz recht schwere Kerne n tig sind. Die hohen
Schaltfrequenzen bei Schaltnetzteilen nimmt man auch deswegen damit ein
kleiner Kern f r die Leistung reicht.

Mag sein das da aus dem Dynamo mehr als 3 W herauszuholen sind,
meinetwegen auch 6 oder gar 10 W, aber 110 W glaube ich Dir bei einem
Fahrraddynamo nicht.

....zumal es einem normalen Menschen schwer fällt, mehr als 100W
"Leistungsoutput" zu erzeugen. Bisschen was soll ja schliesslich auch
noch für die normale Vorwärtsbewegung übrigbleiben, oder handelt es sich
um ein Standfahrrad?
Gruss
Harald
PS: Wobei Markus insofern recht hat, das es sich bei einem Fahrraddynamo
umeine ziemlich ideale Stromquelle (und keine Spannungsquelle) handelt.

 

[Markus Imhof]

Harald Wilhelms wrote:

Uwe Hercksen <hercksen@mew.uni-erlangen.de> wrote in message
news:<40BDC0A6.6080000@mew.uni-erlangen.de>...
Markus Imhof schrieb:

Was ja noch lange nicht hei t, da ich mich daran halten mu . Der
Dynamo
liefert wenn's sein mu auch 220 Volt und 110 Watt....

Hallo,

hmm, Dir war nicht einmal klar das Du den Ferritkern f r einen Trafo
nach der zu bertragenden Leistung und Frequenz aussuchen musst und
da

soll ich Dir die Aussage glauben das der Dynamo auch 110 Watt
liefert?
Wobei bei 10 bis 150 Hz recht schwere Kerne n tig sind. Die hohen
Schaltfrequenzen bei Schaltnetzteilen nimmt man auch deswegen damit
ein
kleiner Kern f r die Leistung reicht.

Mag sein das da aus dem Dynamo mehr als 3 W herauszuholen sind,
meinetwegen auch 6 oder gar 10 W, aber 110 W glaube ich Dir bei einem
Fahrraddynamo nicht.

...zumal es einem normalen Menschen schwer fällt, mehr als 100W
"Leistungsoutput" zu erzeugen. Bisschen was soll ja schliesslich auch
noch für die normale Vorwärtsbewegung übrigbleiben, oder handelt es
sich
um ein Standfahrrad?

Es war - AFAIK - ein Testaufbau, bei dem ein Nabendynamo eines deutschen
Herstellers als Walzendynamo (bzw. auf einem Teststand) betrieben wurde.
Im Stand.
Beim Fahrrad würde ich das nicht einsetzen wollen...

Im ursprünglichen Aufbau sieht das dann halt so aus, daß ich mir einen
26"-Nabendynamo in ein 20"-Laufrad einbauen (lassen) will, damit kriege
ich grob 1V/(km/h) bei ~500 mA Last. Ich kriege die 6W dabei erst
später, als (normalerweise lt. StVZO/TA) das Licht voll da sein sollte -
damit kann ich leben. Die höhere Ausgangsleistung des Dynamos braucht
natürlich auch mehr Tretleistung, wird aber bei dem Wirkungsgrad dieses
Dynamos in Vergleich zu einem normalen Seitenläufer keine Rolle spielen.
Kritisch wird's dann erst wieder, wenn ich bei höherern
Geschwindigkeiten zu viel Leistung aus dem Dynamo ziehen wollte (z.B.
über den angesprochenen MPP).

Gruß
Markus