fahrradlampe

[gafu]

Ich mach mal einen neuen faden auf.

Es geht um eine LED-Fahrradlampe, die Schluss machen soll mit dem herumgefunzel.

Die soll von zwei in reihe geschalteten laptop-akkuzellen versorgt werden, also 6,0-8,4V.
Als lichtquelle habe ich eine 10W COB Led http://www.reichelt.de/LED-High-Power-M ... +H10WG+PWS.
Die 10W led macht im Reflektor eines Mofa-Scheinwerfers ein schönes Licht. Aus gründen der Akkulaufzeit soll sie nur mit etwa 3W befeuert werden, was nebenbei auch die hitzeprobleme entschäft und die effizienz der LED beflügelt.
Im Mofa-scheinwerfer ist auch Platz für die zwei 16850er Zellen, vielleicht sogar für 4 stück.
Die LED hat eine Flußspannung von 11,2V bei 300mA.

Ich habe nun ein wenig gebastelt und einen Step-Up-converter mit dem mc34063a mit externem FET BUZ11 als Schalttranse gebastelt.
Der erzeugt der einfachheit halber konstantspannung von 11,6V und schiebt über einen 1,5 Ohm widerstand Strom auf die LED.

Der wirkungsgrad ist mit 80% für den Regler bei 7,0V am Eingang so mittelmäßig, die verwendete Drossel ist mit 1,5A peak fast ausgereizt.
Die ansteuerung des BUZ 11 Fet mit den eingebauten Bipolartransistoren ebenfalls grenzwertig, weil der eigentlich mehr Spannung aufs Gate braucht.
Es funktioniert aber gerade noch gut genug, das er nur lauwarm wird.




die diode ist eine 1N5822 und der kondensator für den taktgeber im 34063a (am bein 3) hat 1nF

Wenn man nach Step-Up-convertern sucht siehts bei den einfach zugänglichen teilen (reichelt,..) sehr mau aus.
Andere sind sündenkrachteuer (maxim..). Spezial-chips für LED sind meist auf wenige mA (1-2 LED) ausgelegt.

So hatte ich die optimale lage für die LED ausprobiert:
mit einem streifen dosenblech und tesafilm.
das ganze wird freilich aus 1,5mm Alu nachgebaut und die LED mit wärmeleitpaste befestigt.
Die metallplatte trägt den originalen Lampensockel für Bilux lampen.
Damit die Lampe ein Abblendlicht produziert, muss die LED von unten in den Reflektor leuchten.
Schließlich soll die Lampe ja nicht blenden (sonst könnte man auch einfach eine MR-16 Reflektorlampe mit 3x 1Watt LED nehmen)



Positioniert man sich die beiden Lampen auf die eine Seite der bastelstube,
ergibt sich an der gegenüberliegenden Wand folgendes Bild:



Die kleine Lampe ist so eine "Krypton" Akkulampe zum auf den Lenker schnallen, die den Effekt hat, das 10 meter vor einem ein kleiner schmaler leuchtstreifen ist, und man ansonsten gar nichts sieht.



Im Lampengehäuse ist genug platz für Akkus und Elektronik, normal sitzt an der Stelle der Tacho in der Lampe. Die Lampen gibts übrigens für 15 Euro bei ebay (neu)

Von dem Akku in der Lampe werde ich dann gleich noch eine Leitung zum Rücklicht legen, damit das keine extra Batterien mehr braucht.

Denkbar ist auch, mit einer Spannungsverdoppler-Gleichrichtung die Batterien mit dem Fahrraddynamo aufzuladen. (Hat man einen Dynamo ohne Z-Dioden geht die spannung ohne last weit nach oben, dann reicht auch eine normale gleichrichterbrücke)
Wenn man schon mal dabei ist, könnte man noch eine 5V ladebuchse fürs handy anbauen

[Sascha]

Aus dem anderen Thread:

Statt der Stabkerndrossel die ihr Magnetfeld in der näheren Umgebung verteilt, solltest dir mal Ringkerne aus den Materialen 18 und 26 ansehen. Einen dicken Eingangselko solltest du auch noch spendieren.

Es gibt zwar spezielle chips für den anwendungsfall die das irgendwie doch ganz gut können, aber ich ich frage mich was die da drinn anders machen.

Die verwenden wohl entweder einen Low-U_cesat Transistor oder einen FET.

Warum Spannungsverdoppler? Wie du selbst sagst gibt der Dynamo eine hohe Leerlaufspannung ab. Das liegt daran, weil er eine Stromquelle ist. An sich reicht es, den Dynamo gleichzurichten und direkt an den Akku zu schalten. Parallel dazu noch einen Shuntregler, der die Ladeschlussspannung begrenzt. Entweder muss der die volle Dynamopower verbraten können oder du baust ihn so, dass er den Dynamo wegschaltet um Überladung zu verhindern.

[Bastelbruder]

Entweder muss der die volle Dynamopower verbraten können oder du baust ihn so, dass er den Dynamo wegschaltet um Überladung zu verhindern.

Oder den Dynamo kurzschließt, dann verbraucht der gewöhnliche Generator noch weniger Drehmoment als im Leerlauf.
Scheinbar sind die Eisen(Wirbelstrom)verluste auch in den allerteuersten Dynamos so enorm daß man sie mit magnetischer Sättigung wirksam bekämpfen kann.

[gafu]

Aus dem anderen Thread:
Warum Spannungsverdoppler? Wie du selbst sagst gibt der Dynamo eine hohe Leerlaufspannung ab. Das liegt daran, weil er eine Stromquelle ist.

hochwertige modelle haben z-dioden drin, die bei der StVZO-mäßigen beleuchtung mit 2,4W birnchen vorn und 0,6W birnchen hinten verhindern sollen, das das Rücklichtbirnchen durchbrennt, wenn das scheinwerferbirnchen sein leben aushaucht.
Bei so geräten kann es notwendig sein, einen spannungsverdoppler nachzuschalten.

[andreas6]

Hallo,

die Begrenzung sollte sich für diesen Anwendungsfall sinnvollerweise ausbauen lassen. Eine Z-Diode allein dürfte das übrigens nicht sein, denn hier ist eine Wechselspannung zu begrenzen. Wohl eher ist da eine bidirektionale Suppressordiode oder ein Varistor drin.

MfG. Andreas

[gafu]

The AXA HR has the strongest magnets, it delivers the highest current. It contains 2 zener diodes (BZX 85C 7V5) in series, to limit the output voltage. I had to open the glued plastic enclosure in order to remove these diodes for the measurements. This dynamo is often found on branded bikes. I paid EUR 16.99 for the AXA HR.

http://www.pilom.de/BicycleElectronics/Dynamo.htm

der spannungsverdoppler kann auch sinnvoll sein, wenn man mehrere 300mA power-leds in reihe direkt am dynamo anschließen möchte, weil er den strom halbiert.

[gafu]

Wenn man sich ein wenig an die stvzo anlehnt, dann muss die lampe eine batteriekontrolle haben. Also als minimum eine LED, die leuchtet wenn der akku bald entladen ist.
Ich habe mir das bei der kryptonlampe mal angesehen.. ein 3-beiner im TO-92 gehäuse und eine LED, sonst nichts. Die led geht erst an, wenn die akkuspannung gesunken ist.

Umgekehrt wärs ja einfach, einen TL431 mit einem spannungsteiler vorspannen und eine LED ran, deren Flußspannung unterschritten wird wenn der akku sich leert.
Ich grübel da schon ein wenig drüber, aber irgenwie komme ich immer bei einer ganzen hand voll widerstände, dem TL431 und ZWEI transistoren raus.
Das muss doch auch einfacher gehen.

[flogerass]

Ja. Eine LED ein TLV431 und drei Widerstände.
Zwei Widerstände bilden einen Spannungsteiler der die Batteriespannung auf die Referenzspannung runterteilt. Ein Widerstand kommt von Plus zur Kathode des TLV und die LED parallel zum TLV.
Da der TLV431 nur 1,25V als Referenz hat, bleibt die LED aus solange der Referenzpin über 1,25V bleibt.

[gafu]

die spannungsreferenz überbrückt dann die led.
hm, das geht auch mit 2,5v und ner weissen led (den 1,25v typ müsste ich erst bestellen) oder ner blauen..
selbst zwei rote in reihe leuchten erst bei 3,5V.

[flogerass]

Oder so. Muss halt noch genug Spannung da sein, dass sie bei leerem Akku leuchten können.

[andreas6]

Hallo,

stromarm ist das dann aber gar nicht. Diese Schaltung schluckt immer mehr als den Led-Strom. Mit einem Npn als Inverter wird es besser.

MfG. Andreas

[flogerass]

Bei mehreren Watt Licht ist das aber nicht so tragisch. Es war ja auch nicht die Frage wie es effizient geht, sondern mit möglichst wenig Bauteilen.

[Tobi]

Eine Z-Diode, zwei NPN und 2-3 Widerstände reichen auch:
Diode mit R als Spannungsteiler schaltet 1. Transistor durch. 1. Transistor zieht Basis von 2. Transistor auf Minus. 2. Transistor lässt keinen Led Strom fließen.
Sinkt die Spannung unter die Durchlassspannung der Diode, +0,7V von Transistor1, bekommt 2. Transistor Basistrom über nen Widerstand--> Warn Led leuchtet.

Hat sich bei mir bewährt.

[gafu]

Oder so. Muss halt noch genug Spannung da sein, dass sie bei leerem Akku leuchten können.

die idee ist ja, wenn die lampe beim radfahren in betrieb ist, auf dem nachhauseweg zu sehen, das sie aufgeladen werden muss.

bei dem zweizeller-li-akku ist voll ja > 8V
und fast leer etwa 7 Volt.

Ein wenig spielraum hat man da noch, weil ich ja nur etwa 0,6A stromaufnahme habe.
Ich kann ja den spannungsteiler für den 431 mit einem spindeltrimmer einstellbar machen, dann kann man das nachher noch optimal einstellen, so das die warnung gut eine halbe stunde vor leerem akku aufleuchtet. Insgesamt sollte die leuchtdauer ja reichlich 3 Stunden betragen.

stromarm ist das dann aber gar nicht. Diese Schaltung schluckt immer mehr als den Led-Strom. Mit einem Npn als Inverter wird es besser.

mit ein bisschen schummeln könnte ich ja beide vorschläge kombinieren


mit der zusätzlichen BE-diode reicht wohl schon eine LED und eine diode um auf die 2,5v vom tl431 zu kommen. Wie gesagt, den anderen mit der kleineren spannung mag ich nicht extra erst bestellen, tl431 hab ich hier liegen.



Der schaltregler hat nun auch ein festes plätzchen in der lampe gefunden, die feste "blechwand" ist super zum anschrauben von abstandsbolzen.
Wenn die batterie leer ist, neigt der 34063 zu einem ungünstigen timing (tritt mit einem 0,4 Ohm shuntwiderstand aber erst bei 6,0V auf, also wenn die li-akkus sowiso erschöpft sind) welches den FET warm werden lässt. Zur sicherheit bekommt er noch einen kleines Kühlblech beigestellt.
Hier muss man natürlich darauf achten, den FET elektisch isoliert zu befestigen.
Die Elkos sind wegen der erschütterungen natürlich mit heisskleber angepappt.

Unten (gehäuse liegt überkopf) in der lampe sieht man ein (grünes) transparentes sichtfenster, wo ich die akku-leer-led durchscheinen lassen will.
Da die lampe natürlich bei dunkelheit eingeschaltet ist, darf das sowiso nicht allzu hell sein, sonst blendet es beim fahren.

[andreas6]

Hallo,

laut Simulator tut es diese Schaltung ganz gut:

7-v-unterspannungs-led.png (2.44 KiB) 5430 mal betrachtet

Verbrauch normal unter 1 mA, bei leuchtender Low-Current-Led D1 3 mA, dann mit der Spannung absinkend. Zuschaltpunkt der Led ist 7 V, lässt sich mit R1 anpassen. Bei drastisch anderer Schaltschwelle muss noch R4 an den Led-Strom angepasst werden.

MfG. Andreas

[gafu]

sieht ja nett aus. die schaltschwelle vom tl431 ist aber grauenhaft flach, vor allem am "knickpunkt". Die Z-Spannung unterschreitet 1,8V nicht.



da muss ich wohl mal noch etwas experimentieren.

ist das mit ltspice simuliert oder gibts da noch was "besseres" ?

[andreas6]

Hallo,

das ist mit Ltspice simuliert. Allerdings mit dem im Bild zu sehenden Model, denn das aus Ltspice für den TL431 taugt nicht viel.

Der TL431 schaltet hier in diversen praktischen Anwendungen sehr gut durch und hat einen scharfen Knick. Man achte nur auf die kapazitive Belastung, da ist das Teil etwas zickig - siehe Datenblatt. Solange man den kritischen Bereich vermeidet, ist der kleine Dreibeiner leicht anzuwenden.

MfG. Andreas

[gafu]

hat einen scharfen Knick. Man achte nur auf die kapazitive Belastung, da ist das Teil etwas zickig - siehe Datenblatt. Solange man den kritischen Bereich vermeidet,

hmm das hatte ich im datenblatt schon gesehen, das es da eine "sperrfläche" im SOA diagramm gibt.
Die Werte im Diagramm habe ich gerade am lebenden exemplar am steckbrett gemessen. Ich hätte schon einen steileren knick vermutet (blaue linie).
Der Arbeitswiderstand betrug 18kOhm. Vielleicht ist der Z-Strom zu gering.

wenn ich ADJ und K brücke stellt sich aber korrekt 2.51V ein, soweit scheint das schon in ordnung zu sein.
Mal sehen wie es mit einem angehäkelten Transistor aussieht.

edit: also mit dem NPN transistor dahinter siehts gut aus. Spannungsteiler 20K:10k an ADJ, Schaltschwelle 7,0 V.
Im prinzip könnte man den transistor ja weglassen, und die LED direkt vom tl431 überbrücken lassen. Leider ist die minimal mögliche z-spannung zu hoch (eine gelbe LED geht bei 1,8V noch gar nicht ganz aus) und zusätzlich die steilheit der kennlinie zu flach. Mit der verstärkung des transistors wird es dann empfindlich genug.

Mit der spannung über der LED. ab 7V bricht das schlagartig auf ein niveau unter der Flußspannung zusammen.

[andreas6]

Hallo,

schau Dir mal im Datenblatt das Diagramm "Stability Boundary Conditions" an, das meinte ich. Es ist eigentlich in allen neueren und älteren Datenblättern drin. Deine ausgesprochen lausige Kurve kann ich nicht nachvollziehen. Bei welchem Strom ist die entstanden? Unter ein halbes mA A-K-Strom sollte man beim TL431 nicht gehen.

MfG. Andreas

[gafu]

da wird der hase wohl im pfeffer liegen. 7V - 2V z-spannung, also ca. 5V bei 18k geben nur noch 0,3mA.

[andreas6]

Hallo,

das geht definitiv daneben, denn der Strom ist außerhalb der Spezifikation. Halte Dich an das halbe MilliAmpere und gehe nie darunter. Dieser Dreibeiner ist nicht wirklich hungrig, aber ein wenig Strom muss man ihm schon gönnen.

Edit: Der R3 über dem 431 ist zu klein, der sollte 4,7 kOhm haben. Dann bleibt der Strom durch den 431 während des Betriebes immer oberhalb von 0,5 mA. Das Model ist hier besser als das reale Bauteil. Zusätzlich könnte R4 auf 1,8 kOhm vergrößert werden, damit der Strom durch die Led die 3 mA auch nicht geringfügig überschreitet.

MfG. Andreas

[gafu]

weiter gehts. im moment bastel ich gerade an einem akku-schacht, um den akku zum aufladen herausnehmen zu können.

jetzt ist der moment gekommen, wo ich das erste projekt für einen 3d drucker hätte :/
ein akkugehäuse mit einlegekontakten und ein schacht wo das genau reinpasst.

irgendwann werd ich mir vielleicht mal sowas zulegen, bis dahin tränke ich lieber pappewickel mit epoxidharz
wird wohl auf einen 9V clips anschluss hinauslaufen (für die 600mA ist das gut genug).

nur mit dem verschluß bin ich ziemlich am grübeln. Aus handwerklicher sicht und für solidität würde eine schraubverbindung ideal erscheinen.
praktisch bekommt das aber eine -10, da nur mit werkzeug zu lösen.
eine andere idee war ein neodym magnet. irgendwie vertraue ich der sache nicht so recht, weils ja ziemlich gerüttelt und geschüttelt wird beim fahren. bei auftretenden mechanischen resonanzen haut es vielleicht trotzdem den akku raus

oder aus federblech einen rasthaken anbringen?
Ansonsten könnte man am akku ja zusätzlich noch ne ladebuchse mit balancer ankleben, nur ist halt halt nicht viel platz für ne gescheite massive anschlussbuchse.
Die modellbauer verwenden ja einfache pfostenstecker mit steckerwanne. Ist zwar mechanisch alles andere als solide, aber scheint sich ja trotzdem bewährt zu haben. Dann kann man zumindest im heimischen keller aufladen, ohne den akku rausnehmen zu müssen.
Nur hab ich da wieder bedenken mit der feuchtigkeit.. das gammelt doch bald, wenn da ein paar volt zwischen nackten metallkontakten ansteht, und von draussen das wasser dran spritzt. Man bräuchte unverlierbare gummistöpsel die den ganzen schmodder raus halten.

[Sascha]

An meinem Fahrrad hängt ein 8s NiMH-Racingpack als Stromquelle. Befestigt mit einer zweckentfremdeten Halterung eines Fahrradscheinwerfers mit Einrastfunktion. Kleinen Hebel ziehen, schon kann man den Akku aus der Halterung ziehen. Zum Befestigen einfach wieder reinschieben bis es Klick macht.