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Snoopy

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1

Donnerstag, 6. Mai 2004, 15:32

LED Beleuchtung fürs Fahrrad (zum Betrieb am Dynamo)

Hallo zusammen!

Vorweg, ich hab von Schaltungstechnik nicht soo viel Ahnung.

Ein Freund von mir plant eine größere Fahrradreise (Durch Neuseeland und Australien), dafür soll ich ihm eine LED Beleuchtung für sein Bike basteln. Diese soll am Nabendynamo arbeiten. Nu hab ich mir gedacht man nimmt erstmal eine LED Taschenlampe (z.B. sowas ) und bastelt diese mit einem 5V Spannungsregler und einer Diode an den Dynamo dran (der liefert ungefähr 6V bei 0,5A im typischen Geschwindigkeitsbereich). Wenn das von der Helligkeit nicht ausreicht würde ich mal Experimente mit den neuen Power LEDs von www.led-welt.de wagen.
Da der Dynamo leider keine Gleichspannung liefert würde ich das ganze noch mit einem Kondensator puffern.

Meine Fragen:
Wie verschalte ich das ganze ? Auf der Plusleitung erst die Diode, dann der Spannungsregler mit nem passenden Widerstand, wo dann die LEDs dran hängen? Die Dioden brauchen 3,7-4V, gibts Festspannungsregler, die diese Spannung bereit stellen können? Brauche ich einen Low Drop Spannungsregler? Wo sollte der Kondensator angeschlossen werden und welche Kapazität brauche ich?

Kann mir jemand konkrete Vorschläge für Bauteile und eine Verschaltung machen?

Danke
Gruß Sebastian

2

Donnerstag, 6. Mai 2004, 15:52

Als erstes würde ich die Lampen autonom mit je zwei Sätzen Akkus aufbauen, so daß sie nicht an einem Kabelbaum am Fahrrad hängen!
Vorteile:
- Kabelbaum ist schon bei herkömmlicher Beleuchtung stetes Ärgernis
- Lampen leuchten auch im Stand
- Fertige Produkte im Handel erhältlich
- Lampen können abgenommen und umpositioniert werden, also auf das Gepäck geschnallt, bzw. als Taschenlampe verwendet werden (Taschenlampe wegrationalisiert!)

Zum Gleichrichten solltest Du einen Brückenglichrichter verwenden (besserer eta), dann erst mit Kondensator Puffern. Mit dem Strom den gerade nicht gebrauchten Satz Akkus aufladen.

Grüße
Malte

Snoopy

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3

Donnerstag, 6. Mai 2004, 16:33

Deine Argumentation ist schon klar Malte, aber es sollten definitiv keine Akkus mit im Spiel sein auf einer Fahrradtour mit 8000-10000km in 6 Monaten durch zu großen Teilen kaum zivilisiertes Gebiet soll die Energieversorgung autonom erfolgen. Das ist auch kein Problem, da der Nabendynamo einen guten Wirkungsgrad hat und mechanisch absolut unproblematisch ist (ist ja nix anderes als ein Aussenläufer als Generator).
Der Kabelbaum stellt kein Problem dar, da die Masse ja eh am Fahrradrahmen anliegt brauche ich ja nur Plus.

4

Donnerstag, 6. Mai 2004, 17:44

Akkus und Nabendynamo-Ladegerät SIND autonom. Haben aber den Vorteil, daß die Beleuchtung gepuffert und weniger Wartungsanfällig ist.

Wenn man Akkus im Standardformat nimmt, bekommt man im Notfall sogar Ersatz in Form von Batterien an jeder Tanke, bzw. bei Menschen, die man mal trifft.

Habe selber auf Fahrradtouren meine Lampen tagsüber mit 'ner kleinen Solarzelle geladen... Brauchte also nicht mal einen Dynamo ;)

Wenn Dein Kumpel nachts fahren will braucht es richtig Leistung! ob da LEDs reichen? Wir sind nie nachts gefahren, aber mit einer normal-kleinen Fahrradlampe durch unbeleuchtete Tunnel.
Das war der reinste Horror! Man sieht nur exakt den Teil, den die Lampe anstrahlt.
Probiert die Lampe unbedingt vorher in einer WIRKLICH dunklen Gegend (Meckpomm) mit dem Fahrrad aus. Australien/Neuseeland sind nachts stockdunkel!

Grüße,
Malte

Snoopy

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5

Donnerstag, 6. Mai 2004, 19:32

Ja, das mit der Helligkeit ist echt ein Problem, aber im extremfall 3x12 Leuchtdioden sollten schon ein wenig Lich machen, ich fahre mit meinem CatEye Opticcube (5 LED Linsen system) gelegentlich im Dunkeln durch den Grunewald, aber schneller als 10km/h geht echt nicht, man sieht halt nur einen hellen Fleck. Das genau wollen wir über viele unfokussierte LED's vermeiden. Das mit dem Akku ist sicher eine Überlegung wert, wobei das Rücklicht aber eh schon eine Standlichfunktion hat und man im Zweifelsfall gesehen werden sollte. Erstmal gehts aber darum überhaupt ein Lauffähiges System zu basteln, ob da noch ein Akku dran kommt sehen wir dann. Wobe sich hier eine Lipozelle anbieten würde, man muss sie ja nicht bis 4,2V laden, es reichen ja auch 4,0V, diese Spannung überleben die LEDs noch ganz gut.

6

Donnerstag, 6. Mai 2004, 22:03

RE: LED Beleuchtung fürs Fahrrad (zum Betrieb am Dynamo)

Vergiß das ganze mit den Vorwiderständen und Spannungsreglern! Die brauchst Du nicht!!! Im übrigen würdest Du nur Energie verbraten. :D
Wenn ich mich richtig erinnere, dann gibt der Dynamo ca. 12 V von sich. Deine LEDs brauchen 4V, also schalte je 12V/4V= drei in Reihe. Deine LEDs leuchten nur wenn sie in der richtigen Richtung angeschlossen sind, in der "falschen" fließt kein Strom. Also würde ich beide Richtungen des Wechselstroms ausnutzen... Du willst 36 LEDs verwenden, jede Reihe hat drei, macht also 12 Reihen... Davon würde ich 6 Reihen mit der "positiven" Seite am Kabel und der "negativen" am Rahmen und die übrigen 6 genau andersrum anschliessen.

Gruß
Michael
Ja, ich habe die Suchfunktion, Google, MetaGer usw. benutzt...:D

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Snoopy

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7

Donnerstag, 6. Mai 2004, 22:16

So einfach gehts leider nicht, superhelle LED´s haben eine sehr geringe Sperrspannung (6V in diesem Fall), wenn man diese überschreitet produziert man sehr schnell teuren Müll. Noch dazu kommt, dass ein Dynamo ein sehr hochohmiger Generator ist, der bei geringerer Last weit mehr Spannung liefert als mit einer normalen Glühbirne (ausgelegt sind Dynamos auf 6V 0,5A, 12V Systeme sind zwar inzwischen zugelassen aber noch nicht käuflich zu erhalten). Und die Spannung nimmt mit der Geschwindigkeit natürlich noch zu.

8

Freitag, 7. Mai 2004, 01:12

Moment! Wenn Du die LEDs in Reihe schaltest, dann teilt sich auch die Spannung. Egal ob in Sperrrichtung oder nicht.
Aber wenn es wirklich 6V sind, dann sollte es ein Low-Drop Spannungsregler tun.
Ja, ich habe die Suchfunktion, Google, MetaGer usw. benutzt...:D

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Snoopy

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9

Freitag, 7. Mai 2004, 09:44

Unter www.nabendynamo.de habe ich die folgende Grafik gefunden:



Da sieht man, wie die Spannung mit der Last variiert.

Und das hier ist das Datenblatt einer superhellen LED von www.led-welt.de .

10

Freitag, 7. Mai 2004, 11:51

Irgendwo habe ich gelesen, dass selbst die allercoolsten neuen LEDs keinen wesentlich besseren Wirkungsgrad als eine Halogenlampe haben :-)

Snoopy

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11

Freitag, 7. Mai 2004, 12:40

Selbst wenn es so wäre, die LEDs halten auf jeden Fall länger!

DonKracho

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Beruf: Dipl. Ing. Elektrotechnik

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12

Freitag, 7. Mai 2004, 13:21

Nur mal nebenbei bemerkt: auch Beleuchtungsmittel für Fahräder sind zulassungspflichtig. Mit ewas Pech kann die Polizei verlangen, dass so etwas wieder abgebaut wird.
/DonKracho
Schraubst Du noch, oder wohnst Du schon?

Snoopy

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13

Freitag, 7. Mai 2004, 13:56

Das ist schon klar, da die Tour aber wie gesagt nicht durch das bürokratische Deutschland geht ist es mir relativ wurst. Nebenbei bemerkt ist die Polizei hier in Berlin über jedes beleuchtete Fahrrad glücklich, da Nachts mehr als die Hälfte der Räder ganz ohne Licht fährt. So lange man den Verkehr nicht blendet sagen die auch nichts.

Ich will hier aber keine Grundsatzdiskussion über LED oder Halogen oder Zulassungen führen, ich suche nur nach einer Lösung für mein Schaltungstechnisches Problem.

Wie von Malte vorgeschlagen werde ich einen Brückengleichrichter verwenden und mit einem Spannungsregler arbeiten. Kann mir jemand einen Spannungsregler nennen, mit dem ich 3,7V generieren kann? Bzw. was brauche ich bei einem nicht Festspannungsregler für Bauteile um damit 3,7V zu erhalten? Und wie muss das ganze verschaltet sein?

hopfen

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14

Freitag, 7. Mai 2004, 15:15

wenns noch etwas heller werden sollte nur wen nkein Vorwiderstand erforderlich ist. Den Brückengleichrichter durch 4 Schotky Dioden ersetzen.
Zusätlich ein Elko an den Gleichrichter und es gibt Nachleuchten für ein paar sek das dann schön langsam immer schwächer schwächer wird.
Die Dioden leuchten nähmlich noch auch noch im µA Bereich gut sichtbar.

Das ist vorallem im Busch recht praktisch wenn man mal über eine Schlange stolpert und sonst plötzlich im Dunkeln liegt ;-)
Horst wünscht viel Spaß beim Fliegen und experimentieren. - Einige Infos auf flying . . CDR Motore & Micromodelle: flying(alt)

Snoopy

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15

Freitag, 7. Mai 2004, 15:55

Nur zum verständnis, was haben die 4 Schotky Dioden gegenüber einem Brückengleichrichter für einen Vorteil? Der Brückengleichrichter besteht doch auch nur aus 4 Dioden oder?

Zu meiner anderen Frage, womit muss ein variabler Spannungsregler beschaltet sein, damit ich 3,7V rauskriege?

hopfen

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16

Freitag, 7. Mai 2004, 17:52

Wenn du einen Spannugsregler verwendest machts eh keinen Sinn.
die Ausgangspannung wär bei Schotky Dioden bei gleichem Strom um mehr als 1 Volt höher. Die normale (Silizium Dioden) Brückenschaltung vernichtet 2 Volt.
Vom Spannungsregler würd ich Dir speziell in Australien abraten. Leds im Grenzbereich haben eine sehr scharfe Strom Kennline, da kann der Strom bei konstanter Spannung (minimaler Spannungsänderung, bzw Temperaturerhöhung) blitzartig über die zulässigen Grenzen ansteigen. Leds Haben einen sehr niederen Innenwiderstand, ich verwend die sehr gerne als Low Power, Low Cost, Super Zener Dioden.

Eine Beschaltung für eine Spannungsstabilisierung mit LM 317 findest du hier. Der Strombegrenzungswiderstand R5 darf dann nicht verwendet werden.
Nur R1 und R2
http://free.pages.at/flying/Beardmore.html#Lader
durch Reduktion des R2 ca 470 Ohm) kommst Du auf 3,7 Volt herunter
Die Regler Eingangsspannung muss aber um mindestens 1,7 Volt über der Ausgangsspannung liegen. Also nur wenn genügend Reserven vorhanden sind empfehlenswert. Verluste.

Aus dem Diagramm des Dynamos geht hervor das er bis 12 Volt durchaus gut arbeitet was dafür spricht 2-3 Dioden in serie zu schalten.

Der LM 317 geht auch zur Stromstabilisierung. ebenfalls mit minimaler Verlustspannung von > 1,7 Volt
Dabei wird nur R 1 verwendet R = 1,25 / I = 2,5 Ohm für 500 ma
R2 = Null
der Verbraucher wird dann statt des R 5 Angeschlossen.

Für wenig Verlust bei niederen Drehzahlen würd ich den Strom mit normalem Transistor begrenzen. Das Prinzip sieht du im Lipoly universallader um T 1
Dabei kann die Verlustspannung je nach Auslegung bis auf ca 0,1 Volt reduziert werden.
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Snoopy

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17

Freitag, 7. Mai 2004, 20:37

Danke, das ist mal eine Antwort, auf die ich gewartet habe :ok:

Ich habe mir bei Conrad heute einen Bausatz für einen LM317-T Spannungsregler gekauft, ist auch nicht teurer als die Einzelteile und man hat gleich die Platine.

hopfen

RCLine User

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18

Freitag, 7. Mai 2004, 20:49

najo, ansich braucht man für die Monsterschaltung gar keine Platine
:nuts:
Werd mir vieleicht auch mal ein paaaar POWER LED beschaffen.
Mein Rennrad leuchtet schon seit 2 Jahren mit eine ultrahellen normalen blauweisen und einer Lithium Zelle bei 3ma - max 80 ma in 4 Stufen.
War mit der Lampe schon auf Höhlenforschung unterwegs, nur für ganz dunkle Nacht mit dem Renrad reichts nicht. Nachgeladen hab ich bisher einmal ;-)
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Snoopy

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19

Samstag, 8. Mai 2004, 00:14

So, ich habe das gute Stück jetzt mal zusammengebraten und mit 3LEDs getestet. Sieht leider noch nicht so gut aus. Als Ausgangsspannung beschränke ich micht auf 3,5V (das reicht für volle Helligkeit), leider leuchten die LEDs erst ab 7V Eingang vernünftig. Da wird wohl noch ein Low Drop Spannungsregler fällig, nur welcher? Bei Conrad habe ich nur einen gefunden, der max. 800mA ab kann, ich bezweifel, dass das reicht.
Etwas enttäuscht hat mich allerdings die Pufferung durch den 1000µF Kondensator, die ist praktisch nicht wahrnehmbar. Ich werde mal ein oder zwei 4400er von nem Mainboard dranlöten.
Ein weiteres Problem wird wohl die Verlustleistung am Längsregler, der heizt sich bei 7V eingang und nur 3 LEDs auf 40°C auf, eigentlich wollte ich das ganze in ein wasserdichtes Gehäuse packen...

Na mal schauen, wird schon werden.