Schaltplan IQ FLY SENSO

[crashpilot2]

...Das sind mir aber doch zu viele Bauteile, da ich noch ein paar Lampen bauen will....

Manfred

Hallo Manfred,
das erscheint natürlich schon etwas heavy für den Zweck. Auch wenn ich eigentlich ein Halbleiterfan bin: Spontan würde ich da eher an ein Stromstoßrelais denken. Gilt zwar als schwer erhältlich, aber sowas gibt's tatsächlich zu kaufen, z.B. Conrad Artikel-Nr. 505455 - 62. Das Teil hat eine Spule, mit der man es abwechselnd ein- und ausschalten kann, wenn ich das richtig verstehe, ist das genau die Funktion, die du haben willst. Wenn es dir nicht zu groß oder zu teuer ist, ist das sicher die einfachste Lösung. Du kannst dann mit dem Taster direkt den Spulenstrom schalten.
Zu deiner Schaltung: Wenn der Brückengleichrichter die Leerlaufspannung des Dynamos kann (z.B. normale Schottkydioden), dann kannst du dir eine Menge Teile sparen, indem du den Schalter hinter dem Gleichrichter einfügst:
Der zweite Brückengleichrichter ist dann unnötig, da der erste ja schon ständig Gleichspannung liefert. Das Triac samt Optokoppler und Nulldurchgangsschalter brauchst du nicht, weil du dann ja nur noch Gleichspannung schalten musst (--> MOSFET). Wenn du einen P-Kanal-MOSFET nimmst, kannst den mit dem ON/OFF-Controller über einen npn-Transistor (BC337-40) ansteuern. Den P-Kanal-FET schließt du mit S an den Pluspol vom Gleichrichter, D an die Crees und G verbindest du über eine Z-Diode 10 V parallel zu einem 100 k Widerstand mit S. Der npn kommt mit E an Masse (Minuspol des Gleichrichters), B über 100 k an den On/Off-Controller, C über 100 k an G vom P-Kanal-FET.

Kannst dir ja mal überlegen, ob du es so machen willst.

Gruß

crashpilot2

 

[msenn]

Hallo crashpilot2,

erst mal vielen Dank für die Tips.
Das Stromstoßrelais ist zu groß und relativ teuer (und zu einfach).

Also ich wollte eigentlich schon den MOSFET-Gleichrichter von Jürgen verwenden.

Nun, das Problem mit der Leerlaufspannung am MOSFET-Gleichrichter muss ich erst mal konkret mit dem Messgerät während des Fahrens abchecken.
Mal schauen wie viel Strom man verbrauchen muss, damit die Spannung unter den zulässigen MOSFET-Werten liegt.
Dann steht Deinem Vorschlag eigentlich nichts mehr im Wege.

Gruß Manfred

 

[msenn]

P.S.:
Der ON-Off-Controller hat auch einen invertierten Ausgang.
Dann kann man den Transistor sparen.
Gruß Manfred

 

[crashpilot2]

P.S.:
Der ON-Off-Controller hat auch einen invertierten Ausgang.
Dann kann man den Transistor sparen.
Gruß Manfred

Hallo Manfred,
ich glaube, das ist keine so gute Idee. Bei ausgeschaltetem Licht hast du am Source vom MOSFET je nach Geschwindigkeit und Begrenzerschaltung ziemlich hohe Spannungen, so 10 bis 30 V.
Da dein On-Off-Controller vermutlich mit 5 V läuft, kann seine Ausgangsspannung nicht viel höher als 5 V werden, wenn er "Off" ist. Wenn du das mit dem Gate vom FET verbindest, "sieht" der FET ein paar Volt zwischen Source und Gate und schaltet ein. Aber nicht so richtig, denn dadurch sinkt die Spannung an S ab, bis die Differenz zur Gatespannung gerade noch so ausreicht, um ihn so halb eingeschaltet zu lassen. Dann verbrätst du einen Teil der Dynamoleistung im FET, und der Scheinwerfer lässt sich nicht richtig ausschalten.
Dieses Problem lässt sich mit dem zusätzlichen Transistor vermeiden.

Gruß

crashpilot2

 

[msenn]

Hallo Crashpilot,

ok, gut zu wissen dass man doch nicht auf den Transistror verzichten kann ...

Gruß Manfred

 

[msenn]

Hallo Crashpilot,

ich habe die Schaltung nochmal umgestellt.
Jetzt verwende ich einen N-Kanal Mosfet (wegen der besseren Verfügbarkeit) um den Strom zu schalten.
Du kannst ja nochmal einen Blick darauf werfen. Danke ...

Gruß Manfred

 

[crashpilot2]

Hallo Manfred, grundsätzlich müsste es so funktionieren, wie du es gezeichnet hast (ich nehme an, das Kästchen unten links soll einen optischer Sensor darstellen). Allerdings gibt es jetzt dadurch Probleme, dass der Schalter hinter dem Gleichrichter angeordnet ist. Bei ausgeschalteter Beleuchtung läuft der Dynamo ja im Leerlauf und liefert ziemlich viel Spannung (kann leicht mehr als 40V werden), und das müssen jetzt alle angeschlossenen Bauteile aushalten: der Gleichrichter, der Spannungsregler, der 3,3uF-Kondensator, und der Ausgang von deinem Sensor (dieser verträgt wahrscheinlich nicht mehr als seine Betriebsspannung, also 5V). Außerdem kannst du für diese Schaltung nicht den MOSFET-Gleichrichter verwenden (falls du das vorhattest), denn die MOSFETs bekommen am Gate die volle Dynamospannung ab, vertragen aber nur 20V oder so. Außerdem hat der MOSFET-Gleichrichter den unangenehmen Nebeneffekt, dass die MOSFETs bis (fast) zum Nulldurchgang des Sinus eingeschaltet bleiben, und das verträgt sich nicht mit deinem 3,3uF-Ladekondensator.
Das Problem mit der hohen Dynamospannung lässt sich vermeiden, wenn man wie Bumm im IQ Fly Senso den Schalter vor dem Gleichrichter anordnet. Dann kann die Spannung am Gleichrichter nur etwa so hoch werden wie an den LEDs. Leider ist die Schaltung dadurch deutlich komplizierter, weil die Sensorschaltung eine eigene Stromversorgung braucht, die auch bei hohen Spannungen kaum Verluste produziert, und weil der Schalter Wechselstrom schalten muss.
Wenn du dein Konzept weiterverfolgen willst, nimmst du besser statt des MOSFET-Gleichrichters einen Schottky-Diodengleichrichter, der dann mindestens 50V aushalten muss, und hängst den 100k-Widerstand und den Emitter vom Transistor auch an die 5V. Statt Spannungsregler ist dann besser eine Z-Diode mit Vorwiderstand 10kOhm, weil der Spannungsregler die Spitzenspannung vom Dynamo wahrscheinlich auch nicht sicher verträgt.
Ein generelles Problem bei deiner Schaltung ist, dass die LEDs bei Schrittgeschwindigkeit nicht leuchten, weil die Spannung dann nicht reicht. Deshalb verwende ich einen Aufwärtswandler, der bei zu geringer Spannung diese hochsetzt - ist halt noch ein bisschen mehr Aufwand.

Grüße
Crashpilot

 

[msenn]

Hallo Crashpilot,

das mit der hohen Leerlaufspannung ist wirklich ein Problem.
Nach Messungen kommt man locker auf über 50V, das ist richtig, selbst wenn man die Schaltung mit einigen Milliamperes belastet.

Am liebsten wäre mir, wenn ich den MOSFET-Gleichrichter verwenden könnte, und die Wechselspannung davor schalten könnte.
Dazu bräuchte ich halt MOSFETs, die um die 60V abkönnen.
Welche Typen könnte man da verwenden?
Wo bekommt man die?
Welche werden in der IQ Fly verwendet?

P.S.: Poste doch mal Deine Schaltung mit dem Aufwärtswandler ...

Gruß Manfred

 

[JuergenH]

Bitte nicht vergessen: es gibt eine ganz einfache Lösung, die hohe Leerlaufspannung zu vermeiden: einfach immer das Licht eingeschaltet lassen.

Manche, gerade die preiswerteren Nabendynamos haben recht hohe Leerlauf-Verluste. Diese Nabendynamos lassen sich anscheinend mit eingeschalteter Beleuchtung leichter bewegen als ausgeschaltet; = noch ein Argument, die Beleuchtung immer eingeschaltet zu lassen.

Es gab hier ab dem Frühjahr das Projekt "Tagesfahrlicht". Als zusätzlichen, nicht unwichtigen Bonus gibt es ein Mehr an Sicherheit, gerade tagsüber, wenn man als Radfahrer leicht übersehen wird.

Jürgen

 

[crashpilot2]

Hallo Crashpilot,
...Poste doch mal Deine Schaltung mit dem Aufwärtswandler ...

Aber klar doch:

Ein paar Erläuterungen dazu:

• Ich benutze nur 2 LEDs. Die Schaltung dürfte aber auch mit 3 LEDs funktionieren, siehe unten.
• Die Sensor-Schaltung mit dem Doppel-MOSFET und Schottky-Gleichrichter entspricht etwa dem IQ Fly Senso, nur dass ich einen diskreten Schmitt-Trigger verwende. Natürlich kann man stattdessen auch einen Komparator oder Opamp nehmen.
• Der Aufwärts-Wandler arbeitet mit einem variablen Tastverhältnis, das mit steigender Versorgungsspannung immer geringer wird. Sobald die Spannung zum Betrieb von 2 LEDs ausreicht, erreicht das Tastverhältnis 0%, d.h. der Aufwärtswandler ist ausgeschaltet und der Strom fließt einfach durch L1. Die Schaltung funktioniert bereits unter 3V, dann beträgt das Tastverhältnis ca. 50 %, und die Spannung für die LEDs wird von L1 geliefert.
• Das Ganze dürfte auch mit 3 LEDs funktionieren, nur muss D1 dann eine höhere Spannung haben, damit der Wandler später abgeschaltet wird. Wenn für D1 eine zu hohe Spannung gewählt wird, arbeitet der Wandler immer. Dann leuchten die LEDs zwar, aber die Dynamospannung kommt einfach nicht hoch, deshalb gibt der Dynamo nicht die volle Leistung ab. Deshalb sollte man D1 sorgfältig dimensionieren! Für das Feintuning kann man den Wert von R2 noch etwas variieren.
• Für IC1 kann auch ein billigerer Typ verwendet werden. Wichtig ist nur, dass der Verstärker einen Rail-to-Rail-Ausgang hat und bei 3 V Versorgungsspannung schon funktioniert.
• D15 soll nur verhindern, dass sich die Schaltung selbst zerstört, wenn die Verbindung zu den LEDs unterbrochen wird.
• L1 muss nicht unbedingt eine Ringkern-Drossel sein, es ist aber wichtig, dass es sich um eine Speicherdrossel (keine Entstördrossel) handelt. Sie muss für mindestens 500 mA dimensioniert sein und der Innendwiderstand sollte möglichst gering sein (max. 0,4 Ohm). Die Induktivität ist relativ unkritisch, sie darf zwischen 100 uH und 220 uH liegen.
• T5 und T6 können auch andere Typen sein, sie müssen aber die Spannung vom Dynamo (durch D14/15 begrenzt) aushalten.
• D14 und D15 sind unbedingt erforderlich, weil im Leerlauf die Spitzenspannung sogar deutlich über 50V liegen kann!

Ich will nicht behaupten, dass diese Schaltung die allein Seligmachende ist, es gibt natürlich auch andere Lösungsmöglichkeiten, aber ich habe sie jetzt schon einige 100 km lang unter harten Bedingungen erprobt, und sie funktioniert bestens und ist bereits ab 5 km/h praktisch flackerfrei. Natürlich könnte man auch die Sensor-Schaltung weglassen etc. Eine Kombination mit dem MOSFET-Gleichrichter ist allerdings aus den bereits beschriebenen Gründen NICHT möglich(!!!).

Manfred, zu den MOSFETs:
Der MOSFET, den ich verwende (IRF7341), hält 55V aus und ist bei Reichelt für 50 ct (2 St. im SO-8-Gehäuse) erhältlich: http://www.reichelt.de/?;ACTION=3;L...wQAR0AABoVjiM0797bad1fd5a95aa7d1a86cdf4d68b69.

 

[msenn]

Hallo Crashpilot,

wow, super Schaltung, bist Du Elektro-Ing?

Ich glaube ich werde einen Teil dieser Schaltung für meine Zwecke verwenden, habe aber noch ein paar Fragen dazu:

An T3 sehe ich keinen Schutz für Ugs. Ich glaube der T3 verträgt auch nicht mehr als +-20V Ugs, was im Leerlauf doch anliegen kann, oder?

Im Prinzip könnte ich den Wechselspannungsschalter so übernehmen. Jedoch würde ich den Step-Up-Wandler nicht verwenden. Dann könnte ich doch auch den MOSFET-Gleichrichter verwenden, oder spricht da etwas dagegen?

Gruß Manfred

 

[crashpilot2]

Hallo Manfred,
mit T3, das ist ganz einfach. Der Schaltungsteil um T5/T6 ist ein Spannungsregler, der die Betriebsspannung für den Schmitt-Trigger (T7/T8) auf ca.3 V konstant hält, egal ob der Dynamo 4 V liefert oder 50 V. Der Bezugspunkt dieser 3V sind die beiden S-Anschlüsse von T3. Also kann die Spannung am Kollektor von T8 (und damit die Gate-Spannung der FETs) auch nur 3V werden. Das reicht gerade, um T3 sicher durchzuschalten. Die 20 V können in keinem Fall überschritten werden. Der Witz dieser Schaltung (die übrigens nicht auf meinem Mist gewachsen ist, sondern aus dem IQ Senso stammt) ist, dass sie bis 50V verträgt und sehr geringe Verluste hat.

Zu deiner Frage: wenn du den Wechselspannungsschalter so übernimmst und keinen Step-Up-Wandler verwendest, kannst du natürlich den MOSFET-Gleichrichter ohne Änderung verwenden. Hinter dem Gleichrichter darf aber kein Lade-Elko (wie bei mir C3) sein, weil sich der MOSFET-Gleichrichter deutlich anders verhält als ein Dioden-Gleichrichter.
Der Nachteil dieser Lösung ist, dass die LEDs bei sehr geringer Geschwindigkeit gar nicht leuchten und auch bei etwas höherer Geschwindigkeit noch relativ stark flackern. Um zumindest das erste Problem zu lösen, solltest du bei geringer Geschwindigkeit eine oder zwei von den LEDs kurzschließen - dazu habe ich irgendwo hier im Forum mal eine simple Schaltung gesehen.

Viel Erfolg.
Grüße

Crashpilot

 

[ohropax]

Ich will nicht behaupten, dass diese Schaltung die allein Seligmachende ist, es gibt natürlich auch andere Lösungsmöglichkeiten, aber ich habe sie jetzt schon einige 100 km lang unter harten Bedingungen erprobt, und sie funktioniert bestens und ist bereits ab 5 km/h praktisch flackerfrei. Natürlich könnte man auch die Sensor-Schaltung weglassen etc.

Hallo Crashpilot2,

deine Schaltung scheint genau meine Wünsche zu erfüllen. Mich würde aber mal interessieren, wie skalierfähig die Schaltung ist und wie man sie gegen Fehlbedienung absichern könnte. Im Detail:

• Wieviele LEDs kann die skizzierte Schaltung in vorliegender Form in Reihe betreiben?
• Was ist der dominante Faktor bei der Bestimmung der minimalen Eingangsspannung um bei x LEDs in Reihe Licht zu haben? Ist es eher (1V + x*Vf) oder eher (x*1V + Vf)?
• Auf einer schnellen Abfahrt kann die Leerlaufspitzenspannung eines Nabendynamos auch 100V überschreiten. Was müsste an der Schaltung geändert werden, damit sie den Notfall, dh Kabelbruch im Verbraucher bei Vmax, übersteht und was würde mit dem Verbraucher bei Wiederherstellung des Kontaktes (Wackelkontakt) geschehen? Würde er Impuls-gegrillt?

Grüsse,
Marcus

 

[crashpilot2]

Hallo Marcus,
Antworten siehe unten!

• Wieviele LEDs kann die skizzierte Schaltung in vorliegender Form in Reihe betreiben? - Es gibt da keine prinzipielle Grenze, da so ein Aufwärtswandler theoretisch beliebig viel Spannung liefern kann. Mit 4 LEDs müsste es jedenfalls noch ganz manierlich funktionieren. D1 muss je nach Zahl der LEDs angepasst werden, aber nicht wegen des Wandlers, sondern damit der Übergang zwischen Wandlerbetrieb und kontinuierlichem Betrieb gut funktioniert. Für 4 LEDs brauchst du wahrscheinlich eine Z-Diode zwischen 4,7V und 6,2V. Wenn die Z-Spannung zu gering ist, gibt es einen mittleren Geschwindigkeitsbereich, wo die LEDs deutlich dunkler sind als bei geringen oder hohen Geschwindigkeiten. Wenn sie zu hoch ist, bleibt die Schaltung immer im Wandlerbetrieb, die Dynamospannung bleibt wegen der hohen Last dann bei wenigen Volt, und die LEDs erreichen nicht die maximale Helligkeit. Außerdem muss C3 bei 4 LEDs natürlich mindestens ein 16V-Typ sein.
• Was ist der dominante Faktor bei der Bestimmung der minimalen Eingangsspannung um bei x LEDs in Reihe Licht zu haben? Ist es eher (1V + x*Vf) oder eher (x*1V + Vf)? - Einen solchen Faktor gibt es bei dieser Art von Spannungswandler nicht. Der Wandler funktioniert einfach so, dass bei eingeschaltetem FET die Spule an der Betriebsspannung liegt und der Strom durch die Spule ansteigt, bis der FET abgeschaltet wird. Dann will die Spule genau diesen Strom weiterfließen lassen - da der FET gesperrt ist, also durch die LEDs. Die Spannung hängt dabei nur vom angeschlossenen Verbraucher (also von der Anzahl der LEDs) ab. Wenn du viele LEDs anschließt, wird die Spannung automatisch höher. Allerdings baut sich dann der Strom auch entsprechend schneller ab, so dass der durchschnittliche Strom durch die LEDs dann geringer ist. Ist ja klar, man kann nicht mehr Leistung an den LEDs erwarten, als der Dynamo liefert. Übrigens ist der Wirkungsgrad der Schaltung nahe 100 %, wenn man eine geeignete Spule nimmt.
• Auf einer schnellen Abfahrt kann die Leerlaufspitzenspannung eines Nabendynamos auch 100V überschreiten. Was müsste an der Schaltung geändert werden, damit sie den Notfall, dh Kabelbruch im Verbraucher bei Vmax, übersteht und was würde mit dem Verbraucher bei Wiederherstellung des Kontaktes (Wackelkontakt) geschehen? Würde er Impuls-gegrillt? - Dazu muss gar nichts geändert werden, da D14/D15 die Spannung immer auf +/-48V begrenzen. Auch bei einem Wackelkontakt passiert nichts, weil die Impedanz (Innenwiderstand) des Dynamos bei wachsender Geschwindigkeit immer höher wird, wodurch der Strom begrenzt ist. In D14/15 wird auch keine große Leistung verbraten, da nur die Spitzen der Dynamospannung abgeschnitten werden.

Grüße

crashpilot2