Re: Das Forumsladegerät - Akkus laden über Nabendy

Hi freaks,
herzlichen Dank, für Euer Willkommen!

Ok, also zur Steuerung:

Mein erstes Konzept war eine digitale Lösung mit C-Mos IC’s, da ich ursprünglich vorhatte die dabei entstehende Schaltung als Programm in einen Mikrocontroller zu übertragen. Es stellte sich dann aber im Lauf der Entwicklung heraus, dass für die Anpassung an die Geschwindigkeit 2 Schalter ausreichten, da sich damit bereits 4 Anpassungsstufen erzielen lassen. Ich war ursprünglich von 16 Anpassungsstufen, mit 4 Schaltern und 4 Kondensatoren ausgegangen – da bräuchte allerdings die Steuerung mehr Strom, als sich durch die genauere Anpassung
herausholen lässt. Ursprünglich hatte ich auch vor, die Schalter mittels Mos-Fets zu realisieren, die sich ja ohne Steuerstrom ansteuern lassen – dabei ließ sich allerdings kein so hoher Wirkungsgrad erzielen, wie mit Schaltern bzw. Relaiskontakten. Ein Relais braucht allerdings (trotz kleiner Trickschaltung) 5mA Steuerstrom, der aber erst bei höheren Geschwindigkeiten benötigt wird, da unter 13 km/h (ersteAnpassungsstufe) kein Relais angesteuert wird.

Das digitale Konzept sieht folgendermaßen aus:
Mit der Wechselspannung des Dynamos (ca. 0-100Hz) wird ein Optokoppler angesteuert – Ergebnis ist eine potentialfreie Rechteckspannung (Frequenz proportional zur Geschwindigkeit). Damit lässt sich ein C-Mos-Zählerbaustein ansteuern. Der Zählerbaustein wird 4x pro Sekunde zurückgesetzt – d. h. je weiter er in diesen 250 Millisekunden zählen kann, um so höher ist die Geschwindigkeit bzw. die Drehzahl des Dynamos. Über Codierschalter wird der Zählerstand ausgelesen und steuert dann bei Erreichen des richtigen Zählerstandes über eine kleine Diodenmatrix und Schalttransistoren das entsprechende Relais an. Soweit die digitale Lösung, die sich sehr gut auf einen Mikrokontroller übertragen lässt.

Verwendet habe ich dann allerdings das analoge Konzept:
Mit der Wechselspannung des Dynamos (ca. 0-100Hz) wird ein Optokoppler angesteuert – Ergebnis ist eine potential- und störungsfreie Rechteckspannung (Frequenz proportional zur Geschwindigkeit). Die Rechteckimpulse werden mittels Operationsverstärker in Nadelimpulse einer festen Impulsbreite umgewandelt und anschließend integriert. Ergebnis ist somit eine (der Wechselspannungsfrequenz des Dynamos proportionale) drehzahlabhängige Gleichspannung.

3 weitere Operationsverstärker arbeiten als Grenzwertschalter, deren Grenzwerte über 3 Potis einstellbar sind. Sie vergleichen die o. g. Gleichspannung mit denen an den Potis eingestellten Werten. Ausgewertet wird wieder über eine kleine Diodenmatrix – das jeweilige Relais wird dann direkt angesteuert.

Zur Frage nach einem Shunt:
Ich habe einen 0.1 Ohm-Widerstand in die Ladestromleitung eingebaut – er dient aber nur der Strommessung. Das Ganze ist so angeordnet, dass Entladung ein negatives Vorzeichen am Instrument ergibt. Ich kann also während der Fahrt sehen, ob meine Verbraucher mehr Strom fressen, als ich gerade hineintrete. Von den Verlusten hält sich der 0.1 Ohm-Widerstand in Grenzen – z. B. bei einem Ladestrom von 500mA ergeben sich 50mV Spannungsabfall, was einem Verlust von 25mW ergibt...

M f G, Johann

PS
Als Anhang noch einige Messreihen und Erläuterungen bzgl. Ladekonzepte