LED Fahrradbeleuchtung mit diversen Funktionen

    Hi,


    mein Dad hat mich gebeten ihm ein Fahrradlicht zu bauen das folgendes können soll.
    -Betrieb an einem Nabendynamo
    -möglichst hell
    -Standlicht
    -automatisch an wenns dunkel wird und aus wenns hell wird
    -Anschluss fürs Rücklicht



    Ich hab an 5 Leds gedacht, 3x P4 kaltweiß 2x warmweiß mit Reflektoren und ner vernünftigen Glasscheibe drauf.
    Der Dynamo bringt aber nicht sofort genug Spannung für alle 5 also muss spannungsabhängig eine nach der anderen angehen. Ich denke das ich dann in meiner Reihenschaltung die überschüssigen überbrücken muss.
    Standlicht: Liege ich richtig damit dass wenn ich ein Elko oder wie die Teile heißen, die mit 1F und mehr parallel zu einer Led schalte das er sich dann mit der Betriebsspannung aufläd und ich mein Standlicht habe? Evtl. noch nen Widerstand das es etwas länger hält und nicht am Anfang den ganzen Strom frisst.
    Wie die Dämmerungsfunktion geht, keine Ahnung da bin ich voll auf eure Hilfe angewiesen.
    Zu guter letzt noch das Rücklicht, es wird normalerweiße parallel zum Vorderlicht geschalten soll aber auch mit dem Vorderlicht an und aus gehen.


    Ich freue mich auf Tipps und Unterstützung.


    Gruß
    Andi

    1F = 1As. Damit hättest du also, rein von der Einheit her 1 Sekunde lang ein Ampere. Bei denen 5LEDs wäre das keine ganze Sekunde lang Licht.


    Die LEDs solltest du lieber parellel denn in Reihe schalten, sonst wird das nix. Außerdem wirst du eine Konstantstromquelle brauchen, denn die Spannung vom Dynamo wird je nach Geschwindigkeit deutlich schwanken.



    Wofür die warmweißen LEDs? Auf der Straße ists doch nun wirklich egal.

    Danke für die schnell Antwort. Ich wollte das Standlicht nur für eine Led die auch nur als Positionslicht leuchten soll, wie siehts denn dann mit dem Elko aus?


    Was die Dynamo angeht, der bringt maximal 500mA und die Spannung steigt mit der Geschwindigkeit ich denke also das ich mit der Reihenschaltung sehr gut beraten bin. Es geht mir hauptsächlich um die Umsetzung der Funktionen spannungsabhängiges überbrücken und das hell/dunkel/ein/aus.

    Also vorab: Ich bin ein großer Fan von Nabendynamos.


    Am Rennrad fahre ich derzeit eine Eigenbaulampe mit zwei XR-E Q5 in Reihe an einem Schottky-Gleichrichter und mit einem 0,1F-Goldcap als Glättung. Damit kommen wir auch schon zu den Problemen des Dynamobetriebs: Der ND liefert eine Wechelspannung mit geschwindigkeitsproportionaler Frequenz. Bei niedrigem Tempo flackern besonders einfache LED-Lampen daher stark. Abhilfe schafft nur ein Elko zum Glätten. Andererseits ist die Leistung des ND sehr begrenzt (5 LEDs machen nichtmal für einen Tempobolzer Sinn, vier sollten das Limit sein). Um diese begrenzte Leistungsfähigkeit optimal auszunutzen, sollten so wenig Fremdverbraucher und Verluste wie möglich eingebaut werden. Optimal ist eine Gleichrichtung über Mosfets (siehe MTB-News.de), da so ein minimaler Spannungsverlust am GR entsteht. Leider verträgt diese Form der Ansteuerung keine Puffer-Elkos (zumindest nicht über alle LEDs). Ein Puffer-Elko parallel über eine LED wird wiederum nur mit der Flussspannung der LED geladen, also im Falle eines Goldcap nur zu ~3/5 seiner Kapazität ausgelastet.
    Insgesamt widersprechen sich leider also der Wunsch, die maximal sinnvolle Zahl an LEDs einzusetzen und eine Glättung/Pufferung.


    Zu Deinen Fragen:
    Bei den MTB-News gibt es jemanden, der das Zuschalten weiterer LEDs zu einem 2er-Paket mittels µC gelöst hat. Er greift als Versorgung die Spannung über die zwei LEDs ab, so dass er nach Sperrdiode und Glättung eine saubere Versorgungsspannung für den µC hat. Den lässt er anschließend Flankenwechsel zählen und steuert über Schwellwerte MOSFETs an, welche die Überbrückung der (2?) zusätzlichen LEDs übernehmen. Das ist m.E. die sauberste und verlustärmste Variante, wenn man über die entsprechenden Kenntnisse verfügt.
    Eine Einschalt-Automatik ist für mich irgendwie sinnlos, da ich die Belastung durch Lichtbetrieb nicht fühle und eine solche Schaltung wieder unnötig Leistung frisst.


    Gruß, Uwe

    Hi,
    ich habe den selben Nabendynamo wie man Dad und habe drei Rebel an einem Gleichrichter ohne Glättung dran, dazu eben das Rücklicht parallel. Die drei fangen ab ca. 7 km/h das leuchten an und haben bei spätestens 15 km/h keinen merklichen Helligkeitszuwachs mehr. Auch das Flackern ist ab rund 10 km/h nicht mehr sichtbar. Leider muss ich sagen das man die ca. 10 Watt die der Dynamo "frisst" schon merkt also hell/dunkel/ein/aus macht schon Sinn, ich zieh bei meinem einfach immer das Kabel ab wenn ich Tags mal länger fahr (Trekkingrad).


    http://www.alldatasheet.com/da…45879/SIEMENS/UAA180.html
    funktioniert das mit sowas?
    wie integrier ich dann die Dämmerungsfunktion?

    Das Rücklicht würde ich an einer LED abgreifen. Mit einem Widerstand zur Stromreduktion bist Du dann immer bei konstanter Helligkeit. Würdest Du eine Zuschaltautomatik realiseren, würde Dein Rücklicht eine gestufte Spannung abbekommen.


    Ich verstehe das Datenblatt so, dass das IC a) eine Versorgungsspannung von min. 10V benötigt, b) diskrete Schaltvorgänge nur bei Spannungssprüngen von 4V sicherstellt und c) nur 10mA LED-Strom mitmacht. Sprich, das Ding macht mehr Ärger als sonstwas.
    Spannungssprünge wirst Du bei Deinem Planbetrieb nicht bekommen, da die Spannung immer exakt der Flussspannung der angeschlossenen LEDs @500mA entspricht. Das ist beim ND ja gerade der Trick. Du bekommst also keine Spannungskurve. Deshalb bleibt kaum eine andere Möglichkeit als die Frequenzauswertung.


    Wenn Deine drei Rebels erst bei 7km/h leuchten, hast Du einen sehr schlechten Gleichrichter. Selbst beim schieben bekomme ich ein helles Flackern. Wie schnell/wo fährt Dein Vater? Bei einem Durchschnittstempo unter 25km/h machen mehr als drei LEDs (derzeit würde ich XP-Gs nehmen) kaum Sinn. Der Gewinn durch vier LEDs macht sich wirklich erst bei 30km/h bemerkbar. Dafür lohnt sich m.E. der Mehraufwand nicht.


    Gruß, Uwe!

    Das Rücklicht an einer Led ist auf jeden Fall ne gute Idee, das werde ich so übernehmen.
    Wenn ich das jetzt mit nem Mikrocontroller mach und die Versorgungsspannung an zwei Led's abgreife mit ner Diode (die ist wegen der Dropspannung um von den rund 7V an den beiden runterzukommen richtig?) dann muss ich doch noch ein Elko mit einbauen das der Mikrocontroller nicht sofort stromlos ist. Oder ist es egal wenn dem der Saft ausgeht wenn ich steh?


    Mein Dad fährt in der Regel Durchschnittsgeschwindigkeiten zwischen 28 und 30. Es ist also mit einer "Reisegeschwindigkeit" von ca. 34 km/h zu rechnen.

    Die Sperrdiode und der Elko sind gedacht, um eine stabile Versorgung des µC zu gewährleisten. Der Elko klar zur Glättung/Pufferung, die Diode um die Spannung runter zu bringen und einen Rückfluss der Elko-Ladung in die Versorgung zu verhindern. Dann könntest Du nämlich weiterhin einen MOSFET-Gleichrichter einsetzen. Die Flussspannung an zwei LEDs @500mA dürfte bei ~6V liegen, nicht bei 7. Mit 0,7V Drop durch die Diode wärest Du also direkt bei 5,3V, was für die meisten µC noch OK sein dürfte.
    Die Schaltung solltest Du so auslegen, dass bei Nichtbetrieb des µC die restlichen LEDs abgeschaltet sind. Sonst müsstest Du einen größeren Speicher für die Controllerversorgung einbauen.


    Gruß, Uwe!

    Zitat von Hiho

    ein Elko oder wie die Teile heißen, die mit 1F und mehr

    Die Teile mit 1F und mehr heißen korrekt Doppelschichtkondensatoren, sind aber als Goldcap oder Supercap bekannt.

    Zitat von Iopodx

    1F = 1As.

    Hier im Forum sind die elektrischen Einheiten wirklich vogelfrei, jeder darf sie um die Ecke bringen ;) Korrekt ist 1F = 1As/V, das heißt, ein 1F-Kondensator hat bei 5V Spannung 5As Ladung und bei 3V 3As. Wenn man ihn von 5V auf 3V entlädt, gibt er dabei folglich 2As ab.

    Zitat von kampfgnom

    Wenn Deine drei Rebels erst bei 7km/h leuchten, hast Du einen sehr schlechten Gleichrichter.

    Oder einen Dynamo mit sinusförmigerer Spannung als z.B. der SON, der bei kleinen Drehzahlen eher Pulse ausgibt.

    Zitat von kampfgnom

    einem 0,1F-Goldcap als Glättung

    Die Dinger haben Innenwiderstände von > 10 Ohm, zur Glättung würde ich einen normalen Elko benutzen.

    wenn ich die Spannung für eine eventuelle Steuerung über Mikrocontroller messen will kann ich doch einfach nen großen Widerstand nehmen, den zu allem parallel schalten und dann an dem die Spannung messen. Oder haben die Mikrocontroller überhaupt keinen Eingang der eine Spannung messen kann?

    Klar können µC Spannung messen, allerdings sind die Spannungsunterschiede nicht allzu groß. Deshalb empfiehlt es sich eher die Frequenz zu messen. Zum glätten der Spannung würde ich auch auf jeden Fall einen normalen Elko nehmen und lediglich für die Standlichtfunktion auf einen Goldcap zurückgreifen. Den könnte man dann mit einer 20mA KSQ an eine Superflux oder SMD LED hängen, damit das Standlicht möglichst lange hält und gleichmäßig leuchtet. Als Dämmerungsschalter könntest du den Twilight Switch ausm shop nehmen, wenn der nicht zu groß ist.

    Da Du mit den LEDs hochgradig nichtlineare Verbraucher im Stromkreis hast, wird auch über einen Messwiderstand keine Spannungskurve abrufbar sein.
    Der Dynamo liefert stumpf 500mA. Die dafür erforderliche Spannung stellt sich über die Kennlinie der angeschlossenen LEDs ein. Bei einer LED wirst Du also ab einer Grenzgeschwindigkeit aufwärts IMMER ca. 3V messen, bei zweien ca. 6V usw. Nur die Grenzgeschwindigkeit wird immer höher. Schaltest Du jetzt einen Messwiderstand parallel, änderst Du die Kennlinie des Gesamtverbrauchers nur minimal und wirst demnach weiterhin nur einen festen Spannungswert erhalten.
    Schaltest Du dann irgendwie eine LED hinzu oder ab, ändert sich die gemessene Spannung sprungartig. Darüber kannst Du also nichts steuern!

    Hmm ok also über die Frequenz. Wenn ich dann aber schon nen Mikrokontroller hab kann ich doch die Dämmerungssteuerung auch darüber machen. Den Twilight Switch ausm shop möchte ich nicht nehmen, ich möchte das gerne alles auf eine Platine bauen weils sonst zu groß wird.

    Und das verhindern der Schaltspiele sollte sich in der Software ja auch mit sich in Grenzen haltendem Aufwand umsetzten lassen vermute ich.


    Das Problem ist nur das ich davon wenig Ahnung hab, ich hab Industriemechaniker gelernt und mach grad meinen Maschinenbautechniker. Das Gehäuse ist also kein Problem, mir fehlen noch die passenden O-Ringe für die Abdichtung dann fang ich mit der Konstruktion an und stell dann mal ein Bild von der CAD Konstruktion rein. Das Platine ätzen und löten bekomm ich auch hin, für die Programmierung hab ich nen Kumpel, allerdings brauch ich Hilfe bei der elekrischen Schaltung dem Aussuchen der Bauteile dafür und dem Platinenlayout.


    Wenn ich fertig bin folgt natürlich eine umfangreich bebilderte Bauanleitung mit allen Zeichnungen usw. zum nachbauen.



    edit.: was ist den wenn ich die LED's für einen Bruchteil einer Sekunde ausschalte dann kann ich doch die Spannung messen. Oder ist das Käse?

    Das mit dem kurzzeitigem Ausschalten der LEDs ist gar nicht mal so doof, allerdings muss dies natürlich zum richtigen Zeitpunkt geschehen.
    Dadurch wirds allerdings ziemlich kompliziert und eine Frequenzmessung wäre sicherlich einfacher ^^
    Achte beim Bau des Gehäuses darauf, dass die Wärme gut an das Gehäuse abgegeben werden kann und kein extra Kühlkörper benötigt wird.

    Zitat von Hiho

    edit.: was ist den wenn ich die LED's für einen Bruchteil einer Sekunde ausschalte dann kann ich doch die Spannung messen. Oder ist das Käse?

    Da Du eine Wechselspannung hast, müsstest Du schon über eine Periodendauer messen und die Effektivwerte bestimmen. Und dieser Zeitraum dürfte schon zu lang sein, um nicht bemerkt zu werden. Zudem ist die Leerlaufspannung des ND extrem hoch (durchaus 100V oder mehr), das müssen die Bauelemente erstmal abkönnen.

    Das ist die reine Leerlaufspannung, also extrem hochohmig. Die ist proportional zur Geschwindigkeit. Einigen Nutzern des Forumsladers (rad-forum.de) sind verschiedene Bauteile kaputtgegangen, wenn sie den Lader während einer Abfahrt einschalteten. Die Fehlersuche führte zu eben diesem Ergebnis abartig hoher Leerlaufspannungen.