Lima- pdf /Elektronischer Regler°

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Schneider
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Originale Lima Kennlinien

Beitrag von Schneider » 23. Februar 2004, 09:53

Der Zufall spielte mir eine ladenneue Lima in die Hand, sie war noch im Olpappier und ist niemals gelaufen. Nachdem ich die Lager neu gefettet habe, konnte ich es nicht lassen, einen provisorischen Prüfstand zu bauen, um die Kennlinien mit verschiedener Belastung zu ermitteln:
Bild

Hier das Ergebnis:
Bild

Das sieht für Dauerlichtfahren nicht sehr befriedigend aus, die Kennlinie für Dauerlichtfahren (38W + Zündung +Ladestrom) liegt je nach Ladezustand der Batterie irgendwo zwischen der roten und der orangen Kennlinie. Das bedeutet, mit Licht wird die Batterie nur in der "Schwebe" gehalten, sie wird nicht richtig voll geladen.

Desweiteren liegt die Einsatzdrehzahl höher, als ich dachte, nämlich über 1500 U/min der Lima, welches ca. 1000 U/min des Motors entspricht. Also nix mit 12 V - Betrieb, da währe die Einsatzdrehzahl dann doch zu hoch.

Ich werde einen elektronischen Regler genau auf diese Lima angepaßt mit dem Ziel entwerfen, die lastabhängige Kennlinienverschiebung zu minimieren.

Also warten einige Tage, dann stelle ich das Ergebnis vor.

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Gobi
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Beitrag von Gobi » 23. Februar 2004, 10:11

:shock: Ich bin echt beeindruckt und erfreut solche Spezialisten hier im Forum zu haben!!!!!!!!!!!!!! :pat:
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Schneider
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Beitrag von Schneider » 23. Februar 2004, 12:50

Hallo, Gobi,

also zum Regler - Spannungslage einstellen immer die Batterie abklemmen ! Denn man weiß nie, wie voll diese gerade ist und wieviel Ladestrom sie daher momentan aufnimmt (demzufolge auf welcher der Belastungskennlinien man sich gerade bewegt). Nach meinen ermittelten Kennlinien ist dann bei mittlerer Drehzahl die Spannung auf reichlich 7,3V einzustellen (fast Leerlaufkennlinie, geringfügige Belastung durch Zündung). Die Belastungskennlinie durch die Zündung dürfte zwischen der blauen und der violetten verlaufen.
Wem es dabei leid ist, den Motor immer auf Drehzahl halten zu müssen damit der Rückstromschalter nicht abfällt, kann bei abgeklemmter Batterie den Rückstromschalter brücken (mit Krokodilsklemme Kontakte zusammenklammern).
Noch vertretbar wäre es bei angeklemmter neuer Batterie , welche gerade vollgeladen vom Ladegerät kommt, zu messen.

Bei älteren Batterien und unklarem Ladezustand ist der gerade fließende Ladestrom und damit die Maschinenbelastung unklar, und man weiß nicht, wo man sich von der Belastung her im Kennlinienfeld gerade bewegt.

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Elektronisch geregelte Lima- Kennlinien

Beitrag von Schneider » 24. Februar 2004, 11:59

So, der Regler ist fertig. Mir ist es gelungen durch modernste Bauelemente (intelligenter FET und µ- Power Schaltkreis) den Eigenstromverbrauch bei durchgesteuertem Schalttransistor für das Feld auf unter 250 µA zu drücken (Konkurenzprodukte liegen bei einigen mA, da ist die Batterie nach einigen Wochen Standzeit schon entladen) . Überspannungs-, Überstrom- und Temperaturschutzschaltungen sind eingebaut. Es werden keinerlei Elkos verwendet. Damit ist das Teil praktisch unkaputtbar und sehr langlebig.
So sieht die Versuchsschaltung noch nicht vergossen aus:
Bild

Und so sieht die Kennlinienschaar dafür aus:
Bild

Wenn man sie mit denen des mechanischen Reglers vergleicht, so ergeben sich folgende Vor- und Nachteile.
Zuerst die Nachteile:

- etwas höhere Einsatzdrehzahl wegen unvermeidlicher Flußspannung der 20A Rückstromschottkydiode (0,5V anstelle wenigen mV beim mechanischen Kontakt)

- etwas höhere Regelabweichung bei hohen Drehzahlen weil der elektronische Regler ein Zweipunktregler ist, der mechanische hingegen ein Dreipunktregler. Deshalb ist stundenlanges Autobahnheizen mit ausgeschaltetem Licht verboten. Mit eingeschaltetem Licht ist hingegen ein überkochen der Batterie auch dann nicht zu befürchten.

Jetzt die Vorteile:
-höhere Maximalleistung
-geringere Kennlinienabweichung für unterschiedliche Last im mittleren Drehzahlbereich
- dadurch auch Volladen der Batterie auch mit eingeschaltetem Licht
- höhere Lichtausbeute durch höhere Spannungslage unter Last
- höhere Zuverlässigkeit


Jetzt der Knackpunt: Wer kann zum Nulltarif Layouten mit Bereitstellung der Gerberdaten ? Diese Arbeit ist Hauptkostenfaktor. Ein erfahrener Layouter benötigt ca. 3 Stunden für diese kleine Schaltung.
Nur so läßt sich eine kleine Stückzahl ökonomisch fertigen. Die Produktion der Leiterplatte kostet bei 10 Stück nur um EUR 5,- , wenn die Gerberdaten zur Verfügung stehen. Die Bauelemente kosten um die EUR 25,- . Man könnte dann den Regler für ca. 50,- Euro für Forumsmitglieder fertigen und für ca. 75,- auf dem freien Markt verkaufen.

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Beitrag von Gobi » 24. Februar 2004, 13:47

Schneider hat geschrieben: Wer kann zum Nulltarif Layouten mit Bereitstellung der Gerberdaten ? Diese Arbeit ist Hauptkostenfaktor. Ein erfahrener Layouter benötigt ca. 3 Stunden für diese kleine Schaltung.
Das kann ja nicht das riesen Problem sein- aber hältst Du das nicht ein bisschen für voreilig? Solltest Du nicht erstmal ausgedehnte Testfahrten damit unternehmen- oder bist Du Dir absolut sicher?
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Beitrag von Schneider » 24. Februar 2004, 14:13

Also, da bin ich mir sicher. Alle Bauelemente sind überdimensioniert. Das Prinzip der Schaltung (allerdings noch mit stromfressenden DDR- Bauelementen) ist 500 T km in meinem DKW F8 Kombi während meiner Studentenzeit gelaufen, die Lichtmaschine (Dynastart) vom F8 war auch minusgeregelt.

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Beitrag von Andrebiker » 24. Februar 2004, 14:43

Finde ich wirklich toll :top: . Aber jetzt die Frage vom Praktiker, der nicht Elektroingenieur ist: Wo liegt der Vorteil des elektroníschen Reglers, wenn ich auch den verbrauchten Kontakt meines Rückstromschalters durch eine Diode ersetzen könnte, was deutlich billiger ist?

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Beitrag von Schneider » 24. Februar 2004, 16:32

Der mechanische Regler braucht selbst ziemlich viel Strom (niederohmige Reglerspule, Reglerwiderstand in der Spulenwicklung), ein Ersatz erhöht somit die Maximalleistung und die Spannung bei Vollast.
Beim elektronischen Zweipunktregler wird der Widerstand in der Wicklung nicht gebraucht.
Ein schnell schaltender Feldeffekttransistor regelt auch zuverlässiger, verlustärmer und genauer als der mechanische Flatterkontakt.
Natürlich kann man den defekten Rückstromschalter durch eine Schottkydiode ersetzten. Möglicherweise kann man dann auch die verlustende Rückstromspule (dicker Draht) entfernen oder in der Windungszahl vermindern.

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Beitrag von Schneider » 25. Februar 2004, 08:53

Das Einarbeiten ist ja das Problem. Ein Layouter macht die kleine Platte aus dem Handgelenk.
Um sich mit dem Programm einzuarbeiten, bis saubere Gerberdaten ausgespuckt werden, würde ich mindestens 2 Tage brauchen.
Hier ist das gerade angefertigte Schaltbild: http://home.t-online.de/home/schultz.sa ... irquit.pdf

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Beitrag von Schneider » 25. Februar 2004, 19:34

Also der MAX 921 ist ein µ-Power Präzisionskomparator mit integrierter Bandgap Referenzspannungsquelle, Daten gibt es hier:
http://www.maxim-ic.com/quick_view2.cfm ... 1218/ln/en
Wenn schon dann für das Layout eine SMD- Gehäuseversion nehmen, ebenso für alle anderen Bauelemente außer dem Fet und der Rückstromdiode. Der BTS151 ist ein intelligenter Fet mit Strombegrenzung (15A) und Übertemperaturschutz im TO220 Gehäuse, Daten bei SIEMENS (Infinion). Die Rückstromdiode ist eine 20A Doppelschottkydiode im TO220 Gehäuse (beide Dioden parallel) gemeinsame Kathode auf 2 , Anoden auf 1 und 3 . Die Freilaufdiode ist eine beliebige fast recovery 5A mit 25nS Sperrerholzeit.
Der Rest ist trivial, für den 3,3µ Kondensator unbedingt Vielschicht Keramik nehmen, keinen Elko oder Folie ! Der Varistor ist für 25V AC eff ausgelegt und schluckt 6,5kA bei 250J Energieabsorption. Die Dauerbelastbarkeit ist 1W und die Ansprechzeit<25nS, ich habe einen Siemens- Typ genommen aber auch bitte hier einen SMD- Typ wählen ! Die Leiterplattenmaximalmaße betragen 40mmx22mm , an der Breite 22mm läßt sich nichts ändern, dort sitzen auf einer Schmalseite die beiden TO220 Bauelemente auf die Unterseite geklappt zur isolierten gemeinsamen Montage nebeneinander auf der Aluminiumplatte. Die Rückstromdiode muß 5W bei 10A wegschaffen, der Transistor braucht eigentlich keine Kühlung, soll aber thermischen Kontakt zur Rückstromdiode haben, da mit der Abschaltautomatik so auch die Diode vor Übertemperatur geschützt wird. Bei SMD- Bauelementen dürften 35mm x 22mm ausreichend sein. Die Kupferfläche an den Anschlüssen der Rückstromdiode (51 und D+) müssen dickfleischig für 15A ausgelegt sein. Bei Bedarf kann ich Dich bei der SMD- Bauelementeauswahl unterstützen, die klärung der Gehäuseformen ist der erste erforderliche Schritt. Ich schlage Mini- Melf- Widerstände (Zuverlässigkeit) vor. Ach so, bitte parallel zu jedem der beiden Spannungsteilerwiderstände 4,7K am Eingang je einen weiteren Widerstandbestückungsplatz vorsehen (Feinabgleich durch Parallelschalten eines höherohmigen Widerstandes). Einstellregler lehne ich aus Zuverlässigkeitsgründen (Motorvibration) ab. Ach so, die 5,1V Z- diode sollte ein Typ mit negativem TK sein, zusammen mit dem negativem TK der in Reihe geschalteten SI- Diode ergibt sich ziemlich genau der für einen Bleiakku erforderliche Temperaturgang der Ladespannung (mehr Ladespannung bei Kälte).

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Bestellungen

Beitrag von Schneider » 27. Februar 2004, 16:24

Hallo, Jungs,

das Layout der Leiterplatte ist (fast) fertig. Ich bitte um Bestellungen für den Regler (Forumsmitglieder EUR 50,-) .

Ich muß einen Mindestnutzen von 9 Stück erreichen, davon brauche ich selbst 4 Stück. Die Leiterplatten kann ich beauftragen, wenn von Euch 5 weitere Bestellungen eingegangen sind.

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Beitrag von der lange » 27. Februar 2004, 17:36

im prinzip bin ich ja geil auf das teil.meine fährt mit licht ja wirklich nicht so richtig.
aber wie geht denn der einbau und der anschluß von der platine?muß ich mir da noch irgendwas anfertigen, wo das ding dann angechraubt wird?
mfg der lange :pat:

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Beitrag von Schneider » 28. Februar 2004, 13:05

Zum Einbauen brauchst Du nur einen Schraubenzieher, um den alten Regler auszubauen , den neuen einzubauen und die Kabelschuhe an den richtigen Stellen anzuschrauben. Welchen wo, dafür werde ich einen Beipackzettel machen müssen.
Ach ja, der Draht zur Deckelklemme 51 , welcher aus dem Regler kommt, sollte an der Deckelklemme 51 direkt angelötet werden, um eine zusätzliche Klemmstelle (Gammel) zu umgehen. Wenn Du keinen Lötkolben hast, geht zur Not auch eine Lüsterklemme, um beide Drähte 51 zu verbinden.

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Regler von B&G

Beitrag von lorchen » 26. März 2004, 06:48

Ich habe ja schon oben gesagt, daß ich mir vor einiger Zeit den Regler von Breindl & Grope für ca. 79 Euro gekauft habe. So sieht er aus:
http://www.pixum.de/members/lorchen/?ac ... 55d638b7fb

Die zwei roten Strippen habe ich neu angefertigt. Das dicke Gelbe ist das Plus-Ende der Widerstandswicklung. Die hängt in der Luft und ist isoliert. Das Masse-Ende habe ich wieder auf Masse geklemmt. Da ist es mechanisch gut versorgt und elektrisch spielt's keine Rolle. Die beiden freien Klemmen am Regler gehen direkt auf die Klemmen 51 und 61 im Deckel.
Zuletzt geändert von lorchen am 5. September 2004, 18:33, insgesamt 3-mal geändert.

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Beitrag von lorchen » 31. März 2004, 08:28

... und funktioniert auf Anhieb. :hüpf2: Deckel zu und fertig - so soll es sein. ;-)

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