USB-Lader mit Step-Down-Regler auf Fahrradzukunft

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Auf Fahrradzukunft wird ein USB-Lader mit Step-Down-Regler vorgestellt: wie ist denn die Leistungsfähigkeit einzuschätzen im Vergleich mit käuftlich erwerbbaren Ladern in der Klasse 40-100 EUR? Was ein Minuspunkt für mich ist: wenn der Akku voll ist, muss man den Lader abstecken, sonst entlädt sich der Akku bzw. die Powerbank.
 
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Auf Fahrradzukunft wird ein USB-Lader mit Step-Down-Regler vorgestellt: wie ist denn die Leistungsfähigkeit einzuschätzen im Vergleich mit käuftlich erwerbbaren Ladern in der Klasse 40-100 EUR? Was ein Minuspunkt für mich ist: wenn der Akku voll ist, muss man den Lader abstecken, sonst entlädt sich der Akku bzw. die Powerbank.
In dem Link geht es um ein 5V Ladegerät für einen Dynamo.
Wenn du den Selbstbau-Anteil weglässt, ist der vorgestellte Laderegler aber durchaus auch für Akkubetrieb geeignet. Sofern du nicht mehr als 26V Akkuspannung hast. Viele Traktionsakkus haben höhere Spannungen, heute sind meist 36V oder 48V üblich.
Ich würde mir aber die Bastelei sparen und ein fertiges USB Lenker Ladegerät (ebay Link) aus China kaufen. Da hat man ein passendes Gehäuse gleich mit dabei. Beim einkaufen bitte auf die richtige Eingangsspannung achten, dieses hier braucht mindestens 36V.

Zu deinem Minuspunkt: Die käuflich erwerbbaren Lader ziehen dir den Akku genauso leer wie ein Bausatz. Einen Schalter brauchst du also auf jeden Fall, wenn dein Fahrradakku bei Nichtnutzung nicht abschaltet.

Die Leistungsfähigkeit ist schlecht abzuschätzen. Bei China Ware wird gerne um 100% übertrieben. Das 2A Ladegerät leistet dann dauerhaft nur die Hälfte. Oder weniger. Manchmal stimmen die Angaben aber auch. Hab ich alles schon gehabt.
Wenn man nicht schnell laden will, reichen aber auch die meisten China Laderegler für die Stromversorgung des Handys. So hoch ist die Leistungsaufnahme ja nicht, wenn das Handy Navi spielt. Und für den Handyakku ist es eh besser, wenn er nicht stundenlang auf 100% ist.

Gruß Markus
 
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Danke, MarkusSi! Dachte eigentlich an einen USB-Lader zum Anschluss an den 6V Nabendynamo, als Alternative zu USB-Werk, Kemo, Cycle2Charge... Lässt sich das Abschalten nicht elektronisch lösen?
 
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Danke, MarkusSi! Dachte eigentlich an einen USB-Lader zum Anschluss an den 6V Nabendynamo, als Alternative zu USB-Werk, Kemo, Cycle2Charge... Lässt sich das Abschalten nicht elektronisch lösen?
Woher hast du eigentlich das mit dem Abschalten? Steht in dem Artikel doch so nicht drin. Ich vermute, es bezieht sich auf den Spannungswandler; und da kommt es sicher drauf an, welchen man erwischt. Die beschriebene Schaltung macht ja nur die Gleichrichtung.

Und was ist das Problem dabei? Wenn man fährt, soll der Akku ja geladen werden. Wenn man mal anhält, entlädt er sich nicht so schnell; die Schaltung braucht ja viel weniger Strom, als während des Ladens vom Dynamo geliefert wird. Und wenn die Fahrt zu Ende ist, will man seine Geräte ja sowieso benutzen, statt sie nutzlos am Ladegerät zu lassen.

Möglicherweise könnte man auch noch eine Diode einbauen, die das Entladen verhindert; vielleicht würde da eine Low-Drop-Diode funktionieren.

Was ich noch einbauen würde: erstens große Puffer-Kondensatoren, damit das im Telefon oder der Powerbank eingebaute Ladegerät nicht verwirrt wird, wenn andauernd der Strom weg ist. Außerdem einen Spannungswandler mit QuickCharge (QC), damit man auch höhere Spannungen nutzen kann und nicht auf 2 W Ladeleistung beschränkt ist.
 
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Dachte eigentlich an einen USB-Lader zum Anschluss an den 6V Nabendynamo
wenn der Akku voll ist, muss man den Lader abstecken, sonst entlädt sich der Akku bzw. die Powerbank.
Jetzt musst du mir nochmal erklären, welchen Akku der USB-Lader entladen soll. Dass er den Handy oder Powerbank Akku leer macht, glaube ich nicht. Oder steht das irgendwo?
Was mir weniger gefällt ist die Spannungsbegrenzung mit den Z-Dioden. Die sorgt doch für ordentlich Verlustleistung, ich merke auch glattem Untergrund bei meinem Biobike, ob der Nabendynamo leer mitläuft oder das Licht an ist. Es sind zwar nur ein paar Watt, aber mich würde das stören. Das Trennen der Verbindung zum Dynamo ist grundsätzlich möglich, das Problem ist den Leerlauf zu erkennen (keine Leistungsabnahme, wann ist "keine?) und vor allem das wieder zuschalten.
Ich würde eher einen ausreichend Spannungsfesten USB-Laderegler nehmen, der ohne die Z-Dioden auskommt. Dann brauchst du nur noch die Gleichrichtung + Glättung.

Gruß Markus
 
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Was ich noch einbauen würde: erstens große Puffer-Kondensatoren, damit das im Telefon oder der Powerbank eingebaute Ladegerät nicht verwirrt wird, wenn andauernd der Strom weg ist. Außerdem einen Spannungswandler mit QuickCharge (QC), damit man auch höhere Spannungen nutzen kann und nicht auf 2 W Ladeleistung beschränkt ist.
würde es Dir etwas ausmachen, Deine Ergänzung als Schaltplan mit dem Vorschlag von fahrradzukunft zu skizzieren? Eine höhere Spannung als 6V benötige ich mit Nady nicht, ist aber sicher für die e-ausgerüsteten von Interesse.
Jetzt musst du mir nochmal erklären, welchen Akku der USB-Lader entladen soll.
War bei den Begriffen nicht so genau: dachte v. a. an die powerbank. Im Moment habe ich an den Nady einen Billig-Lader (powerbug) ohne powerbank direkt an das Handy bzw. den Handy-Akku angeschlossen. Die Ladeergebnisse sind nicht so dolle, da sollte ich mir noch eine kleine powerbank kaufen. Die vorgestellte fahrradzukunft Schaltung als Ersatz für den powerbug oder auch nur Teile davon wie der Serienkondensator als Zusatz zum powerbug klingen interessant. Aber ich müsste den Umbau dann eh von jemand durchführen lassen, der mehr Ahnung als ich von Elektronik hat (und das verschweisste Gehäuse zerstörungsarm auf bekommt...).
"Bei beiden [Minimallader und step-down Lader}wird leider im Leerlauf Leistung in Wärme umgewandelt, sodass beide bei vollem Akku vom Nabendynamo getrennt werden sollten." Daher dachte ich, dass sich das auch darauf bezieht, wenn man kurz 'mal anhalten muss (oder z.B. kurz 'mal eine Pause machen möchte)
 
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"Bei beiden [Minimallader und step-down Lader}wird leider im Leerlauf Leistung in Wärme umgewandelt, sodass beide bei vollem Akku vom Nabendynamo getrennt werden sollten." dachte, dass sich das auch darauf bezieht, wenn man kurz 'mal anhalten muss (oder z.B. kurz 'mal eine Pause machen möchte)
Es bezieht sich darauf, dass die Spannungsbegrenzung (die Z-Dioden von denen ich oben schrieb) im Leerlauf den Dynamo unnötig belasten. D.h. der Dynamo liefert Strom, der dann in Wärme umgewandelt wird.
Was liefert der Dynamo, wenn das Rad steht? Nix. Also musst du auch nix abschalten.
Anders ist es, wenn du fährst und das Handy voll geladen ist. Dann kann ein abschalten des USB Ladegerätes sinnvoll sein.

Das Problem ist, dass der Nabendynamo eine Drehzahl- und Lastabhängige Spannung liefert. Besonders bei wenig Last steigt die Spannung weit über die 6V Nennspannung. Deshalb muss ein USB Ladegerät entweder einen sehr großen Eingangsspannungsbereich haben oder die maximale Spannung muss begrenzt werden.
Ein Nabendynamo verhält sich (idealisiert) wie eine Stromquelle. Er versucht immer 500mA zu liefern, egal mit welcher Spannung. Wird die Quelle mit mehr als 500mA belastet, bricht die Spannung ein. Dieses Verhalten macht sich die Spannungsbegrenzung mit den Z-Dioden zu nutze. Steigt die Spannung über 12V, fließt ein Teilstrom über die Z-Dioden und begrenzt die Spannung auf 12V.

Gruß Markus
 
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würde es Dir etwas ausmachen, Deine Ergänzung als Schaltplan mit dem Vorschlag von fahrradzukunft zu skizzieren? Eine höhere Spannung als 6V benötige ich mit Nady nicht, ist aber sicher für die e-ausgerüsteten von Interesse.
Ich habe kein besonders fundiertes Elektronikwissen, darum sollte jemand was dazu sagen, der sich besser auskennt.

Was ich meinte:
  • Wenn man Angst hat, dass die Powerbank entladen wird (ich beobachte das bei meinem Fahrradcomputer, der offenbar durch so einen Spannungswandler entladen wird, wenn das Rad einige Tage lang steht und der Bordakku nicht ganz voll ist): vor den USB-Stecker eine Diode. (Eine Diode verursacht immer Spannungsabfall; aber es gibt welche, die nur 0.4 V oder weniger verursachen.)
  • Es gibt Kondensatoren mit hoher Kapazität (Ultracaps oder wie sie heißen); davon muss man einige in Reihe schalten, um die Eingangsspannung des Spannungsreglers aushalten zu können, aber dann kann dieser eine stabile Spannung liefern, statt insbesondere bei Quick Charge immer eine neue Ausgangsspannung mit dem angeschlossenen Gerät aushandeln zu müssen.
 
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Es gibt Kondensatoren mit hoher Kapazität (Ultracaps oder wie sie heißen); davon muss man einige in Reihe schalten, um die Eingangsspannung des Spannungsreglers aushalten zu können, aber dann kann dieser eine stabile Spannung liefern, statt insbesondere bei Quick Charge immer eine neue Ausgangsspannung mit dem angeschlossenen Gerät aushandeln zu müssen.
Quick Charge (also mehr als 5V/2A=10W) sind am Fahrraddynamo utopisch. Da muss man schon sehr schnell fahren und der Dynamo in der Lage sein, eine entsprechend hohe Spannung zu liefern. Der Strom liegt immer bei 500mA, oder gibt es inzwischen leistungsfähige Modelle?
Ich würde da eher "langsam und zuverlässig" bevorzugen. 5V/0,5A sind eigentlich immer drin, 5V/1A geht vermutlich auch meistens.
Bei sehr langsamer Fahrt (wenn die Fahrrad Glühlampe flackern würde) brauchst du eh sehr große Kondensatoren für die Glättung. Daher ist eine gewisse Mindestgeschwindigkeit sinnvoll.

Gruß Markus
 
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Quick Charge (also mehr als 5V/2A=10W) sind am Fahrraddynamo utopisch. Da muss man schon sehr schnell fahren und der Dynamo in der Lage sein, eine entsprechend hohe Spannung zu liefern.
Beziehungsweise bei einem kleinen Laufrad und einem auf große Räder ausgelegten Dynamo erreicht man die Spannung auch bei niedrigerer Geschwindigkeit.
Der Strom liegt immer bei 500mA, oder gibt es inzwischen leistungsfähige Modelle?
Ja, stimmt schon; ich kenne keinen Dynamo, der den Strom nicht begrenzt. Aber hinter dem Spannungswandler ist der Strom entsprechend höher.
brauchst du eh sehr große Kondensatoren
Ja; aber es gibt ja z.B. Ultracaps mit 10 Farad, die puffern dann schon ein paar Sekunden.
 
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Offen gestanden, kann ich nur grob der Diskussion folgen:
Gerade bei meiner Fahrweise habe ich wohl nur ca. 0.5A zur Verfügung
Die Ausgangsfrage war ja, wie der Billig-Schaltungsvorschlag im Vergleich mit entsprechenden Fertiglösungen https://fahrradzukunft.de/30/steckdose-unterwegs-8/#pruefaufbau-und-messergebnisse abschneidet bzw. abschneiden könnte. Interessant wäre auch noch ein Zusatz zu einem bestehenden einfachen (etwas, das man "einfach" vorschaltet) und ob das merklich etwas bringt.
Falls jemand einen Verbesserungsvorschlag zum bestehenden Schaltplan hat, wäre es sinnvoll, das auf fahrradzukunft.de zu posten bzw. Andreas Oehler um eine Stellungnahme auf Fahrradzukunft.de zu bitten (die Minimalladerschaltung stammt glaube ich von ihm). Noch interessanter wäre es natürlich, wenn Andreas Oehler den Serien-Kondensator Schaltplan bzw. die hier verbesserte Version auf dem Prüfstand überprüft.
 
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Ich würde eher einen ausreichend Spannungsfesten USB-Laderegler nehmen, der ohne die Z-Dioden auskommt. Dann brauchst du nur noch die Gleichrichtung + Glättung.
Was ist "ausreichend spannungsfest"? Ein Nabendynamo liefert im Leerlauf grob 1V pro km/h als Effektivspannung, und wenn du im falschen Moment (in der Nähe des Scheitels der Wechselstromwelle) abschaltest, kann der Spannungspuls auch noch deutlich höher ausfallen.

Die einfache Variante ist, den Dynamo zum Ausschalten kurzzuschließen statt zu unterbrechen. Wenn man das niederohmig macht, passiert nichts weiter, außer dass Dynamos mit gutem Magnetkreis etwas mehr bremsen als offen (aber immer noch weniger als mit Licht oder Ladeschaltung dran). Mit einem handbetätigten Schalter ist das trivial, elektronisch ist es nicht ganz so einfach.
Wenn du zum Ausschalten den Dynamostrom unterbrechen willst, brauchst du m.E. am Eingang deiner Schaltung eine Spannungsfestigkeit von >100V. Eventuelle Schutzschaltungen sollten nicht nur einzelne Spikes aushalten (dafür reicht ein Paar antiserieller Z-Dioden), sondern speziell bei 20"-Rädern und Bergabfahrten auch wiederkehrende Wechselspannungsspitzen.
 
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Quick Charge (also mehr als 5V/2A=10W) sind am Fahrraddynamo utopisch. Da muss man schon sehr schnell fahren und der Dynamo in der Lage sein, eine entsprechend hohe Spannung zu liefern. Der Strom liegt immer bei 500mA, oder gibt es inzwischen leistungsfähige Modelle?
Jeder Dynamo ohne spannungsbegrenzende Z-Dioden kann das, es hängt eigentlich weniger vom Dynamo ab, sondern mehr von der Schaltung dahinter.
Der Forumslader kommt in der Spitze an die 10W heran (http://www.forumslader.de/automatiklader/), und ich glaube @nikolauzi war's, der die Last synchron zur Phasenlage des Dynamos variiert und damit bei niedrigen Drehzahlen noch mehr herausgeholt hat.
 
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Quick Charge (also mehr als 5V/2A=10W) sind am Fahrraddynamo utopisch.
Wie @Fanfan schon schrieb, kriegt der Forumslader 10W aus einem Nabendynamo, ich habe am Shutter Precision schon über 10W gesehen (waren es 11 oder gar 13W, ich weiß es nicht mehr genau).
Der Wunsch nach Quickcharge kam beim Forumslader ja schon hin und wieder mal auf, wurde aber ansich immer abgewiesen, weil die 10W aus dem Dynamo halt schon der Idealfall sind und der Pufferakku dementsprechend häufig was dazugeben müsste. Effizienter ist es, wenn man dann das Telefon lieber langsam lädt, man sich aber die Ladeverluste des Pufferakkus spart. Dabei ist halt der Fokus die Radreise und nicht die Stadtfahrt, auf der man ja schnell am Ziel ist (wo es wahrscheinlich eh eine Steckdose gibt).

Gruß,
Martin
 
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Ich würde mir aber die Bastelei sparen und ein fertiges USB Lenker Ladegerät (ebay Link) aus China kaufen.
ac 6V - dc 5V step down habe ich keine gefunden, entweder gibt's 6V dc-5v dc step down wandler oder es sind Wandler für Netzspannung (AC85 ~ 265 v). Der von Dir verlinkte ist ein DC-DC Wandler.
Edit: Könnte ich eine Kombination von Gleichrichtermodul wie dieses: https://www.ebay.de/itm/Gleichricht...384146?hash=item2ad9a96692:g:5VMAAOSwu4BVv8NB in Verbindung mit diesem DC-DC Wandler https://www.ebay.de/itm/AC-DC-5V-12...798081?hash=item1a3e4411c1:g:5DIAAOSwAxpf9GRD bzw. kombiniert https://www.ebay.de/itm/Ac-Dc-Lm317...117456?hash=item549233be50:g:gRIAAOSw8eBdGwLZ oder https://www.ebay.de/itm/AC-DC-5V-12...798081?hash=item1a3e4411c1:g:5DIAAOSwAxpf9GRD erwenden? Kann ich Gleichrichter und Step-down bzw. eine der Kombis direkt an den Nady anschliessen?
 
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Das Problem ist, wenn das Handy voll ist, mußt Du die Spannung vom NaDy begrenzen, z.B. mit Zenerdioden, die dann schön warm werden. (Griffheizung?)
 
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also ist diese Schaltung jetzt nur ein nettes und unvollkommenes Gebastel oder eine valide Alternative zu den Kauflösungen < EUR 50 bzw. < EUR 100 (jenseits der EUR 100 Klasse würde ich eh den Forumslader nehmen)?
 
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also ist diese Schaltung jetzt nur ein nettes und unvollkommenes Gebastel oder eine valide Alternative zu den Kauflösungen < EUR 50 bzw. < EUR 100 (jenseits der EUR 100 Klasse würde ich eh den Forumslader nehmen)?
Die 50€ Lösungen (ür NaDy!) werden wahrscheinlich das gleiche drin haben: Zenerdioden zur Spannungsbegrenzung.
Ergo: mehr Widerstand beim Fahren.
 
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