Projekt ładowarki akumulatorów 12V do roweru - zasilanie świateł i akcesoriów

Wed Dec 02, 2009 2:04 pm   

Witam,

Pozwoliłem sobie popełni ładowarkę akumulatorów do roweru.
Prosił bym o uwagi co do projektu.
http://www.bpa.com.pl/pomysly/rowery/zasilanie/dynamo_1

Po co mi akumulatory?
Bym miał zasilanie do świateł i elektroniki w trakcie postoju lub wolnej
jazdy i by móc użyć w razie potrzeby znacznie większej mocy niż może dać
dynamo.

Dlaczego 12V a nie 6V? (6VAC - standard dynam rowerowych)
12V plus gniazdko zapalniczki samochodowej pozwalają mi używać całej
masy tanich akcesoriów samochodowych.


--
Pozdrawiam,
Andrzej

Thu Dec 03, 2009 9:39 am   

Wydaje mi się że dynamo przewidziane jest do pracy bez obciążenia,
bo nie ma możliwości jego rozsprzęglenia z napędem. Pomijam fakt oporów
samego dynama, ale wydaje mi się, że ograniczanie tego napięcia poprzez
diody zenera jest nieekonomiczne dla nóg pedałującego.

--
Desoft

Thu Dec 03, 2009 11:01 am   

Desoft pisze:



Transile są na 66V i wraz R1 C1 mają tłumić ewentualne przepięcia mogące
powstawać przy rozłączaniu prądu przez przekaźnik.

By dynamo osiągnęło 66V trzeba się rozpędzić powyżej 50 km/h.
Kształt napięcia generowanego przez dynamo jest akurat taki, że
wystarczy odebrać jedynie nieznaczną energię by je "przyciąć" dla dużych
prędkości.
Zdarza się jeżdzić powyżej 50km/h i dlatego transil miał mieć 80-100V,
niestety akurat w TME mieli dostępne smd na 33V.



--
Pozdrawiam,
Andrzej

Thu Dec 03, 2009 3:19 pm   

Aaaaa, to cofam, nie zauważyłem że to transile.
Poza tym raczej nie widzę w niej nic złego. Może trochę skomplikowana, ale
jak działa to nie ma się co czepiać.
Sprawa prostowania (z podwajaniem czy bez) to dopiero wyjdzie w praktyce, a
dokładniej styl jazdy. Piszesz że szybko jeździsz, być może przyda się
przełącznik prostowanie - podwajanie.

--
Desoft

Thu Dec 03, 2009 4:39 pm   

On Dec 2, 2:04 pm, "Andrzej W." <awa_wp.a_to_wytn...@wp.pl> wrote:


Wsadziłeś aku litowo-jonowe i traktujesz je jak NiXX. Aku litowych
nie wolno ładować stałym prądem bez ograniczenia napięcia, bo gdy cela
wyjedzie powyżej nominalnego to metaliczny lit zaczyna się wytrącać na
elektrodach i ogniwo zostaje trwale uszkodzone.
Marek

Thu Dec 03, 2009 6:17 pm   

Marek Lewandowski pisze:

Traktuje je jak najbardziej jak należy, co prawda może tam i nie widać
tego CC-CV, ale jednak jest.
Za CC odpowiada wydajność prądowa dynama a CV jest ograniczone do
odcięcia ładowania po osiągnięciu zadanego napięcia.
Napięcie ładowania ustawione jest odrobinę poniżej Vmax dla tego typu
ogniw. Przy takim ustawieniu zgromadzony ładunek jest na poziomie 90%
wartości nominalnej a zwiększa się za to żywotność ogniw.
Dzięki histerezie ponowne włączenie ładowania następuje dopiero po
10-30% rozładowaniu.


--
Pozdrawiam,
Andrzej

Thu Dec 03, 2009 6:19 pm   

Desoft pisze:


Ten układ nie wymaga przełącznika, dla niskich napięć jest podwajaczem,
dla wyższych zwykłym mostkiem prostowniczym.

--
Pozdrawiam,
Andrzej

Thu Dec 03, 2009 9:07 pm   

Hmmm, nie widzę tego.
W podwajaczu zamiast dwóch diód daje się kondensatory. Pozostałe diody z
mostka nie przeszkadzają - i tak jest na schemacie. Nie widzę przejścia do
zwykłego mostka.
I w jaki sposób jest mierzone napięcie na dynamie do przełączenia, bo na
akumulatorze to ciężkie do wykrycia.

--
Desoft

Thu Dec 03, 2009 9:48 pm   

Desoft pisze:

To nie tak, nie ma tam czegoś takiego jak przełączenie z jednego do
drugiego trybu.
Za mostkiem mamy akumulator, który "stabilizuje" napięcie.
Jeśli amplituda napięcia z dynama jest mniejsza niż napięcie akumulatora
plus spadek na mostku to mamy typowy podwajacz, ładujemy na przemian
kondensatory i to co się w nich zmieści idzie do akumulatora.
Jeśli amplituda jest większa to przewodzą obie diody a prąd bezpośrednio
idzie do akumulatora.


--
Pozdrawiam,
Andrzej

Thu Dec 03, 2009 10:33 pm   

To nie tak. W tym układzie zawsze jest podwajanie. Dopiero przy zwarciu
zrobi się pełny mostek. W tym układzie dwie prawe diody nigdy nie będą
przewodziły.
Można pomiędzy nie a kondensatory wstawić jumpera i wtedy będzie możliwość
wybrania
rodzaju pracy.
Chociaż może to być wogóle niepotrzebne. Prostowanie z podwajaniem ogranicza
prąd ładowania, bo mamy dwa prostowniki jednopołówkowe. Pewnie będzie to
mniej czuć w nogach.
Wszystko przy założeniu że dynamo jest żródłem prądowym.

Oczywiście tak sobie teoretyzujemy. W praktyce wychodzą różne niuanse, jak u
mnie np. akumulator nie wytrzymał wstrząsów. Drugi (kwasowy) zasiarczył
się - zimą nie jeżdżę rowerem.
Trzeba uwzględnić wytrzymałość elektroniki na wilgoć itp.

--
Desoft

Sat Dec 05, 2009 12:29 am   

Napisałem tę odpowiedź wczoraj z rana, ale widzę, że netia znowu daje
d... i post się nigdzie nie pojawił.
Wysyłam więc go jeszcze raz poprzez inny serwer..


Desoft pisze:



Cześć,

Nie zgodzę się z Tobą.
Napiszę jak to wygląda według mnie.
Uprośćmy na początek układ, mamy dynamo, cztery diody D3-D6,
kondensatory C2 i C3 oraz akumulator, reszta nie ma znaczenia.
Napięcie akumulatora: Ua
Spadek na przewodzącej diodzie: Vd
Amplituda napięcia prądnicy Up
Umówmy się, że dodatnią połówką napięcia nazywamy stan gdy na górnym
zacisku dynama mamy napięcie większe niż na dolnym.
W tekście posługuj się amplitudami, ewentualnie opisowo sygnalizując
zmianę znaku.


1. Stan początkowy, prądnica nie pracuje:
Napicie na akumulatorze Ua, napięcie na kondensatorach 0,5Ua.
Dioda D5 spolaryzowana zaporowo przez C2, dioda D4 spolaryzowana
zaporowo przez C2 i dynamo na którym Up = 0.
Dioda D6 spolaryzowana zaporowo przez C3, dioda D3 spolaryzowana
zaporowo przez C2 i dynamo na którym Up = 0.

2. Up <= (0,5Ua)+Vd
Napięcie na kondensatorach 0,5Ua.
Dioda D5 spolaryzowana zaporowo przez C2.
Dioda D6 spolaryzowana zaporowo przez C3.
Napicie na diodach D4 i D3 jest zawsze mniejsze niż Vd, diody pozostają
spolaryzowane zaporowo.

3. Up > (0,5Ua)+Vd i Up <= Ua+2Vd
Dla dodatniej połówki dioda D4 zaczyna przewodzić, napięcie na C2
wzrasta (dąży) do Up - Vd, napięcie na C3 spada do Ua - Up + Vd.
Następuje transfer ładunku do akumulatora.
Dla ujemnej połówki dioda D3 zaczyna przewodzić, napięcie na C3 wzrasta
(dąży) do Up - Vd, napięcie na C2 spada do Ua - Up + Vd.
Następuje transfer ładunku do akumulatora.
Dioda D5 spolaryzowana zaporowo przez C2.
Dioda D6 spolaryzowana zaporowo przez C3.

4. Up > Ua+2Vd
Dla dodatniej połówki dioda D4 zaczyna przewodzić, napięcie na C2 dąży
do Up - Vd, napięcie na C3 dąży do Ua - Up + Vd.
Ponieważ Up > Ua+2Vd napięcie na C3 zmienia znak i osiąga Vd, dioda D6
zaczyna przewodzić.
Prąd płynie z dynama poprzez D4, akumulator i D6.
Napięcie Up zostaje ograniczone do Ua+2Vd

Dla ujemnej połówki dioda D3 zaczyna przewodzić, napięcie na C3 dąży do
Up - Vd, napięcie na C2 dąży do Ua - Up + Vd.
Ponieważ Up > Ua+2Vd napięcie na C2 zmienia znak i osiąga Vd, dioda D5
zaczyna przewodzić.
Prąd płynie z dynama poprzez D5, akumulator i D3.
Napięcie Up zostaje ograniczone do Ua+2Vd

Wydaje mi się, że moje rozumowanie jest poprawne, ale często jest tak,
że własne pomysły podobają się nam na tyle, że nie zauważamy w nich
podstawowych błędów.


--
Pozdrawiam,
Andrzej

Sat Dec 05, 2009 11:30 am   

delikatny błąd - dynamo bardziej jest źródłem prądowym.


Nie chciało mi się liczyć i analizować. Zapuściłem symulację LTSpice.
Generator 100V, 200Hz, 0R
Mostek, Kondensatory 2x 470u
Rezystor szeregowo z akumulatorem 1R
Akumulator (źródło napięcia 10V)

Dioda D5 zaczyna przewodzić przy 47V napięcia dynama.
Kończy przewodzenie przy 27V.

Po zmianie Rezystora szeregowego na 0,1R dioda D5 zaczyna przewodzić przy
15V. Prąd 70A.
Moment rozpoczęcia przewodzenia zależy od pojemności kondensatorów. Dopóki
jest w nim ładunek - nie załączy się dioda.
Jeżeli mostek będzie pracował w stanie zwarcia, to przejdzie do trybu
prostowania pełnookresowego - pisałem już o tym dużo wcześniej.
Źródło napięciowe, a dynamo przypominam jest źródłem prądowym.

Te dywagacje raczej nie mają sensu, bo nie przeanalizujemy dostosowania
sposobu prostowania do pedałowania. Nie wiadomo jak będzie lepiej i dla
kogo. Dlatego wspomniałem o jumperze: ustawić, 100km, przełączyć, 100km,
wybrać lepszą opcję.
Tak na marginesie: spotkałem się z opinią że nieekonomicznie jest obciążać
dynamo pojemnością - ładowanie tylko w szczytach napięcia. Ale jeżeli to
źródło prądowe...
W każdym bądź razie przy takim obłożeniu elementami przeanalizowałbym opcję
jakiejś przetwornicy. Coś w stylu praca od prwaie zera napięcia wejściowego,
bez pojemności filtrującej.


Niestety tutaj nie da się przeanalizować, wyniki zależą nawet od kierunku
wiatru i czy jedzie się pod górkę
Ja też co roku wymyślam nową konstrukcję i każda ma jakieś wady.

--
Desoft

Sat Dec 05, 2009 2:01 pm   

Desoft pisze:

Musisz chyba jednak trochę dopracować użyty przez siebie model, bo
wyniki wyszły Ci lekko z sufitu.

Przy zastosowanych przeze mnie wartościach elementów i rzeczywistych
częstotliwościach sygnału dynamo przeładowuje kondensator 200uF poniżej
połówki okresu.

Dla mojego sprzętu:
f = 14*V/2195
V- prędkość [m/s]
14 - ilość biegunów/2 [-]
2195 - obwód koła [mm]

Czyli dla 20km/h mamy ok. 35 Hz

--
Pozdrawiam,
Andrzej.

Thu Dec 10, 2009 3:02 am   

Andrzej W. wrote:



hum, troche mi sie nie podoba, chociaz moze wychodzimy z innych zalozen -
dla mnie - opor dynama nieistotny (jazda miejska) , wydajnosc systemu - max

korci wiec zamiast mostka uzyc aktywnego prostownika na mosfetach (stabilne
0.5W mocy 'do przodu' ) , sterowanego tak aby dynamo pracowalo w optimum
wydajnosci (dodatkowe waty z jazdy ponad 10km/h) + ograniczanie pradu
ladowania przy przeladowaniu baterii (mozna sobie darowac jesli uzywa sie
niskorozladowujacych sie ni-mh, dynamko i tak zawsze pradu da za malo i za
krotko aby przeladowac ogniwa - jazda miejska, stale obciazenie w postaci
swiatel) .

niestety nie umiem jeszcze czegos takiego popelnic , a moze raczej brak mi
samozaparcia ;)


--

Thu Dec 10, 2009 2:37 pm   

Piotr "Curious" Slawinski pisze:


Ja używam LiFe, bez efektu samorozładowania, niestety można je bez
problemu uszkodzić przeładowując nawet nieznacznym prądem, byle długo.

Uważam, że Ni-Mh w rowerze to totalna porażka właśnie ze względu a
samorozładowanie. Wolę raz w sezonie wymienić baterie na nowe, niż być
zaskakiwany tym, że nie mam świateł po jednym trochę zimniejszym tygodniu.

Co do aktywnego mostka, też tak planowałem na początku, ale..
1. Bardzo skomplikowany układ.
2. Zysk wcale nie taki oczywisty.
- mostek na szczotkach - straty 0,35W (2*0,35V*0,5A)
- dla mostka na tranzystorach np. by oszczędzić 0,2W musiał byś mieć
Rds na poziomie 0,2 Ohm, jeśli rezygnujesz z przekaźnika to na więcej
niż 100V. Wyjdzie drożej a tych 0,2W nie zauważysz.

Nie rozumiem:

Do tego to jest raczej potrzebna przetwornica step-down ze stabilizacją
pobieranego prądu po stronie wejściowej.
Niestety to zadanie też jest nietrywialne i uznałem, że wyrwanie
dodatkowych 3W dla prędkości powyżej 35 km/h nie jest tego warte.

Zadowalam się 6 watami z 3 watowego dynama i mam nadzieję, że to mi
wystarczy.

Może po świętach wsadzę rower na "stanowisko pomiarowe" i zamieszczę
jakieś wiarygodne wykresy i parametry ładowania.

Jeśli tylko jeździsz po mieście, to nie potrzebujesz chyba więcej niż 1W
by być doskonale widocznym i by co trzeba widzieć, tyle powinieneś
uzyskać nawet z najprostszego układu.


Pozdrawiam,
Andrzej W.