Regler für Gleichstrom- Lichtmaschine

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Hallo in die Runde,

ich möchte nun endlich mal ein lang geplantes Projekt angehen.

Ich habe ein altes Motorrad mit 6V- Anlage. Die Lichtmaschine leistet max. 60W. Man kann die Lichtmaschine auch auf 12V hochregeln, da leistet sie max. 90W- die 12 V liegen jedoch erst bei über 2000/min an, das kommt für mich nicht inb Frage.
Die Umrüstung komplett auf 12V möchte ich nicht, da ich das Motorrad weitestgehend originla lassen möchte- Änderungen sollen mit wenigen Handgriffen rückrüstbar sein.

Mein Problem ist, dass die Lichtmaschine bei ständig eingeschaltetem Licht, bei längerem Stadtverkehr nicht in der Lage ist den Stromverbrauch zu decken, so dass irgendwann die Spannung so weit absinkt, dass die Zündung aussetzt.

Um Strom zu sparen habe ich bereits den Kabelbaum und alle Steckverbindungen erneuert, die Hauptstromleitung durch dickere Messgerätekabel ersetzt und (illegaler weise) alle Lampen auf LEDs umgerüstet, mit dem großen Vorteil, dass diese endlich auch sichtbar sind.

Nichtsdesto trotz sinkt die Spannung bei geringer Drehzahl kontinuierlich ab, so dass ich dann auf Standlicht schalten muss, um sicher weiter fahren zu können.

Ich möchte nun den Bleiakku durch einen NMHC- Akku ersetzen (da ich keinen elektrischen Starter habe, erwarte ich keine Probleme), hierfür schalte ich 18 Elemente zusammen, so dass ich auf 6Ah und 7,2V Nennspannung komme. Eine erste Probefahrt (ohne LiMa) verlief sehr erfolgreich.

Nun muss ich natürlich den Akku auch laden, bzw. den Stromverbrauch während der Fahrt mit der Lima abdecken. Eine einstellbaren elektronischen Regler habe ich bereits versucht- der wollte nicht so wie er sollte.
Daher möchte ich das ganze mit einem Arduino machen. Anbei noch mein erster Entwurf der Schaltung- Spannungsversorgung und Messeingang würde ich mit Widerstand, Kondensator und Z- Diode schützen. Beim Spannungsteiler würde ich einen Trimmer vorsehen der erlaubt die Ladespannung Hardwareseitig zu korrigieren.
Den Sketch würde ich noch nachreichen- da sehe ich aber kein großes Problem- der MOSfet muss über ein PWM langsam hochgefahren werden, bis die Spannung an der LiMa die max. Ladespannung überschreitet und dann wieder schrittweise zurückgefahren werden, bis ein unterer Schwellwert erreicht wird...

Im ersten Schritt geht es mir erstmal um Kommentare zur Schaltung.

LiMa Regler MicroController.pdf (10.7 KB)

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Hallo,

ich verstehe den Sinn der Aktion nicht an der Batterie anzusetzen. Wenn die Lima zu schwach ist, dann muß eine stärkere Lima eingebaut werden. Mit einer größeren vollen Batterie verschleierst du nur das Problem in dem du paar Kilometer mit vollen Licht etc. mehr fahren kannst und dann ist wieder Ende im Gelände.

Oder du fährst allgemein zu untertourig und die Lima kann deswegen nicht ordentlich laden. Ist denn das Problem mit der schwachen Lima allgemein bei dem Motorrad?

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Das ist ne 36 Jahre alte MZ- da gibt es nur diese eine Lichtmaschine (nei- Umrüstung auf VaPe kommt für mich nicht in Frage!).
Untertourig kann man damit eigentlich nicht fahren- das nutzbare Drehzahlband liegt ungefähr zwischen 2000 und 5500/min. Ich ahb zwar meinen Kopf, die Kanäle und den Vergaser von Fertigungstoleranzen befreit und auf aktuelle Klopffestigkeiten angepaßt, was einen besseren Drehmomentverlauf bringt- aber deswegen noch kein untertouriges Fahren erlaubt.

Wenn ich aus der Stadt raus bin bewege ich mich bei 4000- 5500/min und das lange Zeit und die Batterie wird wieder gut geladen- da steigt dann die Spannung kontinuierlich wieder. In der Stadt aber nur im 2. Gang unterwegs zu sein fährt sich sehr unentspannt. Die Standzeiten an den Ampel machen den geringen Effekt dann aber so oder so zu nichte. Ich brauch also mehr Puffer für die Stadt, der schneller aufgefüllt sein soll.

Der Vorteil beim hochregeln ist, dass die LiMa dann auch insgesamt eine höhere Leistung bringt (Daten dazu gibts im Netz), also sowohl eine höhere Spannung als auch etwas mehr Strom. Bei 8V Boardspannung kann ich sorgenfrei mit der 6V Bilux fahren- da liegen dann real 7,4V max. an- das reduziert die Haltbarkeit zwar, ist aber bei den 2000 bis 5000km die ich im Jahr damit fahre akzeptabel. An der Zündspule liegen dann auch max. 7,7V an... Im Stadtverkehr kann dann die Spannung getrost etwas abfallen- die Zündspule liefert ungefähr bis 5V runter einen stabilen Funken.

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Ist denn das Problem mit der schwachen Lima allgemein bei dem Motorrad?

Das hat meine TS250/1 auch.
1/2h Stadt mit Licht, dann ist der Akku leer.

Habe schon den (vergammelten) elektromechanischen Regler, durch einen Transistorregler ersetzt, kein nennenswerter Erfolg.

Mein Plan: Umrüsten auf Drehstrom Lima, wenn ich denn einen Läufer mit Kupfer Schleifringen finde. Die Graphit Dinger kommen bei mir nicht rein.

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Ein Bleiakku ist wesentlich einfacher zu laden, man muss nur eine konstante Spannung (1,4 V pro Zelle) anlegen und die Chemie im Akku sorgt selbst für den richtigen Ladestrom. Überladung ist damit ausgeschlossen. Ein Nickel-irgendwas-Akku erfordert eine ganz andere Ladelogik mit Spannungs- und Temperaturmessung, lies mal hier (auf Englisch)

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und die Chemie im Akku sorgt selbst für den richtigen Ladestrom.

Gleichstrom Limas brauchen unbedingt eine Strom Begrenzung/Regelung, sonst kocht der Anker auf.

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Jetzt würde ich dann aber langsam gern die Schaltung diskutieren- das sehe ich als zielführender an.

Zur Verwendung von NiMH Akkus im Motorrad oder ähnlichen Anwendungen gibt es zahlreiche Erfahrungsberichte- nur hohe Ströme durch einen elektrischen Starten können die nicht unbedingt.

Zum Hochregeln der TS- LiMa gibt es auch genug Erfahrungsberichte.

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Ich sehe Dein Vorhaben als nicht zielführend. Wenn Du mehr Leistung verbrauchst als Du produzierst dann ist irgendwann die Batterie leer, egal welche Kapazität oder Chemie die Batterie hat.

Auch kann das Erregerfeld der Lichtmaschine, egal ob Gleichstrom oder Drehstrom nicht unbegrenzt erhöht werden um bei geringer Drehzahl eine höhere Ausgangsspannung/Ausgangsleistung zu erhalten. Der Magnetkreis geht in Sättigung.

Grüße Uwe

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Seitens der Lima erwarte ich keine Probleme:

http://www.awocycle.de/regler.pdf

http://www.gespannfreunde.de/Berichte/MZ%2012V%20Umbau.htm

Es gibt einige Umbauten analog zu diesem, von Problemen bei intakten Bauteilen habe ich bisher nichts gehört.

Ich möchte daher ungern den Sinn und die Ziele diskutieren- wenn wir das bei jedem Arduino- Projekt machen würden, wäre das Hobby bald tod.

Ich hätte eigentlich gern Kritik und Ergänzungen zur Schaltung.

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MaHa76:
... Ich brauch also mehr Puffer für die Stadt, der schneller aufgefüllt sein soll. ...

Ich muß nochmal darauf eingehen. Weil wenn ich den Satz lese mit dem Eingangsthread, dann ...

Du möchtest die Lima nicht hochregeln lassen, okay, bringt eh nur mehr Verlustleistung als effektive Wirkung.
Dein Ziel ist es das die Batterie immer genügend geladen wird. Okay, sehr sinnvoll.
Mehr Puffer bedeutet größere Batterie einbauen. Kann man machen.
Schneller aufgeladen wird sie deswegen nicht. Das macht allein die Lima. Und wenn die Lima nun einmal Bauartbedingt zu wenig Leistung in niedrigen Drehzahlen bringt, dann muß man an die Lima ran und nirgends woanders. Ansonsten erkauft man sich nur mehr Zeit bis die Batterie doch wieder leer ist, weil zu lange durch die Stadt etc. gefahren ist.
Du kannst da sonstwas für eine tolle Ladeschaltung bauen. Ändert nichts an der zu schwachen Lima.
Entweder es bleibt alles original, dann muß man damit mit Liebe zum Detail leben oder man baut es sinnvoll um.

Wir wollen dich nur auf den einzig richtigen sinnvollen Weg bringen. :wink:

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Der 10K Ohm Widerstand am Gate des P-Kanal wäre zu dis­ku­tie­ren. Kommt auf den genauen Typ des P-FET's an, der im Schaltplan nicht ersichtlich ist.

Die Spannungsversorung mit der Zenerdiode und Widerstand für den Nano ist alles andere als Optimal.
Den Arduino an ein Bordnetz zu klemmen, kann Probleme verursachen.

Peaks mit 400..500V können unterwegs sein. Die gilt es abzublocken.

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@ doc_arduino: Ja, das merke ich. :wink: Die Beton liegt auf "einzig" nicht auf "richtiger" Weg. Habe ich das korrekt erkannt? :wink:

Ich hatte für ne andere Geschichte die Bordspannung einer MZ mal mit einem Osziloskop angeschaut. Einzige höhere Spannung kam nur von der Zündspule, bei schlechten Steckverbindungen konnte man da mal ca. 50V messen.

Ist die Elektrik aber in Ordnung kann man direkt an der Batterie keine störenden hohen Spannungsspitzen erkennen.

Ich habe auch seit einigen Jahren LED Blinker im Einsatz, mit einem NE555, ohne jegliche Schutzschaltung, also noch nicht mal eine Z-Diode, und da gibt es keinerlei Probleme.

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MaHa76:
Ich habe auch seit einigen Jahren LED Blinker im Einsatz, mit einem NE555, ohne jegliche Schutzschaltung, also noch nicht mal eine Z-Diode, und da gibt es keinerlei Probleme.

Na ja, vergleiche mit dem alten Timer IC und einem Atmel Controller hinken etwas :wink:

Dein Regler soll doch immer zuverlässig laufen, deshalb wäre es sehr ungünstig wenn sich der Atmel aufhängt.
Der Aufwand ist nicht so groß, Suppressordioden und Drosseln.

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OK, welche Dimensionierung wäre da passend? Beides konnte ich noch liegen haben, von der Reparatur meiner Waschmaschine. Also auch verschiedene Werte...

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Hallo,

der richtige Weg ist der einzige und umgekehrt für genau das Problem. Alles andere ist nur Augenwischerei.
Und wenn du so aus dem Nähkästschen blauderst, was du schon alles geändert hast und dann ausgerechnet bei dem wichtigsten Teil der Spannungsversorgung auf original bestehst, dann kann ich dem, sanft ausgedrückt, nicht mehr folgen. Zumal die Lima auch verdeckt ist, also nicht direkt sichtbar ist.
Weil du eh schon viele kleine Änderungen unter der Haube vorgenommen hast, würde ich auf äußere Originalität Wert legen. Die Laderegelung willste schließlich auch ändern. An den Wert einer Sport AWO kommste eh nicht ran. Mein Vater hatte eine mit nach vorn aufklappbaren Seitenwagen. Wenn wir die heute noch hätten ... konnte man damals nicht einmal im Ansatz erahnen.

zum Bordnetz: kennste bestimmt schon
www.dse-faq.elektronik-kompendium.de/dse-faq.htm#F.23

http://www.mikrocontroller.net/articles/Kfz_Spannungsspitzenkiller_/_Transientenschutz

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MaHa76:
OK, welche Dimensionierung wäre da passend?

So in etwa für 5V Output.

PS:
Ich würde Doc_Arduino aber schon rechtgeben, wenn die Lima die Energie nicht bringt aus welchen Gründen auch immer (Fahrprofil etc.) wird dein Controller Regler keine signifikante Verbesserung bringen.

spannungsschutz.png
spannungsschutz.png1920×1080 184 KB

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Mir ist wichtig, dass ich sie mit wenigen Handgriffen in den org. Zustand bringen kann- und das ist bei den Blinkern eine Sache von 10min... bei Batterie und Regler eventl. 30min- für die Lima (in Anbetrachter der Arbeiten am Konus der Kurbelwele) 5h....

Die Änderungen am Motor sind die, die die meisten schon direkt nach Kauf gemacht haben:

Die Kanäle hatten teilweise Versatz von 5mm- diese "Kanten" hat man auch schon vor 40 Jahren weggeschliffen.

Der Schieber vom Vergaser hat die Kerbe bekommen, damit das Gemisch im LL stabil ist und ohne Mucken mit und ohne Licht 30min im LL vor sich hintuckern kann...

Ansonsten wurde nur der Kopf an den Kolben angepaßt und um 4mm in der Höhe reduziert- auch nichts was ungewöhnlich ist...

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anbei mal ein Bild vom Zustand... OK- der Auspuff ist ein ETZ- Topf- aber das war auch der einzige Nachbau der den org. Innenaufbau hat und damit 1. org. klingt und 2. einen sauberen Drehmomentverlauf hat.

kompr. 01.jpg

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Hallo,

schöne erhaltene MZ, dass grün kenne ich gar nicht so bewußt. :slight_smile:
Du kannst gern weiter basteln. Ich wollte dir nur den nicht vorhandenen Nutzen des Vorhabens näher bringen.
Mal angenommen dein neuer Regler bringt sagenhafte 20% Energieersparnis, also weniger Verluste. Jetzt fährst du meinetwegen 30min durch die Stadt. 20% von 30min sind 6min. Nun kannst du satte 36min fahren. Effekt?
Du erkaufst dir mit viel Aufwand ein klein wenig mehr Zeit ohne das eigentliche Problem zu lösen.
Mehr sage ich nun wirklich nicht dazu. Ich habe alles versucht.
Entweder man liebt seine Motorrad mit allen Macken oder man macht es richtig.

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Dann anders gerechnet... Ich starte mit 6,5V nach 30min ist die Spannung bei 5,5V und die Zündung fängt an auszusetzen... ich fahre dann 30min Überland um wieder bei 6,5V zu sein...

Starte ich bei 8V sind die 5,5V nach 90min erreicht... mit dem etwas höherem Ladestrom bin ich nach 45min Überlandfahrt wieder beim ursprünglichen Spannungsniveau...

Davon abgesehen ist die Entladekurve beim NIMH Akku aber so, dass die Nennspannung sehr lange gehalten wird und erst am Ende deutlich einbricht- ich kann also die Spannung auch bei kontinuierlicher Entladung auf hohem Niveau halten- was auch für viele ander Motorradfahrer der Grund ist auf NIMH umzusteigen...

Das grün habe ich ordentlich aufpoliert- es wirkte vorher recht dunkel... ich hab aber das Gefühl, dass es 2 Grüntöne gab- zumindest wenn ich neben der S51 meiner Schwester stehe ist die deutlich dunkler....