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  #1  
Alt 23.08.2009, 02:30
ohoyer ohoyer ist offline
Super-Moderator
 
Registriert seit: 27.12.2006
Ort: Karlsruhe
Beiträge: 2.727
(Fahrrad) Generator ohne berührende bewegliche Teile

Moin zusammen, bin gerade nach dem Genuss einiger Ethanolhaltiger Getränke etwas am wilden Phantasieren, gerade auch in Vorfreude mit meinem neuen Spielzeug diverse Pisten zu erobern...

Gedanke ist, eine Ladevorichtung und ein Akkupack zu konstruieren, die irgendwo am Rad oder im Rahmen (z.B. Sattelstütze/Sattelrohr bietet sich hier an, oder Flaschenhalter) angebracht wird, von Dreck und Vibrationen unbehelligt ist und keinem Verschleiss mechanischer Art unterliegt.
Überlegung ist hier, dass der Wirkungsgrad eine untergeordnete Rolle spielt, da die Leistung im Überschuss vorhanden ist, und die Verbraucher (Beleuchtung) bei modernen Systemen wenig Energie verbrauchen, wenn sie ordentlich gestaltet sind. Beispiel die Ixon IQ-Leuchte von Busch/Müller: 4x2100mAh Akkus reichen für 20h Licht mit 10 Lux, Leuchte hat eine einzige LED drin.
(Habe ich bereits schon auf meinen alten Rad, und die ist wirklich gut, kann ich weiterempfehlen)

Dh. 4Akkusx2100mAh*1,2V=10,080Wh

10 Wh/20h=0,5W


Als Energiequelle dient hier z.B. die Energie, die beim Treten vorhanden ist, und berührungslos abgenommen werden soll. Einer der Gedanken ist hier, dass man z.B. am Tretlager links, also auf der anderen Seite der Kurbel, eine in Plastik vergossene Spule aufschiebt, die lediglich 2 Kontakte fürs Kabel rausführt (z.B. bei Stromwandlern ja auch so gelöst). In den Kurbelarm, der bei etwas besseren Kurbelgarnituren ja meist als U-Profil gestaltet ist, kommt in entsprechender Höhe ein Permanentmagnet rein, der dann entsprechend der Spule entlang umlaufen wird.

Da die daraus generierte Spannung nicht gleichmässig sein wird (Drehzahl ändert sich ständig, und ist auch oft gleich Null) muss die Spannung noch irgendwie aufgearbeitet werden, bevor ein Energiespeicher geladen werden kann, der die Beleuchtung speist resp., wenn die Beleuchtung nicht benötigt wird (also am Tag) das Akkupack aufladen kann.

Wikipedia nennt hier z.B. folgende Schaltung: http://de.wikipedia.org/wiki/Aufw%C3%A4rtswandler

Ich gestehe zu, dass hier meine Rechenkenntnisse zu Induktion etwas angestaubt sind, wer hat hier spontan Lust, ne Abschätzung auszurechnen?
An die Kurbel wird man nur kleine Magneten mit sagen wir bis zu 20g Gewicht dranhängen können, Trittfrequenz dürfte hier zwischen 0,1Hz bis 1Hz gehen.



Fragen sind hier:
-Wieviele Bauteile müsste so eine Anlage haben, resp. Funktionsgruppen?
(Also die reine Spannungserzeugung aus Permanentmagnet/Spule, SPannungswandlung, Weiche zum Scheinwerfer oder zur Ladeelektronik der Akkus)
- welche Akkugrössen werden hier benötigt, wenn man z.B. puffern möchte oder einfach nur zur Glättung?
- gibt es Kondensatoren, die recht gute Selbstentladungseigenschaften haben, die man hier Akkus vorziehen kann?

Link zu einer sehr guten Fahrradseite:
http://www.fahrrad-workshop-sprockho...r_vielzahn.htm

Man kann hier recht gut die am Rahmen sitzenden Industrielager erkennen. Etwas bessere Kurbeln haben heute kein klassisches Tretlager (innenliegend) mehr, sondern diese aussenliegenden Industrielager, dazwischen befindet sich nachher eine Hohlwelle, die einfach durchgesteckt wird

Und mein Spielzeug:
Angehängte Grafiken
 
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„Wer mit Ungeheuern kämpft, mag zusehn, dass er nicht dabei zum Ungeheuer wird. Und wenn du lange in einen Abgrund blickst, blickt der Abgrund auch in dich hinein.“

Friedrich Nietzsche (Werk: Jenseits von Gut und Böse, Aph. 146)
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  #2  
Alt 23.08.2009, 09:57
Benutzerbild von Alois
Alois Alois ist offline
Administrator
 
Registriert seit: 28.07.2004
Ort: Hessen GG
Beiträge: 10.521
Hallo Ohoyer,


warum willst Du keinen fertigen Nabendynamo verwenden?


Gruß

Alois
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http://from-science-to-art.eu
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  #3  
Alt 23.08.2009, 09:59
jf27el jf27el ist offline
Starkstrom
 
Registriert seit: 02.08.2007
Ort: BW
Beiträge: 3.834
Und wenn Du ne Solarzelle, zum Beispiel als Spoiler ranbaust musst du die Energie nicht mal beim Treten aufbringen (allerdings CW Wert beachten )

Gruß
jf27el
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  #4  
Alt 23.08.2009, 10:49
Benutzerbild von cyclist
cyclist cyclist ist gerade online
Bionische Stromerzeugung
 
Registriert seit: 23.11.2005
Ort: Ruhrpott, tief im Westen...
Beiträge: 1.721
Hallo Olaf!
Ohne wirklich Ahnung von den Rechenmethoden zum Thema Induktivität zu haben (ist halt schon lange her...), kann ich dir jetzt schon sagen, dass das, was du vorhast, nix wird.
Du planst nur einen Satz Magneten + Spule, bei einem herkömmlichen ND sind da einige mehr verbaut. Schau dir mal die techn. Daten des SON´s an.
Zum einen ist beim SON die Verlustleistung (die Energie, die du mehr aufwenden musst, im Vergleich zu ohne Stromerzeugung) sehr gering, zum anderen ist die Energieausbeute sehr gut.
Ich fahre son SON seit nun ca. 25Mm und das - wie du auf den diversen Bildern von mir sicher schon gesehen hast - nicht nur auf glatten Straßen...
Dazu ist es ein in D hergestelltes Produkt.

Zu der Schaltung zum Akku laden:
Es gibt mittlerweile diverse Produkte, da doch immer mehr Radler ihr Elektronikkram (Händy, Kamera, GPS, PDA, Laptop...) mit auf Tour nehmen wollen, gibt es auch entsprechenden Bedarf. Für jemanden, der abends immer wieder Zugang zu Netzspannung hat, ist es kein Problem, wieder zu laden. Aber für Leute, die oft abseits von Netzspannung unterwegs sind, bzw. nicht auf die Akkus im jeweiligen Gerät angewiesen sein möchten, oder diese unterstützen möchten, gibt es den relativ einfachen Weg, über ND zu laden.
Beim SON sind es vergleichsweise etwa 10-15cm Steigung auf 1km Strecke bei Nennlast (3W), als wenn man ohne el. Last fährt.

Die Schaltung besteht eigentlich vom Prinzip aus einem Netzteil, einem Überspannungsschutz (es können bis zu 100V Leerlaufspg. anliegen!), sowie einer Laderegelung.
Die simpelste Schaltung besteht nur aus einem Gleichrichter, einem Elko und einem Widerstand. Mit komplexeren Schaltungen lassen sich auch bis zu 20W aus dem SON bei entsprechenden Geschwindigkeiten rausholen. Vielfach werden auch schon Lithiumionen-Akkus als Pufferakkus verwendet.

Wichtig ist nicht nur die Schaltung an sich, sondern auch der IP-Schutz. Dicht ist zwar gut, aber zu dicht ist auch nix, wg. Kondenswasser und Zugänglichkeit, besser ist, dass das Wasser auch wieder rauslaufen kann...
Auch die Vibrationen sind nicht unerheblich...

Kommerzielle Produkte sind u.a. der zzing, sowie die Schaltung von jawetec. Ein kleiner namhafter Radhersteller aus Süddeutschland wird demnächst wahrscheinlich was rausbringen, mit Pufferakku und Mini-USB-Ausgang (wird aber nicht ganz billig sein...).
Es gibt aber auch min. 1 interessantes und umfangreich dokumentiertes Selbstbauprojekt.
Wenn Fragen --> PN
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Ciao + Gruss
Markus
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  #5  
Alt 23.08.2009, 16:52
ohoyer ohoyer ist offline
Super-Moderator
 
Registriert seit: 27.12.2006
Ort: Karlsruhe
Beiträge: 2.727
Zitat:
Zitat von Alois
Hallo Ohoyer,


warum willst Du keinen fertigen Nabendynamo verwenden?


Gruß

Alois
Im Trekkingbereich wäre hier ein Nabensynamo erste Wahl, aber im MTB-Bereich sind die Dinger irgendwo zwischen unüblich und extrem uncool anzusiedeln.
Die mechanische Belastung auf dem Rad ist auch etwas höher, was Stösse angeht.
Weiterer Nachteil ist bei Nabendynamos generell, dass man entweder das Laufrad fertig kaufen muss (und dann selten das Wunschrad bekommt, was Felge/Speichen angeht), und extra neu einspeichen ist eine Arbeit, die kaum jemand wirklich macht und man meist dem Händler überlässt.

Mein Gedanke war hier, davon unabhängig einen Bausatz zu haben, den man irgendwo geschickt unterbringen kann, der für Wartungen etc. leicht zu demontieren ist, stossunempfindlich und wasserdicht.

Die Leistung ist hier eher nebensächlich, da ich hier annehme, dass ein genügend grosser Puffer in Form von Akkus existiert, sowie die meisten Fahrten bei Tag resp. ohne Energieabgabe stattfinden.

Die Frage ist hier eben, wieviel Energie man hier potentiell rausziehen kann, um mal ein Gefühl für die Grössenordnungen zu bekommen- in Zeiten, wo man sogar Discos baut, wo die Vibrationen auf der Tanzfläche wieder in Strom umgewandelt werden, macht man sich schonmal Gedanken, wie man hier an "freie Energie" rankommt.

@jf27el: Also Spoiler am Rad... hmmm.... sehen meist auch doof aus.
Aber, mal etwas ernster: Man könnte hier auf entfernbare/Zusammenrollbare Schutzbleche (an nem richtigen MTB, was im Gelände gefahren wird, sind Schutzbleche ebenfalls extrem uncool) flexible Solarzellenfolie anbringen, und diese dann zur Ladeelektronik führen. Alternativ bietet sich hier die Helmstruktur an, eine kleine Ladeelektronik kann dann an die Rückseite vomHelm geklipst werden (auf diese Art werden auch bei sog. Nightrides etc. weitere Helmleuchten mit Akkupack befestigt), und das eigentliche Akkupack wandern in die Trikottasche, wo nur noch ein Kabel hochgeht.

Wie weit sind denn solche zuschneidbaren/formbaren Solarzellen?

Zusammenrollbare Schutzbleche gibts schon, z.B. den Air Fender von Topeak:
(Fahre ich auf meinem alten Cross-Bike)
http://www.topeak.de/products/Fenders/AirFender_a2
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  #6  
Alt 23.08.2009, 17:14
jf27el jf27el ist offline
Starkstrom
 
Registriert seit: 02.08.2007
Ort: BW
Beiträge: 3.834
Wenn du noch ne USB Schnittstelle dranmachst kanste auch ne Kettensäge im Wald betreiben.
http://www.usbchainsaw.com/

Wolltest du die Induktion neu entwickeln?

Gruß
jf27el
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  #7  
Alt 23.08.2009, 17:21
Benutzerbild von Alois
Alois Alois ist offline
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Registriert seit: 28.07.2004
Ort: Hessen GG
Beiträge: 10.521
Hallo Ohoyer,

eine Spule allein würde noch nicht viel bringen. Viel Luft => wenig Wirkungsgrad. Besser wäre eine Spule mit geblättertem Eisenkern. Dann müsste der Magnet sehr dicht an der Anordnung vorbei geführt werden => Quetschstellen oder entsprechende Verkleidungen.

Ob das cool aussehen würde?? Einmalig wärs auf alle Fälle.

Gruß

Alois

Ps. Ich bin für die fertige Lösung.
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  #8  
Alt 23.08.2009, 18:13
ohoyer ohoyer ist offline
Super-Moderator
 
Registriert seit: 27.12.2006
Ort: Karlsruhe
Beiträge: 2.727
Was hiesse hier "sehr dicht?" In den Bereichen, wo man sowas bauen würde/könnte, reden wir hier von 2-4mm Distanz von Magnet zur Spule.
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  #9  
Alt 23.08.2009, 19:54
Benutzerbild von Oberwelle
Oberwelle Oberwelle ist offline
Nie Auslernender
 
Registriert seit: 04.04.2005
Beiträge: 7.793
Moin ohoyer,

sehr dicht, wenige 10´tel mm..


Es wurde noch nicht die Idee mit einem Windrad eingeworfen..

Wenn der taktisch eingebaut wird, kann dieser über Akkubetrieb auch kühlen und nebenbei Vortrieb liefern
Anderer Vorteil, der Akku kann auch im Stillstand geladen werden..


OW
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.
Ich kann über die Richtigkeit / Vollständigkeit meiner Angaben keine Gewähr übernehmen. Immer alle Vorschriften beachten !
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  #10  
Alt 23.08.2009, 21:11
Benutzerbild von Alois
Alois Alois ist offline
Administrator
 
Registriert seit: 28.07.2004
Ort: Hessen GG
Beiträge: 10.521
Hallo ohoyer,

der Luftspalt hat einen magnetisch hohen Widerstand, Eisen einen geringen. Deshalb muss der Abstand so klein wie irgend möglich sein um einen hohen Wirkungsgrad zu erzielen.

Gruß

Alois
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