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ENZYKLOPÄDIE DER FUNKELEKTRONIK UND ELEKTROTECHNIK Spannungsregler für Fahrradgeneratoren. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik
Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Regler für Strom, Spannung, Leistung Beim Radfahren im Dunkeln wird häufig die vom Fahrradgenerator („Dynamo“) erzeugte Spannung zur Stromversorgung des Fahrradscheinwerfers genutzt. Die variable Drehzahl der Generatorwelle bewirkt eine Änderung der Helligkeit der Lampe. Im Prinzip kann man zwei Glühbirnen unterschiedlicher Leistung nehmen und diese je nach Bewegungsgeschwindigkeit schalten, sodass immer Licht vorhanden ist. Bei niedrigen Fahrradgeschwindigkeiten sorgt ein Licht mit geringer Leistung zumindest für eine gewisse Sichtbarkeit der Straße. Wenn Sie jedoch die Geschwindigkeit erhöhen, brennt es aufgrund der Überspannung sofort durch. Um dies zu verhindern, müssen Sie die Glühbirnen schnell auswechseln, was manuell nur sehr schwierig zu bewerkstelligen ist. Das vorgeschlagene Gerät wird Abhilfe schaffen (Abb. 1).
Solange die Spannung am Ausgang der Diodenbrücke VD1...VD4 2,5 V nicht überschreitet, ist der Thyristor VS1 geschlossen, da die Spannung am Kondensator C1 kleiner ist als die Öffnungsspannung. Durch die Lampe EL2 und die Widerstände R1, R2 fließt ein Strom, der nicht ausreicht, um EL2 zum Leuchten zu bringen, aber den Transistor VT1 öffnet. Dadurch leuchtet die Lampe EL1 auf. Die Spannung daran ist geringer als am Ausgang der Diodenbrücke, da ein Teil der Spannung am offenen Transistor VT1 abfällt. Wenn die Spannung an C1 die Öffnungsschwelle von VS1 erreicht, wird sie ausgelöst, die Lampe EL2 leuchtet auf und EL1 erlischt, sodass der Transistor VT1 schließt. Durch den Teiler R1-R2 ist ein vollständiger Verschluss von VT1 gewährleistet. Wenn das Fahrrad langsamer wird und die Generatorspannung abnimmt, erfolgt eine Rückwärtsschaltung, wenn der Thyristor VS1 schließt. Um den Kondensator C1 aufzuladen und die Spannung daran zu fixieren, wird die Diode VD5 verwendet. Daher erfolgt das Umschalten von Lichtquellen, wenn sich der Durchschnittswert der Versorgungsspannung ändert, und nicht in jeder Periode ihrer Pulsation. Die Werte der Widerstände R1 und R2 wurden aus Gründen des minimalen Energieverbrauchs bei gleichzeitiger zuverlässiger Öffnung des Transistors VT1 gewählt. Wenn es bei geöffnetem Thyristor VS1 vollständig geschlossen ist, wird keine Energie verbraucht, und wenn es bei geschlossenem Thyristor vollständig geöffnet ist, wird nur minimale Energie für Wärme aufgewendet (der Transistor wird mit einem minimalen Spannungsabfall im geöffneten Zustand ausgewählt). Wenn sich also der Transistor VT1 (wenn die Lampe EL1 leuchtet) merklich erwärmt, d.h. sich im aktiven Bereich befindet, müssen Sie den Wert von R2 reduzieren, und wenn er bei eingeschaltetem EL2 leicht geöffnet ist, müssen Sie R1 reduzieren. Wenn das Schalten von Lampen bei einer Spannung von weniger als 2,5 V erfolgt, müssen Sie die Nennleistung von R3 erhöhen und umgekehrt. Leider haben Lampen eine begrenzte Lebensdauer und brennen auch bei Einhaltung aller Betriebsbedingungen durch. In der beschriebenen Schaltung führt das Durchbrennen einer Glühbirne nicht zum Durchbrennen einer anderen. Wenn der Hochleistungs-EL2 durchbrennt, leuchtet der Niedrigleistungs-EL1 zwar nicht auf, da an der Basis von VT1 keine Spannung anliegt. Wenn jedoch EL1 mit geringem Stromverbrauch durchbrennt, ändert sich der Betrieb des leistungsstarken EL2 nicht. Bei diesem Schema fließt fast die gesamte Energie in die Lichtquellen. Der unvermeidliche Energieverlust an Transistor, Thyristor und Brückendioden wird auf ein Minimum reduziert. Zu diesem Zweck wurden alte Germaniumdioden mit minimalem Spannungsabfall verwendet. Stattdessen können Sie beliebige Dioden oder Diodenbrücken mit einem Betriebsstrom von mindestens 300 mA verwenden. Allerdings nimmt mit einem größeren Spannungsabfall an ihnen die Helligkeit der Lampen ab. Das Leuchten der Lampe EL1 wird auch bei Verwendung eines anderen Transistors VT1 schwächer. Der Thyristor reduziert auch den Strom durch die leistungsstarke Lampe EL2, sodass diese bei gleicher Leistung und Fahrgeschwindigkeit im Stromkreis schwächer leuchtet. Dies kann jedoch als Vorteil der Schaltung angesehen werden, da es bei hoher Geschwindigkeit zu einer Überlastung der leistungsstarken Lampe kommt. Der Aufbau der Schaltung erfolgt einfach durch Einhängen am Scheinwerferreflektor von außen. Transistor, Thyristor und Kondensator werden in der Nähe der Lampenfassung auf den Reflektor geklebt, dazwischen sind Widerstände und die VD5-Diode eingelötet. Wenn der Scheinwerferreflektor leitend ist, sind isolierende Dichtungen unter den Teilen erforderlich, um sie von der Fahrradkarosserie zu isolieren, an die einer der Generatorkontakte angeschlossen ist. Der Reflektor für die andere Glühbirne (sofern diese leitend ist) muss ebenfalls von der Fahrradkarosserie isoliert werden. Moderne Reflektoren bestehen in der Regel aus Kunststoff und müssen nicht isoliert werden. Es wird nicht empfohlen, ein positives Potenzial an die Fahrradkarosserie anzulegen, da dies die Korrosion erhöht. Sie kommen mit nur einem Scheinwerfer aus. Anschließend wird nach der Installation und Prüfung der Schaltung die Zusatzlampe wie in Abb. 2 dargestellt befestigt. Der Reflektor kann aus Kunststoff oder leitfähig sein, da die Lampen entsprechend der Schaltung direkt miteinander verbunden sind. Es ist zweckmäßig, eine Lampe 1 mit geringer Leistung und einem Glaszylinder mit dünnerem Durchmesser zu verwenden, damit die Glühfäden der beiden Lampen 1 und 2 im Brennpunkt 3 des Reflektors 4 möglichst nahe beieinander liegen. Die leistungsstarke Lampe 2 ist tiefer in die Fassung 5 eingeschraubt oder diese vom Fokus wegbewegt wird. Lampenzylinder 1 berührt Lampenzylinder 2. Die Fassung der zweiten Lampe 6 ist entlang der Kontur des in den Reflektor gebohrten Lochs 7 geklebt oder gelötet. Diese Anordnung der Lampe 1 ermöglicht einen Wechsel. Lampe 2 lässt sich leicht ein- und ausschrauben, wenn Lampe 1 herausgeschraubt wird. Im Scheinwerfer sollte der Reflektor mit der Bohrung nach unten positioniert werden (wie in Abb. 2 dargestellt). In diesem Fall wird der Glühfaden von Lampe 1 vom Fokus 3 nach unten verschoben und der Lichtstrom von ihm ist relativ zum von Lampe 2 erzeugten Lichtstrom in einem leichten Abwärtswinkel gerichtet. Als Ergebnis stellt sich heraus, dass er von Lampe 1 stammt es gibt „Abblendlicht“ und ab Lampe 2 – „Fernlicht“. Autor: V. Solonin, Konotop, Ukraine
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