Laderegler für eine Drehstromlichtmaschine (KFZ-Elektrik)

vonvogel, Mittwoch, 30.06.2021, 15:14 (vor 31 Tagen)
bearbeitet von strippenstrolch, Freitag, 02.07.2021, 06:33

(Edit Admin: An Kategorie "KFZ-Elektrik" angeheftet.)

Hallo zusammen, obwohl im Augenblick ist ja wohl nich keiner da, aber ich hoffe das wir schnell Zuwachs bekommen!

Meinen Oldtimer aus dem Jahre 1953 möchte ich an Stelle der Gleichstromlichtmachine eine Drehstromlima verpassen damit man auch im Dunkeln längere Zeit fahren kann ohne die Batterie leer zu saugen. Das Problem bei den Gleichstromlimas ist, dass sie im Leerlauf so gut wie nichts und bei Fahrt mit Licht und evlt. Scheibenwischer zu wenig Strom liefern. Da mein Oldi eine 6V Anlage hat kann ich nicht nur die Lima tauschen. 12 V Drehstromlichtmaschinen gibt es ja schon für kleines Geld aber die 6V Drehstromlimas sind richtig teuer. Natürlich könnte man die ganze Anlage gleich auf 12V umrüsten aber ich möchte bei den klassischen 6V bleiben.
Mein Ansatz ist nun, eine billige 12V Drehstromlichtmaschine kaufen und mit einem eigenen Laderegler auf die 6V anpassen.
Der Regler wird von einer 8m2 Picaxe gesteuert.
Die Schaltung ist im Grunde fertig nur am Layout muss ich noch Kleinigkeiten ändern.
Der nächste Schritt wäre die Software zu entwicklen und hier suche ich noch "genial einfache Lösungen"
Zur Funktion:
- Es gibt zwei Vorgabespannungen die per Poti Sollspannungen einlesen
die eine Spannung soll die Ladeendspannung sein also quasi zum Boosten der Batterie
die andere soll eine Erhaltungsladung sein
- Die Istspannung wird ebenfalls eingelesen
- die Temperatur der Elektronik erfasse ich über den internen Temperatursensor des 8m2
- die Leistung des Generators wird über einen Mosfet angepasst der die Erregerwicklung die Stom ändert wodurch die erzeugte Spannung / Strom variiert
- eine zusätzliche Funktion soll ein Sanftanlauf sein wodurch die Generatorleistung innerhalb von vielleicht 20 Sekunden langsam hochgefahren wird.
Wenn jemand hier eine Idee für das Programm hat dann lasst es hier verlauten!
LG
Wolfgang

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Laderegler für eine Drehstromlichtmaschine

strippenstrolch ⌂ @, Sassenburg, Dienstag, 06.07.2021, 06:25 (vor 25 Tagen) @ vonvogel

Ich kann mich da nur erstmal mit einem Detailgedanken beteiligen:

Ablesen des Akku-Istwertes.

Der 6V-Bleiakku sollte wohl nicht höher als 6,9 Volt geladen werden, um Gasung zu vermeiden.

Eine Picaxe kann aber nur bis 5 Volt einlesen. Daher wäre es vielleicht gut, einen Spannungsteiler zu verwenden, der aus den 6,9 Volt vielleicht so 4,5 Volt macht, um bei der Picaxe eine Art "Regelreserve" zu haben.

Als Grundlage für den Gesamtwiderstand des Spannungsteilers habe ich 10k Ohm gewählt:

[image]

Sicherlich muss man einen Kompromiss machen zwischen Spannungsstabilität gegenüber Störspannungen und "Leckstrom" durch den Spannungsteiler. Ob da 10k schon die richtige Wahl ist, weiß ich nicht.

Hier das Prinzip nochmal "in schön" :

[image]

Laderegler für eine Drehstromlichtmaschine

vonvogel, Dienstag, 06.07.2021, 09:07 (vor 25 Tagen) @ strippenstrolch

Die Schaltung ist soweit fertig und sieht so aus.
Es ist eine überarbeitete Version von einer Internetseite die ich auf 6V und auf meine sonstigen Wünsche angepasst habe.

[image]

Der Spannungsteiler ist mit Potis realisiert um die Spannungen einstellbar zu machen. Es gibt zwei Referenzspannungen und zwar eine für die Erhaltungsspannung und eine für eine Art Boostspannung um kurzeitig auf die Ladeendspannung zu gehen.

Es geht eigentlich nur um die Programmierung.

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Laderegler für eine Drehstromlichtmaschine

strippenstrolch ⌂ @, Sassenburg, Dienstag, 06.07.2021, 22:14 (vor 25 Tagen) @ vonvogel

Ja, verstehe.

Man braucht also zwei interne Schwellwerte, um sich zwei Schmitt-Trigger zu programmieren.
Da stellt sich mir die Frage wie hoch man diese beiden Schwellwerte setzten sollte.

Wenn ich davon ausgehe, dass in der Picaxe am AD-Wandler alles linear ist, so hat man es ja im einfachsten Fall mit 255 Werten zu tun, die sich auf 5 Volt aufteilen.

5V / 255 = 0,196 Volt

Ein einzelnes Digit repräsentiert also 0,196 Volt.

Es gibt ja aber auch noch die Möglichkeit, auf 1024 zu digitalisieren:

5V / 1024 = 0,0488 Volt

Jetzt wäre es interessant, zu wissen, wie weit der Spannungsbereich des 6-Volt-Akkus maximal schwankt, um die beiden internen Schaltschwellen zu bestimmen.

Ich denke, dass diese in der Picaxe sogar gleich sein können, da man ja noch die Potis zur jeweiligen Justage hat.

Letztlich wären hunderte verschiedene Arbeitspunkte denkbar.
Irgendwo in der Mitte davon dürfte eine geeignete Wahl sein.

Laderegler für eine Drehstromlichtmaschine

vonvogel, Dienstag, 06.07.2021, 22:40 (vor 25 Tagen) @ strippenstrolch

Was meinst du mit wie weit der Spannungsbereich des 6V Akkus schwankt?

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Laderegler für eine Drehstromlichtmaschine

strippenstrolch ⌂ @, Sassenburg, Freitag, 09.07.2021, 22:09 (vor 22 Tagen) @ vonvogel

Naja, wenn das Fahrzeug beispielsweise im Stand mit elektrischen Verbrauchern betrieben wird muss ja die Akkuspannung zwangsläufig allmälig niediger werden.

Auch verschiedene Belastungsgrade im Betrieb dürften Spannungsschwankungen zur Folge haben.

Es geht mir nur darum, die Größenordnungen einmal zu beleuchten.

Laderegler für eine Drehstromlichtmaschine

vonvogel, Freitag, 09.07.2021, 22:54 (vor 22 Tagen) @ strippenstrolch

Da die ganze Sache durch sich ständig änderte Drehzahlen und wechselnde Verbraucher ohnehin dynamisch ist würde ich mir da nicht so viele Gedanken machen. Die Batterie als Energiespeicher puffert alles etwas ab und ich würde schätzen, dass die Batteriespannung vielleicht um 1 Volt schwankt.
Ich stelle mir vor, dass die Spannungsmessung mit 10 Herz durchgeführt wird, dann wird die Spannung für die Erregerwicklung ausgegeben wodurch sich ein neuer Ladestrom ergibt und dann wird halt wieder gemessen und so weiter..

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Laderegler für eine Drehstromlichtmaschine

strippenstrolch ⌂ @, Sassenburg, Sonntag, 18.07.2021, 21:35 (vor 13 Tagen) @ vonvogel

Da würde ich sagen, dass man den Analogwert einliest, mit dem Sollwert vergleicht und entsprechend der Abweichung vom Sollwert ein PWM-Signal ausgibt.

Danach dann 0,1 Sekunden pausieren (10 Hz) und den Vorgang wiederholen.

Beispiel:

  • do
  • ADC einlesen
  • Wenn ADC kleiner als Soll, dann PWM auf "Soll minus ist"
  • Warte 0,1 Sekunden
  • loop


Man müssten dann aber messen, welcher Wert bei Sollspannung eingelesen wird, um das in einer Konstante abzulegen.

Laderegler für eine Drehstromlichtmaschine

vonvogel, Sonntag, 18.07.2021, 22:29 (vor 13 Tagen) @ strippenstrolch

Ja, so in der Art.
Vermutlich könnte man in einem Testlauf auch eine Tabelle austesten in der steht welche Abweichung von Soll / Ist mit welcher Änderung des PWM-Wertes kompensiert werden kann!
LG
Wolfgang