Etikett: 36 V 11 Ah 400 Wh B94-20 Yamaha TB2710098AD X94-20
Vermutete Zellen: Samsung ICR 18650 26F - 2,6 Ah, 3,7 V (40 Stück, je 4 parallel und 10 in Reihe)
Fehleranzeige: Beim Drücken der Kontrolltaste am Akkupack blinken nur die LEDs „F“ und „E“. Angeblich mitten während der Fahrt passiert.
Diagnose: Zellenspannung bei 2,5 V. Probeweises vorsichtiges Aufladen auf 3 V brachte nichts. Das Ablöten der Steuerplatine mit einem kräftigen Lötkolben bestätigte nur den Zustand (= keine Nebenentladung durch die Platine) und erleichterte den Zugang zu den Akkus zum Nachladen. Aber — ohje — nach dem Wiederanlöten der Platine geht gar nichts mehr! Offenbar braucht der Akku-Controller eine Initialisierungssequenz an seiner seriellen Schnittstelle! Blöd! Eingebaute Obsoleszenz!
Problem: Wer kennt nicht die Macken mit gängigen Fahrradcomputern?
Im Prinzip Elektronikschrott in Blisterverpackung. Erstaunlicherweise ist noch nicht mal ein einfacher Tacho für das Nabendynamo erfunden!
Für das große(!) und temperaturunempfindliche(!) Display (mindestens 13 mm Ziffernhöhe) kommen nur 2 Lösungen in Betracht:
Vergessen kann man vorgefertigte LC-Matrixanzeigen. Es wäre dümmlich, auch noch eine Kontrastspannung einstellen zu müssen.
Für die Uhr wird netterweise doch eine Stützbatterie, ein Superkondensator oder eine (typisch chinesische) I²C-Echtzeituhr benötigt. Ein DCF77-Empfänger erscheint Overkill, zumal eine bei 8.00 startende Uhr nach der Winterpause zu verkraften ist. Für die Erfassung der Zeitspanne zum automatischen Rücksetzen des Tageskilometerzählers nach 6 h wird entweder die Stützbatterie herangezogen oder die Echtzeituhr in Verbindung mit im EEPROM gespeicherter Auszeit benötigt. Ein Kneipenbesuch von 1-2 h sollte den Zähler noch nicht rücksetzen.
Allzuviele Tasten verwirren nur.
Während der Fahrt muss man nur laufende Angaben im Blick haben:
Geschwindigkeit, Uhrzeit, Tageskilometer und Höhe.
Dafür genügt eine Taste.
Bei Stillstand braucht man etwas mehr:
Uhrzeit, Tageskilometer, Höhe;
Tagesleistungen: Durchschnittsgeschwindigkeit, Höhe+, Höhe–;
Gesamtkilometer, Temperatur.
Eine weitere Taste für die Tagesleistungen erscheint sinnvoll.
Mit den 2 Tasten sollte man die Tagesleistungen rücksetzen und die Uhr stellen können. Beides nur bei Stillstand. Sowie (Radumfang ÷ Impulse pro Umdrehung) eingeben. Notfalls den Gesamtkilometerzähler rücksetzen. Das wäre alles.
Ich tendiere zu einer Lösung mit:
Noch keine Idee für den Luftdrucksensor. Noch keine Idee für die USB-Buchse.
Neu : Nun steht ein uneingespeichtes Nabendynamo zur Verfügung,
welches mit 3D-Druckteilen zum experimentellen Antrieb durch einen
„akkulosen Akkuschrauber“ präpariert wurde.
Damit ist an einer Laborstromversorgung eine Drehzahlvorgabe möglich.
(Der PWM-modulierende Abzug des Akkuschraubers
muss dazu mit Draht festgebunden werden.)
Von den 3D-Modellen ist wohl der Stecker am interessantesten
zur Nachnutzung, weil er gerne mal verloren geht, wie auch hier.
(Im entsprechenden Bild Taste 1 drücken
zum Download der STL-Datei.)
Am Antriebstrichter sichert eine lange durchgehende M2,5-Schraube
den Antriebs-Sechskant vor Abscheren an den delaminierungs-empfindlichen
3D-Drucklagen.
Folgende Zahlen sind bereits bekannt oder a priori festgelegt:
Nach eigener Erprobung gibt es für eine Anzeige bzw. Handyhalter nur 2 mögliche Montagestellen:
Inzwischen favorisiere ich die Position Oberrohr, damit über dem Lenker Platz für die Lenkertasche bleibt. (Die Lenkertasche vor dem Lenker hat den elenden Nachteil, dass das Vorderrad beim Abstellen übermäßig einschlägt und der eigene Fahrradständer nicht funktioniert.)
Wunsch: Komfortable GPS-Navigation mit dem Smartphone (fortan „Handy“ genannt) ggf. unter regensicherer Acrylglashaube über viele Stunden hinweg. Anzeige Geschwindigkeit und Wegstrecke auch ohne GPS (im Tunnel, unter Bäumen) sowie Ladeparameter in einer Äpp. Voller Handyakku beim Einsteigen in den Zug oder Straßenbahn für elektronische Tickets.
Randproblem 1:
Grundsätzlich verlangen Lösungen zum Laden
von Handys vom Nabendynamo einen Pufferakku!
Denn das Dynamo ist zu schwach, um die beim Energietransfer
auftretenden Spitzenströme zu verkraften.
Zudem kommen Handys durcheinander, wenn bei jedem Halt
die Stromversorgung aussetzt.
Im Prinzip braucht man also eine
Powerbank.
Leider gibt es keine zu kaufen,
die den Anschluss ans Fahrraddynamo zum Laden erlaubt.
Randproblem 2:
Die hohe Induktivität des Dynamos schreit nach einer Lösung
mit sinusförmiger Stromaufnahme.
Ansonsten verkümmert die mögliche Leistung, bedingt durch den
hohen Oberwellengehalt des Ladestroms direkt hinter einem Gleichrichter,
im Dynamo selbst.
Dem Stützakku ist die Form des Ladestroms egal, dieser benötigt
keine Gleichspannung und keinen Gleichstrom.
Durch den hohen Drehzahl- und damit Ausgangspannungsbereich
verbietet sich die klassische PFC-Schaltung als Hochsetzsteller,
stattdessen tendiere ich zum SEPIC-Konverter.
Dieser kann direkt den Akku laden.
Ich denke mal, dass die konventionelle Gleichrichtung
einen guten Kompromiss aus Aufwand und Wirkungsgrad darstellt.
Randproblem 3: Um so eine Powerbank nachzubauen kommt man um einen Mikrocontroller nicht herum. Alles andere ist viel zu aufwändig. Es reicht prinzipiell ein ATtiny24. Dieser muss sich darum kümmern:
Randproblem 4:
Irgendwie will man den Ladezustand des Akkus sehen
und auch die Geschwindigkeit des Vehikels anzeigen.
Das ersetzt den altmodischen Fahrradcomputer.
Da bietet es sich doch an, die „Eigenbau-Powerbank“
gleich mit einem USB-Device auszustatten,
welches via WebUSB und Äpp diese Daten dem Handy mitteilt,
anstatt dafür eine extra Anzeige wie oben
zu spendieren.
Dafür braucht es einen „ACA = Accessory Charger Adapter“.
Wie dort
angegeben verbirgt sich dahinter nichts weiter als ein 124-kΩ-Widerstand!
Der eh' schon vollgestopfte Mikrocontroller muss nun
ein ATmega32U4 sein.
Zur Not tut's eine PIC16F1459, die braucht keinen Quarz.
Aus dem Gerät muss ein USB-Kabel heraushängen,
welches in einen USB-Stecker (Mini-B, Mikro-B oder modern C) endet.
Denn es gibt keine Kabel mit durchgehender ID-Leitung zu kaufen.
Randproblem 5: Die USB-Masse fällt nicht mit dem Fahrradrahmen zusammen. Alle ausgeknobelten Lösungen die das vermeiden erscheinen unerträglich kompliziert. Einigermaßen lösbar erscheint die Änderung der diskret aufgebauten PFC-Schaltung von SEPIC- auf Sperrwandler-Design.
Vereinfachung 1: Für die anvisierte Maximalspannung (Scheitelwert) vom Dynamo von 100 V gibt es heutzutage Logic-Level-MOSFETs, die den Gate-Treiber ersparen oder vereinfachen.
Vereinfachung 2: Statt sich um die Ausgangsseite (Hochsetzsteller) zu kümmern kann man eine vorhandene Powerbank öffnen und direkt den Akku anzapfen. Gängigerweise sind darin alle Akkus parallel geschaltet, anders als in Werkzeugakkus. Um den Überladeschutz muss man sich trotzdem kümmern.
Randproblem 6: Für einen dreieckförmigen Stromverlauf der PFC cycle-by-cycle sind alle Mikrocontroller zu langsam bzw. haben keine Hardware eingebaut, um bei Nulldurchgang einen der Zähler auf Null zu setzen. Die dafür notwendige ISR würde einen Controller allein dafür benötigen. Daher der Rückgriff auf Rehrmanns PFC-Schaltung mit LM393.
Problem: Flaschenhalter fürs Fahrrad
gibt's nicht für PET-Flaschen 1,5 l.
Diese haben einen (gemessenen, Lidl) Durchmesser von 89 mm.
Unter Druck wird der Durchmesser etwas größer, da ist mit 90 mm zu rechnen.
Zwischen den Abfüllern gibt es anscheinend Unterschiede,
bei Netto waren die Flaschen ein kleines Stückchen dicker als bei Lidl.
Will man den Boden mitkonstruieren, ist das 3D-Druckteil so lang, dass dafür gängige 3D-Drucker zu klein (in Z-Richtung) sind. Daher die Ausführung als simples Rohr; die Flasche stößt am Sitzrohr an. Dieser Halter hat keine Arretierung und ist nur für's Unterrohr (Durchmesser 39 mm) geeignet; das Sitzrohr ist zu kurz um die Flasche da 'reinstecken zu können.
Ein Problem des 3D-Drucks ist die wenig haltbare Schraubverbindung zum Unterrohr. Abhilfe schaffen zwei (rostfreie und möglichst großflächige) Karosseriescheiben.
Technische Daten (Maße) dieses Flaschenhalters:
Mögliche Verbesserungen:
