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Fahrrad Controller
Hallo Leute,
ich habe mal wieder eines meiner alten Projekte aufgegriffen:
Meine Fahrradelektronik.
Ich hatte bereits einmal mein Sigma Sport X-Evo Frontscheinwerferset mit Blei-Akkupack im Getränkehalter um eine Alarmanlage erweiternt (Vibrationssensor) Leider hatte ich irgendwnn wassereintritt im Gehäuse und deshalb ist es nun Zeit für eine zweite Version im Kompletten Eigenbau. Ich Fräse gerade den Frontscheinwerfer für zwei fette CREE Leds mit einer 13° (Fernlicht) und einer 32°*16°(Nahlicht) Optik. Diese wollen jedoch nicht simpel mit Spannung sondern mit Konstantstrom versorgt werden. Da meine Alarmanlage diesmal nicht nur ein Multivibrator sondern etwas Intelligenter sein soll integriere ich in das neue Aluminium-Lipo-Akku-Gehäuse einen µController, der nebenbei die Spannung des Akkus überwacht, die Alarmanlage regelt und das Licht Steuert über PWM. Da der Controller quasi immer mit Spannung versorgt werden muss um im Normalbetrieb als Konstantstromquelle zu agieren (Sleep mode) stimmt mich noch nicht ganz zufrieden. ich dachte schon an eine override schaltung. man kann den controller mit einem normalen schalter anschalten, um licht zu bekommen, wenn jedoch mein zweiter Schlüsselschalter aktiv ist, dann bekommt der Controller auf jeden fall spannung und auserdem das aktiv signal für die alarmanlage.
Spot Alt gegen neu:
Bild hier
Breites Strahler für Nahbereich mit weiter Ausleuchtung.
Bild hier
Aber bevor ich weiter abschweife mein Problem:
Um die CREEs mit einem konstanten Strom zu versorgen habe ich mir eine Schaltung ausgedacht, die über PWM den Strom regelt. da jedoch aufgrund von Temperaturänderungen etc. bei gleichem PWM nicht unbedingt der gleiche Strom fließt habe ich einen 0.51Ohm Messwiderstand in Reihe eingefügt, um anhand der spannung über dem Widerstand den STrom zu überprüfen. Schaltungstechnisch bedingt sitzt der leider hinter dem Schalttransitor, Weshalb ich bei einer normalen ADC messung automatisch im sperrfall die Spannung über der CE Strecke des Leistungstransistor mit messe, also 7.4 V (viel zu viel). wenn ich direkt die spannung über den Widerständen bestimmen könnte wäre das ideal. die spannung liegt zwischen 0 und 0,5V. also blieben 100 Schritte als auflösung für den ADC übrig. Wenn ich die Spannung vor dem Schalttransistor als ADCREF definierte, dann müsste ich immernoch Umschalten wenn ich die ZWeite Spannung messen wolte . Geht das Überhaupt? ich würde ungerne mehrere PWMs austesten und als strom Interpretieren. eine Kontrollmessung und entsprechende Anpassung des PWM signals wäre mir schon lieber.
Bild hier
Vielen Dank für Eure Tipps im vorraus.
mfg WarChild
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Strommessung
also der tip mit dem Elko parallel zur Diode ist mäßig. Der strom wird nicht geglättet. Wenn ich 47uF nehme kann ich bei meiner PWM frequenz von 10kHz einigermaßen den aperiodischen grenzfall erreichen. Der Sollstrom wird in minimaler Zeit erreicht. Wählt man jedoch die Kapazität größer, so kommt es zu Überschwingern, die die Diode killen könnten. Da ich die beiden Spulen noch genau nachmessen muss werden die die Elkos nur mit pads vorgesehen und später wenn die Steuerung läuft integriert. Sonst könnte ich womöglich meine fest im Gehäuse verbauten dioden schrotten.
mein letztes problem bleibt die Messung des stromes anhand der spannung. Wenn ich zum zeitpunkt, wenn der Mosfet Leitet messe, dann erhalte ich genau die spannung über dem shunt (0,5Ohm max 1A = 0,5V bei 10 Bit ca. 102 Schritte Auflösung). Sonst die 7,4V da der Mosfet sperrt. kann man den adc irgendwie mit der PWM erzeugung synchronisieren? Hab noch nie mit eigenen ADC funktionen gearbeitet. Nur mit einer fertigen LIB.
Hier ist direkt über den shunts gemessen worden, sonst bestehtdas signal nur aus einer flanke der draiecke und haut dann nach 7,4V ab. die restwelligkeit beträgt man gerade 10mA. bei 10kHz unsichtbar und m.E. ungefährlich für die dioden.
mfg WarChild
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Statusbericht
Ich habe das mal von dem Skript berechnen lassen. Der sieht bei einem maximalen Strom von 1A eine Restwelligkeit von 0,4A vor, also 40%. Das ist doch Wahnsinn. Wenn der Strom so stark schwankt, bleibt meine Cree nicht lange am leben. Selbst bei 0,7A sind es immernoch 0,28A.
Mein Controller läuft aus Stromspargründen bei 1-4MHz mal sehen wieviel ich letztendlich nehmen muss. Die meißte Zeit verbringt die anlage nämlich mit der Überwachung der Alarmsensoren und der Überwachung der Batteriespannung. Nebenbei steuert der Controller auch die Stromquellen, wenn ich mal Licht brauche.
Um den Strom einigermaßen gut einstellen zu können wünsche ich mir eine Auflösung des Duty Cycles von 100-200 Schritten. Bei 1Mhz CPU frequenz bleibt bei einer Auflösung von 100 Schritten maximal eine PWM frequenz von 10kHz. Der Relevante Bereich zum einstellen des Stromes liegt Blöderweise ganau in der Nähe der 50%. Wenn ich ihn bei 4MHz betreibe könnte ich bei 200 Schritten Auflösung immernoch 20kHz erreichen. Dies ist auch mein angestrebtes Ziel. Die dicken Spulen habe ich ja schon und die Restwelligkeit beträgt vorraussichtlich 20mA, was m.E. wesentlich vernünftiger klingt.
Die Hardare ist jetzt aber soweit fertig. Die ADCs habe ich jetzt mit 100nF ausgekoppelt.
Mal sehen, ob ich das in den nächsten Tagen zum laufen bekomme, aber am 9. habe ich erstmal Matheprüfung, also kann es vlt. auch etwas schleifen.
mfg WarChild
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So, die PWMs für die stromquellen laufen. Taster sind entprellt und die Uhr Funktioniert auch schon.
Der Sirenen PWM läuft auch, aber anscheinend habe ich das induktive bauteil aus der conrad sirene falsch angeschlossen, da der transitor trotz anliegendem signal nicht schaltet.
Die Stromquellen liefern jetzt ungeregelt 1mA bis 1A (dort habe ich das maximum für den duty cycle gesetzt. (58%)
Fehlt noch die Strommessung via ADC und eine gegeignete Zustantsübergangstruktur.
hier ein paar bilder:
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einiges verstehe ich nicht:
1. normale LED werden gepulst um eine höhere Helligkeit zu erreichen. Ist das bei diesen nicht so?
2. die Messung über den ADC-Eingang erfolgt über einen Kondensator (C9). Versteh ich gar nicht.
3. Die Messung wurde mit dem PWM synchronisiert (messen wenn Q1 ON). Zu welchem Zeitpunkt wird gemessen - weil der Strom durch L ja ansteigt?
4. Wenn nur gemessen wird bei Q1=ON. Warum hängt dann die Freilaufdiode zwischen RM1 und Q1? Wäre es nicht besser sie über RM1 anzuschliessen?
Da der Schaltplan für mich etwas schwer zu lesen war habe ich eine kleine skizze angehängt. Hoffe es ist so richtig.
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Zur Frage: Wann ist die LED heller bei 1A DC oder bei 2A Rechteck 50%?
Also ich gehe mal von 1000Hz aus wie im Datenblatt vorgeschlagen
Beispiel:
Die LED erreicht bei 350mA 100% Lichtstrom (100 lm)
Bei 700mA 170% Lichtstrom also 170 lm
Eigentlich wäre es demnach wohl besser konstant 350mA zu fahren statt 700mA bei 50% duty cycle (was ja dem gleichen Energieverbrauch entspricht)
Aber unser Auge ist kein lineares Bauteil. Bei größeren Entfernungen reicht wohl die Empfindlichkeit des Auges nicht mehr aus, das gepulste Licht spricht das Auge aber immer noch an. Ich bin kein Biologe aber so stelle ich es mir vor. Sonst würde das Pulsen z.B. bei meinen Solargartenlampen keinen Sinn machen.