Projekt: Lima-Retter

200d

200d

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Hallo Zusammen,
angestachelt von der nicht enden wollenden Diskussion um die Lichtmaschine der CBF habe ich mir ein paar Gedanken dazu gemacht. Wenn das „Verbraten“ der überschüssigen Leistung innerhalb der Lima aufgrund mangelnder Kühlung über kurz oder lang zu deren Tod führt müsste man die Leistung außerhalb in Wärme umwandeln.
Ich möchte Euch hier mein Arduino-Projekt zur spannungsabhängigen Aufschaltung eines Lastwiderstandes vorstellen.

Lastenheft in Kürze:
  • Zeit x nach Erreichen der Ladeschlussspannung soll der Lastwiderstand eingeschaltet werden.
  • Wenn die Mindestspannung y unterschritten wird soll der Lastwiderstand wieder getrennt werden.
  • Bei Unterspannung z soll „Alarm“ ausgelöst werden um auf den Lima-Tod aufmerksam zu machen.
  • Der Alarm soll ggf. durch eine helle LED im Cockpit angezeigt werden.
  • Interessante Werte sollen per Wifi access point als Homepage bereitgestellt werden: Spannung (gefiltert), Status Lastwiderstand, Dauer Lastwiderstand Ein- oder Ausgeschaltet. Kann man dann bequem mit dem Smartphone anschauen.

Heute habe ich die erste Probefahrt mit dem provisorisch installierten System gemacht.
Kurz gesagt: Es funktioniert! Klar, ein paar Anpassungen müssen noch sein aber ich bin zufrieden.
Nach Zuschalten des Lastwiderstandes fällt die Spannung bei Drehzahlen > 1500 1/min auf 13,5V ab. Verbraten werden ca 80W. Ohne Lastwiderstand geht die Spannung bis knapp 14,1V hoch.
Fotos der Probefahrt und einen Graphen (Testwerte im Leerlauf mit Erläuterungen) habe ich angefügt.

Jetzt muss ich noch nach einem passenden unauffälligen Lastwiderstand und einen geeigneten Montageort suchen. Sollte im Fahrtwind liegen und nicht so auffällig sein wie bei meinem Test. Vorschläge sind herzlich Willkommen. Für die Mopedtour am kommenden WE habe ich das gaze Geraffel wieder deinstalliert.

Noch auf der Liste:
Kleinerer Lastwiderstand 100W
Gehäuse für Elektronik
Helle LED oder Summer um Alarm anzuzeigen

Nach Sichtung der Aufzeichnung gewählte Werte:
Ladeschlussspannung 13,8V
Zeit x Aufschalten Widerstand nach Erreichen 13,8V = 20 sec.
Mindestspannung y 13,0V
Unterspannung z 12,0V

Hardware:
Mikrokontroller nodeMCU (Wifi)
Spannungsregler 9VDC
Arduino relais shield
Ardiono micro SD shield (für die Entwicklungsphase)
Widerstände für 1/7 Spannungsteiler
2x Lastwiderstand 1 Ohm (in Reihe geschaltet, ca 200W. Riesen Dinger!)

Gruß
Arne
CBF.jpgLastwiderstände.jpgElektronik.jpgElektronik2.jpgGraph_Lastwiderstand.JPG
 
Sehr cooles Projekt!
Du könntest eventuell die Lastwiderstände durch einen Transistor ersetzen, der sogar mit relativ geringem Aufwand "weich" an- und auslaufen kann, nachdem das Relais "hart" geschaltet hat (einfachste Vorstellung ist ein kondensatorgepuffeter Spannungsteiler an der Basis - Idee ist allerdings unverifiziert und nur "angedacht"). Die Transistorwärme müsse halt duch einen Kühlkörper abtransportiert werden.
Ein kurzer Blick im Netz lässt vermuten, dass ein Transistor der >20A bei >10V abkann für unter 5€ zu haben ist. Der Kühlkörper wäre vermutlich das Teuerste am ganzen Projekt.

Ach eine Schnapsidee hab ich noch: das allercoolste zur Energievernichtung wäre ein "Tauchsieder" im Kühler! Die Wärme wird dort vom umgebenden und bewegten Fluid automagisch und einigermaßen stabil abgeführt. Da das System ohnehin viele KW-Wärmeleistung vernichten kann, sollten die 100W nicht weiter stören.

Eine Frage habe ich noch: Darf man sowas an einem gesetzlichen Feiertag?
 
KiloZeBeF schrieb:
Sehr cooles Projekt!
Du könntest eventuell die Lastwiderstände durch einen Transistor ersetzen, der sogar mit relativ geringem Aufwand "weich" an- und auslaufen kann, nachdem das Relais "hart" geschaltet hat (einfachste Vorstellung ist ein kondensatorgepuffeter Spannungsteiler an der Basis - Idee ist allerdings unverifiziert und nur "angedacht"). Die Transistorwärme müsse halt duch einen Kühlkörper abtransportiert werden.
Ein kurzer Blick im Netz lässt vermuten, dass ein Transistor der >20A bei >10V abkann für unter 5€ zu haben ist. Der Kühlkörper wäre vermutlich das Teuerste am ganzen Projekt.

Ach eine Schnapsidee hab ich noch: das allercoolste zur Energievernichtung wäre ein "Tauchsieder" im Kühler! Die Wärme wird dort vom umgebenden und bewegten Fluid automagisch und einigermaßen stabil abgeführt. Da das System ohnehin viele KW-Wärmeleistung vernichten kann, sollten die 100W nicht weiter stören.

Eine Frage habe ich noch: Darf man sowas an einem gesetzlichen Feiertag?
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Ja, er darf. Denn er dient der CBF Allgemeinheit [emoji39].

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WOW! Wenn das im einfach zu montierenden Paket mal zu haben wäre coffee....
.....könnte man ja nochmal eine CBF fahren :mx11:
 
Hallo,

danke für die Anregungen. Die wichtigste Frage wird zuerst beantwortet:

KiloZeBeF schrieb:
Eine Frage habe ich noch: Darf man sowas an einem gesetzlichen Feiertag?
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Ja, am Tag der Arbeit ist das kein Problem.

An einen Widerstand mit Kühlkörper im Kühlwasserkreislauf (Tauchsieder) hatte ich auch schon gedacht. Allerdings ist das schon ein größerer Eingriff und Platz ist ja bekanntlich rar am CBF Motor.

Zweite Idee war den Ventilator des Kühlers als Last zu nutzen. Die Idee ist auch noch nicht ganz vom Tisch aber ich tendiere eher zum Lastwiderstand. Einfach aus Gründen von zusätzlichem Verschleiß am Lüfter. So ein Lastwiderstand kostet aus Hongkong kommend 2,-EUR. Wenn man wie ich ungeduldiger Natur ist muss man knapp 10,-EUR bei einem deutschen Importeur berappen. Alle Mal günstiger als ein neuer Lüfter...

Ich werde heute Abend mal einen Widerstand bestellen und dann auf die Suche nach einem geeigneten Montageort gehen.

Gruß
Arne
 
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Montageort: auf die Platte des Topcase bzw. Gepäckträgers und dafür nur die Koffer nutzen. So als erste Projektphase.....so hätte man keinen Kabelsalat (alles unter dem Sitz!)
 
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Interessante Idee!
Aber nur mal so als Denkansatz: Ist es nicht völlig egal, ob die überschüssige Leistung am Regler oder am ext. Lastwiderstand verbraten wird? Fakt ist doch, dass bei hoher Drehzahl ein rel. großer Strom durch die Wicklungen fließt. Und nur dieser führt wegen des Innenwiderstands der Lima zu einer Erwärmung des Wicklungsdrahtes die vom Motoröl nicht ausreichend abgeführt werden kann.
Ob dieser Strom jetzt durch den Regler oder durch den ext. Lastwiderstand erzeugt wird ist meiner bescheidenen Meinung nach egal, da er immer durch die Wicklungen fließt.
 
Hallo Holger,

nach meinem Verständnis schließt der Regler nach Erreichen der Ladeschlussspannung die Lichtmaschiene kurzzeitig kurz um die Spannung zu begrenzen. Dabei fließt dann ein hoher Strom durch die Lima. Bei Zuschaltung eines Lastwiderstandes wird der Kurzschluß vermieden, da die Ladeschlussspannung nicht erreicht wird.

Sollte diese Annahme falsch sein freue ich mich über Aufklärung.

Gruß
Arne

P.S.: Einen 2 Ohm 100Watt Widerstand habe ich gerade bestellt...
 
Sehr sehr coole Idee das ganze!
Du solltest eventuell noch bedenken, dass die maximale Verlustleistung i.d.R. für Temperaturen um die 25°C angegeben ist. Darüber hinaus erfolgt meist ein derating. Unter Umständen kann dein Widerstand bei 90°C plötzlich nur noch 60% oder weniger ab.

200d schrieb:
Hallo Holger,

nach meinem Verständnis schließt der Regler nach Erreichen der Ladeschlussspannung die Lichtmaschiene kurzzeitig kurz um die Spannung zu begrenzen. Dabei fließt dann ein hoher Strom durch die Lima. Bei Zuschaltung eines Lastwiderstandes wird der Kurzschluß vermieden, da die Ladeschlussspannung nicht erreicht wird.

Sollte diese Annahme falsch sein freue ich mich über Aufklärung.

Gruß
Arne

P.S.: Einen 2 Ohm 100Watt Widerstand habe ich gerade bestellt...
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200d schrieb:
...
Sollte diese Annahme falsch sein freue ich mich über Aufklärung.

...
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Hallo Arne, nein - Deine Annahme ist eine Tatsache!

Aber: Die Kurzschlüsse sind nur kurzzeitig und erzeugen eben nur dann Wärme in den Wicklungen. Über die Zeit integriert ergibt das wohl exakt dieselbe Verlustleistung wie mit einem externen Widerstand, der dauerhaft als Last anliegt.
Die Arbeitsweise des Reglers kannst Du Dir vorstellen wie Heizgriffe (hier eben die Lima-Wicklungen), deren Temperatur über eine Taktung der anliegenden Spannung durch deren Steuerelektronik geregelt wird. Je größer das Tastverhältnis, desto größer die erzeugte Temperatur.
 
Primus schrieb:
Hallo Arne, nein - Deine Annahme ist eine Tatsache!

Aber: Die Kurzschlüsse sind nur kurzzeitig und erzeugen eben nur dann Wärme in den Wicklungen. Über die Zeit integriert ergibt das wohl exakt dieselbe Verlustleistung wie mit einem externen Widerstand, der dauerhaft als Last anliegt.
Die Arbeitsweise des Reglers kannst Du Dir vorstellen wie Heizgriffe (hier eben die Lima-Wicklungen), deren Temperatur über eine Taktung der anliegenden Spannung durch deren Steuerelektronik geregelt wird. Je größer das Tastverhältnis, desto größer die erzeugte Temperatur.
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Uff da kann ich dir leider nicht ganz folgen. Wenn von Taktung der Spannung und einem Tastverhältnis die Rede ist denke ich an einen Schaltregler und nicht an einen Shuntregler.
So digital ist er doch auch gar nicht. Hier kommt vermutlich eher ein Thyristor zum Einsatz welcher mit steigender "Sekundärspannung" immer weiter durchgesteuert wird.
Sofern die Verbraucher unterhalb der vom Stator erzeugten Leistung liegen wandert ein Teil über den Regler zurück und wird am Thyristor sowie den Spulenwicklungen in Wärme umgewandelt.
Die thermische Belastung der Spulenwicklungen ist also quasi immer gegeben. Selbstverständlich steigt und sinkt sie dabei je nach Anzahl der Verbraucher.

Hoffe ich erzähle keinen Quatsch. Falls doch korrigiert mich bitte.
 
Na Mist, jetzt kann ich meinen Beitrag nicht mehr bearbeiten... Ein Thyristor ist natürlich in dem Sinne meiner Aussage gegenüber widersprüchlich da dieser einmal gezündet voll durchschaltet.
Ich dachte hier eigentlich eher an einen Darlington Transistor. Sorry.
 
Mal ganz blöd: ein komplett passiver und ungeregelter Lastwiderstand zwischen LiMa und Regler tät ja auch den LiMa-Strom begrenzen und man hätte einen Teil der Wärmeentwicklung an einer Stelle, die man sich selbst aussuchen kann.
Ist natürlich ein bisschen wie mit angezogener Handbremse fahren, weil man sonst auf der Autobahn zu schnell würde...

und kurz nachgedach: man könnte batteriespannungsgeregelt schalten, ob man sich den LiMa-Strom direkt, oder über den Lastwiderstand holt... mit vielen Verbrauchern und/oder leerer Batterie direkt, ohne hohen Strombedarf zieht man die Handbremse... hab ich was übersehen?

Ach, freilich kann man in meiner Gedankenwelt statt eines Lastwiderstands auch den Weg über einen Transistor wählen, der dann nicht schaltet, sondern analog arbeitet und nicht aus Versehen Umschaltspitzen erzeugt... die LiMa würde dann im Zweifelsfall mit hoher Spannung und reduziertem Strom gegen die äußere Strombegrenzung arbeiten... der "normale" Regler sieht dann immer eine konstante Lima-Spannung und der LiMa-Strom ist immer der Strom den die Verbraucher benötigen. Finde den Fehler... ist das echt so einfach?
 
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Hallo,

ich verstehe das ganze so:

  • Die Lichmaschine erzeugt eine Leistung, die abhängig von der Drehzahl ist (Konstanterregt).
  • Um zu verhindern, dass die Spannung bei nicht ausreichenden Verbrauchern über 14V steigt erzeugt der Spannungsregler einen Kurzschluss (bzw in schneller Taktung viele sehr kurze).
  • Bei diesem Kurzschluss fließt ein hoher Strom und die Leistung wird an dem Spulenwiderstand der Lima in Wärme umgewandelt. Die Lima agiert also zusätzlich als Senke.
  • Wenn ich diese Leistung an einem Lastwiderstand in Wärme umwandel agiert die Lima zwar als Quelle, die drehzahlabhängig ihre Leistung abgibt aber nicht als Senke. Das übernehmen die Verbraucher.
  • Das reduziert die thermische Belastung.

Primus, ich habe Deinen Beitrag so verstanden, dass du das anders siehst. Könntest Du das bitte genauer erläutern?

Gruß
Arne
 
Die Lima (der Stator) fungiert IMMER auch als Senke. Der Strom der raus fließt, fließt identisch auch wieder rein, egal ob über einen kurzzeitigen Kurzschluss oder über Shunt.

Dieser Strom muss den Innenwiderstand des Stators überwinden und das ist die Verlustleistung, die in Wärme umgewandelt wird, so oder so.

Ich wollte schon fast das gleiche schreiben, wie Primus. Er kam mir zuvor.
 
Django schrieb:
Die Lima (der Stator) fungiert IMMER auch als Senke. Der Strom der raus fließt, fließt identisch auch wieder rein, egal ob über einen kurzzeitigen Kurzschluss oder über Shunt.

Dieser Strom muss den Innenwiderstand des Stators überwinden und das ist die Verlustleistung, die in Wärme umgewandelt wird, so oder so.

Ich wollte schon fast das gleiche schreiben, wie Primus. Er kam mir zuvor.
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Desdrum hab ich ja an einen "variabel ansteurbaren Widerstand" (aka Transistor) zwischen LiMa und Regler gedacht... da fließt dann genau der Strom, der gebraucht wird, weil ansonsten die Bordspannung einbricht und der Transistor dann aufmacht. Steigt die Spannung im Verbrauchernetz, wird der Transistor gesperrt und die Lima produziert zwar Spannung, aber der Strom wird klein. Da P=U*I tut erhöhte Spannung nicht weh (solange nichts durchschlägt), wenn I gegen Null geht.

Meine Idee ist also die Batteriespannung zu nutzen um auf der Strecke zwischen LiMa und Regler den Strom zu begrenzen. Ob das praktisch geht weiß ich nicht, aber theoretisch wäre das genau die Lösung... ein Regler vor dem Regler gewissermaßen... Aber vielleicht ist ja grade zu große LiMa-Spannung das Problem und nicht wie wir vermuten der zu große Strom...
 
Na endlich

Jetzt muss ich hier mal giften:

Seit Jahren lasst ihr euch von euren Limas beuteln und seit Jahren kommen hier im Forum nur so haarsträubende Ideen wie Ölstand erhöhen, mehr Löcher in dem Motorblock bohren oder zusätzliche Düsen in den Ölkreislauf basteln.
Arne scheint der erste zu sein der begriffen hat, dass die Lichtmaschine nicht zusätzlich gekühlt sondern vernünftig geregelt gehört!

Ich hoffe ihr rauft euch jetzt zusammen und macht Nägel mit Köpfen. War ja schon peinlich.

Also Arne: Eins rauf mit Mappe! :001:
Gib Gas!

Gruß Rheinweiss

PS: Sobald der Lastwiderstand warm wird funktioniert es - warum auch immer.
 
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