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Die
Erfindung betrifft eine Schaltung für eine akkugestützte Energieversorgung
mit Ladeautomatik und Umschaltsteuerung, insbesondere für Fahrräder.
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Bei
der Standartbeleuchtungsanlage eines Fahrrades, also Dynamo, Scheinwerfer
und Rücklicht,
wird im Stand kein Licht erzeugt, wodurch der Radfahrer aus größerer Entfernung
nur schwer, oder bei schlechter Witterung gar nicht zu erkennen
ist. Was insbesondere auf Landstraßen gefährlich sein kann. Auch die
Ausleuchtung eines Objektes oder Bereiches z. B. um eine Abzweigung,
ein Straßenschild
oder eine Person zu suchen bzw. zu erkennen, ist im Stand nicht
möglich.
Bei einer Langsamfahrt z. B. unter 10 km/h ist die Leuchtkraft noch
zu gering, um Hindernisse, unbefestigte Wege, Straßenschilder oder
Personen erkennen zu können.
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[Stand der Technik]
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Es
sind zwar Fahrradscheinwerfer und Rücklichter im Handel, die unabhängig von
einander mit Batterien oder Akkus betrieben werden, sie haben aber
den Nachteil, dass ihre Leuchtkraft, insbesondere die des Scheinwerfers,
nur mäßig, die
Betriebsdauer begrenzt und schwer abschätzbar ist. Dadurch besteht
die Gefahr, dass während
einer Fahrt die Beleuchtung teilweise oder ganz ausfällt. Es
sind zwar inzwischen auch Scheinwerfer mit Hochleistungs-LED's erhältlich deren
Energiebedarf geringer ist. Die systembedingten Nachteile sind damit
lediglich geringer.
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Zudem
bringt ein ständiger
Batteriewechsel hohe Kosten und eine Umweltbelastung mit sich.
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Es
werden auch reine, mit separaten Akkus betriebene Fahrradbeleuchtungsanlagen
angeboten, die eine gute Leuchtkraft und eine lange Betriebsdauer
aufweisen. Da sie, wenn die Akkukapazität erschöpft ist, nur durch ein Netzladegerät geladen
werden können,
ist diese Fahrradbeleuchtungsanlage keine Alternative. Bei großer Akkukapazität ist auch das
Gewicht nicht unerheblich.
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Des
Weiteren sind Fahrraddynamos auf dem Markt, bei welchen ein Akku
integriert ist, der während
des Betriebes aufgeladen wird und, eine ausreichende Fahrtzeit und
Geschwindigkeit voraus gesetzt, die gesamte Beleuchtung maximal
8 bis 12 min mit Energie versorgt. Diese Variante hat den Nachteil,
dass sich der Akku nur im Stand einschaltet und die maximale Helligkeit
nicht annähernd
erreicht wird, da die Ladespannung über der Nennspannung des Akkus
liegt und somit die vom Akku abgegebene Spannung immer unter der
durchschnittlichen Ladespannung des Dynamos liegen muss. Zudem wird die
maximale Leuchtdauer nur nach längerer
Fahrt erreicht.
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Ebenso
werden Scheinwerfer mit integriertem Akkumulator und Standlichtfunktion
angeboten. Diese Geräte
werden vom Dynamo betrieben und bieten im Prinzip die gleiche Funktion,
wie der vorher genannte Dynamo mit integriertem Akku. Damit haben
sie die gleichen Nachteile wie das vorgenannte System.
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Außerdem gibt
es noch Scheinwerfer und Rücklichter,
die von einem Dynamo versorgt werden und über eine so genannte Standlichtfunktion
verfügen,
welche im Wesentlichen aus einem Kondensator und einer LED bestehen.
Diese LED dient nur dazu, den Verkehrsteilnehmer auch im Stand,
allerdings nur für
wenige Minuten, besser kenntlich zu machen, nicht jedoch dazu, ihm
Sicht zu bieten.
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Die
Patentanmeldung
GB 2
385 216 A beschreibt ein integriertes Fahrrad-Energiesystem bei dem
ein Dynamo mit zwei nachladbaren Batteriezellen (Akkus), die in
dem Fahrradrahmen integriert sind, verkabelt ist. Über Anschlusspunkte,
die an verschiedenen Positionen am Rahmen angeordnet sind, erfolgt
der Anschluss externer Verbraucher. Durch einen Multipositions-Schalter
kann die Energie unterschiedlich verteilt und geändert werden, um ein Energieregime
zwischen dem Dynamo und den Batterien herzustellen und auch externe
Vorrichtungen, wie bewegliche Telefone, GPS Systeme oder Computer
zu betreiben. Dieses Energiesystem beschreibt zwar die Anordnung
an einem Fahrrad, nicht aber eine Schaltung zur Steuerung des Systems
und zum Laden der Akkus der elektronischen Geräte. Da die Umschaltung nicht
automatisch ausgelöst
ist, wird sie nie optimal erfolgen.
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Schließlich beschreibt
das Gebrauchsmuster
DE
200 16 669.7 U1 eine akkugestützte Energieversorgung mit
Ladeautomatik und Umschaltsteuerung für eine standardmäßige Fahrradbeleuchtung,
bei der zwei Akkugruppen geschwindigkeitsabhängig wahlweise Parallel und
in Reihe geschaltet werden. So wird bei langsamer Fahrt und im Stand
die maximale Leuchtkraft des Scheinwerfers und des Rücklichtes
durch Akkus gewährleistet.
Bei schneller Fahrt werden Scheinwerfer und Rücklicht auf Dynamoversorgung
umgeschaltet und die Akkumulatoren geladen. Bei Abschaltung der
Fahrradbeleuchtung können
auch weitere elektrische und/oder elektronische Geräte betrieben
werden.
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Der
Nachteil dieser Erfindung besteht darin, dass bezüglich der
geschwindigkeitsabhängigen Umschaltung
der Akkus von Reihen- auf Parallelbetrieb und von Akkueinspeisung
der Beleuchtung auf Dynamoeinspeisung, sich die Steuerung nur mit
einem Relais, welches durch einen Kondensator stabilisiert wird,
als zu ungenau erwies. Die herstellungsbedingten Bauteiltolleranzen
verursachen dadurch einen Schaltpunkt, der zwischen 5 km/h und 25
km/h schwanken kann. Die Schalthysterese variiert ebenfalls stark.
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Außerdem ist
es mit der in der
DE
200 16 669.7 U1 dargestellten Schaltung nicht möglich, die angeschlossenen
elektronischen Geräte,
wie zum Beispiel Handys, Digitalkameras oder vor allem GPS-PDA's bei Dynamobetrieb
durch den Dynamo zu speisen, sondern nur über die Akkus. Es ist auch nicht
möglich,
diese Geräte
ohne zusätzliche
spezielle Ladegeräte,
wie z. B. KFZ-DC/DC-Wandler, anzuschließen.
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[Aufgabe der Erfindung]
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Schaltung für eine akkugestützte Energieversorgung
mit Ladeautomatik und Umschaltsteuerung für eine standardmäßige Fahrradbeleuchtung der
eingangs erwähnten
Art zu bieten, die sowohl im Stand als auch bei langsamer Fahrt
volle Leuchtkraft gewährleistet, über mindestens
zwei Stunden Betriebszeit verfügt,
und einen Tiefentladungsschutz vorsieht, der die Akkus abschaltet
und auf direkte Dynamoversorgung umschaltet, wenn die Akkukapazität erschöpft ist.
Außerdem
sollen sowohl im Stand als auch während der Fahrt andere Verbraucher
betrieben bzw. geladen werden können,
wie zum Beispiel Handys, Digitalkameras oder vor allem GPS-PDA's.
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Die
Aufgabe wird mit den Merkmalen des 1. Patentanspruchs gelöst. Vorteilhafte
Weiterentwicklungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
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In
Abhängigkeit
von der Geschwindigkeit (Spannung des Dynamos) und dem Ladezustand von
Akkumulatoren wird mittels einer Steuerschaltung ein optimales Regime
festgelegt, das bei einem Fahrrad eine Bordbeleuchtung gewährleistet,
zusätzliche
Verbraucher versorgt, die Akkumulatoren auflädt und auch die Akkumulatoren
externer Verbraucher aufladen kann.
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Die
Schaltung für
eine akkugestützte
Energieversorgung mit Ladeautomatik und Umschaltsteuerung ist mit
drei Gleichrichterbrücken
ausgerüstet.
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Die
erste Gleichrichterbrücke
dient der Bereitstellung der Steuerspannung für ein Umschaltrelais zur Umschaltung
von zwei Akkugruppen auch bei abgeschalteten Verbrauchern.
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Die
zweite Gleichrichterbrücke
versorgt, je nach Betriebsart, den Akku oder die Beleuchtung und den
Akku mit der vom Dynamo erzeugten Energie.
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Und über die
dritte Gleichrichterbrücke,
die ebenfalls direkt, unter Abschaltung der Beleuchtung mittels
einem Relais vom Dynamo bei einer vorbestimmten Geschwindigkeit,
z. B. über
12 km/h eingespeist wird, steht die gesamte vom Dynamo erzeugte Energie
einem angeschlossenen elektronischen Gerät, wie zum Beispiel Handy,
Digitalkamera oder einem GPS-PDA's
zur Verfügung.
Bei Geschwindigkeiten unter z. B. 10 km/h werden die externen Geräte von den
in der akkugestützten
Energieversorgung eingebauten Akkus gespeist, bis der Tiefentladungsschutz
abschaltet.
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Mittels
einem speziellen integrierten Schaltkreis und dessen zweckdienlicher
Beschaltung können
die angeschlossenen elektronischen Geräte auch geladen werden, indem
der Ladestrom auf einen definierten Wert begrenzt und die Spannung
auf das jeweils angeschlossene Gerät automatisch eingestellt wird,
welche 1,2 V bis 6,0 V betragen kann. Ein zusätzliches Ladegerät ist damit
nicht mehr erforderlich, sondern nur ein Adapterkabel. Die Schaltung ist
kurzschlusssicher ausgeführt.
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Bei
eingeschaltetem Licht und Geschwindigkeiten unter ca. 10 km/h sind
die zwei Akkugruppen in Reihe geschaltet und eine Nennspannung von
6 V liegt an, welche die volle Leuchtkraft der Fahrradbeleuchtung
bewirkt. Mit einer Ladeautomatik werden die zwei Akkugruppen bei
Fahrgeschwindigkeiten über
ca. 12 km/h, von Reihenschaltung in Parallelschaltung umgeschaltet,
wodurch schon bei niedrigen Geschwindigkeiten eine Ladetätigkeit
erreicht wird, und gleichzeitig werden Scheinwerfer und Rücklicht
direkt vom Dynamo gespeist. Bei ausgeschaltetem Licht werden die
Akkugruppen mit der gesamten vom Dynamo erzeugten Energie, und bei
eingeschaltetem Licht mit einem Bruchteil derer geladen.
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Zur
Vermeidung herstellungsbedingter Tolleranzen und der Schalthysterese
von Relais wird mit Hilfe eines IC's und dessen zweckdienlicher Beschaltung
der Schaltpunkt und auch die Hysterese mittels Potentiometer genau
eingestellt.
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Bevor
die Akkus vollständig
entladen sind, werden sie durch eine Tiefentladungsschutzschaltung
abgeschaltet und die Fahrradbeleuchtung wird nun trotz der Unterschreitung
von ca. 10 km/h wieder an die Dynamo Spannung angekoppelt, so dass
auch in diesem Betriebsfall die Funktion der Fahrradbeleuchtung
sichergestellt bleibt.
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Die
Akkus können
außer
durch den Dynamo, ebenso extern, mit einem geeigneten Netzgerät als auch
mit einer geeigneten Solarzelle geladen werden.
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Zu
dem Gerät
gehört
ferner eine Halteplatte, welche am Rahmen befestigt werden kann.
Die Halteplatte, als auch das Gerät sind zweckmäßigerweise auf
den freien Flächen
mit Klettband versehen.
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Somit
lässt sich
das Gerät
durch einfaches andrücken
bzw. abkippen, anbringen bzw. entfernen.
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Die
Halteplatte besitzt die gleiche Steckbuchse wie sie an dem Gerät zum Anschluss
der Beleuchtungsanlage vorhanden ist. Die Steckbuchse erfüllt zwei
Funktionen. Erstens verhindert das Einstecken des Steckers Beschädigungen
und Störungen,
und zweitens wird gleichzeitig das nicht vorhandene Gerät überbrückt so dass
bei Vergesslichkeit, Diebstahl, Defekt oder Verwendung des Gerätes an einem
Zweitfahrrad die volle konventionelle Betriebsbereitschaft der Fahrradbeleuchtung
gewährleistet ist.
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Die
akkugestützte
Energieversorgung mit Ladeautomatik und Umschaltsteuerung vereint
alle Vorteile der bekannten Fahrradbeleuchtungssysteme in einem
Gerät und
bietet darüber
hinaus noch weitere Anwendungsmöglichkeiten.
Bei der Ausrüstung des
Fahrrades mit der akkugestützten
Energieversorgung mit Ladeautomatik und Umschaltsteuerung kann eine
vorhandene Beleuchtungsanlage verwendet werden. Es ist jedoch empfehlenswert,
einen leistungsfähigen
Dynamo anzubauen. Die ideale Lösung bietet
ein Nabendynamo.
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Die
akkugestützte
Energieversorgung mit Ladeautomatik und Umschaltsteuerung gewährleistet
eine größere Unabhängigkeit
und dabei gesteigerte Verkehrssicherheit sowie eine variable Einsetzbarkeit.
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Die
größere Unabhängigkeit
ergibt sich daraus, dass ein Betrieb mit einer so genannten Standardbeleuchtung
möglich
ist, wobei je nach Bedarf die Akkus nur während eingeschalteter Beleuchtung (langsame
Ladung) oder auch bei ausgeschaltetem Licht (schnelle Ladung) aufgeladen
werden. Die Ladung bei ausgeschaltetem Licht bietet sich zum Beispiel
bei Talfahrten, bei Rückenwind,
als leichte Bremse oder auch zur Konditionssteigerung an. Da das
Gerät mit
einer Haltevorrichtung als auch mit Stecker ausgestattet ist, lässt es sich
in Sekundenschnelle vom Fahrrad lösen und auch Zuhause mit einem
Netzgerät,
oder z. B. beim Zelturlaub mit einer Solarzelle laden. Außerdem ist
so auch dem Diebstahl vorzubeugen, wenn das Fahrrad ohne Aufsicht abgestellt
wird, weil die akkugestützte
Energieversorgung mit Ladeautomatik und Umschaltsteuerung klein
und handlich ist. Und es ist zudem möglich ein weiteres Fahrrad
mit einer Halterung aus zustatten, was den Einsatz der akkugestützte Energieversorgung
mit Ladeautomatik und Umschaltsteuerung am jeweils benützten Fahrrad
zulässt.
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Die
gesteigerte Verkehrssicherheit ergibt sich durch die redundante
Energieversorgung der Beleuchtungsanlage. Bei regnerischem Wetter,
auf matschigen Wegen oder im Winter auf verschneiten Wegen arbeiten
am Reifen angetriebene Dynamos nicht mehr zuverlässig bzw. Versagen ganz den Dienst.
In diesem Fall schaltet die akkugestützte Energieversorgung mit
Ladeautomatik und Umschaltsteuerung selbsttätig auf Akkuversorgung um,
solange die Leistung des Dynamos nicht ausreicht. Oder der Fahrer
schaltet den Dynamo ab, und hat dann eine kontinuierliche helle
Ausleuchtung, was insbesondere bei schlechtem Wetter seiner Sicherheit dient.
Dadurch ist es dem Fahrer einerseits möglich, besser seinen Fahrweg
oder Hindernisse erkennen zu können
und andererseits wird er auch besser von anderen Verkehrsteilnehmern
erkannt. Selbst wenn der Fahrradfahrer einen Sturz erleidet, kann
die dann in Kraft tretende Standlichtfunktion ihn vor schwereren
Folgen bewahren, in dem er von anderen Verkehrsteilnehmern rechtzeitig
wahrzunehmen ist.
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Falls
während
der Fahrt die Akkukapazität erschöpft ist,
steht immer noch der Betrieb des Dynamos zur Verfügung. Für den Fall,
dass die akkugestützte
Energieversorgung mit Ladeautomatik und Umschaltsteuerung vorübergehend
nicht angebracht wird, kann mit einer Überbrückungsbuchse die Fahrradbeleuchtung
auch konventionell betrieben werden.
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Der
variable Einsatz der akkugestützte
Energieversorgung mit Ladeautomatik und Umschaltsteuerung ergibt
sich dadurch, dass die Akkumulatoren sowohl vom Dynamo als auch
Zuhause mit dem Netzgerät
oder unterwegs mit der Solarzelle geladen werden können. Insbesondere
die Verbraucher betreffend bietet die akkugestützte Energieversorgung mit
Ladeautomatik und Umschaltsteuerung ein breites Einsatzgebiet, denn
es kann mit ihr nicht nur die Fahrradbeleuchtung betrieben, sondern
auch eine Zeltlampe oder über
ein Adapterkabel ein handelsübliches
Handy geladen werden. Ebenso können
mittels dem Adapterkabel andere Kleingeräte, wie MP 3, Discman, Radio.
Digitalkamera, GPS-PDA usw. betrieben bzw. geladen werden. Zum Betrieb
bzw. Ladung der Geräte
ist keine externe Beschaltung erforderlich, sondern nur das Adapterkabel,
weil in die akkugestützte
Energieversorgung eine Schaltung integriert ist, welche bei Systemspannungen
zwischen 1,2 V DC und 6,0 V DC einen konstanten Strom gewährleistet
und überdies
kurzschlusssicher ist
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[Beispiele]
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An
Hand von Zeichnungen werden der Aufbau und die Wirkungsweise der
Erfindung näher
erläutert.
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Es
zeigen:
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1 ein
Blockschaltbild für
eine Akkugestützte
Energieversorgung mit Ladeautomatik und Umschaltsteuerung für ein Fahrrad,
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2 eine
Schaltung für
die Umschaltsteuerung (Komparatorschaltung),
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3 eine
Schaltung zum Laden der Akkus externer elektronischer Geräte an Bord
eines Fahrrades.
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Das
in 1 dargestellte Blockschaltbild zeigt eine akkugestützte Energieversorgung
mit Ladeautomatik und Umschaltsteuerung in Verwendung an einem Fahrrad.
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Grundsätzlich wird
die für
ein Fahrrad benötigte
Elektroenergie durch einen Dynamo 2 (z. B. ein Nabendynamo)
und/oder über
zwei Akku- Einheiten 9, 10 bereitgestellt. Alternativ
dazu ist auch die Einspeisung über
ein Netzteil 3 oder durch einen Solarlader 4 möglich.
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Die
so bereitgestellte Elektroenergie wird mittels einer Steuereinheit 1 Verbrauchern 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17 zugeführt. Die
Steuereinheit 1 steuert auch das Laden der Akkumulatoren 9, 10 bzw.
deren Verschalten für
eine optimale Energieversorgung. Ferner ist ein Schalter 8 zum
Ein- und Ausschalten der Verbraucher vorgesehen, wie z. B. Beleuchtung 11, 12 und
externe elektronische Geräte 13, 14, 15, 16, 17.
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Für die Einspeisung
in die Steuereinheit 1 ist diese mit entsprechenden Eingängen 1.1,
vorzugsweise Steckkontakten ausgerüstet.
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Die
Steuereinheit 1 enthält
verschiedene Funktionsgruppen 1.2, 1.3, 1.4, 1.5, 1.6, 1.7, 1.8, 1.9 die
entsprechend anliegender Spannungspegel und Akkuladezustände verschiedene
Betriebsarten zulassen.
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Zwischen
der Funktionsgruppe 1.1 und der Funktionsgruppe 1.2 ist
eine erste Gleichrichterbrücke 5 in
die Schaltung der Steuereinheit 1 integriert. Diese Gleichrichterbrücke 5 dient
der Bereitstellung der Steuerspannung für ein Umschaltrelais 18 (2),
welches in der nachfolgenden Funktionsgruppe 1.3 enthalten
ist und die Umschaltung der beiden Akkugruppen 9, 10 auch
bei abgeschalteten Verbrauchern 11 bis 17 bewirkt.
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Die
Funktionsgruppe 1.2 stellt eine Komparatorschaltung dar.
Sie steuert in Abhängigkeit
von der Geschwindigkeit (Dynamospannung) den Schaltzustand der Akkus 9, 10.
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Das
Ausgangssignal der Funktionsgruppe 1.2 steuert die Funktionsgruppe 1.3 zur
Umschaltung der beiden Akku- Einheiten 9, 10 von
Parallel- auf Reihenbetrieb Die Funktionsgruppe 1.8 dient
als Tiefentladungsschutz für
die Akkumulatoren 9, 10.
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Über die
Funktionsgruppe 1.4 wird das Regime der Umschaltung von
Licht 11 auf Ladung von Verbrauchern 13, 14, 15, 16, 17 mit
autonomer Stromversorgung gesteuert. Für eine sichere und ausreichende
Ladung der Akkus der Verbraucher 13 bis 17 dient
die Funktionsgruppe 1.9, deren wichtigster Bestandteil
eine Konstantstromschaltung (3) ist.
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Mit
dem angegebenen Blockschaltbild werden folgende Wirkungen erzielt:
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Betriebsart 1
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- – Schalter 8 ist
ausgeschaltet,
- – Fahrradbeleuchtung 11 und
externe Verbraucher 12 bis 17 sind abgeschaltet,
- – Dynamo 2 versorgt
die Steuereinheit 1 mit Energie und steuert die Akkus 9, 10.
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– Schaltzustand a
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- – bei
langsamer Fahrt (Geschwindigkeiten unter ca. 10 km/h) sind die Akkugruppen 9, 10 durch das
Umschaltrelais 18 in Reihe (Nennspannung 6 V) geschaltet.
Es findet keine Ladung der Akkus 9, 10 statt.
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– Schaltzustand b
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- – bei
Fahrgeschwindigkeiten über
ca. 12 km/h sind die Akkugruppen 9, 10 über das
Umschaltrelais 18 parallel geschaltet und werden mit der
gesamten vom Dynamo 2 erzeugten Energie geladen.
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Betriebsart 2
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- – Schalter 8 ist
eingeschaltet und der Dynamo 2 ist nicht in Betrieb (z.
B. im Stand)
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– Schaltzustand a
-
- – Akkus 9, 10 sind
geladen,
- – Akkus 9, 10 sind
in Reihe geschaltet und die Fahrradbeleuchtung 11 und/oder
die externen Verbraucher 12 bis 17 werden versorgt,
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– Schaltzustand b
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- – Akkus 9, 10 sind
entladen,
- – Tiefentladungsschutz 1.8 schaltet
die Fahrradbeleuchtung 11 bzw. die externen Verbraucher 12 bis 17 von
der Akkuversorgung 9, 10 ab.
- – die
Beleuchtung 11 wird auch unter Geschwindigkeiten von 10
km/h direkt mit der Dynamoenergie versorgt (identisch mit einer
standardmäßigen Fahrradbeleuchtung)
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Betriebsart 3
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- – Schalter 8 ist
eingeschaltet und der Dynamo 2 ist in Betrieb
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– Schaltzustand a
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- – Akkus 9, 10 sind
geladen,
- – Dynamo 2 erzeugt
keine ausreichende Energie (Geschwindigkeiten unter ca. 10 km/h)
- – Akkus 9, 10 sind
in Reihe geschaltet und die Fahrradbeleuchtung 11 bzw.
die externen Verbraucher 13 bis 17 werden aus
den Akkumulatoren 9, 10 versorgt,
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– Schaltzustand b
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- – Akkus 9, 10 sind
entladen, wie Betriebsart 2, Schaltzustand b,
- – Tiefentladungsschutz 1.8 schaltet
Fahrradbeleuchtung 11 bzw. die externen Verbraucher 12 bis 17 von
der Akkuversorgung 9, 10 ab,
- – Beleuchtung 11 bzw.
die externen Verbraucher 13 bis 17 werden allein
durch den Dynamo 2 versorgt.
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– Schaltzustand c
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- – Dynamo 2 erzeugt
ausreichend Energie (Geschwindigkeiten über 12 km/h) die Akkugruppen 9, 10 werden
parallel geschaltet und mit geringer Energie geladen und die Fahrradbeleuchtung 11 bzw.
die externen Verbraucher 13 bis 17 werden direkt
mit der Energie des Dynamos 2 versorgt.
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Betriebsart 4
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- – Schalter 8 ist
eingeschaltet, der Dynamo 2 ist außer Betrieb und eine externe
Beleuchtung 12 (z. B. Zeltbeleuchtung) ist zugeschaltet,
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– Schaltzustand a
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- – Akkus 9, 10 sind
ausreichend geladen, externe Beleuchtung 12 wird mit Strom
versorgt,
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– Schaltzustand b
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- – die
Kapazität
der Akkugruppen 9, 10 ist erschöpft und
die externe Beleuchtung 12 wird durch den Tiefentladeschutz 1.8 abgeschaltet.
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Ein
Beispiel einer Komparatorschaltung 1.2 für die Umschaltsteuerung 1.3 zeigt 2.
Die Schaltung, die der Vermeidung herstellungsbedingter Tolleranzen
und der Eliminierung der Schalthysterese dient, besteht im Wesentlichen
aus einem Operationsverstärker 19,
einem Transistor 20, einer Zenerdiode 21 zur Spannungsbegrenzung
und einem Spannungsteiler mit Regelwiderstand 22. So kann der
Schaltpunkt für
das Umschaltrelais 18, das der Umschaltung der Akkumulatoren 9, 10 von
Reihen- auf Parallelbetrieb dient, genau eingestellt werden. Eingangs
ist ein Umschaltrelais 23 für Dynamospannung oder Batteriespannung
angeordnet.
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Die 3 zeigt
eine Konstantstromschaltung 1.9 zur Ladung der externen
elektronischen Geräte 13 bis 17.
Sie besteht im Wesentlichen aus der dritten Gleichrichterbrücke 7 und
einem spannungsgesteuerten Halbleiter 24. Über a und b
erfolgt die Einspeisung der Spannung vom Dynamo 2 oder
den Akkumulatoren 9, 10. Ein Umschaltrelais 25 dient
zur Anpassung an die anliegende Spannung und eine BNC-Schaltbuchse 26 zum
Anschluss der externen elektronischen Geräte 13 bis 17.
Bei eingeführtem Stecker
in die Buchse 26 schaltet ein Relais 27 die Beleuchtung
ab.
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Durch
den Transistor 24 und dessen zweckdienlicher Beschaltung
wird der Ladestrom auf einen definierten Wert begrenzt und die Spannung
stellt sich auf das jeweilig angeschlossene Gerät 13 bis 17 ein,
welche 1,2 V bis 6,0 V betragen kann. Ein spezielles Ladegerät ist damit
nicht mehr erforderlich, sondern nur ein Adapterkabel. Die Schaltung 1.9 ist
kurzschlusssicher ausgeführt.
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- 1
- Steuereinheit
- 1.1
- Eingänge für Stromerzeuger
- 1.2
- Komparatorschaltung
- 1.3
- Dynamo-Akkuumschaltung
- 1.4
- Umschalteinrichtung
Licht und externe Verbraucher
- 1.5
- Ausgang
1 Beleuchtung
- 1.6
- Ausgang
2 externe Verbraucher
- 1.7
- Ein-Ausschalter
- 1.8
- Tiefentladungsschutz
- 1.9
- Konstantstrom-Ladeschaltung
für externe Verbraucher
- 2
- Dynamo
- 3
- Netzteil
- 4
- Solarlader
- 5
- erste
Gleichrichterbrücke
- 6
- zweite
Gleichrichterbrücke
- 7
- dritte
Gleichrichterbrücke
- 8
- Schalter
- 9
- Akkupack
1
- 10
- Akkupack
2
- 11
- Fahrradbeleuchtung
- 12
- Externe
Lampe
- 13
- GPS-Navigation
- 14
- Kamera
- 15
- Handy
- 16
- MP
3
- 17
- Discman
- 18
- Akkumulator-Umschaltrelais
- 19
- Operationsverstärker (Komparatorschaltung)
- 20
- Transistor
(Komparatorschaltung)
- 21
- Zenerdiode
(Komparatorschaltung)
- 22
- Regelwiderstand
(Komparatorschaltung)
- 23
- Umschaltrelais
(Komparatorschaltung)
- 24
- Transistor
(Konstantstromschaltung)
- 25
- Umschaltrelais
(Konstantstromschaltung)
- 26
- BNC-Schaltbuchse
(Konstantstromschaltung)
- 27
- Schaltrelais
für Beleuchtung
(Konstantstromschaltung)