Die Details zur LED-Ansteuerung

LED-Gleichstrombegrenzungen (Eigenkonstruktionen):: ACHTUNG: Gesetzliche Vorschriften lassen nicht alle Lampen und Stromversorgungen im Straßenverkehr zu. Alle Bastelarbeiten, Änderungen usw. auf eigene Gefahr!
Die nachfolgend aufgeführten Schaltungen hat Martin entwickelt, um seine LED-Dynamolampe ("LUMOTECIQ Fly") an einem Akku zu betreiben. In diesem Beispiel gehen wir also von einer Strombegrenzung bei knapp 400 mA, und einer Akkuspannung von ca. 8 V aus, um annähernd die volle Helligkeit der Lampe zu erreichen. Für andere Lampen und Akkuspannungen lassen sich die Schaltungen in Grenzen auch betreiben bzw. anpassen (Details in der jeweiligen Schaltungsbeschreibung).

Grundsätzlich gilt für diese Schaltungen (korrekte Justage vorausgesetzt):
: - Eine relativ gleichmäßige Helligkeit wird erreicht, wenn am Eingang der Schaltung eine Spannung anliegt (z.B. vom Akku), die mindestens 0,2 V über der benötigten Lampenspannung liegt. Die Schaltung muß so justiert werden, dass auch bei höheren Spannungen oder veränderlicher Belastung, der zulässige Strom nicht überschritten wird (Schaltung begrenzt). Eine ev. zu hohe Akkuspannung wird in Wärme "verbraten".
: - Der höchste Wirkungsgrad ( bis knapp 95 % ) wird erreicht, wenn die Schaltung den Strom nicht begrenzt (also z.B. bei zu geringer Akkuspannung); Da sich diese beiden Eigenschaften widersprechen, mußt du den richtigen Kompromiß für deine persönlichen Bedürfnisse finden.

Martin hat im Laboraufbau zunächst mit einer einfachen Schaltung (Schaltung 1) begonnen, und diese für höhere Ansprüche erweitert (Schaltung 2 und 3). Schaltung 3 ist an seinem Liegerad im Einsatz.
Auf dieser Seite werden die 3 Schaltungsvarianten vorgestellt:
Schaltung, Variante 1 erfüllt bei geringem Bauteilaufwand einfache Ansprüche
Schaltung, Variante 2 hat eine wirksamere Strombegrenzung (mehr Sicherheit)
Schaltung, Variante 3 hat 3 Ausgänge, Akkuschutz und viele Einstellmöglichkeiten

Schaltung, Variante 1:

Eigenschaften (Schaltung-Variante 1):: eine einfache Strombegrenzung geringer Genauigkeit.; Ausgangsstrombegrenzung: optimiert für ca. 400 mA (bauteilabhängig sind ggf. auch über 1A möglich); Betriebsspannung: 6 - 10V, aber mindestens 0,2V über der gewünschten Ausgangsspannung.; Eigenverbrauch: optimiert für verlustarmen Betrieb, solange die Begrenzung nicht ansprechen muß.
: kurzschlußfester aufbau möglich (bei guter Kühlung)

Die Betriebsspannung ist nur einer von vielen externen Faktoren, welche den Ausgangsstrom der Schaltung beeinflussen können. Das Verhalten verschiedener Schaltungen unter schwankenden Ausgangslasten wird später gezeigt. (siehe die Diagramme im Kapitel Variante 2 und 3).

Das Diagramm im Detail betrachtet:

Der Experte könnte sich nun fragen: Warum wurde für die Diagramm-Kurve ein 18 Ohm Widerstand zugrunde gelegt, obwohl Fahrraddynamos doch bei 12 Ohm geprüft werden?

Antwort: 12 Ohm ergeben sich aus dem gleichzeitigen Betrieb von Frontlicht (0,4 A) + Rücklicht (0,1A) = 0,5A. Bei 6 V errechnet sich: R=U/I also 12 Ohm = 6V/0,5A. Diese Schaltung soll aber nur ein Frontlicht ansteuern, weil der parallele Betrieb von 2 Lampen an eine quasi Konstantstromquelle unsinnig und ggf. schädlich sein kann.

Beim hier erwähnten Beispiel "LUMOTECIQ Fly" kommt noch hinzu, daß dieser Scheinwerfer erst bei etwas höheren Spannungen die volle Helligkeit und 400 mA erreicht (18 Ohm = 7,2V/0,4A).

Wenn die Schaltung korrekt justiert ist, dann sollte der Lastwiderstand aber nur von geringer Bedeutung sein, solange die Betriebsspannung höher als die Spannung am Lastwiderstand bzw. der Lampe ist:

In dem Diagramm sehen wir im Bereich von ca. 7-8V einen Knick. Über ca. 8 V begrenzt die Schaltung den Strom. Unter ca. 7V ist die Schaltun offen, und der Lastwiderstand begrenzt den Strom. Dazwischen ist ein kleiner Übergansbereich. Je nach verwendeten Lastwiderstand wird sich der Knick bzw. Übergangsbereich verschieben.

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Schaltungsbeschreibung und Montagetips: Schaltung-Variante 1			Zusätzliche Hinweise für erfahrene Elektroniker: Schaltung-Variante 1
Funktionsprinzip: Ein kleiner Steuerstrom wird auf den gewünschten Ausgangsstrom verstärkt. Die Schaltung im Detail: Bei der grünen LED "D1" ist das Licht nur zweitrangig. Wichtiger ist, daß an D1 eine relativ konstante Spannung von ca. 2 V abfällt. An diesen 2V ist der Widerstand R2 und das Potentiometer P1 angeschlossen, durch das ein einigermaßen konstanter Steuerstrom für die Basis von T1 fließt. Dieser Steuerstrom wird von T1 um das ca. 100 fache verstärkt, und zum Ausgang geführt. Der Verstärkungsfaktor von Transistoren unterliegt aber sehr großen Abweichungen, weshalb die Schaltung justiert werden muß. Mit P1 wird der Steuerstrom , und somit auch der Ausgangsstrom eingestellt. Bauteile: Für R1 kann im ersten Schritt ein 390 Ohm-Widerstand provisorisch eingebaut werden. Die Schaltung ist damit für eine Betriebsspannung ("UB Eingang") bis höchstens 10 V ausgelegt, und hat dabei einen noch relativ hohen Leckstrom von ca. 20 mA. Bei höheren Betriebsspannungen ist R1 prozentual im etwa gleichen Maße zu erhöhen (Beispiel bei 20V: R1=820 Ohm). Später sollte der optimale Widerstand Meßtechnisch ermittelt werden (siehe "Justage"). T1 : PNP Leistungstransistor ( z.B. BD 802 oder BD 244) Diese Schaltung wurde mit BD 802 getestet. Der in Variante 3 verwendete BD 244 sollte hier ebenfalls einsetzbar sein. BD 802 ist im Handel vermutlich schwieriger zu bekommen. WICHTIG: Kühlung: Der Transistor muß gut gekühlt werden, da die Verstärkung und der Ausgangsstrom mit der Eigenerwärmung deutlich zunehmen. Auch bei einem kurzgeschlossenen Ausgang sollte der Transistor nicht heiß, sondern nur Handwarm werden. genauso WICHTIG: Elektrische Isolation: An der Kühlfläche der hier vorgeschlagenen Transistoren liegt Spannung an, genauer gesagt die Ausgangsspannung der Schaltung. Damit es keinen Kurzschluß gibt, muß die Kühlfläche auch vom leitenden Fahrradrahmen isoliert werden (z.B. mittels Glimmerscheibe usw.) LED "D1": grün, 20 mA und ca. 2V Ein heller LED-Typ kann von Vorteil sein, weil bei stromsparender Justage nur wenig Strom durch die LED fließt (sofern sie als Akku-Lade-Kontrolle verwendet werden soll). Einige superhelle grüne LEDs werden mit 4V angegeben - solche LEDs wurden hier nicht getestet.			Verzicht auf Gegenkopplung: In der Literatur wird oft eine ähnliche Schaltung gezeigt, bei welcher ein Gegenkoppel-Widerstand am Emitter von T1 angeschlossen ist. (siehe z.B. den externen Link: http://de.wikipedia.org/ ... ). Dieser Widerstand hat viele Vorteile, bewirkt aber erhebliche Spannungsverluste. Martin hat bei den auf unserer Seite beschriebenen Schaltungen bewußt auf diesen Widerstand verzichtet, damit er mit kleineren Akkuspannungen arbeiten kann. Dabei wird als Nachteil ein höherer Justageaufwand, eine ungenauere Strombegrenzung, und ein höherer Temperatureinfluß in Kauf genommen. Bauteile: T1 : BD 802 bzw. BD 244 (Vorschlag) Viele andere PNP-Leistungstransistoren können natürlich auch verwendet werden. Da es sich bei den hier verwendeten Schaltungen NICHT um Regelungen, sondern um Steuerungen handelt, hat die Auswahl von T1 einen wesentlichen Einfluß auf die Qualität der Strombegrenzung. Abgesehen von den Transistor-Grenzdaten, sollten auch einige Kenndaten beachtung finden: VCE[SAT] bzw. IC: Die maximal zulässige Stromstärke dieser Transistoren scheint mit 6-8A zunächst reichlich überdimensioniert. Im aufgesteuerten Betrieb lassen sich hierdurch aber sehr kleine Kollektor-Emitter-Spannungen erzielen (minimale Spannungsverluste der Schaltung). hFE (Gleichstrom-Verstärkungsfaktor): Ein hoher Verstärkungsfaktor bedeutet einen kleineren Basisstrom, und somit weniger Stromverluste der Schaltung. Der im Prüfaufbau verwendete BD 802 zeigte einen für diese Leistungsklasse recht hohen Verstärkungsfaktor von ca. 200. Die in Variante 3 eingesetzten BD 244 verstärkten den Basisstrom immerhin noch um etwas mehr als das 100 fache. Bei diesen Transistoren aus anderen Chargen sind vermutlich aber andere Verstärkungen zu erwarten. DARLINGTON-Transistoren sind trotz ihres sehr hohen Verstärkungsfaktors ungeeignet, da bei ihnen die oben erwähnte Kollektor-Emitter-Durchlaß-Spannung zu hoch ist (Spannungsverluste). Transistor-Kennlinien: Verschiedene Transistor- Kennlinien haben Einfluß auf die Qualität der Strombegrenzung. abgesehen von den oben erwähnten Eigenschaften, sind z.B. auch diese Kennlinien qualitätsbestimmend : IC in Abhängigkeit von zu UCE bei IB hFE (Verstärkung) Temperaturabhängig hFE in Abhängigkeit von UCE LED "D1": Standard währe es wohl, wenn für D1 keine LED, sondern eine Z-Diode verwendet würde. In dieser Schaltung wurde aber eine grüne LED-verwendet, da diese einen deutlich geringeren dynamischen Wiederstand aufwies, als z.B. eine ZPD 2,7. Das LED-Licht gibt zwar nur ungenaue Hinweise über den Akku-Ladezustand, aber für die Justage (R1) ist sie ein einfaches Hilfsmittel. Ob moderne grüne LEDs des superhellen Typs auch du gute stabilisierungseigenschaften haben, wurde hier nicht getestet. Eine Alternative währen z.B. 3 in Reihe geschaltete Standard-Dioden (1N4148), oder Spezialdioden (z.B. ZTE 2). Mit einem zweipoligen Referenzspannungs-IC währe das beste Ergebnis erreichbar. Ein negatives Spannungsregler-IC ist auch möglich, und wird in Variante 3 verwendet. Selbst bei perfekt stabilisierter Referenzspannung, wird der Ausgangsstrom dennoch eine gewisse abhängigkeit von der Betriebsspannung aufweisen, da die Kennlinie von T1 hier ebenfalls eine Rolle spielt. Dies könnte zwar durch einen Spannungsregler behoben werden (stabilisierung der Betriebsspannung der Schaltung), was die Spannungsverluste aber erhöhen würde ("Dropout Voltage"). Bauteil-Datenblätter sind auf diversen Internetseiten verfügbar. Martin verwendete diesen externen Link: http://www.datasheetcatalog.net/de/

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Prüfung und Justage (Schaltung-Variante 1)
Beispiel für ca. 400 mA Ausgangsstrom und Betriebsspannungen zwischen 6 - 10V:

benötigte Meßgeräte und Prüfmittel:: Strom-/Spannungsmeßgerät; Lastwiderstände (ca. 5W) zum Testen und justieren der Schaltung: 10, 12, 15, 18 Ohm; empfohlene Prüfmittel:; Ein Labornetzteil währe von Vorteil, um die Schaltung bei unterschiedlichen Betriebsspannungen zu testen.
Bevor die Schaltung an Fahrradlampen angeschlossen wird, muß sie unbedingt justiert und getestet werden!!!!: 1. Zunächst ist weder der Eingang, noch der Ausgang der Schaltung an irgend etwas angeschlossen.; 2. T1 sollte aber bereits gut gekühlt werden.; 3. Stelle P1 zunächst auf den höchsten Widerstandswert ein (für den kleinsten Ausgangsstrom).; 4. Stromversorgung vorbereiten:; 5. LED "D1" muß jetzt deutlich leuchten, die LED-Spannung sollte 1,7 - 2,7 V betragen.; 6. Strom-Meßgerät an den Schaltungsausgang und Masse anschließen.; 7. Der Ausgangsstrom sollte nun zwischen 50 – 400 mA liegen (abhängig von T1); 8. D1 muß noch leuchten, ist aber eventuell dunkler geworden.; 9. Stelle mit P1 den Ausgangsstrom auf 400 mA.; 10. D1 muß noch leuchten, ist aber eventuell noch dunkler geworden.; Optimierung von R1 (geringere Leckströme; LED "D1" wird zwecks Energiesparen dunkler gestellt) :; Diese Optimierung muß nicht unbedingt durchgeführt werden, sie kann aber bis zu 15 mA Strom sparen.; Erhöhe den Wert von R1 nur so weit, daß D1 in allen Betriebssituationen leuchtet. Kritisch sind hierbei hohe Ausgangsströme, und niedrige Betriebsspannungen (z.B. Ladeschlußspannung eines später eingesetzten Akkus). Eine erloschene LED "D1" bedeutet auch eine fallende Diodenspannung, und somit auch fallende Ausgangsströme. Bei leerem Akku kann dieser Effekt aber auch erwünscht sein.; Wenn niedrige Betriebsspannungen von ca. 3 - 6V verwendet werden sollen (z.B. weil ein 3V-LED-Bauteil direkt als Lichtquelle angeschlossen werden soll), dann muß R1 womöglich sogar verkleinert werden, damit D1 leuchtet und somit die interne Referenzspannung stabilisieren kann. Dies hängt in der Praxis aber wesentlich vom gewünschten Ausgangsstrom, und dem Gleichstrom-Verstärkungsfaktor von T1 ab.; Prüfung des Lastverhaltens:; 11. Schließe zwischen Ausgang und Strom-Meßgerät einen Lastwiderstand von 12 Ohm und ca. 5W.; 12. Je nach Qualität von T1 wird der Ausgangsstrom deutlich fallen (verglichen mit dem zuvor kurzgeschlossenem Ausgang) : 200 - 400 mA, typisch knapp 300 mA.; Genauere Prüfung (wenn gewünscht): Werden andere Lastwiderstände von 10 Ohm und 15 Ohm eingesetzt, dann sollte der Ausgangsstrom nur gering schwanken (unter +/- 10% bzw. +/- 30 mA in dieser Einstellung). Beachte bitte, daß bei einer Betriebsspannung von 6 V und Lastwiderständen von über 15 Ohm, die Schaltung keine Ausgangsströme von 400 mA mehr liefern kann, weil dann annähernd die volle Betriebsspannung am hohen Lastwiderstand abfällt. Bei Interesse läßt sich dies auch schnell überprüfen, indem man die Spannung zwischen dem Eingang und dem Ausgang der Schaltung mißt (bzw. die Kollektor-Emitter-Spannung von T1). Beträgt diese Spannung ca. 0,2V, dann ist die Schaltung und T1 voll aufgesteuert, und der Strom wird vom Lastwiderstand (Verbraucher) bestimmt (Strom kleiner als eingestellt - Schaltung begrenzt nun nicht).; Wer an die Schaltung den "LUMOTECIQ Fly" anschließen möchte, der kann zu Testzwecken auch einen 18 Ohm –Lastwiderstand an die Schaltung hängen, da dieser LED-Scheinwerfer erst bei etwas höheren Spannungen die volle Helligkeit erreicht. Die Schaltung ist dann mit mindestens 8V (warme Lampe) bzw. ca. 9V (kalte Lampe) zu betreiben, um die 400 mA durch den Widerstand bzw. "IQ-Fly" zu drücken. Zu Justagezwecken sollte die Betriebsspannung mindestens 1 V höher sein, als die Spannung am Lastwiderstand bzw. Scheinwerfer. In diesem Fall also 10V. Wer die Justage generell per kurzgeschlossenen Schaltungsausgang vornimmt ( Null Ohm Lastwiderstand, wie oben unter Punkt 6 beschrieben), der dürfte aber auf der sichereren Seite sein.; Inbetriebnahme:; 13. Schaltung mit Strom-Meßgerät an den eigentlichen Verbraucher ( z.B. eine Lampe) anschließen.; 14. Schaltung an Betriebsspannung (z.B. Akku) anschließen und einschalten.; 15. Es sollte ein Ausgangsstrom von knapp 300 mA fließen ( 200-400 mA); 16. Bei dieser einfachen Schaltung sollte eine Sicherheitsreserve von ca. 25% eingeplant werden. Wenn der angeschlossene Verbraucher bis max. 400 mA zugelassen ist, dann sollte der Ausgangsstrom nicht wesentlich über 300 mA eingestellt werden (warmgelaufen, Zimmertemperatur und voller Akku) .; Beachte bitte, daß Dynamo-Fahrradlampen im Stand und Windstille unter Umständen weniger Strom vertragen, weil sie für kühlenden Fahrtwind konstruiert worden sein könnten.

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Schaltung, Variante 2:

Eigenschaften (Variante 2):: Strombegrenzung mittlerer Genauigkeit.; Ansonsten gelten die Eigenschaften, wie unter Variante 1 beschrieben. Lediglich T2 erhöht den Eigenstromverbrauch der Schaltung um ca. 0 - 2 mA (abhängig von der Betriebssituation).

Vergleich Schaltung 1 mit Schaltung 2:: Bei Schaltung 1 steigt der Ausgangsstrom noch recht deutlich mit zunehmender Betriebsspannung und Ausgangsbelastung an. Bei der Schaltung 2 soll dieses Problem vermindert werden. Je nach Bauteilauswahl kann der Ausgangsstrom mit steigender Betriebsspannung oder Belastung sogar sinken bzw. ganz abschalten (elektronische Sicherung). Martin hat einen Kompromiß gewählt, bei dem eine kleine Delle in der Kennlinie auftritt. Für weitere Details beachte bitte das Diagramm und die Schaltungsbeschreibung.

Besonders bei schwankender Ausgangslast wird der Unterschied der Schaltungen deutlich ( Vergleich der dicken Linien mit den gestrichelten Linien. Zum Vergleich wird hier mit der roten Linie auch das ungefähre Stromaufnahmeverhalten eines kalten LED-Scheinwerfers "LUMOTECIQ Fly" (Dynamoversion) gezeigt, wenn er ohne Schutzmaßnahmen an Gleichspannung betrieben wird (das wichtige Warmlaufverhalten der Lampe blieb hier unberücksichtigt) .

Schaltungsbeschreibung und Montagetips: Variante 2
Die Schaltung 2 ist eine Erweiterung der Schaltung 1. An dieser Stelle werden daher nur die Änderungen beschrieben. Beachte daher bitte Schaltungsbeschreibung und Montagetips zu Schaltung 1, bevor du dich ernsthaft mit dieser Schaltung 2 befaßt.
Veränderungen in Schaltung 2: Das in Schaltung 1 verwendete Potentiometer P1 hat Martin in Schaltung 2 mit "Rextern" bezeichnet bzw. ersetzt, da er den Ausgangsstrom fernsteuern möchte. Der in Schaltung 1 verwendete R2 wird in Schaltung 2 mit R4 bezeichnet, und ist nun mit 330 Ohm deutlich hochohmiger. Dieser Unterschied resultiert hauptsächlich daher, daß Martin bei dieser Schaltung einen Leistungstransistor T1 (BD 802) mit relativ hohem Gleichstrom-Verstärkungsfaktor (ca. 200 fach) verwendete. Wenn du einen Transistor mit deutlich kleineren Verstärkungsfaktor zu Verfügung hast, dann kann eine Verkleinerung von R4 notwendig werden, um noch den Ausgangsstrom von 400 mA zu erreichen. Dies hat allerdings auch Einfluß auf die Schaltungskennlinie, weshalb Experten auch R3 abpassen könnten (siehe Hinweise für erfahrene Elektroniker). Zur Verbesserung der Schaltungskennlinie (bzw. Genauigkeit), wurden in Schaltung 2 zusätzliche Bauteile eingefügt, welche den Wirkungsgrad nur unwesentlich beeinflussen. Es handelt sich um T2, R2 und R3. Funktionsprinzip dieser Ergänzung: Steigt die Kollektor-Emitter-Spannung von T1, dann wird ein Teil des eigentlich für T1 vorgesehenen Steuerstroms über T2 abgeleitet. Da die Basis von T1 nun mit weniger Strom versorgt wird, fällt auch der Ausgangsstrom. So können zu stark steigende Ausgangsströme teilweise korrigiert werden. Diese Schaltung ist für ca. 400 mA Ausgangsstrom ausgelegt. Wenn die Schaltung für z.B. wesentlich kleinere Ströme verwendet werden soll (Einstellung mit "Rextern"), dann wird T2 den Ausgangsstrom in bestimmten Situationen womöglich zu stark nach unten ziehen. Dieser Effekt ist für die später angeschlossene Lampe (Verbraucher) zwar harmlos (bzw. sogar sicherer), kann in der Praxis aber sehr irritieren, wenn die Lampe bei hohen Akkuspannungen dunkler, und bei fast leerem Akku heller wird. In sehr ungünstigen Fällen fließt womöglich sogar gar kein Strom. Es währe dann also eine Anpassung der Schaltung notwendig (siehe "Zusätzliche Hinweise für erfahrene Elektroniker") T2: PNP Transistor kleiner Leistung und mittlerer Verstärkung. Diese Schaltung wurde mit BC 178B getestet. BC 556 wurde in Schaltung 3 verwendet, und sollte hier auch einsetzbar sein. R1: siehe Variante 1 Weitere wichtige Hinweise findest du in der Schaltungsbeschreibung und Montagetips zu Variante 1.			Zusätzliche Hinweise für erfahrene Elektroniker: Vorbemerkungen: Zum Verständnis der in Schaltung 2 eingeführten Ergänzungen, sollten wir zunächst den bereits in Schaltung 1 verwendeten Leistungstransistor T1 genauer betrachten: Sobald die Schaltung den Ausgangsstrom begrenzt, fällt am Leistungstransistor T1 eine nennenswerte Spannung ab (Kollektor-Emitter-Spannung). Es ist auch gleichzeitig der Spannungsabfall zwischen Schaltunseingang (Betriebsspannung) und Schaltungsausgang. Die Höhe dieser Spannung hängt sowohl von der Betriebsspannung, als auch vom am Ausgang angeschlossenen Lastwiderstand ( Verbraucher) ab. Dies trifft genauso für Schaltung 1 zu. Problembeschreibung: Wenn T1 eine ideale Kennlinie aufweisen würde, dann hätten diese Kollektor-Emitter-Spannungsschwankungen keinen Einfluß auf den Ausgangsstrom ( D1 lassen wir in dieser vereinfachten Betrachtung ausnahmsweise unberücksichtigt). Weil T1 aber nicht ideal ist, steigt der Ausgangsstrom an, wenn die Kollektor-Emitter-Spannung steigt. Die hier verwendete Verbesserung der Schaltungskennlinie: T2 ist über R2 und R3 mit T1 verbunden. Steigt nun die Kollektor-Emitter-Spannung von T1 über ca. 0,7V (und somit auch der Spannungsabfall an der gesamten Schaltung), dann steuert T2 etwas auf, wodurch ein kleiner Strom über R3 und T2 zu R4 bzw. "Rextern" fließt. R4 und "Rextern" bestimmen den Basisstrom (Steuerstrom) von T1. Der über T2 einfließende Strom zur Kenninienkorrektur verringert den über "Rextern" und der T1-Basis fließenden Strom. Ergebnis: Mit dieser Stromkorrektur bzw. Bauteilergänzung steigt der T1-Kollektorstrom (somit auch der Ausgangsstrom der Schaltung) bei höheren Betriebsspannungen oder niederohmigen Lasten nicht mehr so deutlich. ein weiteres Ergebnis: Die Kollektor-Emitter-Spannung von T1 wird dadurch noch weiter steigen, was wiederum den T2-Strom zur Kenninienkorrektur erhöht, den T1-Basisstrom nochmals fallen läßt, die Kollektor-Emitter-Spannung von T1 erhöht usw. Kurz gesagt: Wenn diese Rückwirkung über T2 zu stark gewählt wird, dann schaltet der Ausgangsstrom ganz ab (elektronische Sicherung), und schaltet erst nach einer kurzen Unterbrechung der Betriebsspannung wieder ein. Diesen Effekt hat Martin im provisorischen Laboraufbau zwar beobachtet, aber nicht auf die Verwendbarkeit geprüft. Im ungünstigen Fall wird der Ausgang möglicherweise bereits beim Einschalten der Betriebsspannung abgeschaltet, was sie natürlich unbrauchbar machen würde. Martin hat in der oben gezeigten Schaltung einen Kompromiß gewählt, bei dem eine kleine Delle in der Kennlinie auftritt. Die Delle kann vermieden werden, wenn die Rückwirkung über T2 noch geringer gewählt wird, wodurch die Schaltung aber größere Ausgangsströme aufweist, wenn höhere Betriebsspannungen oder z.B. ein Kurzschluß am Ausgang auftritt. Die stärke der Kennlinienkorrektur wird hauptsächlich von R3 bestimmt. R2 und der Verstärkungsfaktor von T2 haben ebenfalls erheblichen Einfluß. In der Praxis bewährte sich mit R3 die allgemeine Intensität der Kennlinienkorrektur festzulegen, und mit R2 den zu beeinflussenden Kennlinienbereich (an welcher Stelle, und über welchen Bereich der Kennlinie sich die Korrektur überwiegend erstrecken soll). Wird R2 verkleinert, dann wird der beeinflußte Bereich schmaler ( ggf. die "Delle") und verschiebt sich nach links. Eine Vergrößerung von R2 verbreitert den beeinflußten Kennlinienbereich, und verschiebt den Haupteinfluß nach Rechts. keine korrekte Gegenkopplung: Auch bei dieser Schaltung 2 wurde keine korrekte Gegenkopplung verwendet, da hier nicht der Ausgangsstrom als Basis für den Strom zur Kenninienkorrektur verwendet wird. Es wird lediglich die Kennlinie von T1 korrigiert. Der erhebliche Temperatureinfluß wird bestenfalls teilweise indirekt korrigiert, weshalb die Schaltung wohl nicht kommerziell zu verwenden sein dürfte. In der Literatur wird oft eine Schaltung gezeigt, bei welcher ein Gegenkoppel-Widerstand am Emitter von T1 angeschlossen ist. (siehe z.B. den externen Link: http://de.wikipedia.org/ ... ). Dieser Widerstand hat viele Vorteile, bewirkt aber erhebliche Spannungsverluste. Martin hat bei den auf unserer Seite beschriebenen Schaltungen bewußt auf diesen Widerstand verzichtet, damit er mit kleineren Akkuspannungen verlustarm arbeiten kann. Dabei wird als Nachteil ein höherer Justageaufwand, eine ungenauere Strombegrenzung, und ein höherer Temperatureinfluß in Kauf genommen. Achtung: Eine Erwärmung von T1 erhöht den Ausgangsstrom! Es muß daher auf eine besonders gute Kühlung von T1 geachtet werden! Da eine hohe Kollektor-Emitter-Spannung von T1 sowohl mehr Wärme erzeugt, als auch über T2 zu einer Reduzierung des Ausgangsstromes führt, kann bei guter Bauteilabstimmung der Temperatureinfluß in Grenzen indirekt reduziert werden. Weitere Hinweise zur Schaltung findest du auch in der Schaltungsbeschreibung und Montagetips zu Variante 1 . Schaltung 2.2: kleinerer Betriebsspannungseinfluß: Martin hat bei diesem Prototyp die LED "D1" durch ein zweipoliges Referenzspannungs-IC (2,5V) ersetzt. Nachteil ist der höhere Preis, und die nun fehlende optische Kontrolle bei der optimierung von R1. Praktischer währe dann wohl doch ein negatives Spannungsregler-IC (wie in Variante 3 verwendet), da dann auch die Optimierung von R1 entfällt. Bauteil-Datenblätter sind auf diversen Internetseiten verfügbar. Martin verwendete diesen externen Link: http://www.datasheetcatalog.net/de/

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Prüfung und Justage (Schaltung-Variante 2):
benötigte Meßgeräte und Prüfmittel:: Strom-/Spannungsmeßgerät; Lastwiderstände (ca. 5W) zum Testen und justieren der Schaltung: 10, 12, 15, 18 Ohm; Ein Netzteil mit möglichst stufenloser Spannungseinstellung, Kurzschlußfest (z.B. Labornetzteil) , um die Schaltung bei unterschiedlichen Betriebsspannungen zu testen.
Bevor die Schaltung an Fahrradlampen angeschlossen wird, muß sie unbedingt justiert und getestet werden!!!!: Grundsätzlich kannst du wir bei Variante 1 beschrieben vorgehen.; Speziell für Schaltung 2 ist zusätzlich zu berücksichtigen:; Für "Rextern" kann natürlich ein Poti verwendet werden.; Werden die 400 mA Ausgangsstrom nicht erreicht, dann ist vermutlich der Verstärkungsfaktor von T1 zu klein. Wenn der optimale Transistor nicht zur Hand ist, dann kann auch R4 verkleinert werden. In diesem Fall ist mit einer schwächeren Kennlinienkorrektur zu rechnen (siehe "Zusätzliche Hinweise für erfahrene Elektroniker"); Die richtigen Anschlußbedingungen herstellen:; Wegen der Kennlinienkorrektur ist zunächst unbekannt, bei welchen Anschlußbedingungen der höchste Ausgangsstrom fließt. Unter Umständen ist der Kurzschlußstrom (oder der Strom bei höherer Spannung) kleiner aus der später tatsächlich an der Lampe auftretende Strom. Zum Schutz der Lampe (Verbraucher) muß die Schaltung aber in dem Betriebszustand eingestellt werden, bei welchem der höchste Strom auftritt. Dieser Betriebszustand läßt sich ermitteln, indem ein Prüf-Lastwiderstand (z.B. 12 Ohm ; 5W) in Reihenschaltung mit einem Strommeßgerät an den Ausgang angeschlossen wird. Während die Betriebsspannung über den gesamten Bereich langsam verändert wird, welcher später auch in der Praxis vorkommen wird, beobachtest du das Meßgerät.; Achtung: Wenn T1 zu schlecht gekühlt wird (zulässig ist maximal Handwarm), dann könnte die Eigenerwärmung zu falschen Ergebnissen und Einstellungen führen.; Hast du die Spannung gefunden, bei welcher der Ausgangsstrom sein Maximum hat, dann kannst du nun die Justage mittels "Rextern" vornehmen.; Danach sollte die Schaltung noch mal bei unterschiedlichen Betriebsspannungen und Ausgangslasten getestet werden. Ist das Ergebnis nicht zufriedenstellend, dann siehe "Zusätzliche Hinweise für erfahrene Elektroniker"; Während bei der Justage der Variante 1 noch ein Sicherheitspolster von 25% bzw. 100 mA empfohlen wurde, kann bei dieser Schaltung ein Sicherheitspolster von ca. 10-15% bzw. 40-60 mA ausreichen. Voraussetzung ist natürlich, daß die Prüfung endsprechend gut Werte liefert, und eine gute Kühlung immer gewährleistet ist.; Beachte bitte, daß Dynamo-Fahrradlampen im Stand und Windstille unter Umständen weniger Strom vertragen, weil sie für kühlenden Fahrtwind konstruiert worden sein könnten.

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Schaltung, Variante 3:

Schaltplan groß im neuen Fenster darstellen...
Hinweis: Der groß dargestellte Schaltplan ist vermutlich breiter als dein Bildschirm. Dein Browser wird vielleicht den Schaltplan automatisch an die Bildschirmgröße anpassen, wodurch der Plan ggf. unleserlich werden kann. In diesem Fall deaktiviere bitte die Bildschirmanpassung, bzw. lasse den Plan per Maus-Funktion in voller Größe anzeigen.

Beschreibung zum oberen Bild:
Über dem Masseanschluß wurde ein zusätzlicher Transistor (T1) und ein Widerstand (R2) zeichnerisch angedeutet. Diese Verbesserung hat Martin nach praktischen Tests auf seiner Schaltung nachträglich eingebaut. Im Schaltplan ist diese Verbesserung bereits berücksichtigt.
Die Kühlfahne des Spannungsreglers "L7905CV" hat Martin aus Platzgründen abgetrennt.

Eigenschaften (Schaltung-Variante 3) :: Betriebsspannung: 7 - 11V, aber mindestens 0,2V über der gewünschten Ausgangsspannung.; kurzschlußfester aufbau möglich (bei guter Kühlung); eine Strombegrenzung mittlerer Genauigkeit (Ausgang 1+2); bei Ausgang 3 geringe Genauigkeit.; Ausgangsstrombegrenzung: optimiert für ca. 400 mA (bauteilabhängig sind ggf. auch über 1A möglich)

Vergleich:

In diesem Diagramm werden die Unterschiede der verschiedenen Schaltungsversionen, Ausgänge und Einstellmöglichkeiten verdeutlicht.

Die grau-gestrichelte Linie zeigt den Stromverlauf des Prüfwiderstandes, wenn dieser ohne Schaltung betrieben würde.

Der Ausgang 3 von Schaltung 3 (orange Linie) ähnelt stark der Schaltung 1(blaue Linie). Der Unterschied liegt hauptsächlich darin, daß in Schaltung 3 generell eine andere und präzisere interne Referenzspannung verwendet wird.

Dort wo bei Schaltung 3 keine Angabe zum Ausgang gemacht wird, sind die Ausgänge 1 oder 2 gemeint.

Lastverhalten (Schaltung-Variante 3):: Für eine Strombegrenzumg ist das Verhalten bei schwankender Ausgangslast vielleicht noch wichtiger als der Betriebsspannungseinfluß.; Der Innenwiderstand von Lampen schwankt mit der Temperatur (Eigenerwärmung).; Ein Lampenwechsel oder Probleme in der Verkabelung können ebenfalls Lastschwankungen bedeuten.; Vielleicht möchtest du auch manuell per Schalter unterschiedliche Lampen betreiben?; Das folgende Diagramm zeigt die Abhängigkeiten der Ausgangsströme bei unterschiedlichen Betriebsbedingungen (Ausgang 1 bzw. 2 der Schaltung 3). Eine sehr gute Kühlung der Lastwiderstände wird vorausgesetzt.; Dort wo die Kennlinie (ganz links im Diagramm) unter ca. 350 mA sinkt, ist die Schaltung voll aufgesteuert (zu geringe Betriebsspannung für die angeschlossene Last bzw. die Schaltung). Der Akkuschutz wurde hier nicht aktiviert.; Für die Abweichung vom eingestellten Ausgangsstrom ist der Spannungsverlust am jeweiligen Lastwiderstand ausschlaggebend (Kollektor-Emitter-Spannung von T3.1 bzw. T3.2). Diese Spannung ergibt sich sowohl aus der Betriebsspannung, als auch aus der Last am Ausgang. Wenn ein sinkender Lastwiderstand die Transistorspannung um z.B. 1V erhöht, dann hat das fast die selbe Wirkung, als wenn die Betriebsspannung um 1V erhöht worden währe.; Bei unterschiedlichen Lasten tritt also eine Verschiebung der Kennlinie auf, ohne deren Form wesentlich zu verändern. Im Kurzschlußfall scheint die Kennlinie zunächst eine andere Form zu haben. Tatsächlich ist die Kennlinie dann nur sehr weit verschoben. Am Transistor liegt dann die volle Betriebsspannung an, weshalb diese Spannung dann um ca. 8V höher als beim Prüf-Lastwiderstand ausfällt. Eine Betriebsspannung von 8V hat im Kurzschlußfall also ähnliche Wirkung wie ca. 16V am Prüfwiderstand. Allerdings sind bei Betriebsspannungen über ca. 11 V einige Schutzmaßnahmen zu treffen (für Fortgeschrittene).


Energieverbrauchseigenschaften und Wirkungsgrade (Variante 3):: Eigenverbrauch: optimiert für verlustarmen Betrieb, solange die Begrenzung nicht ansprechen muß.

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Schaltungsbeschreibung und Montagetips: Bauteile: Variante 3
			Zusätzliche Hinweise für erfahrene Elektroniker: Variante 3
P2.1 , P2.2 , P2.3 : Poti mit erhöhter Nennbellastbarkeit von mindestens 0,75W wählen (z.B. geeignete Spindelpotis)			Diese 0,75W werden am Poti zwar nicht erreicht, aber bei manchen Einstellungen können Ströme von knapp 20 mA fließen, die durch eine hohe Nennbelastbarkeit Berücksichtigung finden müssen: P = I² x R

C1 , C2: Selbstverständlich ist auf die Polarität zu achten. Besonders bei C1 ist die Spannungsfestigkeit zu beachten (über der maximalen Betriebsspannung).			Obwohl manche Datenblätter für C1 einen "robusten" Tantal-Elko vorschlagen, hat Martin lieber einen Aluminium-Elko mit höherer Kapazität gewählt. Grund: Martin hat schon etliche Tantal-Elkos Feuer und Rauch spucken sehen, wenn diese zur Glättung der Betriebsspannung genutzt wurden.

T1 , T2 : NPN Transistor (getestet mit BC 546) Sicherheitshalber kann für T2 auch ein Typ mit größerer Strombelastbarkeit verwendung finden.

T3.1 , T3.2 , T3.3 : PNP Leistungstransistoren ( getestet mit BD 244) WICHTIG: Kühlung: Der Transistor muß gut gekühlt werden, da die Verstärkung und der Ausgangsstrom mit der Eigenerwärmung deutlich zunehmen. Auch bei einem kurzgeschlossenen Ausgang sollte der Transistor nicht heiß, sondern nur Handwarm werden. genauso WICHTIG: Elektrische Isolation: An der Kühlfläche der hier vorgeschlagenen Transistoren liegt Spannung an, genauer gesagt die Spannung des jeweiligen Ausganges. Damit es keinen Kurzschluß gibt, müssen die Kühlflächen unbedingt von einander elektrisch isoliert werden (z.B. mittels Glimmerscheibe usw.)! Auch darf zu leitenden Teilen vom Fahrradrahmen keine elektrische Verbindung mit den Transistorkühlflächen bestehen.			Tips für die Auswahl von alternativen Leistungstransistoren findest Du bei Variante 1 unter der dortigen Rubrik "Zusätzliche Hinweise für erfahrene Elektroniker" Bauteil-Datenblätter sind auf diversen Internetseiten verfügbar. Martin verwendete diesen externen Link: http://www.datasheetcatalog.net/de/

T4.1 , T4.2 : PNP Kleinsignal-Transistor (getestet mit BC 556B)

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Funktionsprinzip: Aus einer Referenzspannung wird in den Ausgangsstufen ein kleiner Steuerstrom erzeugt, welcher auf den gewünschten Ausgangsstrom verstärkt wird.			Zusätzliche Hinweise für erfahrene Elektroniker: Variante 3
Die Schaltung im Detail:
Erzeugung der interne Referenzspannung: Bei der Schaltung 3 wird die interne Referenzspannung nicht mehr durch eine LED, sondern mittels eines Festspannungsreglers erzeugt. Diese Referenzspannung wird an die strombegrenzenden Ausgangsstufen weitergeleitet. Hier eine vereinfachte Darstellung (ohne Akkuschutz): Weil der hier gewählte Spannungsregler erst bei 7V Eingangsspannung eine stabile Ausgangsspannung von 5V liefert, wird auch für die gesamte Schaltung eine Betriebsspannung von mindestens 7V benötigt, wenn die Ausgangsstufen den eingestellten Strom liefern sollen. Die Kondensatoren C1 und C2 ermöglichen ein sauberes Regelverhalten und verhindern das Auftreten von Eigenschwingungen ( siehe den externen Link: wikipedia.org ... ).			Erzeugung der interne Referenzspannung: Da die 5V Referenz nicht gegen Masse, sonder gegenüber der positiven Betriebsspannung gebildet werden muß, wird ein negativer Spannungsregler benötigt. In dieser vereinfachten Darstellung ist der Eingang des Spannungsreglers direkt mit Masse verbunden. In Schaltung 3 wird dieser Eingang aber über einen Transistor gegen Masse geschaltet, um hierüber den Akku-Tiefentladungsschutz zu realisieren. Die Details zur Akkuschutzfunktion werden weiter unten erläutert. Ein kleiner 100mA Spannungsregler hätte zwar auch gereicht, aber das Datenblatt der 1A-Version versprach einen kleineren Leckstrom. Die Belastung von IS 1 ist gering, da es nur die Referenzspannug für die Ausgangsstufen liefern muß. Wenn ein anderer Spannungsregler eingesetzt werden soll, dann könnte eine Anpassung der Kondensatoren C1 und C2 nötig werden (Datenblatt beachten). Wenn ein Spannungsregler mit einer anderen Ausgangsspannung verwendet werden soll, dann kann auch eine Anpassung der Ausgangsstufen nötig werden. Betriebsspannungen bis bzw. über 11V: Selbstverständlich muß C1 endsprechend Spannungsfest sein. Obwohl das Datenblatt diese Spannungsreglers bis zu –35V Eingangsspannung zuläßt, zeigten sich bereits bei Betriebsspannungen über ca. 12 V Probleme in manchen Betriebssituationen der Schaltung: Wenn der Spannungsregler-Ausgang zu schwach belastet wurde (ca. 1mA), dann stieg bei höheren Betriebsspannungen auch die Ausgangsspannung des Spannungsreglers weit über die gewünschten 5V. Bei etwas höherer Ausgangslast (ca. 5mA) trat dieser Effekt zumindest bis 16V nicht auf. Martin bemerkte diesen Spannungsanstieg, als er nur ein Rücklicht über Ausgangsstufe 3 ansteuerte, was über 12 V UB deutlich heller wurde. Die anderen Ausgangsstufen blieben ausgeschaltet und hatten keine Verbindung mit der Referenzspannung (Ausgangsspannung des Spannungsreglers). Sobald ein Frontlicht an einer der anderen Ausgangsstufen mittels Rextern eingeschaltet wurde, hatte auch das Rücklicht wieder die normale Helligkeit. Maßnamen: Begrenzung der Betriebsspannung auf ca. 11V oder Ausgang ausreichend belasten und testen. Wenn die Ausgangsstufen nicht über das abschalten von Rextern , sondern der Ausgang von der Lampe abgeschaltet wird, dann verbraucht die Schaltung mehr Strom, und das IS 1 wird stärker belastet. Ein zusätzlicher Lastwiderstand vom IS 1 - Ausgang nach +UB währe auch eine Möglichkeit. Ob der dann höhere Eigenverbrauch der Schaltung zu tolerieren ist, muß jeder für sich selbst entscheiden.
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Akku-Tiefentladungsschutz: Ausschnitt von Schaltung-Variante 3: Hier wird der Eingang vom oben beschriebenen Spannungsregler IS 1 nicht direkt an Masse angeschlossen, sondern über den Transistor T2 geschaltet. Die "LED-grün" erlischt, wenn der Akkuschutz das IS 1, sowie die Ausgangsschaltungen, und somit auch die eventuell angeschlossenen Lampen abgeschaltet hat. Bei vollem Akku leuchtet die "LED-grün" aber auch nur dunkel. Mit P1 wird die Akku-Entlade-Schlußspannung eingestellt, bei welcher die Schaltung abschaltet (beachte aber den verbleibenden Rest-Leckstrom von 0,5-1 mA).			Akku-Tiefentladungsschutz: Für T1 und T2 wurde der Typ BC 546 verwendet. Im Nachhinein kamen Martin doch Bedenken, ob die Einschaltströme über C1 und T2 nach Masse den Kleinsignaltransistor nicht überlasten könnten. Da es bei ihm aber keine Probleme gab, hat er nichts mehr daran geändert. Wer auf der sicheren Seite sein möchte, kann natürlich gerne einen Transistor mit größerer Strombelastbarkeit wählen. Zuerst hatte Martin die Schaltung ohne T1 und R2 aufgebaut. Der Schleifer von P1 wurde also direkt mit der "LED-grün" verbunden. Die Ansprechschwelle des Akkuschutzes veränderte sich allerdings, wenn eine weitere Ausgangsstufe dazu geschaltet wurde. Auch war der recht breite Übergangsbereich zwischen Akkuschutz EIN und AUS recht groß, da der Basisstrom von T2 den Spannungsteiler P1/R1 beeinflußte. Ein niederohmigerer Spannungsteiler hätte wiederum den Leckstrom selbst bei aktiven Akkuschutz erhöht. T1 entkoppelt den Spannungsteiler um seinen Verstärkungsfaktor von T2, und sorgt so für eine bessere Aufsteuerung von T2. Der Spannungsteiler P1/R1 wurde für die erste Ausführung entworfen. Nachdem nun T1 und R2 hinzugekommen sind, sollte sich der Spannungsteiler vermutlich deutlich hochohmiger bauen lassen (währe aber noch zu testen). Der Vorteil währe ein wesentlich geringerer Rest-Leckstrom bei aktivem Akkuschutz. Der Akkuschutz wird aktiv, wenn an der Basis von T1 die zwei Basis-Emitter-Spannungen + die "LED-grün"-Spannung überschritten wird: 0,7V + 0,7V + 1,8V = 3,2V Martin hatte die "LED-grün" mit einer steilen Kennlinie zur Verfügung. Vermutlich kann auf die "LED-grün" auch verzichtet werden, oder sie wird in Reihe zu R2 am Kollektor von T1 verbaut, wenn dann P1 endsprechend justiert wird.
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Ausgangsschaltung 3 (Ausgang mit geringer Genauigkeit): Ausschnitt von Schaltung-Variante 3 Mit P2.3 wird der Steuerstrom , und somit auch der Ausgangsstrom eingestellt. Mit Rextern läßt sich der Ausgang fernsteuern (schalten und dimmen). Wenn keine Fernsteuerung gewünscht wird, dann kann für Rextern eine Drahtbrücke eingesetzt werden.			Ausgangsschaltung 3: Diese Ausgangsschaltung basiert auf Variante 1 . Weil hier aber eine andere Referenzspannung verwendung findet, wurden einige Anpassungen vorgenommen. An "EXTERN gemeinsamer Anschluß" (Leitung unten) liegt die 5V Referenzspannung gegenüber der positiven Betriebsspannung an (Leitung oben). An diesen 5V sind die Widerstände Rextern, R3.3 und das Potentiometer P2.3 angeschlossen, durch das ein (fast) konstanter Steuerstrom für die Basis von T3.3 fließt. Dieser Steuerstrom wird von T3.3 um das ca. 100 fache verstärkt, und zum Ausgang geführt. Der Verstärkungsfaktor von Transistoren unterliegt aber sehr großen Abweichungen, weshalb die Schaltung justiert werden muß. Zum ferngesteuerten dimmen einer Lampe ist diese Ausgangsschaltung 3 besser geeignet als Schaltung 1 bzw. 2, weil sich die Kennlinienform hier kaum ändert, wenn Rextern verändert wird. Ausgang 3 erfüllt nur einfache Ansprüche an die Genauigkeit. Zum Schutz der Lampe (Verbraucher) muß ein recht großes Sicherheitspolster bei der Justage eingeplant werden Für weitere Hinweise siehe auch Variante 1 .
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Ausgangsschaltung 1, baugleich mit Ausgangsschaltung 2 (Ausgang mit mittlerer Genauigkeit): Ausschnitt von Schaltung-Variante 3 Mit P2.1 wird der Steuerstrom , und somit auch der Ausgangsstrom eingestellt. Mit P3.1 kann die Ausgangskennlinie optimiert werden. Mit Rextern läßt sich der Ausgang fernsteuern (schalten). Dimmen ist nur in Grenzen möglich, weil sich dabei die Kennlinienform verändert (abhängig von der P3.1-Einstellung). Wenn keine Fernsteuerung gewünscht wird, dann kann für Rextern eine Drahtbrücke eingesetzt werden.			Ausgangsschaltung 1: Diese Ausgangsschaltung 1 bzw. 2 ist eine Erweiterung der Ausgangsschaltung 3 und basiert auf Variante 2 (mit kleinen Anpassungen). Diese Schaltung ist für T3.1 - Basisströme von ca. 4 mA optimiert, was bei einer 100 fachen Gleichstromverstärkung von T3.1 einen Ausgangsstrom von 400 mA ergibt. Für T4.1 wurde ein Kleinsignal-Transistor mittlerer Verstärkung gewählt (BC 556B). Die Verstärkungsfaktoren von T3.1 und T4.1 beeinflussen die Ausgangskennlinie. Diese Kennlinie wird auch vom eingestellten Soll-Ausgangsstrom beeinflußt, weshalb eine Dimmung nur in Grenzen sinnvoll ist. Mit P3.1 wird im Wesentlichen die Stärke der Kennlinienkorrektur eingestellt. R4.1 und der Verstärkungsfaktor von T4.1 haben zwar auch einen wesentlichen Einfluß auf die Korrekturstärke, bestimmen aber insbesondere den zu beeinflussenden Kennlinienbereich (an welcher Stelle, und über welchen Bereich der Kennlinie sich die Korrektur überwiegend erstrecken soll). Bei Bedarf kann R4.1 an die eigenen Wünsche bzw. abweichende Transistoren angepaßt werden. Meist wird aber wohl die Anpassung mittels P3.1 ausreichen. Weitere Hinweise findest du in der Schaltungsbeschreibung und den zusätzlichen Hinweisen zu Variante 2. Ausgang 1 und 2 erfüllen mittlere Ansprüche an die Genauigkeit (bei korrekter Justage). Zum Schutz der Lampe (Verbraucher) sollte dennoch ein kleines Sicherheitspolster bei der Justage eingeplant werden.

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Prüfung und Justage (Schaltung-Variante 3):
benötigte Meßgeräte und Prüfmittel:: Strom-/Spannungsmeßgerät; Lastwiderstände (ca. 5W) zum Testen und justieren der Schaltung: 10, 12, 15, 18 Ohm; Ein Netzteil mit möglichst stufenloser Spannungseinstellung, Kurzschlußfest (z.B. Labornetzteil) , um die Schaltung bei unterschiedlichen Betriebsspannungen zu testen.
Bevor die Schaltung an Fahrradlampen angeschlossen wird, muß sie unbedingt justiert und getestet werden!!!!: 1. Zunächst ist weder der Eingang, noch der Ausgang der Schaltung an irgend etwas angeschlossen.; 2. Die Leistungstransistoren sollten aber bereits gut gekühlt werden (elektrische Isolation nicht vergessen).; 3. Verwende für "Rextern" zunächst jeweils eine Drahtbrücke (Null-Ohm-Widerstand); 4. Inaktiviere mit P1 den Akkuschutz (P1-Schleifer muß voll mit R1 verbunden sein; die Drehrichtung ist Verdrahtungsabhängig ).; 5. Stelle alle anderen Potis zunächst auf den höchsten Widerstandswert ein (für den kleinsten Ausgangsstrom und die geringste Kennlinienkorrektur).; 6. Stromversorgung vorbereiten:; 7. Die "LED-grün" muß jetzt leuchten (andernfalls überprüfe die P1-Einstellung).; 8. Strom-Meßgerät an den Ausgang 1 und Masse anschließen.; 9. Stelle mit P2.1 den Ausgangsstrom zunächst auf ca. 500 mA.; 10. Korrigiere mit P3.1 die Ausgangskennlinie zunächst so weit, bis am Ausgang ca. 400 mA fließen.; 11. Schließe nun einen Prüf-Lastwiderstand (z.B. 12 Ohm ; 5W) in Reihenschaltung mit einem Strommeßgerät an den Ausgang an. Während die Betriebsspannung über den gesamten Bereich langsam verändert wird, welcher später auch in der Praxis vorkommen wird, beobachtest du das Meßgerät. Dabei stellst Du mit P3.1 die Kennlinie nach deinen Wünschen ein. Überprüfe die Ausgangsströme bzw. Kennlinie auch mit anderen Lastwiderständen und kurzgeschlossenem Ausgang bei Betriebsspannungsänderungen, und Korrigiere bei Bedarf. In sehr ungünstigen Fällen schaltet der Ausgang womöglich ab (wie bei einer elektronischen Sicherung). In diesem Fall muß dann kurz die Betriebsspannung unterbrochen werden, nachdem P3.1 wieder hochohmiger eingestellt wurde. Bei Problemen findest Du in den Schaltungs- und Diagrammbeschreibungen weitere Informationen.; Je nach eingestellter Kennlinie und Kühlung kann für Ausgang 1 und 2 ein Sicherheitspolster ( niedrigerer Ausgangsstrom als beim Verbraucher zulässig) von ca. 10-15% bzw. 40-60 mA ausreichen. Beachte bitte, daß Dynamo-Fahrradlampen im Stand und Windstille unter Umständen weniger Strom vertragen, weil sie für kühlenden Fahrtwind konstruiert worden sein könnten.; 12. Wiederhole die Justage und Prüfpunkte 8 bis 11 mit den entsprechenden Potis und Anschlüssen des Ausgangs 2.; 13. Strom-Meßgerät an den Ausgang 3 und Masse anschließen.; 14. Am Netzteil eine hohe Spannung einstellen, welche später höchstens Verwendung finden soll / darf.; 15. Stelle mit P2.3 den Ausgangsstrom zunächst auf ca. 400 mA.; 16. Am Netzteil die später zu erwartende mittlere Akkuspannung einstellen.; 16. Schließe zwischen Ausgang 3 und Strom-Meßgerät einen Lastwiderstand von 12 Ohm und ca. 5W an.; 17. Je nach Qualität von T1 wird der Ausgangsstrom deutlich fallen (verglichen mit dem zuvor kurzgeschlossenem Ausgang) : 200 - 400 mA, typisch knapp 300 mA.; 18. Bei dem einfachen Ausgang 3 sollte eine Sicherheitsreserve von ca. 25% eingeplant werden. Wenn der angeschlossene Verbraucher bis max. 400 mA zugelassen ist, dann sollte der Ausgangsstrom nicht wesentlich über 300 mA eingestellt werden (warmgelaufen, Zimmertemperatur und voller Akku) .; Beachte bitte, daß Dynamo-Fahrradlampen im Stand und Windstille unter Umständen weniger Strom vertragen, weil sie für kühlenden Fahrtwind konstruiert worden sein könnten.; Akku-Tiefentladungsschutz justieren:; 19. Strommeßgerät in die Betriebsspannungszuleitung einschleifen (oder genaues Meßgerät am Netzteil verwenden).; 20. eine Lampe an Ausgang 3 anschließen.; 21. Betriebsspannung ca. 0,5 –1V über den tiefen Wert einstellen, bei welchem der spätere Akku geschützt werden soll.; 22. Poti P1 verstellen, bis der Strom merklich sinkt und die Lampe etwas dunkler wird.; 23. Betriebsspannung verringern, bis die Stromaufnahme auf ca. 1 mA fällt, und die Lampe verlischt.; 24. Der Unterschied von ca. 1V (max. 2V) zwischen diesen beiden Betriebsspannungen stellt den Übergangsbereich dieser Schutzeinrichtung dar.; 25. Feineinstellung: Betriebsspannung leicht verändern, und P1 nach Bedarf (bzw. Akku-Datenblatt) justieren.

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Externe Beschaltung:
: Soll der Ausgang 3 schwächere Lampen ansteuern (z. B. Rücklicht oder andere Positionslampen), dann reicht der Einstellbereich von P2.3 möglicherweise nicht aus. In diesem Fall muß die Drahtbrücke als Rextern durch einen Widerstand in Höhe von einigen tausend Ohm ersetzt werden (genauen Wert bitte durch Versuche ermitteln).; Über Rextern läßt sich der Ausgang 3 auch dimmen oder Schalten (Null Ohm = AN ; Unterbrechung = AUS).; Die Ausgänge 1 und 2 lassen sich ebenfalls über ihre jeweiligen Widerstände Rextern schalten. Dimmen lassen sich diese Ausgänge nur eingeschränkt, da dabei die Kennlinie mit verändert wird. Dieser Effekt ist für die später angeschlossene Lampe (Verbraucher) zwar harmlos (bzw. sogar sicherer), kann in der Praxis aber sehr irritieren, wenn die Lampe bei hohen Akkuspannungen dunkler, und bei fast leerem Akku heller wird.; In sehr ungünstigen Fällen fließt womöglich sogar gar kein Strom (schaltet ab, wie bei einer elektronischen Sicherung). In diesem Fall muß dann kurz die Betriebsspannung unterbrochen werden, nachdem Rextern wieder verkleinert wurde.

Beispiel einer etwas aufwendigeren Externen Beschaltung:: Als Beispiel sei hier die externe Beschaltung dargestellt, wie sie Martin an seinem Rad realisiert hat. Die Widerstände sind individuell per Versuch zu ermitteln, da sie auch stark vom Verstärkungsfaktor der verwendeten Transistoren abhängen.; Schalter am Lenker: Die Dioden wurden hier nur verwendet, weil Martin per Lenkerschalter (mit wenigen Leitungsadern und Schalterkontakten) das Hauptlicht und das Zusatzlicht gleichzeitig auf volle Helligkeit schalten möchte (unabhängig davon, wie die anderen Schalter eingestellt sind).; EXTERN 1 ( Hauptlicht): Das Licht wird über den "Schalter Hauptlicht" geschaltet (AUS, EIN oder gedimmt). Davon unabhängig kann der Schalter am Lenker das Licht jederzeit auf volle Helligkeit schalten.; EXTERN 2 ( Zusatzlicht): Das Licht wird über den "Schalter Zusatzlicht" geschaltet (AUS und 2 Dimmstufen). Davon unabhängig kann der Schalter am Lenker das Licht jederzeit auf volle Helligkeit schalten.; EXTERN 3 ( Rücklicht-Eigenbau): Das Licht kann über den "Schalter Rücklicht" gedimmt werden, um bei einer nächtlichen und gemeinsamen Liegeradtour auf einsamen Radwegen, eine Blendung nachfolgender Tieflieger zu minimieren.; Im Normalfall wird für ein handelsübliches Dynamo-Rücklicht aber wohl keine strombegrenzung nötig sein, wenn die korrekte Betriebsspannung eingehalten wird.; Martin schrieb: "Die dargestellte externe Beschaltung kann auch viel einfacher gelöst werden. Ich wollte halt noch einige Spielereien für mein Rad einbauen."

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