Lampka rowerowa 1W zasilana dynamem w piaście koła (MAX16822)

Dzisiaj niewielki projekt, jednak z wykorzystaniem nowoczesnych elementów i wykonany w całości domową metodą montażu. W tak zwanej przeszłości poszukiwałem metody "napędzania" przedniej lampki Power LED bezpośrednio prądnicą (dynamem) zintegrowaną z przednią piastą rowerową. Oczywiście jest wiele rozwiązań opisanych w sieci, jednak większość z nich wiąże się ze sporymi stratami mocy. Jak się okazało, warunki pracy też nie są aż tak banalnie łatwe, nie wszyscy wiedzą, że nieobciążone dynamo potrafi z siebie wykrzesać znaczne napięcia. Poszukując odpowiedniego układu trafiłem na produkt Maxim'a MAX16822, wytrzymujący napięcie wejściowe do 65V, potrafiący oddać do diody Power LED do 500mA prądu (z 3% precyzją). Oto nota katalogowa, schemat i mój projekt płytki razem z "montażówką" wykonany w Eagle:

https://datasheets.maximintegrated.com/en/ds/MAX16822A-MAX16822B.pdf







Jak widać, postawiłem głównie na elementy SMD. Czujne oko wyłowi na zdjęciach płytki dodatkowy mostek prostowniczy z kondensatorem elektrolitycznym, który jest największym fizycznie elementem układu. Przy okazji, gdyby ktoś chciał powielić ten układ, niech go nie zwiedzie opis tego kondensatora, element ten musi wytrzymać napięcie 63V, a nie 16V jak to jest pokazane na schemacie montażowym.

Moduł ruszył od pierwszego "kopnięcia", ustawiłem prąd 300mA, dzięki czemu 3-watowa dioda Cree na aluminiowym podłożu praktycznie się nie grzeje. Układ delikatnie "mruga" przy powolnym prowadzeniu roweru, natomiast po otrzymaniu właściwego napięcia (już przy niespiesznej jeździe) świeci tym samym jasnym światłem. Oczywiście to nie jest wyczynowa lampa mająca oświetlać nocą leśny dukt mocą 80.000 lumenów. Założenie miałem takie, że robię dobre oświetlenie roweru do jazdy miejskiej, gdzie ma on być po prostu dobrze widoczny. I te wymogi układ spełnił w 100%.

Fajne!

Świetnie, szkoda że nie wziąłeś pod uwagę zasad EMC przy projektowaniu płytki. Obwód który zaprojektowałeś, będzie prawdopodobnie emitował wiele zakłóceń z uwagi na duże pętle w ścieżkach prądowych.

I na co te zakłócenia wpłyną ? Na świecenie lampki tylnej czy na licznik rowerowy ?

pawlik118 napisał:

Obwód który zaprojektowałeś, będzie prawdopodobnie emitował wiele zakłóceń z uwagi na duże pętle w ścieżkach prądowych.

Kolega teoretyk? W praktyce każda chińska przetwornica jest większym problemem wokół nas. Chociażby te w żarówkach.

czesc.
Dioda schottky'ego na schemacie jest odwrotnie narysowana. Poza tym bardzo fajny projekt w zalewie chińszczyzny do samodzielnego montażu.

m7m napisał:

Dioda schottki na schemacie jest odwrotnie narysowana.

Dziękuję za słuszną uwagę, już poprawiłem ten "czeski" błąd.

yogi009 napisał:

pawlik118 napisał:

Obwód który zaprojektowałeś, będzie prawdopodobnie emitował wiele zakłóceń z uwagi na duże pętle w ścieżkach prądowych.

Kolega teoretyk? W praktyce każda chińska przetwornica jest większym problemem wokół nas. Chociażby te w żarówkach.

Akurat to jest jak najbardziej praktyczna uwaga to że chińczycy olewają EMC to nie znaczy że my też musimy. A realnie, może mieć to wpływ np. na pogorszenie odbioru radia FM w komórce podczas jazdy tym rowerem. Dodatkowo, brak świadomości spowoduje że podobne błędy pojawią się w kolejnych projektach. Nie bądźcie złośliwi.

Na taka odleglosc to chyba nie dziala by radio zle odbieralo

Lubię projekty kolegi, zawsze konkretnie w temacie.

Pozdr

@yogi009 Jaki posiadasz rower? Jakie dynamo? Zastanawiam się nad kupnem koła do mojego roweru.

Niestety, obecnie nie mam roweru z dynamem w piaście, ale ten moduł współpracował właśnie z czymś takim. Typowe dynamo zespolone z przednią piastą Shimano o mocy 3W (oczywiście 6V). Obecnie nastał czas roweru bez prądnicy w przednim kole, więc spodziewajcie się, że niebawem zrobię coś na ogniwach Li-Ion I to chyba znowu nie będzie jakiś wymiatacz lumenów, tylko praktyczna lampka na miasto, której nie trzeba będzie codziennie ładować. Jak zwykle najwięcej problemów dla hobbysty-amatora sprawia wykonanie sensownej... obudowy

Dodano po 25 [minuty]:

rs6000 napisał:

Lubię projekty kolegi, zawsze konkretnie w temacie.

Powiem krótko, każdemu życzę tak wykonanych (również mechanicznie) konstrukcji, jak Twoje Tam widać radość tworzenia.

Jak dla mnie to problem wysokiego napięcia można rozwiązać inaczej.

Wszystko zależy ile dynamo może wydać prądu przy tych 60V.
Ja widziałbym zwykłą zenerkę 36V na wejściu i popularniejsze układy impulsowe wytrzymujące 40V.

Bo jeśli 60V jest jałowo to prawdopodobnie nawet mały prąd płynący przez zenerkę powinien dać radę ograniczyć napięcie.

Ja bym kondensator dał na płasko, a obudowę np z rurki od wody plastikowej i dwóch zaślepek i taką baryłkę pod siodełko.
Duży plus za 100% samemu, a nie modne ostatnio DIY Aliexpress

szczodros napisał:

Ja bym kondensator dał na płasko, a obudowę np z rurki od wody plastikowej i dwóch zaślepek i taką baryłkę pod siodełko.

Kondensator był na poziomo, ale co do umiejscowienia modułu, to raczej zalecam blisko diody Power LED, czyli z przodu, a najlepiej w samej obudowie lampki.

Dodano po 4 [minuty]:

szczodros napisał:

Duży plus za 100% samemu, a nie modne ostatnio DIY Aliexpress

Od jakiegoś czasu staram się komentować projekty wykorzystujące moduły z Chin jako trochę pozbawione cechy DIY. Zresztą z różnym skutkiem, czasy się zmieniają i wiele osób akceptuje wykorzystanie "gotowizny" za dwa dolary. Niemniej osobiście mam większą frajdę, jeśli wszystko przejdzie przez własną głowę i własne ręce. Człowiek patrzy na to swoje "dziełko" (choćby niewielkie) i wie, że zrobił wszystko od podstaw samodzielnie. Od razu się poprawia samopoczucie. A o wiedzy niezbędnej podczas ew. serwisu nawet nie wspomnę...

Na schemacie ideowym brak kondensatora 1000 µF.
Na PCB jest zamontowany fatalnie , za długie nóżki , w rowerze po jakimś czasie powyginają się , lub odłamią . Należałoby zastosować gabarytowo mniejszy kondensator i wlutować go możliwie blisko płytki. Poza tym OK.

brofran napisał:

Na schemacie ideowym brak kondensatora 1000 µF.
Na PCB jest zamontowany fatalnie , za długie nóżki , w rowerze po jakimś czasie powyginają się , lub odłamią . Należałoby zastosować gabarytowo mniejszy kondensator i wlutować go możliwie blisko płytki.

Kto czyta (dokładnie), nie błądzi W pierwszym poście napisałem o tym, że moduł na zdjęciu w stosunku do schematu zawiera dodatkowo mostek (4 diody) i kondensator elektrolityczny. Fotografia pokazuje moduł na etapie testów, stąd montaż kondensatora jest taki, jak na zdjęciu. Chyba Kolega nie podejrzewa mnie o montaż elektroniki w takim stanie, jak na zdjęciu?

Jeśli to co pokazałeś na zdjęciach to efekt końcowy (układ zainstalowany w rowerze) to się nie popisałeś. O kondensatorze już było, a co z zabezpieczeniem przed wilgocią? Chyba nie wozisz rowerem gołej płytki z dyndającym kondensatorem?

brofran napisał:

Należałoby zastosować gabarytowo mniejszy kondensator

Zaproponuj taki kondensator 1000uF na napięcie 63V o mniejszych gabarytach, też chętnie skorzystam. A tam napięcie bliskie tej wartości się zdarza. Pewien Niemiec badał te dynama i przy zupełnym braku obciążenia uzyskał na niektórych modelach wartości nawet rzędu 100V! Oczywiście przy obciążeniu (choćby niewielkim, to napięcie pikuje w dół. Zresztą, kto ma klasyczne oświetlenie na dwie żarówki, wie że stosowano z przodu żarówkę 6V/2.4W, a z tyłu 6V/0.1W - łącznie dawało to obciążenie ok. 2,5W. Po spaleniu przedniej żarówki szybciej padała ta tylna, właśnie z powodu wzrastającego napięcia przy mniejszym obciążeniu.

Dodano po 3 [minuty]:

398216 Usunięty napisał:

Jeśli to co pokazałeś na zdjęciach to efekt końcowy (układ zainstalowany w rowerze) to się nie popisałeś. O kondensatorze już było, a co z zabezpieczeniem przed wilgocią? Chyba nie wozisz rowerem gołej płytki z dyndającym kondensatorem?

Rzeczywiście się nie popisałem Płytka została polakierowana lakierem Plastik-70 i włożona do w miarę hermetycznej obudowy. Nie jeżdżę po leśnych bagnach, ani w strugach deszczu, takie zabezpieczenie wystarczyło w zupełności.

yogi009 napisał:

Płytka została polakierowana lakierem Plastik-70 i włożona do w miarę hermetycznej obudowy.

Lepiej późno niż wcale... że w ogóle to napisałeś. Bo ze zdjęć ani z treści Twoich postów nic takiego nie wynikało.

yogi009 napisał:

Zaproponuj taki kondensator 1000uF na napięcie 63V o mniejszych gabarytach, też chętnie skorzystam

A musi być koniecznie 1000µ ( niby z czego to wynika ) ? Dałbym 100µ

yogi009 napisał:

Oczywiście przy obciążeniu (choćby niewielkim ), to napięcie pikuje w dół

To na 16 V z zapasem wystarczy. Lampki diodowe rzadko się przepalają . Na dodatek są ich 2 szt.

Nie bardzo rozumiem sensu takiego układu. Sam kiedyś eksperymentowałem z różnymi przetwornicami, ale najlepiej spisuje się najprostszy układ - dynamo, mostek (bez kondensatora) i dwa PowerLedy połączone szeregowo. Utrzymuje to dynamo blisko standardowego punktu pracy 6V/0.5A, jednocześnie daje spory zapas bezpieczeństwa (dałem 3W XCree). Po zastosowaniu dwóch różnych kolimatorów - jeden z wąską wiązką (coś jak długie) i drugi tzw owalny - dający poziomo rozciągniętą wiązkę światła mam oświetlenie umożliwiające bezpieczną jazdę po szerszych leśnych duktach (wymagana jest pewna prędkość 15km/h by oświetlenie dobrze działało). Później dodałem do tego podtrzymanie na postoju - dwa ogniwka 18650 połączone szeregowo i podłączone przez opornik do LEDów. Rezystor dobrałem tak, by na postoju utrzymywał prąd 100mA.

Witam,
fajnym rozwiązaniem zamiast akumulatorów (plan a przyszłość Autora ) jest zastosowanie power banka na USB. Sam stosuję takie rozwiązanie i jest dla mnie idealne. Łatwo naładować, nie trzeba specjalnej ładowarki, bo każdy posiada. Jedyny minus, że 5V i w moim przypadku potrzeba było przetwornicę step-up, ponieważ mam driver led zasilany od 6V i 2x LED 1W szeregowo z przodu.

krru napisał:

Nie bardzo rozumiem sensu takiego układu.

Sensem jest podawanie na diodę konkretnego, stałego prądu. Co daje też stałą jasność lampki.

brofran napisał:

To na 16 V z zapasem wystarczy. Lampki diodowe rzadko się przepalają . Na dodatek są ich 2 szt.

Czy 100uF wystarczy, nie sprawdzałem, jak dla mnie 1000uF za mostkiem było ok. Kondensator na napięcie 16V może być zbyt delikatny. Wolałem nie sprawdzać, czy mi wybuchnie w czasie wycieczki. Ale być może masz rację, każdy ma prawo spróbować.

398216 Usunięty napisał:

Lepiej późno niż wcale... że w ogóle to napisałeś. Bo ze zdjęć ani z treści Twoich postów nic takiego nie wynikało.

Jeszcze raz dziękuję za przychylne nastawienie

Można odnieść wrażenie, że ostatnio publikacja projektu w DIY jest jak zdawanie egzaminu praktycznego na prawo jazdy, jakby tu delikwenta złapać na sile na jakimkolwiek błędzie, przez "egzamintarów" którzy nigdy nic swojego nie pokazali
Kolega zrobił projekt jak planował i jaką miał potrzebę, dlatego argumenty "lepiej był to zrobić" lub "prościej było to zrobic" sa w tym przypadku kiepskie, ilu dyskutantów tyle pomysłów, ale to nie jest konkurs na najprostsze rozwiązanie, to jest prezentacja pomysłu kolegi który ma prawo tak a nie inaczej podejść do tematu na szczęście sa jeszcze koledzy którzy potrafią merytorycznie dyskutować i dzięki nim wątek robi sie wartościowy

Pozdr
Sławek

Yagiman napisał:

fajnym rozwiązaniem zamiast akumulatorów (plan a przyszłość Autora ) jest zastosowanie power banka na USB. Sam stosuję takie rozwiązanie i jest dla mnie idealne. Łatwo naładować, nie trzeba specjalnej ładowarki, bo każdy posiada. Jedyny minus, że 5V i w moim przypadku potrzeba było przetwornicę step-up, ponieważ mam driver led zasilany od 6V i 2x LED 1W szeregowo z przodu.

To wszystko zależy od idei i dobranego układu sterownika. Tak, jak napisałem, nie będę raczej szedł w kierunku mocnej lampki oświetlającej drogę przed rowerem. Do poinformowania innych kierowców (i pieszych) o obecności roweru nocą na ulicy spokojnie wystarczy mi prąd rzędu 100-200mA. Na dzień dzisiejszy planuję to wykonać w oparciu o układ Vishay SIP12506. Scalak ten ma sporo zalet: pracuje na 1-2 ogniwach Li-Ion, poniżej 2,6V się wyłącza, poza tym przetwornica pracuje na wysokich częstotliwościach i ma pełne zabezpieczenia, a na wyjściu można spokojnie podłączyć 3-4 białe diody LED (a jeśli trzeba, to i 12). Także da się z tego zrobić fajne światła przednie (z obrysowymi na boku lampki) lub klasyczną lampkę z jednym źródłem "napędzaną" prądem 200mA. W mieście taka lampka jest praktyczna, dodatkowo rzadziej musimy ją ładować.

A ja do kolegi pawlik118 czy mógłbyś zaproponować wersję pcb z uwzględnieniem zasad EMC? Wystarczy taka od ręki lub chociaż zwrócenie uwagi co w przedstawionym projekcie jest źle, ale konkretnie ze wskazaniem "ta ścieżka jest tak czy siak a powinna być inaczej" wiadomo o co chodzi.
Podzielam zdania kolegów, że w tym konkretnym przypadku nie ma to znaczenia, ale przychylam się również do twierdzenia, że ktoś np ja później zastosuje w innym układzie taki błąd i w tedy będzie to miało znaczenia, a mój brak świadomości wywoła frustrację i problemy.
Z góry dzięki.

yogi009 napisał:

Jeszcze raz dziękuję za przychylne nastawienie

Zbędna kąśliwość w Twoim poście. Nie napisałeś tego co było istotne a do czego się "przyczepiłem". Po prostu powinieneś był to od razu zaznaczyć a nie byłoby zbędnych komentarzy z mojej strony.

Oczywiście, nawiążę do kilku zasad EMC oraz do zaleceń ze strony 8 dokumentacji https://datasheets.maximintegrated.com/en/ds/MAX16822A-MAX16822B.pdf (choć tutaj jest mowa o działaniu samego układu a nie emisji, ale wyjaśniono kierunki przepływu prądu).
W skrócie i uproszczeniu, trzeba się zastanowić w jakich ścieżkach płyną "duże" prądy o szybkich zboczach - są to ścieżki łączące kondensator wejściowy z układem, cewką, diodą i kondensatorem wyjściowym (którego tutaj nie ma, a miałby być równolegle z diodami LED). Ważne jest aby te ścieżki były możliwie krótkie, ale ważniejsze jest aby prąd płynął w ścieżkach które są do siebie jak najbardziej zbliżone, tak aby nie tworzyły one pętli prądowych będących źródłem promieniowania EMI. Czyli, ścieżka z potencjałem dodatnim powinna przebiegać blisko ścieżki z potencjałem ujemnym. Dodatkowo, zastosowany kondensator 1uF na wejściu nie ma już niskiej impedancji dla dużych częstotliwości, więc można równolegle do niego dołożyć mały kondensator ceramiczny rzędu pF-nF. W tej sytuacji, gdy ten 1uF ma dużą impedancję (choć to pojęcie relatywne) nóżki kondensatora elektrolitycznego działają dodatkowo jak antena.
Ścieżki w postaci poligonów, w których prąd/napięcie osiąga strome zbocza lepiej jest zastąpić cieńszymi ścieżkami, tak aby ich wzajemna pojemność była mniejsza. Wówczas, prądy płynące przez te pojemności przy stromych zboczach też będą mniejsze więc i emisja się zmniejszy.
Główne moje zastrzeżenia dotyczyły Layoutu, który nie jest tragiczny, ale mógłby być lepszy, gdyby był mniejszy.

Tak zwany "layout" został podany na tacy przez producenta w innej nocie katalogowej, dotyczącej tzw. Evaluation Kit MAX16822. Jako, że w domowych warunkach (termotransfer) nie wszystko można zrobić dokładnie i powtarzalnie, możemy przyjąć, że te dwa obrazki co najwyżej niedaleko odbiegają od PCB.

Dziękuję za wyjaśnienie oraz ogólne nakreślenie problemu.
Pozdrawiam