Luzifer das Fahrrad-Hölle-Projekt

Achtung! Der Luzifer ist aktuell leider nicht einsetzbar. Siehe Überlegungen Luzifer 2.0

Luzifer ist ein Fahrrad-Strom-Generator. Auf bis zu fünf modifizierten Rollentrainern können motivierte Leute zeigen was in ihnen steckt. Die Muskelkraft der tapferen Strampler wird durch Generatoren in elektrische Energie umgewandelt und durch eine zentrale Steuerbox geregelt und für Verbraucher bereitgestellt. Verschiedene Anzeigen auf der Steuerbox machen den Prozess des Stromerzeugens und Stromverbrauchens transparent und anschaulich.

Das Luzifer Projekt kann gegen eine Spende an den Chaostreff ausgeliehen und auf Veranstaltungen gezeigt und benutzt werden. Für Buchungen schreibt einfach auf unsere Mailingliste.

Weitere Fotos hier: http://gallery.ctdo.de/main.php?g2_itemId=2929

Luzifer lebt in einer großen Schwarzen Stanley Box mit Rollen. Darin befinden sich 4 Rollentrainer, die Steuerbox, ein SD-Karten Video Player, Stromkabel, ein 200W Wechselrichter (12V→230V~) und ein kleiner Audio-Verstärker.

Es fehlen noch: Ein LED-Backlight Bildschirm oder LED/Laser Beamer.

Somit kann man mit Luzifer zeigen wie dolle man strampeln muss um einen Film anschauen zu können. Der Film auf der SD-Karte ist „The Big Buck Bunny“ und geht eine Viertelstunde. Auf dem Ideenpark in Bochum sind wir auf sehr engagierte Jungs getroffen die bis zum Abspann „gefahren“ sind.

Berechnungen zu Umdrehungszahlen

D = 26" -> U = 207,5cm (Umfang)
V = ~20km/h -> 333,36m/min
V/U = rpm -> 333,36m/min / 207,5cm = 159,2 rpm

dann

D = 26" = 66,04cm
D1 = 3cm (Trainer Rolle)

66cm/3cm * 160 rpm = 3520 rpm

Macht also beim 26" Rad mit der Annahme von 20km/h und einer Trainer Rolle von 3cm Durchmesser 3520 Umdrehungen pro Minute an der kleinen Trainer Rolle.

Motor/Generator

Als erste Idee haben wir eine Auto-Lichtmaschine eingesetzt. Diese braucht einen Erregerstrom damit diese funktionieren kann. Wir haben eine kleine Schaltung gebaut mit welcher die LiMa in betrieb genommen werden konnte. Leider ist der Wirkungsgrad bei der geringen Umdrehungszahl/Min sehr gering ausgefallen, sodass wir eine andere Lösung gesucht haben.

Die Aktuelle Lösung ist ein Elektromotor, welcher einfach als Generator benutzt wird.

Motor als Generator: MY-1016

Schaltung

Wir setzten mehrere 24V Motoren ein. Bei einer RPM von 3000 liegt an den offenen klemmen etwas mehr als 24V an. Bei einer Belastung sinkt die Spannung natürlich, da die Motorwicklungen einen Innenwiderstand haben.

Damit man eine konstante Spannung für Verbraucher bekommt, setzen wir Bleigel Akkus (2x 12V 7,2Ah) als Puffer ein. Glücklicherweise passt der Aufbau dann ganz gut ohne Regler zusammen. Strampeln 5 Leute wirklich kräftig, steigt der Ladestrom natürlich an und wird irgendwann, wenn die Akkus voll sind, die Ladeschlussspannung von 14,4V überschreiten. Um das abzusichern ist in der Box eine Schaltung eingebaut, die die überschüssige Energie einfach in Wärme umwandelt.

Als Erweiterung/Verbesserung wäre sicherlich ein DC/DC Schaltwandler mit Ladelogik für die Akkus sinnvoll. Wer lust und Ahnung hat, kann sich gerne an unsere Mailingliste wenden und eine Verbessung anregen/begleiten.

Teileliste System

Teil ArtNr Lieferant Anzahl Preis
Voltmeter PM 2-30V Reichelt 2 17,80€
Amperemeter PM 2-15A Reichelt 1 8,90€
Tiefentladeschutz 810 045 Pollin 1 7,95€
Scheiben/Schrauben * Hornbach - 7,30€
Alublech * Hornbach - 5,60€
Gewindestange M8/M4 * Hornbach - 3,15€
XLR Einbaubuchse 3p Reichelt 5
XLR Stecker 4p Reichelt 1
XLR Einbaubuchse 4p Reichelt 1
XLR Buchse 3p Reichelt 1
XLR Einbaustecker 3p Reichelt 1

Teileliste für 1 Rollentrainer

Teil ArtNr Lieferant Anzahl Preis
Rollentrainer * ebay 1 ~50,00€
Motor 100W 24V * ebay 1 ~20,00€
Lochplatte * Hornbach 2 3,00€
Riemenscheibe 226033 62 Conrad 1 9,95€
Riemenscheibe 226017 62 Conrad 1 8,95€
Zahnriemen 226068 62 Conrad 1 2,95€
XLR Stecker 3 Pol Reichelt 1
Schottky Diode 10A Reichelt 1
Flachsicherung 10A Reichelt 1
Sicherungshalter Reichelt 1

Anzeige

Es gibt neuerdings eine Anzeige für das System. Auf jeweils 3x 7-Segment Anzeige werden Verbrauch und Produktion in Watt angezeigt. LED Bargraphen zeigen zudem Visuell schnell erkennbar den aktuellen Status der beiden Parameter an.

Gemessen werden die Ströme innerhalb der Steuerungsbox. Ein kleiner AVR Microcontroller erfasst die Ströme über Hallsensoren und gibt diese über eine Serielle Schnittstelle an die Displayeinheit weiter. In dem Display selber ist wiederum ein kleiner AVR Microcontoller und etwas Leistungselektronik zur Ansteuerung der LEDs.

Quellcode und Schaltpläne finden sich in unserem GIT Repo: http://repos.ctdo.de/git/?p=bikegenerator.git;a=summary

Links

Überlegungen Luzifer 2.0

Bitte gerne editieren und Meinung hinzuschreiben!!

Der Luzifer ist aktuell leider nicht wirklich nutzbar. Der verwendete Wandler zum Laden des Akkus wird nur innerhalb eines Spannungsbereichs zugeschaltet. Durch das Zu-und Abschalten wird allerdings häufig nur abgeschaltet. Beim Fahren auf einem Rad merkt man diese Leistungswechsel sehr deutlich.

Auf Dauer soll also eine bessere Bauweise gefunden werden. Dazu hier erstmal einige Überlegungen die beim Unterhalten entstanden sind.

Aktuell sind alle 4 Generatoren am Eingang parallel geschaltet. Dass führt dazu, dass auch alle diese Lastwechsel deutlich merken und vor allem auch ein sehr motivierter Fahrer das system wieder überfordert. Daher die Überlegung für jeden Generator einen eigenen Wandler einzusetzen, der auf Batteriespannung wandelt, was vom Generator kommt. Hier sind noch einige Überlegungen anzustellen, da nicht einfach auf Ladesschlussspannung gewandelt werden kann ohne den Generator bei wenig drehzahl „abzuwürgen“.

  • Linearen Leistungsverlauf wie beim Fahren an sich (mit Poti zum ändern der Steigung)
  • Konstante Leistung
  • jeweils so, dass technische Grenzen eingehalten werden (Umax Imax der Generatoren, Ladeschlussspannung…)

Diese Anforderungen sind nach meiner Meinung nicht so einfach mit einer Kauflösung zu erfüllen, da es sie nicht gibt. (Hat jemand eine Idee) Ein solcher DC/DC Wandler, welcher per Mikrokontroller beeinflusst/gesteurt wird, könnte auch gut für SolarLaderegler verwendet werden. Wenn sich jemand findet, der von Leistungselektronik etwas Ahnung hat, ist derjenige hier sehr willkommen sich einzubringen!

Weiterhin muss auch noch für den Fall der Überproduktion (voller Akku + Prod>Verbrauch) entweder die Leistung verbraucht (z.B. Heizung) oder am Eingang (Wandler an den Rädern) reduziert werden.

Blast0r 02.08.2014 21:42

  • Zuletzt geändert: 11.07.2016 23:18
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