Bausatz : Forumslader reloaded - Velomobil

Bausatz : Forumslader reloaded
www.Hagemann-Bikeparts.de
Stand: 18.11.2011
Wichtiger Hinweis!
Lesen Sie diese Gebrauchsanleitung, bevor Sie diesen Bausatz in Betrieb nehmen.
Bewahren Sie diese Gebrauchsanleitung an einem für alle Benutzer jederzeit zugänglichen Platz
auf.
Sicherheitshinweise
Bei allen Geräten, die zu ihrem Betrieb eine elektrische Spannung benötigen, müssen die gültigen
VDE-Vorschriften beachtet werden.
und VDE 0860. Bitte beachten Sie auch nachfolgende Sicherheitshinweise:
• Baugruppen und Bauteile gehören nicht in Kinderhände!
• Beim Umgang mit Produkten, die mit elektrischer Spannung in Berührung kommen,
müssen die gültigen VDE-Vorschriften beachtet werden.
• Bauteile, Baugruppen oder Geräte, dürfen nur in Betrieb genommen werden, wenn sie vorher
berührungssicher in ein Gehäuse eingebaut wurden. Während des Einbaus müssen diese vom
Stromnetz getrennt sein.
• Geräte, die mit einer Versorgungsspannung größer als 24 V- betrieben werden, dürfen nur von
einer fachkundigen Person angeschlossen werden.
• In Schulen, Ausbildungseinrichtungen, Hobby- und Selbsthilfewerkstätten ist das Betreiben von
Baugruppen durch geschultes Personal verantwortlich zu überwachen.
• Betreiben Sie die Baugruppe nicht in einer Umgebung in welcher brennbare Gase,
Dämpfe oder Stäube vorhanden sind oder vorhanden sein können.
• Diese Baugruppe ist für den Gebrauch in trockenen und sauberen Räumen bestimmt.
Ein anderer Einsatz als angegeben ist nicht zulässig!
• Falls das Gerät repariert werden muss, dürfen nur Original-Ersatzteile verwendet werden!
Die Verwendung abweichender Ersatzteile kann zu ernsthaften Sach- und Personenschäden
führen!
Eine Reparatur des Gerätes darf nur vom Elektrofachmann durchgeführt werden!
Bestimmungsgemäße Verwendung
Der Forumslader dient dazu über einen integrierten Pufferakku die Stromversorgung am Fahrrad
sicherzustellen.
Betrieben werden kann er mit einem Naben- oder Seitenläuferdynamo.
An den Forumslader dürfen nur Verbraucher angeschlossen werden, die eine Stromaufnahme bei
5V von 1A und bei 12V von 3A nicht überschreiten.
Der nicht bestimmungsgemäße Einsatz dieses Produktes kann dieses beschädigen, was mit
Gefahren, wie z.B. Kurzschluss, Brand, elektrischer Schlag etc. verbunden ist. Das gesamte
Produkt darf nicht geändert bzw. umgebaut werden!
Auf keinen Fall darf 230 V~ Netzspannung angeschlossen werden. Es besteht dann Lebensgefahr.
Für alle Personen- und Sachschäden, die aus nicht bestimmungsgemäßer Verwendung entstehen,
ist nicht der Hersteller, sondern der Betreiber verantwortlich. Bitte beachten Sie, dass Bedienund/oder Anschlussfehler außerhalb unseres Einflussbereiches liegen.
Verständlicherweise können wir für Schäden, die daraus entstehen, keinerlei Haftung übernehmen.
Montage der Bautelemente
Der Forumslader besteht aus vielen verschiedenen Bauteilen: Dioden, Kondensatoren,
Widerständen, ICs, LEDs, Tastern, Anschlussbuchsen, usw.
Wir empfehlen Ihnen, den Aufbau so auszuführen, wie hier beschrieben.
Anzahl Bauteil
Wert
Anzahl Bauteil
Wert
4
C1-C4
220µF
6
D1-D4,D11,D12
SK36A
2
C5,C6
470µF
1
D6
Z15V
1
C7
1µF
1
D8
Z2,3V
3
C8-C10
100µF
1
D9,D10
Z4,7V
1
C11
47µF
1
F1
Pepi C
1
C12
10µF
1
F2
SMD Fuse
1
C13
100nF
1
IC1
ICL7665
1
C14
1,5nF
1
IC2
R785.0-1.0
1
C15
1000µF
1
IC3
LM2907
1
K1
G6K-2F
1
LED1
Grüne LED
1
LED2
Rote LED
1
LED3
Gelbe LED
1
LED5
DuoLED
1
R1
330Ohm
1
R2
4,7kOhm
3
R4,R5,R17,R22
47kOhm
2
R6,R7
68kOhm
1
R8
360Ohm
1
R9,R14,R23
100kOhm
1
R10
2,2MOhm
1
R11
Poti 2MOhm
1
R12
Poti 1MOhm
2
R13,R15
3,3kOhm
3
R16,R19,R20
10kOhm
1
R18
470kOhm
1
R26
220Ohm
1
T1
IRF7416
2
X1,X2
USB Buchse
1
X3
Chinchbuchse
1
R25
Poti 100kOhm
1
D5
Übersspannun
gsschutzdiode
R1
1kOhm
1
R21
470Ohm
U$2
LM1086
1
R3
1kOhm
1
Stückliste
Bevor Sie mit der eigentlichen Montage beginnen, überprüfen Sie zuerst anhand der oben
aufgeführten Stückliste, ob alle Bauteile im Lieferumfang enthalten sind.
Nach der Überprüfung der Stückliste sollten Sie zunächst mit der Montage derjenigen Bauteile
beginnen, die die niedrigsten Bauformen besitzen. Demzufolge sollte mit den Widerständen und
den Dioden begonnen werden. Danach können Sie mit den integrierten Schaltungen
(ICs), Transitoren, Kondensatoren, Elektrolyt-Kondensatoren (Elkos) sowie der LED und dem
Taster fortfahren.
Widerstände
Zum Auflöten der SMD-Widerstände verzinnt man zunächst EINES der beiden Lötpads.
Anschließend legt man, am besten mit einer Pinzette, den Widerstand auf seinen Platz und übt
leichten Druck auf ihn aus. Dann tippt man mit dem Lötkolben die Seite an, auf der das Pad
verzinnt wurde.
Durch den leichten Druck sinkt der Widerstand auf die richtige Position. Damit eine korrekte
Lötverbindung entsteht, sollte der Lötkolben, nachdem das Lot flüssig wird, noch 1-2 Sekunden am
Bauteil verbleiben. Der gesamte Lötprozess sollte aber innerhalb von 5-8 Sekunden
abgeschlossen sein. Es ist aber besser etwas zu spät , als etwas zu früh den Lötkolben weg zu
bewegen.
Anschließend kann man die andere Seite ganz normal löten.
Dioden
Diese werden so gelötet wie die Widerstände. Man sollte aber vorher beide Pads dünn verzinnen.
Die Z-Diode D8 muss andersherum, als auf dem Schaltplan beschrieben, eingelötet werden!
Integrierte Schaltungen
Beim Einbau ist unbedingt auf die Pinbelegung zu achten! Bei falschem Einbau kann das IC und
der Forumslader Schaden nehmen.
Die Einkerbung auf der Oberseite des IC muss an der selben Stelle sein, wie auf dem
Bestückungsdruck der Platine.
SMD-Kondensatoren
Werden so gelötet wie Widerstände.
SMD- Elkos
Beim Einbau ist auf die richtige Polung zu achten! Bei falschem Einbau können Kondensator und
der Forumslader Schaden nehmen.
Ansonsten werden die Elkos verlötet wie Dioden.
Die Kondensatoren D3 und D4 können auch mit den 82µF Elkos bestückt werden.
Diese stellen für kleine Laufräder und/oder Seitenläufer eine optimierte Anpassung dar.
Transistor
Beim Einbau ist auf die Pinbelegung zu achten. Der Strich auf dem Transistor makiert die Seite mit
PIN1.
Zum Verlöten sollte man erst eine Seite der Pads verzinnen. Anschließend den Transistor auf die
richtige Position legen und leicht andrücken.
Dann mit dem Lötkolben über die Beinchen streifen um den Transistor zu verlöten.
Die restlichen Pins werden mit etwas Lötzinn normal verlötet.
LED
Beim Einbau ist auf die Pinbelegung zu achten. Bei falschem Einbau wird die Diode nicht leuchten.
Taster
Beim Bestücken sollte darauf geachtet werden, dass der Gehäuseumriss, der auf der Platine
aufgedruckt ist, mit dem Taster übereinstimmt.
Lötbrücke
Bitte vergessen Sie nicht, die Drahtbrücke in der Nähe der Sicherung einzusetzen!
Ohne diese funktioniert der Forumslader nicht.
Thermoschalter und Überspannungsschutzdiode
Diese Bauteile müssen thermisch gekoppelt werden. Dies geht mit etwas Entlötlitze, die straff um
die 2 Bauteile gewickelt und dann verlötet wird, sehr gut.
Es ist aber auch möglich die Diode leicht flach zu schleifen und den Thermoschalter mit
Wärmeleitkleber an die Diode zu befestigen. Es auch möglich mit Wärmeleitpaste und einem
Schrumpfschlauch die Bauteile zu koppeln. Diese Variante hat sich als am
brauchbarsten/einfachsten erwiesen.
Man schleif die Diode leicht an, sodass sie auf der Oberseite etwas flach wird, macht einen
großzügigen Klecks Wärmeleitpaste darauf und legt dann den Thermoschalter darauf.
Anschließend einen Schrumpfschlauch darüber und diesen via Hitze (Haartrockner,Heißluftfön,
Feuerzeug) schrumpfen.
Anschließend die Diode und dann die Kabel für den Thermoschalter ein, bzw. Anlöten.
Akku
Vorgesehen ist ein 10Zellen NiMH Akku.
Es sind auch andere Akkutechnologien möglich. Durch Ändern der Diode D8 können andere
Ladeschlusspannungen eingestellt werden.
Wer z.B. 4 LiFePO4 Akkus verwenden möchte, sollte eine 2,7V Z-Diode nutzen.
Vor dem Anschluss des Akku-Tiefentladeschutz-Moduls an eine Stromversorgung sollten Sie eine
abschließende Kontrolle der Platine durchführen:
• Sind alle Lötzinnreste und abgeschnittenen Drahtenden, die Kurzschlüsse verursachen könnten,
entfernt?
• Wurden alle Bauteile richtig eingesetzt (ICs)?
• Sind Elkos, Dioden und andere Bauteile richtig gepolt?
Abgleich und Inbetriebnahme
Bevor der Forumslader in Betrieb genommen werden kann, müssen noch einige Einstellungen
vorgenommen werden.
Mit R11 und R12 können die Schaltschwellen für die Akkuüberwachung eingestellt werden.
R11 stellt die Schwelle für die rote Warn-LED ein, R12 die Schwelle für die komplette Abschaltung.
Bei einem 10Zellen NiMH Akkupack wären diese Grenzen bei ca. 13V und 12V.
Mit R25 kann man die Schaltschwelle für die "High" und "Low" Ladestufe einstellen. So kann man
bestimmen, ab wann der Lader bis zu 15W statt ca. 7W Ladeleistung erreicht.
Produktbeschreibung
Der Forumslader ist schon seit Jahren bei vielen Tourenradfahrern im Einsatz.
Dieser wurde nun komplett überarbeitet, mit einem Akkuschutz, einer automatischen Umschaltung
und einer verbesserten Eingangsbeschaltung ausgestattet und steht nun als Bausatz zur
Verfügung.
Der Forumslader dient dazu, die Stromversorgung am Fahrrad über einen Pufferakku
sicherzustellen.
Dank des integrierten Akkus kann man auch im Stand weiterhin z.B. sein GPS über die USBAusgänge laden oder hat weiterhin volles Licht ohne Flackern.
Die Ladeschaltung ist extrem effizent und erlaubt eine Ladeleistung von bis zu 15W aus einem
normalen 6V/3W Nabendynamo! Auch Seitenläufer können genutzt werden, die Ladeleistung ist
aber deutlich geringer.
Betriebsverhalten und Bedienung im Einsatz
Ladebetrieb
Wird der Lader in Betrieb genommen, d.h. wird Fahrt aufgenommen, und der Dynamo versorgt den
Forumslader, so fängt die Zweifarb-LED an grün zu leuchten.
Mit dieser grünen LED wird signalisiert: "Der Lader arbeitet".
Je höher die Fahrgeschwindigkeit ist, desto höher ist der Ladestrom zu den integrierten Akkus, und
umso geringer ist die erforderliche Fahrzeit, um die Akkus vollzuladen.
Bei hohen Geschwindigkeiten (bspw. bergab) schaltet der Lader automatisch, wenn die
Verbraucherausgänge eingeschaltet sind, in einen Modus mit deutlich höherem Ladestrom, aber
auch mit höherem Laufwiderstand des Dynamos.
Die Geschwindigkeit, bei welcher dieser Umschaltpunkt liegt, kann vom Anwender eingestellt
werden. Siehe hierzu in Abschnitt "Abgleich und Inbetriebnahme" in dieser Anleitung.
Am Lader selbst ist der Betriebsmodus "langsamere Fahrt, geringerer Ladestrom" bzw. "schnellere
Fahrt, hoher Ladestrom" nicht ersichtlich.
Ist der interne Akku beinahe vollgeladen, das heisst, sinkt seine Stromaufnahme wegen seiner
ansteigenden eigenen Spannungslage ab, so wird sich die Farbe der Zweifarb-LED von grün über
orange zu rot verfärben.
Dies ist das Zeichen, dass der Akku annähernd vollgeladen ist.
Im Laufe weiterer Fahrtkilometer kann man an der Zweifarb-LED erkennen, dass dieser
Farbumschlag zunächst erst bei höherer Geschwindigkeit stattfindet, in zunehmenden Masse aber
auch bei niedrigeren Geschwindigkeiten auftritt.
Man könnte so formulieren: "Je niedriger die Fahrgeschwindigkeit ist, bei welcher der
Farbumschlag stattfindet, ums stärker vollgeladen ist der Akku".
Wir empfehlen, wenn die Zweifarb-LED langsam rot wird, in der "Low-Stufe" zu fahren. Dies kann
man realisieren indem man die Verbraucher, via Taster am Lader, ausschaltet. Das führt zu einer
besseren Ladung der internen Akkus.
Bei ganz niedrigen Fahrgeschwindigkeiten wird die Zweifarb-LED (trotz "Akku-voll") grün
weiterleuchten.
Akku voll geladen
Wird der Lader trotz "Akku-voll" - Anzeige durch eine hellorange/rote Zweifarb-LED weiter am
Dynamo zur Aufladung belassen (ohne Stromabnehmer an den USB- Buchsen oder an dem 12VAusgang), so heizt die nun überschüssige Energie den eingebauten Thermoschalter auf, welcher
als Schaltungsschutz die Ladefunktion unterbricht.
Die Zweifarb-LED verlischt vollständig.
Nach einer gewissen Abkühlzeit (etwa 1/2 - 3min., je nach thermischer Ankopplung/Isolation des
Thermoschalters), schaltet dieser wieder zu und die Zweifarb-LED leuchtet wieder.
Dieses Schaltspiel kann sich einerseits ständig wiederholen und schadet dem Gerät nicht.
Andererseits ist somit signalisiert, dass der Akku tatsächlich voll ist, und man könnte den Lader
auch komplett vom Dynymo trennen.
5V USB-Ausgänge und 12V Chinch-Ausgang
Das Ladegerät verfügt über 2 USB und einen 12V-Chinch-Ausgang.
Mit Hilfe dieser Buchsen ist es möglich Pripheriegeräte (Handys, GPS, andere Akkuladegeräte,
Bordlicht usw.) mit Strom zu versorgen.
Diese Ausgangsbuchsen werden auch dann mit Spannung versorgt, wenn der Dynamo steht!
(Durch die intergrierten Pufferakkus).
Auch im Stand können so z.B. Handys weiter aufgeladen werden.
Die Ausgänge sind standardmässig ausgeschaltet und werden durch Drücken des Tasters unter
der gelben LED eingeschaltet.
Zur Kontrolle leuchtet eine grüne Kontroll-LED auf.
Durch Tastendruck auf den zweiten Taster (unter der grünen LED angebracht), werden die
Ausgangsbuchsen wieder spannungslos geschaltet.
Eine zusätzliche LED (rot blinkend) leuchtet als Warnhinweis dann auf, wenn der interne Akku fast
entleert wurde und kurz vor der automatischen Abschaltung steht.
Die automatische Abschaltung der Ausgänge erfolgt, um den internen Akku vor Beschädigung
durch Tiefentladung zu schützen.
Wird mit zugeschaltetem Dynamo Fahrt aufgenommen und der Akku wieder geladen, so wird die
rote LED wieder verlöschen.
(Natürlich vorausgesetzt, der Ladestrom ist höher als der entnommene Strom an den
Ausgangsbuchsen).
Hinweis:
Werden die Ausgangbuchsen über Taster aktiv geschaltet, so ist es möglich das der Lader
überhaupt die "Schnellladestufe" aktiviert. Da die Schnellladestufe dazu dienen soll den Akku zu
laden, auch wenn Verbraucher am Forumslader hängen, wurde dieser so ausgelegt, das er ,bei
ausgeschalteten Verbrauchern, nicht in die Schnellladestufe schalten kann.
Bei Kurzschluss/Überlast des 12V-Ausganges löst eine eingebaute (SMD-) Sicherung in Höhe von
4 A aus.
Es empfieht sich, Ersatz mitzuführen.
Laden mit externem Ladegerät
Mit einem einfachen Wechselspannungs(!)netzteil als Dynamo-Ersatz kann der intergrierte Akku
aufgeladen werden, ohne hierzu extra Anschlüsse anbringen zu müssen.
Das Netzteil wird einfach an Stelle des Dynamos an den Lader angeschlossen.
Die erlaubte Ausgangsspannung : 8-13VAC
Das Netzteil sollte 500mA Strom liefern können und Überlastgeschützt sein.
Ein externes Wechselspannungsnetzteil stellt übrigens KEIN vollwertigen Dynamoersatz dar!
So bleibt. z.B. die Frequenz konstant bei 50Hz, aber der Lader "lebt" im echten Betrieb mit ständig
wechselnden Speisefrequenzen, und diese werden intern ausgewertet.
So kann es etwa vorkommen, dass im "echten" Ladebetrieb der Lader bestimmungsgenmäß
arbeitet, aber mit einem Netzteil die automatische Akku-voll-Abschaltung nicht funktioniert, wenn
zugleich die Ausgänge aktiv geschaltet sind.
Wenn diese Abschaltung mit vorheriger Signalisierung durch die rote Zweifarb-LED MIT
ABGESCHALTETEN USB/CHINCH-AUSGÄNGEN funktioniert, ist das völlig ausreichend und das
Netzteil geeignet.
Technische Daten:
-Integrierter NiMH Akku mit 12V/2100mAh
-12V 3A und 5V 1A Ausgang via Chinch- und USB-Buchse
-einfache 2-Tasterbedienung
-integrierter Akkuwächter mit "LowBatterie" anzeige
-automatische Stufenumschaltung
Maße: 120x70x50 (LxBxH)
Nachtrag:
Beim Bestückungsdruck sind die Positionen der Bezeichner "Rot" und "Grün" vertauscht!
Setzen sie also bei "Rot" bitte die grüne LED und bei "Grün" bitte die rote Blink-LED ein.
Desweiteren kann es in seltenen Fällen zu einer "Microfonie" des Akkuwächters kommen.
Dies kann dazu führen das das Lader sich "von allein" an/abschaltet, z.b. wenn von der High in die
Lowstufe geschaltet oder z.B. man die Microwelle in der Nähe anmacht.
Um das zu verhindern lötet man einfach die zwei 68nF Kondensatoren an die äußeren Beine der
zwei Trimmpotis des Akkuswächters. Wie das aussehen kann, sieht man auf dem Foto des Laders
in der Shopgalerie.
Der SMD Keramikkondensator C7 wurde auf 1µF vergrößert!