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Beleuchtung: Von ersten Überlegungen bis zum Kauf und dem ersten Eindruck sowie weitere Entwicklung

Es muss nicht immer gleich die Werkstatt sein. Do-It-Yourself!
Hein
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Re: Beleuchtung: Von ersten Überlegungen bis zum Kauf und dem ersten Eindruck sowie weitere Entwicklung

Beitrag von Hein » Mo 5. Okt 2020, 12:28

Moin!
EmilEmil hat geschrieben:
Mo 5. Okt 2020, 11:19
Danke für den Hinweis, daß es 3D Druck gibt !
Ist mir bekannt und eine wunderbare Möglichkeit, etwas Anspruchsvolles herzustellen. Auch CAD ist mir bekannt. Ich habe sogar eine Catia V5 auf meinem alten PC. Da ich aber nicht mehr im Berufsleben (seit > 10 [J]) stehe, sind meine Fähigkeiten (FEM und CAD) etwas angerostet. Eine alte Version Catia V5 ist da noch das geringste Problem. Bezüglich einer Aufwand-Nutzen-Rechnung (Kosten, Zeit) ist die Bilanz für meine Randbedingungen sehr ungünstig.
Sag gern Bescheid, wenn Du mal ein Gehäuse brauchst ... ich arbeite zwar nur auf Amateur-Niveau, mit Trial & Error statt FEM, aber für nicht missionskritische Teile ist das hoffentlich OK, und ich komme meist recht flott zu einem Ergebnis :-)

Tschüs!

Hein

EmilEmil
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Re: Beleuchtung: Von ersten Überlegungen bis zum Kauf und dem ersten Eindruck sowie weitere Entwicklung

Beitrag von EmilEmil » Fr 4. Dez 2020, 12:07

Ich hab mich nun entschlossen, die vom Nachbarn geschenkte PowerBox (Bild 5) anbaufertig zu modifizieren, um auch einen Vergleich mit meiner selbstgebauten AkkuBox durchzuführen zu können.
Für die konfektionierte PowerBox spricht, daß die 4 18650-Zellen (Betriebs-Spannung 4,2 [V] bis ca. 3.0 [V], "4P"-Anordnung) mit StepUp-Wandler auf 5,0 [V] parallel eingelegt werden. Meine selbst gebaute Box hat die Anordnung 2P/2S mit StepDown-Wandler, eingestellt auf 6,0 [V] (Potentiometer mit Schrauben-Trimmung). Was ich vorab sagen kann, ist, daß die parallel-geschalteten Zellen nahezu gar kein Auseinanderdriften der Spannung haben (Z.B. bei Abschaltung 3,06 [V] für alle 4 Zellen), während bei der 2P/2S Anordnung (Z.B. bei Abschaltung für die oberen beiden 2P-Zellen = 2,92 [V] und die unteren beiden 2P-Zellen = 2,89 [V]) ein Auseinanderdriften (Die unteren 2P-Zellen haben weniger "Schlußspannung") reproduzierbar fest zu stellen ist). Die geringere Spannungsversorgung von 5 [V] zu 6 [V] macht sich im Fahrversuch bei der Leuchtstärke nicht bemerkbar, sorgt aber für eine leicht längere Leuchtdauer (15:03 [h] zu 14:10 [h]). Ein noch größerer Unterschied (6/5 = Faktor = 1,2 ?) wird offenbar durch die verschiedenen Abschalt-Systeme (Bei der PowerBox schaltet diese mit dem eingebauten System ab, bei der meiner AkkuBox schaltet das System der B&M Leuchte ab. Bei dem PowerBox Gehäuse vermute ich eine bessere Dichtigkeit gegen Nässe.
Bild 1 zeigt den Anbau innerhalb des Frontkorbes.

Bild 1
Bild

Bid 2 zeigt den Anbau am Korb von der Außenseite. Es wurde ein Rahmen mit vier M4-Senkschrauben gefertigt, der mit Struktur-Kleber Stabilit Express am Gehäuse angeklebt wurde (Das Ghäuse ist aus ABS). Für andere Räder gibt es sicher einen Bedarf an anderen Befestigungen. Meine Klebung (ABS an Metall geht gut !) ist nur ein Beispiel, wie man per Klebung befestigen kann ! Für die Befestigung am Korbgitter sorgen Rändelmuttern.

Bild2
Bild

Bild 3 zeigt einen Blick in das Innere des original Akku-Behälters der Leuchte. Hier sieht man zwei NiMh-Zellen, die an den Positionen 3a und 4a eingesteckt sind ("a" beschreibt den Blick auf die vorderen Kontakt-Federn ("b" den Blick auf die hinteren Kontakt-Bleche) und die Zahlen stehen für die Zellen, die von mir im Gegen-Uhrzeigersinn (Blick nach vorn) gezählt werden : "1" ist die Zelle "Mitte Links", "2" ist die Zelle "Unten Mitte", "3" die Zelle "Mitte Rechts", "4" ist die Zelle "Oben Mitte". Die Betriebsspannung (5 [V] oder 6 [V]) liegt zwischen 1a und 4a, zwischen 3a und 4a liegt eine Nenn-Spannung ca. 2,5 [V], (Minimum ca.2,25 [V] ) an. Diese ist offenbar notwendig, um über eine Abfrage die Leuchte ganz auszuschalten. B&M schrieb mir bei einem Schriftwechsel eher beiläufig, daß ich zwischen den Kontakten 3a und 4a 2,5 [V] legen sollte. Die nach außen geführte Buchse an 1a und 4a funktionierte ohne diese "2,5 [V]-Spannung" eine Zeitlang sehr ordentlich. Irgendwann wollte die Leuchte nicht mehr beim Einschalten "anspringen": Sie ging kurz an und schaltete sofort wieder auf dunkel. Mir dämmerte da sofort, was es mit dieser "2,5 [V]-Spannung" auf sich hatte: Nach dem Einlegen von zwei AA-Zellen an Position 3 und 4 , sprang die Leuchte nach dem Einschalten sofort wieder dauerhaft an. Deswegen diese ausfühliche Dokumentation. Es gibt ja im Forum Mitglieder, die sich mit der Elektrotechnik weniger auskennen (Ich gehör ja auch dazu !). "Geborene" (Erfahrene ?) Elektro-Techniker kennen ja Vieles besser als ich.

Bild3
Bild

Bild 4 zeigt das herausgeführte Anschlußkabel für den externen Akku-Anschluß. Für das Kabel wurde ein Markt-übliches Rund-Kabel für Schwachstrom-Versorgung (Vergossene Buchse und Stecker) auseinander geschnitten und abgelängt. Die Buchse und der Stecker sind mit dem 5,5/2,1 [mm] Hohl-Maßen weit verbreitet (Für die PowerBox (USB auf 5,5/2,1) gab es dafür ein konfektioniertes mit vergossenen Steckern !). Das Loch im Gehäuse wurde nach der Bauraum-Vermessung leicht unterhalb des Minus der "LED-IQ" Beschriftung gebohrt. Für die Verlegung im "Inneren" wurde der Plus-Pol (Rotes Kabel) an die Kontakt-Feder 1a und der Minus-Pol (Schwarzes Kabel, kaum zu sehen !) an die Kontaktfeder 4a angelötet. Das Minus-Kabel wurde in die Ecke des Gehäuses verlegt und für das Plus-Kabel wurde etwas von den zylindrischen Schächten für die Zell-Fixierung weggeschnitten. Eine richtige Fummelei, und das, wo ich Alters-bedingt beim Sehen schwarzer "Locher" einige Schwierigkeiten habe ! Viel Mühe für die Absicht, die AA-Zellen immer noch einsetzen zu können, auch bei heraus geführten Anschlüssen. Das ist gelungen und eine Unterwegs-Erprobung gab es auch schon. Für die Abschalt-Spannung von 2,5 [V] erwies sich das ebenfalls als gute Strategie.
An der Innenseite des herausgeführten Kabels gibt es ein helles Teil: Das ist eine Verstärkungshülse für Löcher, die hier als Verankerung auf das Kabel gequetscht wurde (Stichwort: Zug-Entlastung !). Als Dichtung zwischen Akku-Behälter der Leuchte und dem Kabel dient Pattex Kraftkleber. Die Unterschale des Akku-Behälters ist entfernt (Dazu muß man nur den als Achse dienenden Stift seitlich heraus drücken (Sitzt per Press-Passung in dem Kunststoff !).

Bild4
Bild

Bild5 zeigt nochmal die bestückte PowerBox. Die 18650-Zellen sind von Panasonic und haben eine eine Schutzschaltung (Überspannung 4,3 [V] ?) Unterspannung (2,5 [V] ?) , Kurzschluß.
(NCR 18650B Akku 3400 [mAh] 3.7 [V[]). Preis für 4 Stück 25 €.
Interessant ist natürlich die Leuchtdauer der Lampe (Ixon-IQ-Premium) mit diesen Zellen und auch eine gemessene Selbst-Entladungsrate. Der letztere Wert wird von mir noch genauer bestimmt. Eine vorläufige Messung ist mit "0,1 [V]/5 Wochen" gemessen.
Die Lade-Kapazitäts-Anzeige der PomerBox zeigt 4 Zahlen "100*75*50*25", die gehen der Reihe nach aus, wenn der nächst angezeigte Wert zutreffend ist. Da ist die Schwierigkeit gerade den Wechsel mit zu kriegen. Ein angezeigter Wert "25" kann also Alles zwischen 25 % und 1% bedeuten. Die Messungen der Spannungen der Zellen ergaben Werte zwischen 4,20 [V] (Voll geladen) und 3,06 [V] (Abschaltung durch das Elektronik-System der PowerBox). Bei etwa 15 [h] Brenndauer der Leuchte und Annahme einer linearen Entlade-Kurve (Spannung über Zeit) wären die Übergangs-Punkte etwa: (Ab 3,30 [V] bis 2,5 [V] ist die Kurve aber Parabel-förmig, also ein nichtlinearer Abfall der Spannung !)
100 % =>= 0:00 [h] ; 75 % =>= 3:45 [h] : 50 % =>= 7;30 [h] ; 25 % =>= 11;15 [h] 0 % =>= 15:00 [h] :
Gemessen wurden:
Start: 100 % ; 00:00 [h]; Spannung (1,2,3,4): 4,20 [V] ; 4,20 [V] ; 4,20 [V] ; 4,20 [V] ;

Anzeige ! 50 % ; 09:00 [h]; Spannung (1,2,3,4): 3,77 [V] ; 3,77 [V] ; 3,77 [V] ; 3,77 [V] ;

50 %: 09:45 [h]; Ereignis: Leuchte schaltet auf Standlicht, nach 2x Schalten auf
........................................... Fahrlicht bleibt das Fahrlicht an !

Anzeige ! 25 % ; 12:30 [h]; Spannung (!,2,3,4): 3,59 [V] ; 3,59 [V] ; 3,59 [V] ; 3,59 [V] ;

Anzeige ! 25 % ; 14: 00 [h]; Spannung (!,2,3,4): 3,50 [V] ; 3,50 [V] ; 3,50 [V] ; 3,50 [V] ;

Anzeige ! 25 % ; 14: 30 [h]; Spannung (!,2,3,4): 3,25 [V] ; 3,24 [V] ; 3,25 [V] ; 3,24 [V] ;
..................................Ereignis: 25 % Anzeige blinkt ; Fahrlicht leuchtet noch !

Anzeige ! 00 % ; 15: 03 [h]; Spannung (!,2,3,4): 3,07 [V] ; 3,06 [V] ; 3,07 [V] ; 3,06 [V] ;
..................................Ereignis: System-Elektronik der PowerBox hat die Beleuchtung ..................................abgeschaltet. Eine Umschaltung auf Standlicht ist nicht erfolgt .

Nach 14:30 Stunden bleiben, wenn die Anzeige blinkt noch ca. eine halbe Stunde bis zur völligen Dunkelheit. Die vom Leuchten-Hersteller vorgesehene Notfall-Standlicht- (Positionslicht-) Schaltung funktioniert offenbar nicht mit der PowerBox. Ich geh davon aus, daß das mit der "2,5 [V]-Spannung" an Kontaktfeder 3a zusammenhängt, die ja quasi nicht "verbraucht = kleiner" wird.
Damit ist für mich die Leuchtdauer-Verlängerung erstmal erfolgreich abgeschlossen. Einzig einen Langzeit-Versuch (4 Monate ?) für die Selbstentladung werde ich noch durchführen.
Im nächsten Jahr werde ich ausgiebig testen und dann entscheiden, welche AkkuBox Priorität bekommt, die PowerBox oder meine selbst zusammen geschusterte. Tendenz geht zu der PowerBox. Die ist halt kleiner und leichter ! Die Selbst-Entladung könnte da noch Etwas ändern.
Wenn da nicht dramatisch was Anders heraus kommt, werde ich darüber aber Nichts weiter berichten.

Bild 5
Bild

MfG EmilEmil

EmilEmil
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Re: Beleuchtung: Von ersten Überlegungen bis zum Kauf und dem ersten Eindruck sowie weitere Entwicklung

Beitrag von EmilEmil » Di 22. Dez 2020, 11:25

Nach 20 Tagen ist die Spannung an allen 4 18650-LiIo-Zellen von 4,20 [V] auf 4,14 [V] durch Selbstentladung herunter gegangen (Messung mit einem digitalen Multimeter !). Also 0,06 [V] /20 Tage , umgerechnet 0,003 [V] /Tag oder 0,6 [V]/200 Tage (ca. 6,5 Monate). Möglicherweise ist das ein zu schlechter Wert, da der Spannungsabfall in der Realität nicht-linear ist. Ich liege aber mir diesem Wert auf der sicheren Seite !
Ein Abfall von 4,2 [V] auf 3,6 [V] (Das ist etwa die Nenn-Spannung) heißt, mit meinen Annahmen, nach 6,5 Monaten noch ca. 50 % (Bei sinnvoller Schlußspannung 3,0 [V] ) Lade-Kapazität. Nach grober Schätzung ist die Selbst-Entladung von Eneloop-Zellen 5 x so groß. Die "normalen" NiMh-Zellen sind bei der Selbst-Entladung noch mal schlechter (Sonntags geladen haben die Mittwochs schon "fertig" !).
Wenn jemand mag, kann er da mal die Selbst-Entladung (LiIo, Eneloop und/oder NiMh !) prüfen. Ich habe dafür keine Zeit, nerven tun mich solche Versuche sowieso ! Ich gebe mir schon einen Orden, weil ich 20 Tage durchgehalten habe (Der Orden ist aber nur aus golden lackiertem Kuchen-Blech !)

MfG EmilEmil

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Re: Beleuchtung: Von ersten Überlegungen bis zum Kauf und dem ersten Eindruck sowie weitere Entwicklung

Beitrag von Ch.Bacca » Mi 23. Dez 2020, 15:14

Ich schätze, die Selbstentladung von LiIon-Akkus ist deutlich geringer. Hier liegen einige 18650er herum, die aus ausrangierten Notebookakkus gepopelt sind. Einige davon sind noch zu gebrauchen. Die wurden im Februar 2020 getestet und geladen. Eigentlich soll man die ja mit 80% und nicht mit 100% Ladung lagern. Bei denen ist mir das egal. Einen davon hab ich mir jetzt geschnappt und gemessen. Nach knapp 11 Monaten hat der 4,156 Volt. Den Spannungsverlust der ersten paar Wochen nach dem Laden kann man getrost ignorieren und später anfangen zu messen. Den Akku habe ich jetzt beiseite gelegt und einen Zettel dazu angefangen. Mal sehen, was der in 6 Monaten sagt.

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Re: Beleuchtung: Von ersten Überlegungen bis zum Kauf und dem ersten Eindruck sowie weitere Entwicklung

Beitrag von EmilEmil » Mi 23. Dez 2020, 20:05

Na, prima, da bin ich gespannt, was da rauskommt. Das mit den 80 % Wert für die (optimale) Lagerung ist mir auch bekannt. Doch geht es mir um praktische Erfahrung, wieviel Ladekapazität verloren ist, wenn ich voll lade und dann den Akku-Pack 6 Monate unbenutzt am Rad lasse. Von Anfang März bis Anfang September sind es gerade 6 Monate. Im September könnte sich dann eine Tour mit dem Rad in die Dunkelheit ausdehnen.
Da möchte ich nicht, daß der Saft zu Ende ist. Ich hoffe, daß ich im September noch volles Frontlicht für 5 Stunden habe (Nicht eine Sparversion mit dem Rückfall ins Glühobst-Zeitalter !). Bei der erfolgten Verlängerung der kontinuierlichen Leuchtdauer von ca. 3 [h] auf ca. 14 [h] erwarte ich das auch. Immer besser ist schon, es mal nachgeprüft zu haben.
Entlade-Kurven gibt es im Netz ja noch und nöcher, eine Selbst-Entlade-Kurve für verschiedene Akku-Typen habe ich bisher noch nicht entdeckt. Vielleicht und hoffentlich (?) dauert ein entsprechendes Experiment zu lange !

MfG EmilEmil

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Re: Beleuchtung: Von ersten Überlegungen bis zum Kauf und dem ersten Eindruck sowie weitere Entwicklung

Beitrag von Ch.Bacca » Fr 25. Dez 2020, 16:33

Schade, musste feststellen, dass mein toller Akkulader/-tester keine reine Entladefunktion hat. Nur zwei verschiedene Testmodi, die beide mit Aufladen anfangen. Ich wollte einen weiteren dieser Akkus nach 11 Monaten herumliegen zur Kapazitätsbestimmung entladen lassen. Ich hatte alle Akkus mit Innenwiderstand und gemessener Kapazität beschriftet. Ich werde das bei Gelegenheit "zu Fuß" machen und protokollieren. Dann weiß ich genau, welche Selbstentladung dieses Exemplar hatte.

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