Stromversorgung einer Schaltung mittels Kurbelinduktor

Moin Cachergemeinde

Ich arbeite gerade an einer elektronischen Cacheidee.
Hierzu habe ich einen Kurbelgenerator aus einem alten Feldtelefon als Stromquelle genommen.
Dieser liefert eine Wechselspannung von rund 80-100V, wenn man sich beim Kurbeln etwas ins Zeug legt.

Ohne konkret auf die Cacheidee einzugehen, möchte damit eine LED zum Leuchten bringen, die nach dem Kurbeln noch etwa eine Minute weiterleuchtet.

Also habe ich mir die Schaltung wie folgt zurechtgelegt:
Vom Ausgang des Kurbelgenerators in einen Transformator (10:1), der die Wechselspannung auf ca. 8-10V heruntertransformiert.
Dann in einen Brückengleichrichter mit nachgeschaltetem Siebelko, um eine Gleichspannung von ca. 9 - 11 V zu erhalten.
Nachgeschaltet ein Festspannungsregler für eine Konstantspannung von 5V.
Damit wollte ich dann eine LED mit passendem Vorwiderstand betreiben. Parallel zur LED hänge ich einen Goldcap-Kondensator 5,5V / 1F.

Soweit zur Theorie.
Die Schaltung habe ich versuchsweise mal genau so aufgebaut. Nach etwa einer Minute Kurbeln fängt die LED gaaaaanz leicht an zu leuchten, nach einer weiteren Minute hat sich der Goldcap weit genug aufgeladen, um die LED für etwa eine Minute sehr lummerig weiterleuchten zu lassen.

Hierbei habe ich festgestellt, dass die Spannung sowohl vor als auch nach dem Spannungsregler deutlich unter 5 Volt liegt. Im Leerlauf (also ohne LED und Kondensator) lagen hinter dem Spannungsregler die gewünschten 5V an.
Also habe ich versuchsweise den Transformator mal weggelassen. Ich kam auf das gleiche Ergebnis - unter 5 V vor und nach dem Spannungsregler (unter Last).
Also habe ich auch den Spannungsregler versuchsweise weggelassen - also vom Kurbelinduktor direkt in den Brückengleichrichter und von dort direkt auf die LED / Goldcap - Schaltung.

So scheint mein Vorhaben also zu funktionieren, allerdings anderst (einfacher), als ich dachte.

Hat jemand eine Erklärung für mich? Kann es sein, dass die Leerlaufspannung des Generators dermassen zusammenbricht, wenn man eine so geringe Last wie eine LED anhängt? Oder hat der Goldcap hier seine Finger im Spiel?

Bin kein Elektroniker, also habt Nachsicht mit mir

ein leerer C belastet die Schaltung wie ein Kurzschluss.

Danke für die umfassende, ausführliche Antwort
Das bedeutet also, dass der Spannungsabfall hier normal ist.

Was würde dann passieren, wenn man weiterkurbelte, bis die 5,5V des Goldcaps erreicht sind?
Steigt dann die Spannung wieder auf die gemessenen 80 V, bis LED und Kondensator den Abgang machen?

Sobald Dein C geladen ist stellt er keine Belastung mehr für Deine Stromquelle dar und die Schaltung würde sich so verhalten, wie im Leerlauf. Wenn man jetzt die Stromstärken und die Innenwiderstände wüsste, könnte man auch ausrechnen, wie lange Du kurbeln musst
Wenn Du konstant 5 A zusammenbringst, ist er in einer Sekunde voll

Tafelspitz schrieb:

Steigt dann die Spannung wieder auf die gemessenen 80 V, bis LED und Kondensator den Abgang machen?

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Dein Goldcap wird nicht arg viel mehr wie 5,5V aushalten und dann durchschlagen. Die geringe Spannungsfestigkeit ist der Preis der großen Kapazität bei der kleinen Baugröße.

Das bedeutet, dass ich sicherheitshalber den Spannungsregler drinnenlassen sollte?
Oder der Einfachheit halber besser einen Varistor oder eine Z-Diode verbauen?

Tafelspitz schrieb:

Das bedeutet, dass ich sicherheitshalber den Spannungsregler drinnenlassen sollte?
Oder der Einfachheit halber besser einen Varistor oder eine Z-Diode verbauen?

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Nö, am besten wäre Du überdenkst nochmal Alles. Meinst Du der Kurbelinduktor hält länger als ein halbes Jahr den Cachern stand? Wenn ich eine Idee habe, ist es das Erste was ich bedenke, sonst machst Du Dir Mühe, meinst es gut und bist nachher doch enttäuscht.

Teddy-Teufel schrieb:

Nö, am besten wäre Du überdenkst nochmal Alles. Meinst Du der Kurbelinduktor hält länger als ein halbes Jahr den Cachern stand?

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Aber sicher doch. Das ist solide Wertarbeit des Schweizer Militärs aus dem Jahre 1953. Bevor du da was kapputgekurbelt hast, trägst du den Arm in der Schlinge

Ich hätte einfach gerne ein wenig Input, wie ich diese Schaltung gut und zuverlässig zu funktionieren kriege. Alleine schaffe ich das wahrscheinlich nicht.

Du könntest einen kleineren Kondensator nehmen...wenn ich das ganze mal schnell überschlägig im Kopf rechne hält ein Kondensator, wenn er denn erst mal voll ist, wesentlich länger, als die von dir angegebene Minute...eher sind es 4... du könntest also den Kondensator um den Faktor 3-4 verkleinern...

Lamima schrieb:

Du könntest einen kleineren Kondensator nehmen...wenn ich das ganze mal schnell überschlägig im Kopf rechne hält ein Kondensator, wenn er denn erst mal voll ist, wesentlich länger, als die von dir angegebene Minute...eher sind es 4... du könntest also den Kondensator um den Faktor 3-4 verkleinern...

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Ja, das wäre natürlich eine Möglichkeit.
Aber da ich den Goldcap nun schonmal habe, möchte ich lieber damit arbeiten. Ich werde die Zeit dann einfach mit der Anzahl LEDs regulieren, die ich parallel daranhänge. Die genaue Leuchtdauer ist auch nicht so kritisch.
Was mir im Moment aber mehr Sorgen macht, ist der Teil vor den LEDs und dem Goldcap.
Soll ich den 5V Spannungsregler verwenden, um zu verhindern, dass die Spannung die 5V übersteigt, die für die LEDs gesund ist?
Es wird zwar aus eigener Erfahrung mehrere Minuten gekurbelt werden müssen, um 5V zu erreichen, aber ich will lieber kein Risiko eingehen.

Den Spannungsregler würde ich auf jeden Fall drinlassen...ohne ihn wird das der Kondensator nur mehr oder weniger kurz überleben....

Bestens. Ich werde das so nochmals versuchsweise aufbauen und ausprobieren.
Vielen Dank für die Hilfe!

Häng mal ein Voltmeter an den Goldcap. Da kannst Du sehen, wie weit er geladen ist und damit kannst Du dann ausrechnen, wann er (theoretisch) voll ist.

Um den Kondensator zu schützen reicht auch eine Z-Diode oder ein einfacher Parallelregler z.B. mit einem TL431.

Wie hoch ist denn die Nennspannung vom Kurbelinduktor?
Ist die Frequenz evtl. sehr niedrig?

Probiere mal andere Übersetzungsverhältnisse (andere Anzapfungen am Trafo oder andere Trafos) aus.

Teddy-Teufel schrieb:

Tafelspitz schrieb:

Nö, am besten wäre Du überdenkst nochmal Alles. Meinst Du der Kurbelinduktor hält länger als ein halbes Jahr den Cachern stand?

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Ich würde einen Fahrrad-Dynamo nehmen, den solide andübeln (mit Schelle um den Body) und dann in den Stage noch 2m Gurtband legen, das habe ich schon in der Praxis funktionsfähig gesehen.

Wie gesagt, über den Kurbelinduktor und dessen Qualität braucht ihr euch wirklich keine Sorgen zu machen - das ist robuste Wertarbeit. Damals wurde eben noch auf Qualität gesetzt
Ich habe gestern nochmals etwas gepröbelt und bin zum Ergebnis gekommen, dass der Spannungsregler mehr hindert als nützt.
Um den Kondensator auf 5V aufzuladen (ohne den Spannungsregler) muss man ca. 5 Minuten Kurbeln. Danach brennt die LED für ca. 3 Minuten hell und lummert danach noch für etwa 10 Minuten leise vor sich hin.
Nach rund zwei Minuten Kurbeln ist der Kondensator bei etwa 4V und die LED leuchtet noch etwa 1-2 Minuten hell. Das ist genau das, was ich mir vorgestellt habe.

Ich werde also den Spannungsregler sowie den Trafo weglassen und wie vorgeschlagen eine Z-Diode mit 4,7V als Schutz vor Überspannung verbauen.

Danke für euren Input und die Anregungen!

Tafelspitz

Wollte nur mal eben den alten Thread ausgraben um zu vermelden, dass die Bastelarbeit inzwischen seit einem Jahr erfolgreich und störungsfrei im Einsatz ist. Schon über 200 Cacher haben sich erfolgreich zum Ziel gekurbelt

Wenn man "grad" keinen Kurbelinduktor zur Hand hat, ist ein passender Schrittmotor sehr gut geeignet, um eine für Elektronik passende Versorgungsspannung zu generieren. Mit dem abgebildeten Schrittmotor kann ich per Fingerdreh problemlos 8 bis 12V= (nach Gleichrichtung und Siebung) bei einigen 10mA erzeugen.