Ungepackt (12 MB)

Dunkel wars, der Mond schien helle,schneebedeckt die grne Flur,als ein Wagen blitzeschnellelangsam um die runde Ecke fuhr.

Drinnen saen stehend Leute,schweigend ins Gesprch vertieft,als ein totgeschossner Haseauf der Sandbank Schlittschuh lief.

Fahrradbeleuchtung oder was mglich und in Deutschland meist nicht erlaubt ist!

Olaf Schultz, Hamburg-Harburg

Stand: 2. Oktober 2010

. . . Fr jedes komplexe Problem gibt es eine einfache Lsung,und die ist die falsche. xy in Das Foucaultsche Pendel von Umberto Eco (dtv)

Wissen ist ein teurer Schatz und so beschaffen, da er sich tglich veringert,will man ihn fr sich behalten. Deshalb soll der Kluge sich besinnen und so

freigiebig damit umgehen, wie er nur kann. Eike von Repgow, zwischen 1220 und 1235

All Models are wrong. Some are usefull.J. Box

Wer alle seine Ziele erreicht hat, hat sie wahrscheinlich zu niedriggewhlt.Herbert von Karajan

Hinter jeder Ecke lauern ein paar Richtungen.Stanislaw Jerzy Lec

VorwortIn Deutschland sind die Beleuchtungseinrichtungen an Fahrrdern durch diverse Vorschriften regle-mentiert. Der Sinn mancher Regelungen sei hier dahingestellt. In vielen Fllen ist eine vernnftigeBeleuchtungseinrichtung am Fahrrad ein Balanceakt zwischen dem getreuen Befolgen der Vorschrif-ten und dem gesunden deutschtumignorierendem Menschenverstand. Dieser Text soll Ideen geben,aus dem Bestehenden das Beste machen zu knnen.

Am Anfang waren es nur die Messungen am Schmidt Original Nabendynamos (SON) und UNIONTurbo. Diese sollten dann nur noch dokumentiert werden. Die ersten Tage im Herbst 1997 geschahdas noch als Bestandteil der Bauanleitung zur enhydra lutris. Doch pltzlich hatte die Hydra einenungeahnten Umfang mit diversen Kpfen und immer wieder kommen neue hervor. Um die Befrch-tungen diverser Leute zu zerstreuen: Nein, dies ist weder eine gewerbliche Arbeit noch eine Disserta-tion oder hnliches. Die hier zusammengetragenen Untersuchungen und Gedanken entstammen nurdem Interesse an der Materie. Ob es mal ein richtig offizielles Buch werden wird? Mir wirds dann zuunflexibel. Selber ausdrucken und binden, dann hat der Leser sein Buch.

Um das Inhaltsverzeichnis einigermaen kurz zu halten: Auf den allerletzten Seiten gibt es einenrelativ ausfhrlichen Index!

Vielleicht spinnen andere den hier ausgelegten Faden mit weiter und tragen ebenso wie Andreas Oeh-ler, der bei Wilfried Schmidt arbeitet, und (anfnglich) Martin Trautmann sowie diverse Mitgliederder newsgroup de.rec.fahrrad, der Deutschen HPV-Mailingliste und der bike-current-Mailingliste zumInhalt dieses Textes bei.

Einige Kapitel sind inzwischen relativ abgeschlossen. Relativ! Andere sind noch in massivem Erwei-terungs- bzw. Neustrukturierungsphasen! Also nicht Satzbau und Rechtschreibung auf die Goldwaa-ge legen sondern besser machen! Eine eingeklammerte (42) oder (42!) deutet auf eine deutliche Bau-stelle hin:=)1

Zweiundvierzig? Jupp, taucht auch hier mehrfach auf. Siehe Zhnezahl Hohlrad Renak und Hhedes Reflektors (Front bis hintere Flche der Lampenaufnahme) vom DT-FL. Geradezu unbegreiflichist, da die E24-Reihe nicht so gelegt wurde, da 42 mit auftaucht sondern mit 43 knapp verfehltwird. Dafr kann man den Lumotec so gerade eben auf 42 mm Durchmesser herunterdrehen, wennman den Retroreflektor loswerden will. Auch sind die Anforderungen an das Meraster in der TA 23an einen Lichtstrom von 42 lm gekoppelt. Der Abstand der Schraubenschlitze beim inolight betrgt42 mm, und der Reflektor hat vorne in der vertikalen auch 42 mm Hhe.

Mageblich ist die PostScript-Version! Die PDF-Version sollte mit der PostScript-Version vergleichbarsein, wird aber nicht immer kontrolliert.

Da ich besseres zu tun habe, als alle halbe Jahre Firmennamen auszutauschen, werden diese nichtdurchgehend einheitlich verwendet. Nur zum Beispiel: FER ist in aufa aufgegangen, Union wurdevon Marwi und dann Marwi von Basta gekauft, HPs Halbleiter- und Megertesparte heit z. Zt.Agilent und die von Siemens Infenion. Wer wei, wie wer morgen heit?

142 ist die Antwort auf die Frage nach allem, ausgerechnet von deep thougth in Magrathea [DoAd].

II

Fr diejenigen, die keinen Zugriff auf Farbdrucker haben und ber die Farbbilder stolpern: Mit einemeinfachen ASCII-Editor o.. die PostScript-Datei editieren und alle Color true def durch Colorfalse def und Solid true def durch Solid false def ersetzen. So funktioniert es zumin-dest bei den Graphen, die mit gnuplot erzeugt worden sind. Bei der PDF-Version steht diese Mg-lichkeit nicht (?) zur Verfgung!

Hiermit bedanke ich mich bei diversen Arbeitsbereichen und deren Mitarbeitern der TU Hamburg-Harburg fr die anfnglich, bis ca. 2001, zur Verfgung gestellten Gertschaften. Im Laufe der Zeithabe ich mir dann vieles selber angeschafft oder gebaut.

Hiermit bedanke ich mich auch bei Donald E. Knuth fr TeX und bei unzhligen, hier nicht auf-zhlbaren, Personen, dank derer es LATEX2e , pdflatex etc. gibt. Ohne dieses Textsatzprogramm wredieser Text nicht ohne graue Haare denkbar gewesen. Der Quellcode ist im Feb. 2007 auf ca. 916 kBmit 22.000 Zeilen angewachsen. Es ist immer noch eine einzige Datei. Es wird auch auf absehbareZeit ein einziges Dokument bleiben, da zu viele Quervernetzungen zwischen den Behandlungen vonQuellen, Verbrauchern und Verordnungen zu kappen wren.

Also to mention: No, I will not generate an english version. I have enough work with measuring and keepingthis text actual.

Achso, wer einen kurzen Titel fr dieses Dokument sucht: Gebetsmhle. Der Begriff kommt daher,da ich es irgendwann leid war in diversen Mailinglisten/Newsgroups auf alle drei Wochen wieder-kehrende gogglebare Trivial-Fragen immer wieder direkt zu antworten und dazu bergegangen binin einer Form hnlich:

\usepackage{Gebetsmuehle}\begin{Gebetsmuehle}[Large]Steht im Beleuchtungstext auf http://experte.kt2.tu-harburg.de/fahrrad.html\end{Gebetsmuehle}

zu antworten. Ein Paket fr diese Mantra habe ich allerdings noch nicht geschrieben. Rainer H. Rau-schenberg hat 2006 die Abkrzung G10e geprgt.

Da der Text seit 1997 fortgeschrieben wird und einige Abschnitte seit dem nur selten angefat werden:Inzwischen hat sich in vielen Bereichen die Technik deutlich weiter entwickelt und diese Passagensind eigentlich eher als historisch zu betrachten. Sie werden aber der vollstndigkeithalber nichtentfernt!

So, genug des Vorwortes, nun zurcklegen und etwa 500 Seiten verschlagworteten Text verdauen(Beine hochlegen, Tasse Tee oder Becher Kakao in Griffweite stellen:-)

Nachwuchsbedingt wird ab Mrz 2008 mit etwas weniger Zeit an dieser Materie gearbeitet. Aber dieArbeit wird fortgesetzt.

III

Autor: Olaf SchultzHeimfelder Strae 7721075 Hamburg-HarburgTel.: 040-791 44 938aktuelle Version: http://www.enhydralutris.de/Fahrrad/E-Mail: [email protected]

Titelbild: Fahrradkarbidleuchte von Hckel und Intensittsverteilung einer HS3Titelgedicht: Im Familienkreis berliefert, weitere Versionen sind unterhttp://ingeb.org/Lieder/dunkelwa.html zu finden.

http://www.enhydralutris.de/Fahrrad/http://ingeb.org/Lieder/dunkelwa.html

IV

Nomenklatur

Tabelle 1: Nomenklatur

Symbol Einheit Bedeutung - Wirkungsgrade Ausstrahlungswinkel gegen Flchennormale cm Wellenlnge der Strahlungd sr durchstrahltes Raumwinkelelement der Ausstrahlung rad/s Winkelgeschwindigkeit, Kreisfrequenz - Raumwinkela mm Flanschabstand (FlanschmitteFlanschmitte)aSB mm Flanschabstand Scheibenbremsversionb mm Abstand linke AchsanlageMitte linker FlanschbSB mm Flanschabstand ScheibenbremsversionC As/V=F Kapazittdk mm LochkreisdurchmesserE lx Beleuchtungsstrked f cm2 leuchtendes FlchenelementdF m2 beleuchtetes Flchenelementf Hz Frequenzi Einstrahlungswinkel gegen Flchennormalei - GetriebebersetzungI A StromI cd LichtstrkeI A Kurzschlustrom bei unendlich hoher DrehzahlJ kg m2 MassentrgheitsmomentLi Vs/A=H Inneninduktivittm kg MassemSB kg Masse ScheibenbremsversionM W/lm mechanisches Leistungsquivalentn 1/minp - PolzahlP Nm/s=VA LeistungQ - Gtefaktorr m Abstand der beleuchteten Meebene von der LichtquelleR V/A= WiderstandRa V/A Auen-/ LastwiderstandRi V/A InnenwiderstandRS V/A Serienwiderstandt s Zeitt mm Flanschdicke

Fortsetzung nchste Seite

V

Symbol Einheit BedeutungSe W/cm3 sr physikalische Strahldichte im Wellenlngenbereich bis + d

unter dem Ausstrahlungswinkel e gegen die FlchennormaleT s PeriodenzeitU V SpannungUeff V Effektivwert der Spannung|U| V Gleichrichtwert der SpannungU V Spitzen/ Amplitudenwert der SpannungUNenn V NennspannungUSS V Spannung Spitze-Spitzev km/h GeschwindigkeitV - spektraler HellempfindlichkeitsgradWm J Von einem Speicher maximal gespeicherte EnergieX komplexer BlindwiderstandZ komplexer Scheinwidertand

Einige Formelzeichen werden mehrfach verwendet. Hier werden Anlehnungen an die Verwendungin den unterschiedlichen Literaturquellen gegenber einer strikt unterschieden Verwendung den Vor-zug gegeben. Die Unterscheidung kann dann anhand der Einheit vorgenommen werden. Einige be-grenzt verwendete Formelzeichen werden erst im Zusammenhang im Text eingefhrt.

Inhaltsverzeichnis

1 Gesetzliche Grundlagen 1

2 Stromerzeugung 72.1 Grundlagen des Fahrraddynamos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

2.1.1 Spannungsberhhung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92.1.2 Maximierung der Ausgangsleistung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132.1.3 Verndern der Drehzahl des Dynamos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 182.1.4 Verndern der Kenndaten des Dynamos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 192.1.5 Variierung des Lastwiderstandes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 192.1.6 Laden eines Akkupacks mit berschssiger Leistung des Dynamos . . . . . . . . . . . . . 212.1.7 Reduzierung der Leistungsaufnahme des Rcklichtes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 222.1.8 Reduzierung der Leitungs- und bergangswiderstnde am Fahrrad . . . . . . . . . . . . 23

2.2 Untersuchungen an Dynamos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 252.2.1 Messung des Wirkungsgrades . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 262.2.2 Reifenlufer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 282.2.3 Speichendynamos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 552.2.4 Nabendynamos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 622.2.5 Zusammenfassung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112

2.3 Akkuversorgung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1202.3.1 12 V-Akkuversorgung mit dem SON . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121

2.4 Spannungsbegrenzung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1232.4.1 Derzeitige Spannungsbegrenzung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1242.4.2 Modifizierte Spannungsbegrenzung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1262.4.3 Orientierende Messungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1272.4.4 Abwrts-Schaltwandler . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1272.4.5 Aufwrts-Schaltwandler . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130

2.5 Vorschaltgerte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1312.5.1 bumm E-Werk . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1312.5.2 PedalPower+ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1342.5.3 B4 MBR2545 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1352.5.4 Zusammenfassung Vorschaltgerte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 136

2.6 Fazit Dynamos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 136

3 Lichterzeugung 1383.1 Definitionen in der Lichttechnik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1383.2 Messung des Lichtstromes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 141

3.2.1 Ulbrichtkugel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1423.2.2 Integration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1433.2.3 Verfahren nach Rousseau . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143

VI

INHALTSVERZEICHNIS VII

3.3 Glhlampen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1453.3.1 Elektrische Kenndaten von Glhlampen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1453.3.2 Einflsse auf die Lebensdauer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1473.3.3 H4-Marketingmaschine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1553.3.4 Untersuchungen im Alltagseinsatz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1603.3.5 Fadendeformation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1633.3.6 Fadengeometrie und -probleme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1633.3.7 Statische Untersuchungen an Gleichstrom . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1713.3.8 Lichtausbeute in Abhngigkeit der Zeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1783.3.9 Statische Untersuchungen an Wechselstrom . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1813.3.10 Dynamische Untersuchungen an Gleichstrom . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1843.3.11 6 V oder 12 V . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1883.3.12 Philips Masterline ES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 192

3.4 Messungen an Glhlampen-Scheinwerfern . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1933.4.1 aufa/FER . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1963.4.2 AXA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1973.4.3 Basta . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1973.4.4 bumm . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1983.4.5 Cateye . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2003.4.6 DT/BiSy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2013.4.7 Elio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2043.4.8 Hella . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2043.4.9 JOS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2063.4.10 Radsonne . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2073.4.11 Sigma . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2073.4.12 Spanninga . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2083.4.13 Soubitez . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2093.4.14 Union/MARWI . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2093.4.15 Fazit Glhlampen-Scheinwerfer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 209

3.5 Gasentladungslampen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2123.5.1 Niederdruckgasentladungslampen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2123.5.2 Hochdruckgasentladungslampen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 214

3.6 Messungen an Gasentladungs-Scheinwerfern . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2173.6.1 bumm Big Bang . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2173.6.2 Cateye Stadium Light . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2183.6.3 WA Solarc mit 10 W . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2193.6.4 35W-HID . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 224

3.7 Messungen an Gas-Scheinwerfern . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2253.7.1 Hckel Karbidscheinwerfer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 226

3.8 Leuchtdioden . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2293.8.1 Theoretische Vorberlegungen zum LED-Scheinwerfer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2293.8.2 Praktische Hindernisse LED-Scheinwerfern . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2323.8.3 Abstrahlverhalten von LEDs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2483.8.4 EverLED . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2533.8.5 Widerstand etc. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2543.8.6 Alterung von Leuchtdioden . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2573.8.7 Umwelteinflsse auf die Alterung von Leuchtdioden . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2583.8.8 Temperatureinflu oder Some dont like it hot . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 270

3.9 Messungen an LED-Scheinwerfern . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2773.9.1 Eigenbauten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2773.9.2 Basta . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 295

VIII INHALTSVERZEICHNIS

3.9.3 Bchel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3023.9.4 bumm . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3033.9.5 Cateye LED-Scheinwerfer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3183.9.6 DOSUN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3303.9.7 Hella HL 2000 Micro Tech LED . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3343.9.8 Herrmans . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3363.9.9 Herrmans h-one . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3363.9.10 Inoled . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3383.9.11 Lumen36 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3453.9.12 Lupine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3453.9.13 panicmechanic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3493.9.14 Philips . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3513.9.15 Schmidt LED . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3563.9.16 Spanninga . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3583.9.17 Supernova . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3633.9.18 Trelock . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3653.9.19 Trelock LS675 Bird . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3693.9.20 Trelock LS875 Bike-I trio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3703.9.21 Zusammenfassung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 373

3.10 Messungen an LED-Taschenleuchten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3753.10.1 PAL-Light Plus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3753.10.2 JeverLight . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 377

3.11 Optimaler Scheinwerfer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3783.11.1 Rumliche Abstrahlung von Glhlampen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3783.11.2 Auswirkung der Abstrahlung Glhlampen auf den Scheinwerfer . . . . . . . . . . . . . . 3833.11.3 Annherung an das reale Abstrahlungsverhalten eines Parabolreflektors . . . . . . . . . . 3923.11.4 Anforderungen an die Lichtverteilung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3943.11.5 Anforderungen an das Ausleuchtungsfeld . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 401

3.12 Messungen an Rckleuchten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4043.12.1 basta . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4043.12.2 Bike Light . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4043.12.3 bumm . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4093.12.4 Cateye . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4123.12.5 DT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4143.12.6 Eigenentwicklungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4173.12.7 Herrmans . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4213.12.8 Lichtspeicher . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4213.12.9 Relite 3D . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4223.12.10 Spanninga . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4243.12.11 Reelite . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4243.12.12 Abstrahlflchen von Rcklichtern . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4253.12.13 Zusammenfassung Rcklichter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 426

3.13 Fotographische Messung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4273.13.1 Aufbau . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4283.13.2 Auswertungsmethodik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4293.13.3 Auswertung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 430

3.14 Messungen mit dem Goniometer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 438

4 Reflektoren und Standlicht 4394.1 Retroreflektoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4394.2 Standlicht . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 440

INHALTSVERZEICHNIS IX

5 Zusammenfassung 441

A Liefernachweis 442

B Metechnik 445

C Megerte 449

D Paletten 457

E Leistungsprfstnde 460E.1 Prfstnde fr Nabendyamos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 460E.2 Prfstand fr Reifenlufer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 463

F Stromversorgungen 467F.1 Gleichspannung bzw. -strom . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 467

F.1.1 PS 2403D . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 467F.1.2 HM7042 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 467F.1.3 Agilent 66332A . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 468F.1.4 Fazit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 468

F.2 Wechselspannung bzw. -strom . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 468F.2.1 MufuZ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 468F.2.2 Leistungsverstrker . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 468F.2.3 SONquelle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 469

G Ulbrichtkugeln im Eigenbau 481G.1 UK1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 481G.2 UK2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 486G.3 UK3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 487G.4 UK4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 487G.5 Kenndaten der Ulbrichkugeln . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 490

H Alte Medaten 491

I Trgheitseinflu 498

J Dioden 502

K Kondensatoren 506K.1 Elkos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 506K.2 Supercondensatoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 506

L Akkus 509

M Transmissionsgrade 512

N Retroreflexionseigenschaften von Straenoberflchen 514

O Technische Anforderungen 521O.1 TA 1 Verfahren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 523O.2 TA 2 Allgemeine Anforderungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 523O.3 TA 3 Begriffe und Meregeln . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 524O.4 TA 4 Bautechnische Anforderungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 525

X INHALTSVERZEICHNIS

O.5 TA 5 Bautechnische Prfungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 530O.6 TA 6 Glhlampen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 531O.7 TA 8 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 532O.8 TA 14a Schluleuchten fr Kraftfahrzeuge und ihre Anhnger . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 533O.9 TA 14b Schluleuchten fr Fahrrder und ihre Anhnger . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 534O.10 TA 14c Begrenzungsl. fr Krankenfahrsthle und Fahrradanhnger . . . . . . . . . . . . . . . . . 537O.11 TA 15 Nebelschluleuchten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 537O.12 TA 17 Bremsleuchten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 537O.13 TA 18 Rckstrahler . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 538O.14 TA 18a . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 540O.15 TA 23 Scheinwerfer fr Fahrrder . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 542O.16 TA 24 Fahrradlichtmaschinen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 545

P StVZO 67c 548

Q DIN 79100 551

R ECE-Regelungen 552R.1 ECE R6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 553R.2 ECE R7 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 554R.3 ECE R76 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 554R.4 ECE R82 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 554R.5 ECE R112 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 554R.6 ECE R113 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 554R.7 ECE R324 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 556

S Regelungen anderer Lnder 557S.1 Australien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 557S.2 Belgien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 558S.3 China . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 559S.4 Dnemark . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 559S.5 Grobritanien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 559S.6 Frankreich . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 559S.7 Italien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 559S.8 Neuseeland . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 562S.9 Niederlande . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 563S.10 Norwegen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 567S.11 sterreich . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 570S.12 Preuen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 571S.13 Schweden . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 571S.14 Schweiz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 571

T Wullkopf 573

U Steckverbindungen 582

V Elektrolumineszenz 584

W Wire Gauge 588

X Verzeichnis der Zulassungsnummern 597

INHALTSVERZEICHNIS XI

Abbildungsverzeichnis 600

Tabellenverzeichnis 610

Linkverzeichnis 618

Literaturverzeichnis 618

Index 625

Kapitel 1

Gesetzliche Grundlagen

Die Beleuchtungseinrichtung an Straenfahrzeugen, also auch Fahrrdern, ist in Deutschland durchdie Straenverkehrsordnung und deren nachgeordnete Technische Anforderungen (TA) geregelt.

Die Straenverkehrszulassungsordnung (StVZO) schreibt eine Vielzahl von Reflektoren (passive Be-leuchtung) und eine aktive Beleuchtung am Fahrrad vor. Diese wird in der StVZO, 67 (Fassung 1991)wie folgt festgelegt:

67 StVZO Lichttechnische Einrichtungen an Fahrrdern

(1) Fahrrder mssen fr den Betrieb des Scheinwerfers und der Schluleuchte mit einer Licht-maschine ausgerstet sein, deren Nennleistung mindestens 3 W und deren Nennspannung 6 Vbetrgt (Fahrbeleuchtung). Fr den Betrieb von Scheinwerfer und Schluleuchte darf zustzlicheine Batterie mit einer Nennspannung von 6 V verwendet werden (Batterie-Dauerbeleuchtung).Die beiden Betriebsarten drfen sich gegenseitig nicht beeinflussen.

(2) An Fahrrdern drfen nur die vorgeschriebenen und die fr zulssig erklrten lichttechnischenEinrichtungen angebracht sein. Als lichttechnische Einrichtungen gelten auch Leuchtstoffe undrckstrahlende Mittel. Die lichttechnischen Einrichtungen mssen vorschriftsmig und fest an-gebracht sowie stndig betriebsfertig sein. Lichttechnische Einrichtungen drfen nicht verdecktsein.

(3) Fahrrder mssen mit einem nach vorn wirkenden Scheinwerfer fr weies Licht ausger-stet sein. Der Lichtkegel mu mindestens so geneigt sein, da seine Mitte in 5 m Entfernung vordem Scheinwerfer nur noch halb so hoch liegt, wie bei seinem Austritt aus dem Scheinwerfer. DerScheinwerfer mu am Fahrrad so angebracht sein, da er sich nicht unbeabsichtigt verstellen kann.Fahrrder mssen mit mindestens einem nach vorn wirkenden weien Rckstrahler ausgerstetsein.

(4) Fahrrder mssen an der Rckseite mit

1. einer Schluleuchte fr rotes Licht, deren niedrigster Punkt der leuchtenden Flche sich nichtweniger als 250 mm ber der Fahrbahn befindet.

1

2 Gesetzliche Grundlagen

2. mindestens einem roten Rckstrahler, dessen hchster Punkt der leuchtenden Flche nichthher als 600 mm ber der Fahrbahn befindet, und

3. einem mit dem Buchstaben Z gekennzeichneten roten Groflchenrckstrahler

ausgerstet sein. Die Schluleuchte sowie einer der Rckstrahler drfen in einem Gert vereintsein. Beiwagen von Fahrrdern mssen mit einem Rckstrahler entsprechend Nummer 2 ausge-rstet sein.

(5) Fahrrder drfen an der Rckseite mit einer zustzlichen, auch im Stand wirksamen Schlu-leuchte fr rotes Licht ausgerstet sein. Diese Schluleuchte mu unabhngig von der brigenBeleuchtungseinrichtung einschaltbar sein.

(6) Fahrradpedale mssen mit nach vorn und nach hinten wirkenden gelben Rckstrahlern ausge-rstet sein; nach der Seite wirkende gelbe Rckstrahler an den Pedalen sind zulssig.

(7) Die Lngsseiten mssen nach jeder Seite mit

1. mindestens zwei um 180 versetzt angebrachten, nach der Seite wirkenden gelben Speichen-rckstrahlern an den Speichen des Vorderrades und des Hinterrades oder

2. ringfrmig zusammenhngenden retroreflektierenden weien Streifen an den Reifen des Vor-derrades und des Hinterrades

kenntlich gemacht sein. Zustzlich zu der Mindestausrstung mit einer der Absicherungsartendrfen Sicherungsmittel aus der anderen Absicherungsart angebracht sein. Werden mehr als zweiSpeichenrckstrahler an einem Rad angebracht, so sind sie am Radumfang gleichmig zu vertei-len.

(8) Zustzliche nach der Seite wirkende gelbe rckstrahlende Mittel sind zulssig.

(9) Der Scheinwerfer und die Schluleuchte nach Absatz 4 drfen nur zusammen einschaltbar sein.Eine Schaltung, die selbstttig bei geringer Geschwindigkeit von Lichtmaschinenbetrieb auf Batte-riebetrieb umschaltet (Standbeleuchtung), ist zulssig; in diesem Fall darf auch die Schluleuchteallein leuchten.

(10) In den Scheinwerfern und Leuchten drfen nur die nach ihrer Bauart dafr bestimmten Glhlam-pen verwendet werden.

(11) Fr Rennrder, deren Gewicht nicht mehr als 11 kg betrgt, gilt abweichend folgendes:

1. fr den Betrieb von Scheinwerfer und Schluleuchte brauchen anstelle der Lichtmaschinenur eine oder mehrere Batterien entsprechend Absatz 1 Satz 2 mitgefhrt werden;

2. der Scheinwerfer und die vorgeschriebene Schluleuchte brauchen nicht fest am Fahrradangebracht zu sein; sie sind jedoch mitzufhren und unter den in 17 Abs. 1 Straenver-kehrsordnung beschriebenen Verhltnissen vorschriftsmig am Fahrrad anzubringen undzu benutzen.

3. Scheinwerfer und Schluleuchte brauchen nicht zusammen einschaltbar zu sein;

4. anstelle des Scheinwerfers nach Absatz 1 darf auch ein Scheinwerfer mit niedrigerer Nenn-spannung als 6 V und anstelle der Schluleuchte nach Absatz 4 Nr. 1 darf auch eine Schlu-leuchte nach Absatz 5 mitgefhrt werden.

3

(12) Rennrder sind fr die Dauer der Teilnahme an Rennen von den Vorschriften der Abstze 1bis 11 befreit.

Zu dem Thema Seitensichtbarkeit und Unwirksamkeit von Speichenreflektoren existiert eine Unter-suchung [Fo97], die den gesunden Menschenverstand wiederspiegelt.

Ergnzend ein Auszug aus der StVO

17 StVO Beleuchtung

(1) Whrend der Dmmerung, bei Dunkelheit oder wenn die Sichtverhltnisse es sonst erfordern,sind die vorgeschriebenen Beleuchtungseinrichtungen zu benutzen. Die Beleuchtungseinrichtun-gen drfen nicht verdeckt oder verschmutzt sein.

Ergnzend ein Auszug aus den Verwaltungsvorschriften (VwV) StVO

VwV zu 17 StVO Beleuchtung

(1) Es ist zu beanstanden, wenn ein Fuhrmann oder der, welcher sein Fahrzeug schiebt, Beleuch-tungseinrichtungen durch seinen Krper verdeckt, zu den Beleuchtungseinrichtungen zhlen auchdie Rckstrahler (49 StVZO).

Also darf man mit nicht funktionierender Beleuchtung nicht fahren. Und auch nicht schieben, da man,egal ob vor, hinter oder neben dem Rad die von 67 StVZO vorgeschriebenen Reflektoren verdeckt.

Ergnzend zur StVZO legen die Technische Anforderungen an Fahrzeugteile nach 22a StVZO inTeil II, Anhang 24 (TA24) die in der Tabelle O.6 (s. S. 546) wiedergegebenen Eckwerte fr die Span-nungswerte der Dynamoanlagen vor. Die Spannungen werden ber einem Lastwiderstand (i.d.R.12 ) gemessen. Das Fahrradlampen nicht konstante Widerstnde sind, wird ebenso wie die Auswir-kung der zunehmend verwendeten Begrenzerdioden, von der TA24 ignoriert. Daten dazu siehe z.B.auf Seite 145.

Zur Zeit befinden sich nderungen der StVZO und der TAs in der Abstimmung. Die dem Autorvorliegenden Fassungen sind im Anhang dieses Textes aufgefhrt (Seite 521 ff.).

Eine mgliche Schlufolgerung aus der vorhandenen Gesetzeslage ist der Schpfungsgeschichte zuentnehmen: Wissmann1 sprach es werden Licht. Und es kamen Reflektoren.

Ein Zitat sei hier nicht vorenthalten, es stammt aus dem Handbuch 99 von Globetrotter Ausr-stung: Die z.T. unglaublich veraltete Straenverkehrszulassungverordnung (StVZO) ist ein Parade-beispiel deutscher Brokratie. . . . Schn, da das auch andere bemerkt haben, der Autor scheint mitseiner Meinung nicht alleine zu sein.

1Als Platzhalter fr den jeweils aktuellen Bundesminister fr Verkehr.


Ein weiteres Zitat aus dem Artikel Ein Volk lt sich nicht heimleuchten von Kai Strittmatter in derSddeutschen Zeitung am 17./18. Juni 1999 ber Fahrrder in der VR China: . . . das Arbeitshand-buch fr den Volkspolizisten, Ausgabe September 1997, Seite 366: Bei Fahr- und Dreirdern, heites da, htten funktionsfhig zu sein: Bremsen, Klingel und Rcklicht. Mehr nicht. . . .

Sebastian Lck ([email protected]) aus Copenhagen, Dnemark brachte das die Zulassungspro-zedere auf folgenden Nenner: Amtlichdeutschgrndlichekennzeichnungsamtskontrollzulassungsbe-hrdennummer. Damit wird in einem einzigen Wort vieles gelassen ausgedrckt.

Und im April 2001, nein nicht am 1., sondern am 21./22., setzt sich der Kraftfahrer-Schutz-Vereinin der Sddeutschen Zeitung mit der Erkenntnis und Forderung : . . . Fr Radfahrer sollte das Lichtweniger dazu da sein, selbst mehr sehen zu knnen. Vielmehr ist es wichtiger, gesehen zu werden.Auch tagsber sollte das Licht beispielsweise bei Regen oder Nebel angeschaltet werden. die Kronein Bevormundung auf.

Um aus dieser deutschen Misere zu entfliehen: Man kann auf mehrere Weisen eine bessere Beleuch-tung erreichen. Es wird hier bewut von Be- und nicht von Erleuchtung geschrieben:

Beleuchtung: Der Radfahrer sieht was. Nmlich das bichen Licht, welches von der beleuchtetenFahrbahn bzw. Umgebung zurck gestreut wird.

Erleuchtung: Der Autofahrer bekommt eine Erleuchtung der Form: Ein Radfahrer, auf den sollte icheventuell achten. Das setzt voraus, da der Autofahrer auch guckt. Aber das ist eine andereGeschichte. Mit weniger als 35 W (nicht in Laserstrahlleistung) ist da wenig auszurichten. Unddas ist selbst dem Autor bei einem fiktiven Wirkungsgrad des Dynamos von 100 % zu viel.

Um verbessernde Modifikationen in der aktiven Lichtanlage vornehmen zu knnen, mu deren Ver-halten auf Eingriffe bekannt sein. Besonders die Kenndaten des verwendeten Dynamos (Leistungsab-gabe, Spannung und Wirkungsgrad in Abhngigkeit von der Drehzahl/ Geschwindigkeit und Last)und der eigenen Einsatzbereitschaft mssen vorliegen. Diese Eingriffe sind leider meist illegale Ein-griffe in die Beleuchtungseinrichtung und knnen im Falle eines (Un-) Falles rechtliche und finanzi-elle Folgen nach sich ziehen. Dies nur als Warnung bevor es heit: Wieso hat mir das keiner gesagt.

Einen Nebeneffekt, der unbedingt angesprochen werden mu, gibt es noch: Ein Hochrstung der Be-leuchtung kann auch asoziale Auswirkungen haben. Fahren alle Fahrzeuge auch tagsber mit Licht,so fallen unbeleuchtete Verkehrsteilnehmer, hier vornehmlich Fugnger, weniger auf. Wenn der Ge-setzgeber aber 35 W Gasentladung/Schweinewerfer (vgl. Bild 1.1)2 und asymmetrische Ausleuch-tung an Kfz zult, Radfahrer durch die Radwegebenutzungspflicht auf linken Radwegen anord-net und von der Polizei durchsetzen lt, so ist eine Aufrstung der geblendeten Radfahrer teil-weise verstndlich. DaimlerChrysler arbeitet zusammen mit Setra an einem Infrarot-Laser/Infrarot-Kamerasystem fr Kfz (Quelle: Sddeutsche Zeitung Ostern 2000), damit man schon sehen kann, wasman noch nicht sehen kann.

2Eine freudsche Fehlleistung, die hier gezielt belassen wird. Fahrradscheinwerfer=gengt den gesetzlichen Vorschriften,Schweinwerfer=ungleich wirksamer:=)

5

Bild 1.1: Schweinwerfer, von Wolfgang Koksch aus Backnang interpretiert

Ein interessanter Aspekt drfte sich aus dem rechtskrftigen Urteil des Bayerischen Verwaltungs-gerichtes Mnchen vom 30.01.1985, Az. M 6277 VI 84, ergeben. In der Radfahren 5/85, S. 48 stand[Loew85]:

Radlaufglocke und akkugespeister Scheinwerfer so entscheidet ein Gericht

Ein Radfahrer aus Mnchen-Harlaching gewann vor dem Verwaltungsgericht Mncheneinen inzwischen rechtskrftig abgeschlossenen Musterproze, der auch fr viele andereRadfahrer Bedeutung gewinnen drfte. Der Radler hatte bei der Regierung von Oberbay-ern fr seine Radlaufglocke und seinen akkugespeisten Scheinwerfer ein Ausnahmege-nehmigung beantragt. Er fahre tglich durch den Perlacher Forst, der unbegreiflicherwei-se nicht beleuchtet sei, zu seiner Diensstelle, und bei schneebedinger Schrittgeschwin-digkeit oder bei der Notwendigkeit, vor dem Linksabbiegen sich einzuordnen, gebe derDynamo nicht gengend Licht her. Die Radlaufglocke brauche er wegen des Verkehrs-lrmpegels (Straenverkehr, Autoradio usw.), damit die Autofahrer ihn hhren knnten.

Die Regierung hatte diese Antrge abgelehnt. Eine solche Ausnahmegenehmigung wrde,so meinten die Herren, praktisch fr alle Radfahrer gelten und damit die Verbotsbestim-mungen der Straenverkehrs-Zulassungsordnung illusorisch machen. Ausnahmen knnees nur geben, wenn ein Fahrzueg aus technischen oder wirtschaftlich nicht vertretbarenGrnden nicht . . . entsprechend gebaut oder umgerstet werden knne. Dafr sei jeden-falls ein Gutachten ntig.

Die Richter des Verwaltungsgerichts Mnchen gaben dem Radfahrer Recht (M 6277 VI 84)und schrieben der Regierung herbe Stze in die Urteilsbegrndung: Die Argumente der


Regierung verkennten unter anderem das Wesen der Ausnahmegenehmigung. Das Ge-rusch einer Radlaufglocke sei im Hinblick auf das hhere Rechtsgut Schutz der Ge-sundheit des Passanten hinzunehmen, bei Autohupen liee das Gesetz solche Geruscheauch zu. Und gegen eine Ausnahmegenehmigung eines akkubetriebenen Scheinwerfersseien vernnftige Grnde berhaupt nicht ersichtlich, der etwaigen BlendungsgefahrEntgegenkommender knne mit einer behrdlichen Auflage abgeholfen werden. Ein ko-stentrchtiges technisches Gutachten hielt das Gericht aufgrund eigenen Allgemeinwis-sens fr entbehrlich.

(Rechtskrftiges Urteil des Bayerischen Verwaltungsgerichtes Mnchen vom 30.01.1985,Az. M 6277 VI 84)

Nach diesem Urteil knnte man dann auch hhere Lampenleistungen herleiten und genehmigungs-fhig gestalten, solange halt die Lichtstrke im blendgefhrdeten Bereich hinreichend niedrig ist.

Nicht zuletzt sei ein Zitat aus [Le01] erlaubt:Damasky [Da95] konnte aber nachweisen, da eineeinzige Lichtverteilung eines Scheinwerfers nicht in der Lage ist, alle auftretenden nchtlichen Fahr-situationen optimal zu beleuchten. . . . Wenn das schon bei Autoscheinwerfern so ist, wie soll dasdann am Fahrrad derzeit gewhrleistet werden?

Wen die geschichtliche Entwicklung der Vorschriften der Fahrradbeleuchtung interessiert, der erhltaufschlureiche Informationen in [Hu03].

Kapitel 2

Stromerzeugung

Korrekterweise mte es Leistungserzeugung heien. Umgangssprachlich hat sich jedoch Stromer-zeugung eingebrgert. Die elektrische Leistung P ist das Produkt aus Spannung U und Strom I.

Die elektrische Leistung fr die Fahrradbeleuchtung kann ber Primrzellen (Batterien), Sekundr-zellen (Akkumulatoren) oder Generatoren (Dynamos) erzeugt werden. Der wesentliche Vorteil vonBatterien und Akkus ist die mgliche Energielieferung im Stillstand, ein wesentlicher Nachteil ist diebegrenzte Speicherfhigkeit, die laut Murphy immer dann erschpft ist, wenn man sie am dringestenbraucht.

2.1 Grundlagen des Fahrraddynamos

Wer nicht mit durchgehend mit Akkus fahren mchte, und mit der Leistung des Dynamos nichtzufrieden ist, kommt um eine genauere Betrachtung des Dynamos nicht herum.

Gebte Alltagsfahrer und Liegeradfahrer fahren normalerweise im oberen Geschwindigkeitsbereich,fr den die TA24 einige elektrische Kennwerte vorgibt (siehe Tabelle O.6). Hier ist einiger Spielraumzum Austoben bei der Auslegung von Dynamos und elektronischer Begrenzungsschaltungen gege-ben. Wer hier selber Hand anlegen will, und sei es nur um Probleme zu beheben, findet im folgendeneinige Grundlagen und Schlufolgerungen.

Bis auf wenige Ausnahmen sind Fahrraddynamos normalerweise Klauenpolgeneratoren. Diese Aus-nahmen sind bisher der FER 12 V SD, DT SLight RND, die Dymotec S6 und S12 und der DynosyslightSPIN.

Ein Klauenpolgenerator ist in erster Nherung eine Konstantstromquelle. Das bedeutet, da bis zu ei-nem gewissen Lastwiderstand ein konstanter Strom fliet. An einem hohen Lastwiderstand fllt nachdem Ohmschen Gesetz bei konstantem Strom eine hohe Spannung und damit eine hohe Leistung ab.Bei Fahrradbeleuchtungen mit 6 V wird die vordere Lampe mit 15 , die hintere mit 60 und das

7

8 Stromerzeugung

Gesamtsystem1 mit 12 idealisiert. Bei einer defekten vorderen Glhlampe oder einem hohen ber-gangswiderstand im Strompfad zur vorderen Lampe fhrt das dazu, da die hintere Lampe oder z.B.die Standlichtelektronik aufgrund der hohen Leistungen bzw. Spannungen schnell versagt.

Formelmig lt sich die Ausgangsspannung eines Klauenpolgenerators nach [WSchmPV47] be-schreiben:

U =IRa

1 +(

Ra + Ri2npLi

)2 (2.1)

Beim SON kommt das auch bei geringen Geschwindigkeiten noch ganz gut hin,2 bei anderen Dyna-mos eher weniger, siehe Bild 2.1.

1

2

3

4

5

6

7

8

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

Spa

nnun

g [V

]

Geschwindigkeit [km/h]

28 SON real28 SON theoretisch

G-S 2000 realG-S 2000 theoretisch

Bild 2.1: Dynamokennlinie SON und G-S 2000, real und nach Wullkopf (12 Lastwiderstand)

Einfache Eingriffsmglichkeiten bestehen folglich nur in der Drehzahl n und dem LastwiderstandRa. Wenn man weitergeht, so kann man durch einen Eingriff in den Spulenkrper noch an Ri und Lidrehen. Ein Verndern von p kommt einer Neukonstruktion gleich und ist i.d.R. nur dem Dynamo-hersteller mglich.

Die genaue Theorie schlage man im Artikel von Wullkopf (s. S. 573 ff.) nach.

1Parallelschaltung von n Widerstnden: R1g = ni=1 R

1i .

2Mit von Andreas Oehler zur Verfgung gestellten Medaten des 28-SON.

2.1. GRUNDLAGEN DES FAHRRADDYNAMOS 9

2.1.1 Spannungsberhhung

Der Ansatz von Wullkopf deckt nicht ab, da das System durch einen externen Kondensator mitSpannungsberhhungen am Widerstand reagieren kann. Bei einer geeigneten Abstimmung wirdbei einer bestimmten Frequenz, mithin Geschwindigkeit, eine Spannungsberhhung erreicht.

Im folgenden der Gedankengang von Ralf Kusmierz. Eine Verffentlichung ist in [KusPV4] zu finden.Hier hat Ralf eine ausformuliertere Fassung zur Verfgung gestellt. Auf diesen Ansatz hatte Ralfein Patent (P3345210) [KusPV5]. Ralf ging es nicht um die Leistungsmaximierung sondern um einmglichst frhes Bereitstellen der elektrischen Leistung, damit auch bei niedrigen Geschwindigkeitenviel Licht vorhanden ist.

Das Schaltbild und das Ersatzschaltbild des Systemes ist im Bild 2.2 wiedergegeben.

C

Ra

C

~ RUL

R

U0 a

i

~ Generator

Schaltbild Ersatzschaltbild

Bild 2.2: Schaltbild und Ersatzschaltbild beim Serienkondensator

Die Kreisfrequenz , Leerlaufspannung U0, wirksame Impedanz Z des Kreises sind

= 2 f v (2.2)U0 = E (2.3)

Z =

R2 + (XL XC)2 =

R2 +

(L 1

C

)2(2.4)

R = Ra + Ri (2.5)

Daraus erhlt man die Stromstrke und die abgegebene Leistung

I() =U0()Z()

(2.6)

lim

I() =EjL

(2.7)

Pa() = |I|2Ra (2.8)

10 Stromerzeugung

Zweckmigerweise normiert man Pa() fr hohe Geschwindigkeiten und erhlt

P =Pa()

lim Pa()=

Pa()L2

E2Ra=

(2CL)2

(C)2((L)2 + R2) 22LC + 1 (2.9)

Nun setzt man noch zu Vereinfachung

= RL

(2.10)

C =

kL

R2(2.11)

ein und erhlt

P() =4k

4k + 2(k 2

k) + 1(2.12)

Dieser Ausdruck hngt nur noch von dem Parameter k, der die Gre der Kapazitt beschreibt, unddem geschwindigkeitsproportionalen ab. Wird der Ausdruck P() fr verschiedene k gezeichnet,dann ist die Wirkung verschiedener Kapazitten gut zu erkennen (vgl. Bild 2.3).


(k*o**4)/(k*o**4+o**2*(k2*sqrt(k))+1) 3.4 3.2 3 2.8 2.6 2.4 2.2 2 1.8 1.6 1.4 1.2 1 0.8 0.6 0.4 0.2

01

23

45

6o 0.5

11.5

22.5

3

k

00.5

11.5

22.5

33.5

P

Bild 2.3: Auswirkung von k=k und o= auf P=P

Fr k ergibt sich der Fall ohne Kondensator P = 2/(2 + 1). Die Differenz zwischen Kon-densator und nicht Kondensator ist in Bild 2.4 wiedergegeben.

12 Stromerzeugung

0.1

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0 1 2 3 4 5 6

P(k

)P

(k g

egen

une

ndlic

h)

o

k=2k=3k=4k=5

Bild 2.4: Gewinn durch den Kondensator

Ralf K. hlt ein k 3 sinnvoll.

Damit ergibt sich die Formel zur Berechnung der Kapazitt

C =

kL

(Ra + Ri)2(2.13)

Der Kondensator darf, da Wechselspannung, kein normaler Elektrolytkondensator (Elko) sein! Mit bi-polaren Elkos (Tonfrequenz-Elkos) knnte es mal probiert werden. Oder mit zwei antiseriellen Elkosmit doppelter Kapazitt oder. . . , es gibt halt viele Mglichkeiten.

Noch als Hinweis fr die Spannungsfestigkeit des Kondensators

UC =I

C=

E/CR + j(L 1

2C )(2.14) UCRI

= UC = 1k(1 + ( 1

k)2)

(2.15)

UC =1k

(2.16)


Als kritische Betrachtung des Ansatzes mag folgendes gelten. Der elektrische Wirkungsgrad el ergibtsich

el =RaR

=1

1 + RiRa(2.17)

Der Lastwiderstand ist durch gesetzliche Vorgaben festgelegt. Der elektrische Wirkungsgrad kannnur durch den Innenwiderstand beeinflut werden. Je kleiner der Innenwiderstand, desto besser derelektrische Wirkungsgrad. Bei den typischen Fahrraddynamos liegt der elektrische Wirkungsgrad bei7085 %.

Theorie und Realitt weichen meist voneinander ab.3 Grnde dafr sind:

Die Induktivitt L hngt von I ab.

nature is nonlinear, auch Verluste im Eisen im Bereich der Sttigung. So ist dann z.B. die Annah-me U unzulssig.

Im Prinzip drften im Anker bei elektrischem Kurzschlu durch die Feldverdrngung keineWirbelstromverluste vorhanden sein.

Das mag ersteinmal reichen. Vielen Dank an Ralf fr seine Informationen und Diskussionsbereit-schaft, diese Erweiterung ist durch sein Dazutun gewachsen.4

Praktische Messungen sind z.B. auf Seite 74 aufgefhrt.

2.1.2 Maximierung der Ausgangsleistung

Wer ein Maximum an Licht haben will, dem ist mechanische Leistung, die er in den Dynamo steckt,in erster Nherung egal.

Zur Maximierung der Ausgangsleistung des gegebenen Dynamos mu der Lastwiderstand varia-bel gestaltet sein. Dieses kann im endgltigen Zustand mit einem Maximum Power Point Tracker(MPPT) erfolgen, im Probeversuch reichen andere Glhlampen. Nimmt man den Klauenpolgeneratorohne Kondensator, so ist dafr ist nur die Extremwertaufgabe fr

3Der Unterschied zwischen Theorie und Praxis ist in der Praxis meist grer als in der Theorie.4Und durch das Internet wird die Welt zum Kuhdorf:)

14 Stromerzeugung

P =U2

Ra=

IRa1 +

(Ra + Ri2npLi

)2

2

Ra=

I2Ra

1 +(

Ra + Ri2npLi

)2 (2.18)zu lsen. Die Gleichung (2.18) leitet sich aus den Gleichungen (2.1) und P = UI her. Man erhlt dannmit der notwendigen Bedingung

PRa

= 0 (2.19)

und der hinreichenden Bedingung

P2

2Ra< 0 (2.20)

die Gleichung (2.21) fr den Lastwiderstand, bei dem der Dynamo die maximale elektrische Leistungabgeben kann.

Ra =

(2Linp)2 + R2i (2.21)

Damit sollte klar sein, wie die Ausgangsleistung des Dynamos erhht werden kann. Setzt man dieGleichung (2.21) in die Gleichung (2.1) ein, so erhlt man die Leistung Pmax, die mit einem MPPTaus einem Fahrraddynamo abgezwackt werden knnte. Dann ist z.B. noch gengend Leistung zumLaden von Akkus bzw. fr einen zweiten Scheinwerfer ber.5

Pmax =I2

(2npLi)2 + R2i

1 +

(2npLi)2 + R2i + Ri

2npLi

2(2.22)

Wenn man einen Geschwindigkeitsbereich vom Schieben (5 km/h) ber Fahren in der Ebene (2030 km/h) bis zum Bergabrollen (5060 km/h) abdecken will, so ist das mit einer einzigen Fahrrad-lampe nicht zu machen: Eine Glhlampe hat nun mal einen Auslegungspunkt (s. S. 151 ff.). Eine

5Eine Ladeschaltung ist z.B. in der ELO vom April 1982.


Kombination mehrerer angepater Lampen in einer Leuchte bzw. eine Zwei- oder Drei-Faden-Lampekann als Lsung angesehen werden; allerdings wird die Optik nicht mehr einfach auszulegen sein.6

2.1.2.1 Pel des SON maximieren

Praktisch kommt beim 1720-SON folgendes heraus (Tabelle 2.1). Die Leistung ist aus P = U2/Rberechnet. Verwendet werden Lastwiderstnde mit 520 W.

Tabelle 2.1: Gemessene Annherung an die Maximalleistung des SONv Ra U Pgem. Prechn.

[km/h] [] [V] [W] [W]17 20,9 9,9 3,77 4,28

2627 33,0 14,5 6,37 6,9038 47,3 21,0 9,28 10,05

Exemplarisch ergibt sich fr den 1720 SON das in Bild 2.5 wiedergegebene theoretische elektrischeVerhalten bei einem MPPT. Der MPPT ist dabei (weltfremd) mit einem Wirkungsgrad von 1 ber dengesamten Regelbereich angenommen.

6Definition der Lampe: Lichtquelle, Sender elektromagnetischer Strahlung im sichtbaren Spektralbereich. Mit anderenWorten die umgangssprachliche Glhlampe. Definition der Leuchte: Sorgt fr die geeignete Verteilung des Lichtstromesder Lampe. Beide Begriffe werden hufig durcheinandergebracht (auch hier) bzw. nicht sauber getrennt.

16 Stromerzeugung

0123456789

1011121314151617181920212223

Ohm/V/W25

10 15 20 25 30 km/h 40

Wid

erst

and/

Spa

nnun

g/Le

istu

ng

Geschwindigkeit

WiderstandSpannung

LeistungLeistung gemessen

Bild 2.5: Theoretische Mglichkeiten des 1720 SONs nach Wullkopf bei optimalem Lastwiderstand(Linien rechnerisch, Punkte gemessen)

Die Differenz zwischen Pgem. und Prechn. kann, abgesehen von den Mefehlern, durch das Fehlen von4 Magneten beim 1720-SON erklrt werden.7

Rein theoretisch betrachtet kommt das Bild 2.6 zustande.

7Das sind 15 % weniger aktivierte Pole, oder berschlgig 15 % weniger Leistung als berechnet.


0

2.5

5

7.5

10

12.5

15

17.5

20

22.5

1 10 100 10000

1.5

3

4.5

6

7.5

Spa

nnun

g [V

]

Leis

tung

[W]

Lastwiderstand [Ohm]

U(10 km/h)U(15 km/h)U(20 km/h)U(30 km/h)P(10 km/h)P(15 km/h)P(20 km/h)P(30 km/h)

Bild 2.6: Theoretische Leistungswerte des 28-SONs nach Wullkopf bei 10, 15, 20 und 30 km/h (senk-rechte Linien bei 12, 24 und 29,4 ) bei I=0,67 A

Mit den realen Mewerten an einem SON (vgl. Seite 70) verglichen siehe Tabelle 2.2:

Tabelle 2.2: Vergleich real/theoretisch (I = 0,67 A, Li = 0,05 H)Ra v n Pel Abw.[] [km/h] [1/min] real theor. [%]

132 206,9 1600 42,27 42,85 1,4110 206,9 1600 37,35 38,94 4,3

88 206,9 1600 32,77 33,66 2,729,4 25,9 200 7,39 5,50 25,624 25,9 200 5,32 5,47 2,812 25,9 200 3,61 4,16 15,212 10,3 80 1,80 1,89 0,2

Hier wird nochmal deutlich: Durch das Erhhen des Lastwiderstandes bei gleicher Geschwindigkeitist es mglich einem Klauenpolgenerator deutlich mehr Leistung entnehmen, u. U. steigt dabei derWirkungsgrad an (vgl. Tabelle 2.29).

Die Praxis kann aber von der schnen Theorie abweichen. Warum? Jeder Dynamo ist ein Einzelstck.Von Fertigungstoleranzen beim Luftspalt oder Blechbiegearbeiten mal abgesehen streut die Qualitt

18 Stromerzeugung

der Magnete teilweise erheblich. Sowohl bei der Massenfertigung wie bei Kleinserien gibt es starkeund schwache Exemplare. Weitere Grnde hat Ralf genannt (s. S. 13) .

2.1.2.2 SON als Walze?!

Mal so als, von Andreas Oehler angeregtes, Gedankenspiel: Was passiert, wenn man einen SON stattals Nabendynamo als Walzendynamo verwendet? Warum eigentlich nicht? Der SON verfgt ber ei-ne vernnftige Lagerung, gute Dichtungen und eine Andruckmechanik sollte problemlos realisierbarsein. Auch lt sich ein Reibbelag einfach aufbringen, der, mit Kabelbindern festgezogen, noch nichteinmal aufgeklebt werden mte.

Als erste Folge geht die Drehzahl hoch! Die 28-Version hat einen Manteldurchmesser von 75 mm.Einfach mal nur als Ansatz fr 22,6 km/h (1600 1/min=26,67 1/s) ergibt sich mit den Gleichungen(2.21) und (2.1)

Ra =

(20,052 26,67 26)2 + 2,72 = 226,6

U =0,66 226,6

1 +(

226,6+2,7226,67260,052

)2 = 111,5 VPel =

U2Ra

=123,3250,4

= 54,8 W

Das sollte wohl fr einen Rollentrainer reichen. Sogar fr eine Fahrbahnbeleuchtung ist genug Lei-stung vorhanden, oder man betreibt seinen portablen Fernseher, eine Leseleuchte, eine Stereoanla-ge oder anderes beim Radfahren. Und das mit einem Wirkungsgrad von ca. 60 % (s. S. 68)! Relativunproblematisch ist es mit Schaltnetzteilen, einige Verbraucher ziehen allerdings gerne die Netzfre-quenz von 50 Hz8 zu Steuerungszwecken und drften bei den nun anliegenden Frequenzen Problemebekommen.

Mit der neuen 20-Variante mit kleinem Gehuse sind laut Andreas Oehler ca. 220 V/110 W erreich-bar.

Achtung: Hier ist man in einem Spannungsbereich, fr den der SON nicht gebaut ist und bei demschon, gerade bei feuchten Fahrradeinsatz, auf eine sehr gute Isolierung geachtet werden mu! Auchhier gilt: Zweckentfremdung nur auf eigenes Risiko.

2.1.3 Verndern der Drehzahl des Dynamos

Bei Reifenlufern/ Walzendynamos wird einfach der Umfang der Laufflche durch eine Gummikap-pe o.. vergrert.

8In Amerika sind es 60 Hz!


Bei Nabendynamos (hier SON) ist dies z.B. durch das Einspeichen einer 1720-Variante in ein 28-Rad mglich. Dadurch wird die Drehzahl um ca. ein Drittel gesenkt, bzw. die in der TA24 geforderten5,7 V werden nicht schon bei 15 km/h sondern erst bei 23 km/h erreicht. Der 1720-SON unterschei-det sich laut Andreas Oehler nur unwesentlich vom 28-SON: 4 Magnete weniger, etwas grererLuftspalt, andere Spule. Die Polzahl bleibt bei 26.

Bei niedrigen Geschwindigkeiten, z. B. beim Bergauffahren, erfhrt man aber schnell den Nachteildieses Eingriffes.

2.1.4 Verndern der Kenndaten des Dynamos

Dies wird u.a. von Titus Mller-Skrypski in der ProVelo 18 (1989) beschrieben. Er verndert durch dasParallelschalten von Wicklungen den Wicklungswiderstand und die Lagerung. Insgesamt ein etwasaufwendiger Weg, der aber mit Wirkungsgraden von ber 60 %, selbst bei uralten Dynamos, belohntwird.

2.1.5 Variierung des Lastwiderstandes

Die Variierung des Lastwiderstandes hat eine bedeutende Auswirkung auf das Gesamtsystem. Dieswurde unter 2.1.2 gezeigt. Hier werden betont einfache Mglichkeiten betrachtet.

Die einfachste Mglichkeit, besteht darin, andere Lampen einzusetzen. Dies fhrt aber in einigenFahrzustnden zu berlastungen oder zu einer geringeren Lichtausbeute.

Eine der einfachsten Lsungen ist die Serienschaltung zweier normaler Scheinwerfer. In Reihe zurder Standardkombination (Index A) aus Dynamo sowie Scheinwerfer und Rcklicht wird ein zweiterScheinwerfer (Index B) geschaltet. Der zweite Scheinwerfer kann mit einem Schalter kurzgeschlossenwerden.9

~~

Standardbeleuchtung

~~

modifizierte Beleuchtung

Diodenlicht6V2,4W

6V2,4W

6V0,6W6V2,4W

Bild 2.7: Schaltbilder der Fahrradbeleuchtungsvarianten

9Index A: Schalter geschlossen, Index B: Schalter offen.

20 Stromerzeugung

Dies setzt voraus, das der Dynamo keine Spannnungsbegrenzungsdioden enthlt und der Dynamobei der Spannung noch den ntigen Strom liefern kann. Dies wird weiter unten geklrt. Bei sparsa-men Diodenrcklichtern reicht eine HS3-Lampe im zweiten Scheinwerfer. Bei stromfressenden Di-odenrcklichtern oder Glhlampenrcklichtern ist eine 6 V/3 W (z.B. HPR64) eher zu verwenden.Die Lampen mssen jeweils aufeinander abgestimmt (trial and error reicht) werden, da sonst eine nurglimmt.

Die Medaten sind im Bild 2.8 aufbereitet. Die Spannung wird ber dem zustzlichen Scheinwerfergemessen.

0

1

2

3

4

5

6

7

V

9

0 10 20 30 40 50 km/h 70

Spa

nnun

g

Geschwindigkeit

SONG-S 2000

9401EB 80

NordlichtTA24

SON, Standardbeleuchtung

Bild 2.8: Spannung ber dem Serienscheinwerfer

Mit dem SON knnte man dies perfektionieren. Der SON knnte nach erster Abschtzung ab 45 km/hdrei Scheinwerfer betreiben. Wenn jetzt noch ber den Scheinwerfern die Spannung abgegriffen wirdund ab einer bestimmten Schwellspannung der Kurzschlu des hintergeschalteten Scheinwerfers auf-gehoben wird, so kann das ganze noch automatisch erfolgen (vgl. Bild 2.9). Die Hysterese der Schalt-punkte mu entsprechend gewhlt werden, da es nicht zu einem andauernden Ein-Aus-Schaltenkommt. Auerdem mu die ganze Elektronik verbrauchsarm gestaltet sein, was bei Daumen 20 mA schon problematisch werden drfte.10

10Wie war das mit der sparsamen aber berspannungsempfindlichen CMOS-Technik.


Die ersten Versuche mit drei einigermaen abgestimmten Lampen (0,38, 0,4 und 0,42 A bei 6 V) er-geben einen subjektiv lohnenden Umschaltpunkt erst bei ca. 45 km/h. Mit zwei Scheinwerfern ist espraktisch schon ab ca. 18 km/h heller als mit einem.

Diodenlicht

~~ 6V2,4W 6V2,4W6V2,4W

Bild 2.9: Automatische Lichtumschaltung

Ehe sich jetzt jemand hierzu genauere Gedanken macht: Erstmal den Bereich um die Seite 160 ff.durchlesen. Die Erkenntnisse ernchtern sicherlich den Tatendrang.

Seit Mai 2000 gibt es von Stefan Reinersch eine erste Kleinstserie Lumotec Oval mit integrierter Schal-tung fr den SON20. Diese Schaltung zieht als Schaltkriterium die Frequenz heran und ist deswegenvorerst nicht bei anderen Dynamos einsetzbar. Der Umschaltpunkt liegt ungefhr bei 23 km/h. All-tagsfahrer aus der Gruppe mit einem Schnitt um die 30 km/h knnen davon profitieren, die aus derGruppe Schnitt um die 14 km/h eher nicht. Die Begrndung dazu ist im Kapitel um die Glhfaden-alterung, die bei Doppelscheinwerfern ungleichmig stattfindet, zu entnehmen. Info und Bezug z.B.ber Pedalkraft (www.pedalkraft.de).

Und fr die Fans von Akkus htte das auch was: Es ist egal, ob 6, 7,2 oder 12 V-Packs angeschlos-sen werden. Dann mu allerdings wirklich die Spannung und nicht die Frequenz als Schaltkriteriumbenutzt werden! Sicherer wre aber z.B. ein Step-Up/Down-Wandler, aber ob der bei den Randbe-dingungen realisierbar ist? Siehe hierzu die Versuche mit dem LM2576 weiter hinten auf Seite 127.

2.1.6 Laden eines Akkupacks mit berschssiger Leistung des Dynamos

Sicherlich mglich, aber aufwendig und anfllig. Siehe hierzu auch die Bemerkung zu den Akkus aufSeite 120.

Im Lampenbetrieb drfte dies nur beim SON mglich sein. Im reinen Ladebetrieb mu der Lade-strom z. B. mit einer Konstantstromschaltung (LM317) begrenzt werden und dann mu auch nochdie Ladeendspannung eingehalten werden. Bei den hohen Leerlaufspannungen tauchen auch schonProbleme mit integrierter Elektronik auf und in diskreter Elektronik erzielt man nur Bauvolumen und

22 Stromerzeugung

Kosten, abgesehen davon, da ersteinmal eine vernnftige Schaltung entwickelt werden will, die kei-ne Eigenintelligenz des Benutzers erfordert. Erschwerend kommt hinzu, da diese dann auch nochmit dem Start-Stop-Betrieb innerorts zurande kommen sollte, um nicht nur fr Reiseradler geeignetzu sein.

2.1.6.1 Bakterienlicht

Aus einer Diskussion in de.rec.fahrrad entwickelte sich durch einen, ansich harmlosen, Schreibfehlerum den 10.07.2k eine komplett neue Idee, die jeglichen Strom und fehleranfllige Verkabelung amFahrrad hinfllig machen wrde.

Wolfgang Preiser wrote:>> Bernd Sluka schrieb:> >> > Im Artikel schreibt> > Stefan Barnikow :>> > >Bakterienlicht f"ur Rennr"ader darf jetzt schon> > >andere Kenndaten haben.> >> > Photolumniszenz? Mit was f"uttert man die Lampe?>> Mit Fliegen, die der Fahrtwind der hungrigen Lampe zuweht.> Gl"uhw"urmchen sind DER Leckerbissen! ;-)>> Wolfgang

Jetzt wre nur noch zu klren, wieviel lm/W haben denn Glhwrmchen eigentlich und ob es inDeutschland11 ethisch vertretbar ist, Glhwrmchen genetisch so zu modifizieren, da sie auch rotesLicht fr das Rcklicht emitieren:=)

2.1.7 Reduzierung der Leistungsaufnahme des Rcklichtes

Ein Fahrradrcklicht mit Glhlampe belastet den Dynamo bei 6 V mit 0,6 W bzw. 100 mA. Dies kanndurch ein Diodenrcklicht (siehe oben) auf 0,06-0,18 W verringert werden. Dadurch steht fr denScheinwerfer eine hhere Leistung zur Verfgung.

11In den USA oder England wre das sicherlich zulssig.


2.1.8 Reduzierung der Leitungs- und bergangswiderstnde am Fahrrad

Dies ist wohl die einfachste Mglichkeit. An einem Steuersatz (Primax) sowie an einem Schwingen-lager (Peer Gynt) hat Helmut Walle jeweils 3 gemessen.12

An Stromleiterschutzblechen (SB), z.B. von SKS fallen teilweise schon beim neuen SB alleine auf demWeg vom Dynamo zu Vorderlicht zwischen den Schutzblechsteckern 0,5 V ab! SKS produziert inzwi-schen SB mit Kupferniete und Kupferfolie (direkt auf der Alufolie aufgelegt). Der Autor hat, was dieKriecheigenschaften von Wasser angeht aber seine eigenen Erfahrungen mit der Versiegelung vonDehnungsmestreifen (DMS) und Leitungswasser machen drfen: So gut kann das gar nicht versie-gelt sein, da da im Winter kein Salzwasser reinkommt und sein Unheil anrichtet!

Alleine durch in der Kontaktierung der Lampe knnen bei 0,7 A schon mal zusammen ca. 11 mVabfallen. Der entsprechende bergangswiderstand von 15 m ist hier aber vernachlssigbar.

Wenn man sich die Gleichung 2.1 anguckt, macht das allerdings nicht viel aus, vorausgesetzt, diebergangswiderstnde schlagen sich auf Vorder- UND Rcklicht nieder. Sonst brennt halt schnelleine Lampe wegen berlast durch.

Achtung: Es folgen einige berschlagsrechnungen! Die Gleichungen (3.27) bis (3.29) werden vernach-lssigt. Nimmt man bei 20 km/h eine Erhhung des Lastwiderstandes von normal 12 um 6 auf18 an, so ergeben sich mit den Werten aus Tabelle 2.59 bis 2.61 sowie Gleichungen (3.31) und (3.7)die in der Tabelle 2.3 aufgefhrten Strom, und damit Reduzierung der Lichtstromes.

Tabelle 2.3: Vergleich des Einflusses von bergangswiderstnden auf die elektrische Leistung und dieLichtleistung

Dynamo SON Turbo EB80 Einheitd 700 19 36,5 mmI 0,67 0,64 0,61 Ap 26 8 8 -Ri 2,79 2,99 2,88 Li 50 1,73 5,26 mHU12 6,53 3,64 4,77 VI12 0,54 0,30 0,40 AE12/ENenn 1,29 0,22 0,50 -U18 8,5 4,14 5,74 VI18 0,47 0,23 0,32 AE18/ENenn 0,83 0,09 0,26 -I18/I12 0,87 0,76 0,80 -E18/E12 0,67 0,41 0,52 -

12Er hat mit einem Labornetzgert richtig Strom flieen lassen, nicht das bichen, was ein Megert abgibt.

24 Stromerzeugung

Fazit: Je strker ein Dynamo ist, desto weniger wird die Lichtanlage durch den bergangswider-stnde beeintrchtigt.

Als letzte bergangswiderstnde einer sonst verlteten Verkabelung blieben der bergang DynamoKabel und KabelLampe auf dem Hin- und auf dem Rckweg ber.

Die Leitungswiderstnde sind normalerweise vernachlssigbar. Der Autor verkabelt i. d. R. mit 0,51 mm2. Da kommt dann bei zweifacher Verkabelung und angenommenen 4 m Gesamtlnge der Kabelein Kabelwiderstand von 0,070,14 zusammen. Bei den blichen Innenwiderstnden von Generatorund Verbraucher kann der Kabelwiderstand mithin vernachlssigt werden.

In de.rec.fahrrad brachte jemand sinngem mal die gute Faustformel: Ein Fahrrad hat dann eine guteVerkabelung, wenn man es an dieser hochheben kann und danach noch die Elektrik funktioniert.13

13Ein sinngem hnlicher Spruch exisitiert auch unter den Rettungssanittern wenn es um Infusionen und deren Schlu-che geht:-).

2.2. UNTERSUCHUNGEN AN DYNAMOS 25

2.2 Untersuchungen an Dynamos

Fahrraddynamos knnen grundlegend in drei Typen eingeteilt werden:

Reifenlufer: Hierzu zhlt der Autor Walzendynamos, Seitenlufer (auf der Decke) und Felgenlufer(auf der Fahrradfelge). Letztere sind eine Unterart der Seitenlufer, mssen jedoch besser seinals normale Seitenlufer, da die Reibpaarung Felge/Dynamo besonders bei Nsse kritisch ist.Reifenlufer funktionieren grundstzlich ber den Reibschlu zwischen dem Reibrad und derFelge bzw. der Decke. Reibrad und Felge bzw. Decke bilden ein Getriebe, genauer ein Reibrad-getriebe. Und Getriebe sind immer mit einem Wirkungsgrad behaftet. Bei Reibradgetrieben istes der Wlzschlupf sw, der direkt in den Wirkungsgrad ber Reibrad = 1 sw eingeht. Bei ei-ner passenden Kombination von Reifen-Reibrad knnen Walzendynamos auch als Reifenlufereingesetzt werden bzw. umgekehrt. Walzendynamos benutzen i.d.R. die Hlle des Magnetro-tors als Reibrad und haben eine feststehende Achse. Seiten- und Reifenlufer werden aufgrundihrer Form auch als Flaschendynamos bezeichnet.

Das Reibrllchen ist, u.a. wegen des Schlupfes, verschleianfllig. Relativ dauerhaft scheinenReibrollen aus Keramik zu sein (s.S. 49).

Die StVZO-Zulassungskriterien sehen eine Andruckkraft von 10 N vor. Neuere UNION-Walzenarbeiten mit >20 N, sonst rutschen sie unter ungnstigen Umgebungsbedingungen durch. LautAndreas Oehler senkt aber eine derartige Erhhung der Andruckkraft den Wirkungsgrad umbis zu 10 %.

Speichendynamos: Der Speichendynamo umschliet die Nabe, ist aber nicht in diese integriert. Dasnotwendige Antriebsmoment wird mit einem Mitnehmer in den Speichen oder am Speichen-flansch abgegriffen. Ein typischer Vertreter ist der FER 2002. Sie sind in der Regel billiger alsNabendynamos und das Laufrad mu beim Nachrsten nicht umgespeicht werden. Ein weite-res Beispiel fr einen Speichendynamo sei der Scheibenbremsdynamo von Weigl/Junk [Wei99].

Nabendynamos: Nabendynamos benutzen eine formschlssige Leistungsbertragung und sind imNabengehuse untergebracht.14 Beim Nachrsten eines Nabendynamos mu das Laufrad neueingespeicht werden.

Sie haben jedoch im Alltagsbetrieb entscheidende Vorteile: Durch den Formschlu kann es auchselbst bei 20 cm Schneehhe kein Durchrutschen geben. Und durch den geschtzten Einbau inder Nabe sind sie i.d.R. sehr zuverlssig.

Im folgenden werden die hier getesteten Exemplare vorgestellt. Die Bewertung ist nicht reprsentativ(die Stckzahl ist in der Regel eins).

Angaben zu den hier nicht gemessenen Dynamos findet man u. a. in den ProVelos 8 und 18, derVeloPlus [VP97/98] und der Radwelt [Radw 1/98].

14Getriebelose Dynamos sind durch diese Definition mit abgedeckt!

26 Stromerzeugung

2.2.1 Messung des Wirkungsgrades

An einigen Dynamos werden Wirkungsgrade gemessen. Der Wirkungsgrad ist als

=Nutzleistung

aufgewendete Leistung=

PelPm

(2.23)

definiert. Die Nutzleistung, hier elektrische Leistung, kann relativ einfach gemessen werden, z.B. berden Spannungsabfall ber einem ohmschen Lastwiderstand.

Pel = UI =U2

R= I2R (2.24)

Die aufgewendete Leistung, hier die mechanische Leistung, ist etwas schwieriger zu bestimmen. Beidiskontinuierlichen Messungen kann die Verzgerung einer trgen Masse herangezogen werden.

Pm =dWdt

=12

J2 (2.25)

W. Schmidt und Klaus Rieder [RiePV8] benutzen die Verzgerung einer trgen Masse (rotierendeStahlscheibe bzw. ausgesucht schweres Laufrad) als Leistungsquelle und ermittelt darber den Lei-stungsbedarf von Dynamos. Des weiteren werden bei Schmidt die Leistungen ber einem Lastwi-derstand und mit einer schnellen AD-Wandlerkarte ermittelt. Die Effektivspannung ist bei dieserMemethode direkt bestimmbar. Siehe hierzu auch die Anmerkungen im Anhang.

Bei kontinuierlichen Messungen kann z.B. die Schleppkraft F des Dynamo und die Schleppgeschwin-digkeit v gemessen werden.

Pm = Fv = M = mgl2n (2.26)

mit der Drehzahl n, der Masse m, mit der der Hebelarm auf die Waage drckt und der Lnge l desHebelarmes, der die Kraft ausbt sowie der Erdbeschleunigung g = 9,81 m/s2.

Fr Reifenlufer wird seit November 1999 ein selbstgebauter Prfstand (s. S. 460) verwendet.

Fr Naben- und Speichendynamos wird hier als Prfstand eine Drehbank verwendet. Die erforderli-che mechanische Leistung wird ber eine Drehmomentwaage15 bestimmt. Der Vorteil gegenber derMethode von Schmidt ist der Dauerbetrieb bei bestimmten Geschwindigkeiten und die Unempfind-lichkeit gegenber Luftreibungsverlusten. Der Nachteil ist die mechanische Flinkheit der Waage, wasin niedrigen Drehzahlbereichen zu schwankenden Mewerten und potentiellen Ablesefehlern fhrt.Daher sind die Mewerte im unteren Drehzahlbereich mit Vorsicht zu betrachten.

15Ein Stab wird auf der Achse festgespannt und drckt i.d.R. mit einem Hebelarm von 181 mm auf eine Waage.


Als Waage wird eine elektronische Ditwaage (Tefal) mit einer Auflsung von 1 g benutzt. An meh-reren Sttzpunkten zwischen 50 und 2100 g weist sie zu einer Laborwaage Satorius Universal eineAbweichung von unter 0,5 % auf. In neueren Versuchen wird eine Przisions-Federwaage (PesolaMedio, Genauigkeit 0,3 %, Mebereich 600 g) verwendet. Zur Kalibrierung der Waagen s. S. 465.

Bei niedrigen, fahrradtypischen Drehzahlen ist es schwierig, Mewerte aufzunehmen. Die Polfh-ligkeit bei getriebelosen Nabendynamos bzw. Ungleichmigkeit des Drehmoments durch die Lage-rung beim G-S 2000 regt den Waagentisch und den, zur Verstimmung16 daraufgelegten, Stahlklotz zustarken Eigenschwingungen an, so da keine genauen Mewerte mehr ablesbar sind. Hier sind dannauch die Meergebnisse mit groer Vorsicht zu betrachten. Eine Fehlerbetrachtung wird hier nichtdurchgefhrt! Nach den ersten Auswertungen scheinen hier die ohne Zusatztrgheit (vgl. Seite 27)ermittelten Wirkungsgrade geringer auszufallen als die von Schmidt gemessenen. Die mit Zusatz-trgheit ermittelten Wirkungsgrade hingegen stimmen gut mit den den Schmidt berein.

Soweit nicht anders geschrieben, wird ein Laufradumfang von U = 2,155 m (Durchmesser 686 mm)zugrundegelegt. Schmidt verwendet in der Regel einen Durchmesser von 700 mm bei der Berech-nung. Diese 2 % Drehzahlunterschied sind gegenber anderen Fehlerquellen in der Regel vernachls-sigbar.

2.2.1.1 Zusatzmasse

Zur Verstimmung des Systems wird in neueren Versuche eine trge Zusatzmasse (Jz) auf der Dyna-moachse verwendet. Die Zusatzmasse besteht aus einem ms=70 g schweren und ls =620 mm Alu-L20x10x1,5 mm, welches im Abstand von 300 mm von der Mitte mit zwei kompakten Gewichten vonm1=790 g bzw m2=796 g (zzgl. mB=5 g Befestigungsschraube) und im Abstand von ld=181 mm einemd=10 g schwere Druckschraube fr die Waage versehen ist. Das Massentrgheitsmoment berechnetsich dann als

Jz =(m1 + mB)l21

2+

(m2 + mB)l222

+mdl2d

2+

msl2s12

(2.27)

=0,795 0,32

2+

0,801 0,322

+0,01 0,1812

2+

0,07 0,62212

= 0,884 kgm2

Mit diesem zustzlichen Trgheitsmoment stellen sich am 28-SON allerdings bei Drehzahlen von250, 315 und 1250 min1 starke Eigenschwingungen ein, so da dort keine Mewerte genommenwerden knnen.

Die Massen sind so montiert, da sich der Stab um die Drehachse praktisch im Gleichgewicht befin-det. Die rechnerische Vorlast auf der Waage betrgt 0,05 g und kann damit vernachlssigt werden.

16Verstimmung des schwingungsfhigen Systemes.

28 Stromerzeugung

2.2.1.2 Nabenreibung

Die Verlustleistung von Nabendynamos erscheint oft, besonders im Leerlauf, relativ gro. Bei derBetrachtung der Verlustleistung von normalen Naben relativiert sich dies. Bei Schmidt werden ein-gelaufene Sachs-Naben aus der Quarz Gruppe mit ca. 1 W veranschlagt. Hier wird eine nagelneueHinterradnabe Deore LX (1999 oder 2000er Modell) auf der Drehbank getestet. Bei 595 1/min, bei ca.2 m Laufradumfang entspricht das ca. 71 km/h, ergibt sich nach einer Laufzeit von etwa drei Minu-ten eine Reibleistung von 1,83 W. Die Nabe ist zwar noch nicht eingelaufen, aber auch nicht durchAufstands- ud Kettenkrfte belastet.

2.2.2 Reifenlufer

Reifenlufer sind die weitest verbreiteten Fahrraddynamos. Aufgrund der Vielfalt kann hier nur eineAuswahl betrachtet werden.

2.2.2.1 UNION 8201

Der UNION 8201 (~~~K10874)17 ist ein alter, gebrauchter Dynamo. Er ist genordlicht, d.h. er luftmit einem Nordlicht Gummireibrad. Er liegt einmal als kaputtes Exemplar (Lagerschaden) vor undals fast kaputtes: Macht bei 3336 km/h einen unbeschreibbaren Lrm, rutscht bei Nsse trotz Gum-mirllchen auf einem Continental GrandPrix durch und kommt nach 15 km bei ca. 36 km/h trotzFahrtwind auf ca. 50 C Gehusetemperatur.

Tabelle 2.4: Mewerte Wirkungsgradmessung UNION 8201v Ra = 0,8 M Ra = 0,1 Ra = 12 Ra = 24

[km/h] U Pm I Pm U U 10 7,1 4,1 0,62 4,9 4,16 23,9 5,71 24,015 10,67 7,3 0,65 7,6 4,99 20,9 7,23 23,320 12 10,9 0,64 12,5 5,57 20,8 8,28 22,325 16 14,6 0,65 16,0 6,03 19,0 9,3 21,830 18,73 20,9 0,71 20,4 6,69 16,9 10,51 19,040 23,1 30,2 0,71 27,2 6,67 12,3 11,16 16,050 26,89 35,8 0,71 37,7 6,80 10,8 11,61 15,770 0,71 52,8 30 0,62 23,8 6,23 16,8 40 0,63 33,1 5,95 8,7 9,8 12,150 0,65 36,8

17Die Wellenlinie mit drei Perioden ist Teil des Prfzeichens. Es besteht aus der Wellenlinie, einem Buchstaben, der diezustndige Prfstelle kennzeichnet und einer Nummer. Fr Lichtanlagen ist das Lichttechnische Institut der UniversittKarlsruhe (LTI) mit dem Buchstaben K zustndig.


Der Dynamo ist vor den Messungen bei 30 km/h an 12 ca. 4 Minuten warmgefahren. Die Messun-gen starten bei 30 km/h, werden bei zunehmender Geschwindigkeit durchgefhrt und danach bei25 km/h mit geringer werdenden Geschwindigkeiten fortgefhrt. Die durch einen Querstrich abge-trennte Tabellenhlfte ist mit dem sehr hei gefahrenen Dynamo aufgenommen.

Die Versuche werden auf einer abgefahrenen, harten, mit 6 bar aufgepumpten Decke Nokia rollspeed-grip 37-622 (Nenndruck 4,0 bar) durchgefhrt.

2.2.2.2 UNION 8601

Der Union 8601 (~~~K10879) ist der klassische Walzendynamo von Union. Hier wird eine, schon argmitgenommene, Version mit krniger Beschichtung getestet.

2.2.2.3 UNION 9401 (Turbo)

Der Turbo (~~~K10898) ist hier die Version im schwarzen Plastikgehuse (UNION 9401) (kostete1990? bei Conrad ca. 15, DM). Die gemessenen Werte sind in der Tabelle H.3 wiedergegeben. Dieersten Versuche mit dem Turbo werden im November 1997 durchgefhrt.

Subjektive Bewertung: Bei Trockenheit wunderbar, bei Nsse zum wegwerfen. Er rutscht mit dembeigelegten Gummiring (Durchmesser 19 mm) selbst auf ebenen Decken (Ritchy TomSlik) durch. Ab-hilfe ist ein greres (hier 25 mm) Reibrad, z. B. aus Celasto18, Evazote oder anderen Schaumstoffen.Aber selbst dann rutscht er bei Regen durch. Der Turbo war beim Autor allerdings gezogen ein-gebaut.19 Der Turbo ist beim Autor wegen zu groen Lagerspieles inzwischen ausgefallen. Die an-sonsten rutschende, einteilige Lagerbuchse, wurde eh schon mit einer Verstiftung in ihrer Bewegungunterbunden. Die Versionen mit Alugehuse sollen laut Aussagen anderer Radfahrer lnger halten.

Interessant ist der Unterschied der Widerstandsmessungen (Gleichstrom) beim gebrauchten, intaktenModell mit 2,99 und beim identischen, aber zerlegten mit 1,28 . Alleine die Kontaktierungen zwi-schen Draht und Niroblech sowie Draht und Sockel liegen bei einem Mestrom von 1 mA bei 1,7 !Da kann man am intakten Bauteil noch so viel in Vierleitermethode messen. . .

2.2.2.4 Soubitez EB80

Der Soubitez EB80 (TBGBi012, ~~~K10872) ist ein nagelneuer Walzendynamo. Er luft abweichendauf einem Rennradlaufrad (Decke: Michelin TS20) mit einem Umfang von 2090 mm, der Tacho ist

18Celasto ist ein Polyurethanschaum19Gezogen=hinter der Strebe, geschoben=vor der Strebe (wird durch die Laufraddrehung und das Drehmoment zustz-

lich angedrckt).

30 Stromerzeugung

hier auf einen Radumfang von 2155 mm eingestellt, damit zeigt der Tacho eine um 3 % zu hohe Ge-schwindigkeit an. Dies ist in der Tabelle H.5 bercksichtigt. Obigen Versuche werden im Oktober1997 durchgefhrt.

Dieser, 1997 gekaufte, Dynamo hat gedichtete Radialrillenkugellager (Industriekugellager), whrendein ca. 1995 gekauftes Modell war noch mit einstellbaren Konuslagern versehen. Auch hier findetnoch eine Produktberarbeitung statt.

Wem die Halterung wegbricht: Man kann es es auch stabiler bauen und eine Fernbedienung nach-rsten. Dazu z.B. die Bauanleitung zur enhydra lutris [SchEL] anschauen, in einem Kapitel ist eineKonstruktion vorgeschlagen.

Stand Juli 1999: Der EB80 wird nach der Zusammenlegung von Soubitez, MARWI und UNION nichtmehr hergestellt.

2.2.2.5 Soubitez ?

Dieser Soubitez (~~~10882) kann nicht mehr getestet werden. Die Achse ist in zwei Gleitlagern ausKunststoff gelagert, die angeschmolzen sind. Die Laufrolle hat 20 mm Durchmesser. Der Generatorist hat vier Polpaare. Innenwiderstand 2,7 , 3,57 mH/21,8

2.2.2.6 Nordlicht 2000

Hier wird ein eingefahrener Nordlicht 2000 mit Originalreibrad (Durchmesser 24,5 mm) verwendet.Die Spannung im Lastfall B wird an dem UNION H70 vorgenommen.20 Die Strme in Lastfall A undB werden nicht mehr bestimmt.21 Obige Versuche werden im Dezember 97 vorgenommen.

In der Schweiz ist der Nordlicht eher unter dem Namen Phbus bekannt.

Die Wirkungsgradmessungen sind am 20.11.1999 neu dazugekommen.

Tabelle 2.5: Mewerte Wirkungsgradmessung Nordlichtv Ra = 0,8 M Ra = 0,1 Ra = 12 Ra = 24

[km/h] U Pm I Pm U U 10,1 7,95 4,8 0,67 5,1 4,7 32,2 6,3 22,715,2 11,28 7,4 0,67 7,4 5,57 30,1 8,28 25,620,2 14,7 10,6 0,67 9,9 6,11 26,6 10,19 28,030,4 20,17 17,2 0,67 15,1 6,65 21,0 12,03 26,040,5 24,9 26,1 0,67 20,2 6,7 15,1 12,73 20,860,7 31,87 40,6 0,67 35,2 6,79 10,1 13,85 16,1

20Dabei bemerkt der Autor, da der H70 nicht durch eine Z-Diode abgesichert ist.21Der Autor will von seiner Proxxon noch was haben.

http://enhydralutris.de/Fahrrad/enhydra/index.html


Aufgenommen auf einem Conti Avenue 622/40 mit 6 bar. Der wahre Umfang betrgt 2190 mm, derTacho bleibt auf 2165 mm eingestellt (ist bercksichtigt).

2.2.2.7 Berko LD6

Den Berko LD6 hat der Autor an einem uralten Rad mit geschalteter Sachs Torpedo Zweigangnabegefunden. Der Dynamo ist kugelgelagert und hat eine Filzringdichtung. Er luft sehr leicht. Der Dy-namo ist allerdings mit 6 V/0,25 A und 4 V/0,3 A angegeben. Der einstellbare Luftspalt ist so justiert,da gerade eben kein Schleifen zwischen Rotor und Anker stattfindet. Der Berko liefert zumindestmit Ra = 25 mehr Leistung, als nach Wullkopf zu erwarten wre!

Tabelle 2.6: Mewerte Wirkungsgradmessung Berko LD6v Ra = 0,8 M Ra = 0,1 Ra = 12 Ra = 25 Ra = 29,4

[km/h] U Pm I Pm U U U 10 3,3 15 7,3 5,4 0,45 5,2 3,4 16,8 4,32 5,32 16,220 9,4 7,2 0,45 7,0 3,6 14,4 5,17 6,2 16,625 5,8 30 13 11,3 0,46 10,2 4,07 12,2 6,23 7,28 15,535 6,71 40 7,02 50 18,3 19,7 0,48 17,1 4,49 8,7 8,73 12,2


2.2.2.8 Bosch RL/WQ2

Der Bosch RL/WQ2 ist ein antiquarisches Stck mit Alu-Gehuse. Am Hals ist eine lschraube frdie Lager. Er ist, wie der Berko LD6, natrlich mit einfachem Werkzeug de- und montierbar. AlsBesonderheit sei hier das rotierende Spulenpaket mit massivem, 4-poligem Anker erwhnt, sowieder sich darber klemmende 4-polige Magnetfinger mit einem Zentralmagneten. Die Stromabnahmeerfolgt ber die Gleitlager bzw. eine Kontaktfeder auf der unteren Stirnseite der Welle. Da der Ankernicht geblecht ist, sind massive Wirbelstromverluste zu befrchten.

Die Wirkungsgradmessung am RL/WQ2 sind die ersten, welche am auf S. 460 ff. beschriebenen Prf-stand vorgenommen werden und deshalb noch vorsichtig zu betrachten.22

22Genauso wie selbstgebaute Phasenanschnittsteuerungen an induktiven Lasten:) Fr die Flex zum Antrieb des Prfstan-des.

32 Stromerzeugung

Tabelle 2.7: Mewerte Wirkungsgradmessung RL/WQ2v Ra = 0,8 M Ra = 0,1 Ra = 12 Ra = 24

[km/h] U Pm I Pm U U 15 20 6,4 0,61 9,3 6,01 30,2 9,6 37,220 26,3 9,0 0,63 12,9 6,31 25,6 10,95 35,830 37,5 13,7 0,65 18,3 6,81 21,1 12,43 32,050 60,7 24,2 0,65 28,7 7,04 14,3 13,41 23,6


2.2.2.9 AXA HR

Der AXA HR (~~~K10892) ist im Originalzustand nicht fr 12 V geeignet. Er enthlt intern zweiantiserielle Z-Dioden. Dieser redundante, sofern schon eine S-Diode im Scheinwerfer eingebaut ist,berspannungsschutz verhindert einige Bastelarbeiten. Mit Glck kann man die Z-Dioden durcheinen gezielten Stromsto von auen hochohmig kriegen, sprich unwirksam machen.23

Unter http://www.rollende-seiten.de findet man unter anderem eine empfehlenswerte Seite vonReinhard Schpferling zum Thema AXA-HR und Problembehebung. Der HR+ lt sich ffen, in-dem man unten, da wo das Masseblech aus dem unteren Deckel austritt, ein Schraubendreher denverschweiten Deckel vom Gehuse losbricht und sich dann rundum weiter vorarbeitet. Hinterherwieder zusammenkleben. Die TORX-Schraube mu nicht gelst werden. Achtung, da die Kugel, dieim unteren Lager fr die Axiallagerung sorgt, nicht verloren geht.

Ein gebrauchter HR mit Wackelkontakt an den Begrenzungsdioden wird nur kurz getestet (vgl. Ta-belle 2.8). Wenn die Spannungsbegrenzung nicht funktioniert, so liefert er bei 40 km/h ca. 12,5 V an24 .

Tabelle 2.8: Mewerte AXA HRv f Ra = 0,1 Ra = 12 Ra = 24

[km/h] [Hz] I U U20 212 6,33 7,5130 318 6,57 7,870 742 0,75 6,9 8,11

23Bei Bastelarbeiten an einer Scheinwerferserienschaltung haben zwei BZW04 7,8 V den Betrieb an 12 V Konstantspan-nung (leistungsfhiger Akkupack) bei einer Diode einen Kurzschlu, bei der anderen ein hochohmigwerden zur Folge.Merke: berlege Dir vorher welchen Schalter Du bettigst, sonst erhlst Du Rauchzeichen:-)

http://www.rollende-seiten.de/


Die Dioden sind zwei antiserielle 1,3 W Z-Dioden im Glasgehuse (BZX 85 7,5 V), sie berstehenunbeschadet eine Viertelstunde bei 70 km/h und unbelastetem Ausgang, nur wird der Dynamo dannziemlich hei.

Getestet wird hier eine neuere Version HR+ im rundlichen Gehuse mit der mit Laufrolle aus Kunst-stoff.24 Der Dynamo wiegt 190 g. Der Dynamo ist nagelneu. Er luft vor dem Test leicht unrund, d.h.in einer bestimmten Position schleift der Lufer irgendwo leicht an, nach dem Test ist das Schleifennicht mehr feststellbar. Der Dynamo erlaubt eine zweipolige Verkabelung fr Vorder- und Rcklichtgetrennt. Allerdings ist die Knebeltechnik nicht fr Kabel mit >0,8 mm2 Leitungsquerschnitt

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