Ausgabe 12 · Juli 2010
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Minimal-Lader
In
Steckdose unterwegs (Fahrradzukunft
11) war als Referenz für eine möglichst einfache und preisgünstige Lösung
zur Versorgung bzw. zum Aufladen mobiler Elektronik-Geräte am Nabendynamo
der sogenannte Minimallader aufgeführt. Mehrere Fragen erreichten den
Autor dazu und die Bitte, den Aufbau auch für absolute Laien verständlich
zu erklären. Die Schaltung soll gemäß USB-Standard eine Spannung von recht
genau

Kurzbezeichnung | Stück | Bauteil | Stückpreis |
---|---|---|---|
D1-D4 | 4 | Schottky-Diode SB140 | |
D5 | 1 | Zenerdiode |
0,50– |
C1 | 1 | Elektrolytkondensator 330 µF/ |
1,00– |
C2 | 1 | Elektrolytkondensator 1.000–10.000 µF/ |
0,20– |
USB-Anschluß | 1 | USB-A-Einbaubuchse, 2-Port | 0,50– |
K1-K2 | 2 | Abschnitte Messing-, Kupfer- oder Stahlblech, z. B. 1 × |

Das Herz der Schaltung besteht aus einem Brückengleichrichter aus 4
Shottkydioden und einer Zenerdiode. Der Gleichrichter macht aus der
Wechselspannung des Nabendynamos eine pulsierende Gleichspannung. Der
Vorteil von Schottkydioden gegenüber den gängigeren Siliziumdioden ist der
geringere Spannungsabfall (
C1 ist ein nicht-polarisierter Kondensator, der die Induktivität der
Nabendynamo-Spule kompensiert und so dessen Strom-Output bei mittlerem bis
schnellem Tempo deutlich erhöht. Bei Tempo 15 bis 20 im 28″-Laufrad lassen
sich so statt der üblichen

Die gewählte Zenerdiode passt sehr gut zur USB-Definition »
Als Steckverbindung zu den Verbrauchern wird hier eine 2-Port-USB-Buchse des Typs A verwendet. Platzsparender aber weniger universell wäre es, direkt ein Kabel mit passendem Stecker für das zu betreibende Mobilgerät anzuschließen. In jedem Fall sollte größte Sorgfalt auf die richtige Polung der Spannung am USB-Anschluss gelegt werden. Das Foto zeigt dies: Von den 4 Kontakten in der USB-A-Buchse sind die jeweils äußeren für die Stromversorgung verantwortlich. Blau symbolisiert Minus, Rot Plus. Vor dem ersten Anschließen eines Mobilgerätes unbedingt überprüfen!


Individuell austoben kann man sich bei der Wahl bzw. Gestaltung des Gehäuse. Dieses soll die Bauteile mechanisch schützen und Kurzschlüsse vermeiden. Wärmeabfuhr der Kühlbleche an die Umgebung muss sichergestellt werden. Passend ist ein dünnwandiges Kunststoffgehäuse in der Größe einer Filmdose. Die Kühlbleche sollten so gebogen werden, dass sie flächig an der Gehäuse-Innenwand anliegen. Die Kondensatoren sollten möglichst weit entfernt von den Kühlblechen und der D5 platziert werden. Erschütterungsfestigkeit und gute Wärmeabfuhr ermöglicht man durch Vergießen mit Epoxidharz (aus dem Modellbau-Handel). Durch dichtes (!) Umwickeln der USB-Buchse mit Frischhaltefolie stellt man sicher, dass das Harz nicht auch diese füllt.

Variante mit zwei Schaltern
Dem Konzept würde es widersprechen, jetzt noch allzu viel
Kontroll-Leuchten und weiteren Luxus hinzuzufügen. Die Effizienz in der
Benutzung kann aber durch Ergänzen von zwei einpoligen Schaltern (z. B.
Kippschalter MS-243 á 1–

Viel Spaß beim Nachbau!
Zum Autor
Andreas Oehler
(40) arbeitet als Maschinenbauingenieur beim
Fahrradbeleuchtungshersteller Schmidt Maschinenbau.