Dynamo als snelheidsmeter

Voor ons profielwerkstuk Natuurkunde moeten wij een dynamo als snelheidsmeter laten werken. Wij dachten er zelf aan om de frequentie van de wisselspanning van de dynamo te meten, en hiermee de snelheid te bepalen.
De vraag luidt dus: Hoe kun je eenvoudig de frequentie van de dynamo bepalen, en deze (laten) omrekenen naar een snelheidsschaal?

dynamo is een slecht woord. een 'alternator' levert een frequentie in functie van zijn snelheid

en dan moet je daarvan iets anders maken dat je kan weergeven op een schaal aanduiding.

kijk op de website hier maar eens naar schemas van toerentellers en lees de uitleg daar eens rond (vooral de verschillende componenten eens bekijken en zien wat ze precies doen)

[Bericht gewijzigd door fcapri op (14%)]

Een paar sleutelwoorden om je op weg te helpen: nuldoorgang detectie, one-shot timer, low-pass filter

Op 21 juni 2010 11:36:33 schreef fcapri:
dynamo is een slecht woord. een 'alternator' levert een frequentie in functie van zijn snelheid

Hoezo? En een fietsdynamo dan?

levert nog altijd wisselspanning af en is dus een alternator

Een dynamo is een:

toestel waarin beweging in elektrische energie wordt omgezet

Het woord 'alternator' is een Engels woord dat onder andere wordt gebruikt voor onze 'wisselstroomdynamo, wisselstroommachine, synchrone generator'.
Ik weet wel dat we vaak Engelse termen te pas en te onpas gebruiken, maar noem het dan niet Nederlands. :+

Een fietsdynamo is dus een dynamo, en meestal een wisselstroomdynamo.
In het Engels noemen ze een fietsdynamo toch gewoon "bicycle dynamo", hoewel het woordenboek er wèl bij vermeldt dat een dynamo vaak gelijkstroom levert, maar een fietsdynamo bijna nooit. :)

Als je in Google op "bicycle alternator" zoekt, komt er een best interessante site bovenaan:
http://pilom.com/BicycleElectronics/Dynamo.htm
Het eerste schema laat zien hoe ze de frequentie bepalen.

We gaan het eerst simpel uitwerken, dmv leds.
De eerste led gaat branden bij 5 km/u, de tweede bij 10km/u enz.
Want de spanning loopt op, wanneer de snelheid toeneemt.

Maar wanneer de laatste led gaat branden, is de spanning te groot voor de eerste led.

Is er een manier om de eerste led uit te schakelen, wanneer de spanning te groot wordt? Bijv. dmv een VDR?
Of dmv een relais dat uitschakelt bij een bepaalde spanning?

Op 21 juni 2010 12:05:00 schreef SparkyGSX:
Een paar sleutelwoorden om je op weg te helpen: nuldoorgang detectie, [..]

Dat zou jij toch moeten weten: een nuldoorgangs detectie is niet zo'n strak plan: iets hoger of lager gaan zitten ivm storingen het is wel lastig ja.

siebebax make up your mind: ofwel hoe ga je het aanpakken.En hiermee bedoel ik jouw laatse post.Je wil hier dus eigenlijk d.m.v. de door de dynamo afgegeven spanning gaan meten hoe snel deze draait.
In je allereerste post heb je het over het meten van de frequentie.
Bepaal eerst eens welke van de twee benaderingen het beste is en waarom.Als je daar een antwoord op gevonden hebt,is het een eenvoudige keuze,en ga je daar op door met het bedenken van een praktische oplossing voor het gekozen werkingsprincipe.
En kom niet af met "die en die oplossing is makkelijker"

zomaar spanning op leds zetten is niet goe. zoek eens op comparators en dan een aantal ref spanningen.

tip: schemas eens bekijken van vu meters

en voor de dynamo, tip is schemas bekijken van toerenteller

Ik zag de topic titel en wilde gaan reageren: let op: de spanning neemt in het begin wel lineair met de snelheid toe, maar op een gegeven moment hoort ie af te vlakken.

Toen las ik in de eerste post iets over frequentie, en dacht ik: da's slim! Dat werkt wel!

Sparky heeft ook een goede tip: Gewoon iets maken wat een pulsje van X ms lang geeft. Dan een weerstand en een condensator er achter, en een voltmeter. (zo'n draai ding of digitaal. Voor het testen is een multimeter prima!).

Die "X" moet je even uitrekenen. Wat je wilt is dat je bij de maximum snelheid bijvoorbeeld 80% van de tijd je pulsje hebt. De schaal loopt dan van 0 tot 4V als je de boel op 5V laat draaien.

Ik zelf ben redelijk bedreven met microcontrollers. Dus ik zou een microcontroller de meting laten doen, en dan een display laten aansturen.

Als je echt met je serie met ledjes aan de slag wilt, moet je eens googlen naar vu-meter. D'r is een chippie die redelijk doet wat je wilt.

rew : dit is het schoolvragen forum, dus laat die jongen nu eventjes nadenken inplaats van alles voor te kauwen.

Welke snelheid wil je meten, omloopsnelheid, hoeksnelheid, ...?
In welke grootheid uitgedrukt, herz, m/s, km/h, rad/sec ...?

Een nuldoorgang meten kan prima, als je ook zorgt voor een beetje hysterese, of een blanking window. Je kunt op elk signaal wat ruis verwachten, dus je zult daar altijd maatregelen voor moeten treffen, welk spanningsniveau je ook kiest. Het hint was meer om aan te

Persoonlijk zou ik een comparator met een feedback netwerkje gebruiken om het ding een beetje hysterese te geven, een weerstandje in serie met de ingang en een paar zenerdiodes om te spanning te beperken.

Als je een AC koppeling gebruikt, kun je zelfs de nuldoorgang meten van een gelijkstroom dynamo, aangezien de spanning daarvan niet door de nul gaat, maar wel een rimpel bevat.

áls je met LEDs in serie wil werken, kan je deze schakeling als basis nemen, maar zoals eerder gezegd loopt de spanning niet lineair toe met de snelheid.

Dat is niet waar; de spanning van een onbelaste permanente magneet machine (dus ook een dynamo, in tegenstelling tot een alternator met veldwikkeling) loopt wel lineair op met de snelheid.

De machine constante (Ke) keer de hoeksnelheid keer de cosinus van de hoek tussen de rotor en stator geeft de spanning over de spoel, in onbelaste toestand. Wanneer je het ding gaat belasten, is de stroom natuurlijk afhankelijk van de belasting, en die stroom veroorzaakt weer een spanningsval over de interne weerstand van de dynamo. Op dat moment is het natuurlijk geen lineair verband meer. Als je de dynamo alleen als snelheidsopnemer gebruikt, kan dat dus prima, maar als je er ook energie uit wilt trekken, gaat het mis.

Wat voor spanning je precies gaat zien, is afhankelijk van het type dynamo. Het kan wisselspanning zijn, of een min of meer gelijkgerichte wisselspanning (in het geval van een DC motor met borstels), of een gelijkgerichte 3-fase wisselspanning.

Hint: "peak-hold circuit"

Een fietsdynamo heeft nog een leuke eigenschap. De spanning neemt lineair toe met het toerental. De frequentie neemt (uiteraard) lineair toe met het toerental. De impedantie van de dynamo (door de dynamowikkelingen) neemt ook lineair toe met het toerntal. Dus de (kortsluit)stroom van de dynamo is onafhankeling van het toerental.

Dat de spanning lineair toeneemt met de snelheid zei ik al, maar ik betwijfel of je gelijk hebt wat betreft de toename van de impedantie.

Waarom zou die toenemen? Ik kan me niet voorstellen dat de inductie van de spoelen een significante impedantie vormt bij de elektrische frequentie van zo'n dynamo. Als dat wel zo was, zou je natuurlijk gelijk hebben; bij een toenemende frequentie neemt de reactantie van een gegeven, ideale spoel natuurlijk evenredig toe.

Maar volgens mij is de weerstand van de spoelen in zo'n dynamo sterk overwegend, en die veranderd natuurlijk niet met het toerental. De kortsluitstroom zal dan ook gelijk zijn aan de spanning gedeeld door de weerstand van de spoelen, lijkt me.

'k Weet niet; die paar keer dat ik fiets vind ik het altijd zó koud dat ik direct uitga van supergeleiding. Brrr.

Terzake: weet iemand iets over de fluxen en zelfinducties die in een beetje fietsdynamo te vinden zijn? Dat is interessante kost om eens aan te rekenen op de achterkant van een gasnota.

Nee, geen idee eigenlijk, en ik heb er ook geen in de buurt op te slopen.

De flux meten gaat niet zomaar wat worden, denk ik, maar je kunt natuurlijk wel terugrekenen aan de hand van gemeten toerentallen, spanningen en inducties.

Hoeveel polen heeft zo'n dynamo eigenlijk? Met andere woorden, hoeveel sinusgolven komen eruit voor elke mechanische omwenteling?

[Bericht gewijzigd door SparkyGSX op (22%)]

Er zullen wel verschillen bestaan. Maar van mijn 'prilste jeugd' herinner ik me dat we altijd die magneten wilden hebben; en het viel me toen op dat die in het algemeen vier polen hadden; twee poolparen dus.
Van de spoeltjes meen ik me te herinneren dat dat er ook vier waren, en wel in serie. Ik besef nu natuurlijk dat nummers 2 en 4 andersom gepoold in de serieschakeling stonden dan 1 en 3.
Volgens mij zat er niet eens zo gek veel windingen draad op ieder spoeltje; lang geen honderd - eerder 20 of 30 of zo? Kan dat?

Als de diameter van het wieltje van de dynamo 2cm zou zijn, dan zou hij bij 15km/h ruim 60x per seconde ronddraaien, zodat de frequentie al ruim 120Hz zou zijn.
Er zijn er ook met dikkere wieltjes, dus mogelijk hebben die wel meer windingen, of meer ijzer...

als je via de spanning wilt werken en met leds kan je mss een LM3915 nemen met een spannings deler ervoor ?
Voor het schema kijk je hier best eens bij audio / Led VU meter

Uit mijn prille jeugd (iets minder lang geleden dan die van FET, denk ik, maar toch) meen ik me te herinneren dat zo'n dynamo best wilde draaien op 6VDC, maar meestal moest je hem een zetje geven voordat hij ging lopen.

De eenvoudigste en goedkoopste constructie lijkt me een magnetische rotor en de spoelen op de stator. Zelfs met de spoelen op de rotor, zou ik eerder parallelle sleepringen verwachten dan een collector met vlakjes en koolborstels.

Hoe kan dat dan?

Net een pagina gevonden met een tekening en foto's van een gedemonteerde dynamo: http://www.thuisexperimenteren.nl/science/Dynamo/Dynamo.htm

[Bericht gewijzigd door SparkyGSX op (14%)]

Dan heb je een zeldzame dynamo .. de meesten doen echt AC ( je wilt geen sleepringen in zo'n ding )

De magneet draait rond in de stator.

Precies, daarom begreep ik het ook niet. Ik zit me af te vragen of ik er destijds geen 6VAC op gezet heb.

Ik denk dat ik wel weet waar die dynamo precies gebleven is (in een doos op de zolder bij mijn ouders). Wie wat bewaard, die heeft wat! Misschien dat ik hem in het weekend even op kan zoeken, dan ben ik daar toch.

Het leek me al een heel onhandige constructie, en ik kon ook niet bedenken waarom je zo'n ding op die manier zou maken.