Circuito di alimentazione lampadine LED su Piaggio Ciao

[Gio Batta]

Ciao a tutti! Mi rivolgo a questo forum per ultimare questo progettino molto interessante che sto portando avanti ma su cui ho bisogno di aiuto.

Cercherò di essere breve ma di spiegare al meglio la situazione.

Partiamo dal principio: sto lavorando con un motorino, in particolare un Ciao della Piaggio (chi non conosce il Ciao😄). Quello che voglio fare è sostituire le lampadine originali con dei led e quindi creare un circuito di alimentazione che funzioni bene.

Il motore in questione fornisce corrente alternata alle lampadine, tramite un volano magnete che ruota al variare dei giri motore (più giri = più corrente).

L'impianto originale funziona a 6v e con tutte le lampadine ad incandescenza accese ho un assorbimento di 20W.

È molto tempo che ci ragiono su, di volta in volta ho provato varie soluzioni, ma nessuna che mi abbia mai soddisfatto (ve le risparmio perché si basavano tutte su circuiti SENZA batteria).

Il problema principale risiede nel fatto che a giri minimi del motore, ho una frequenza e una tensione davvero bassa (si parla di circa 3/4V ma con 500giri/min o meno). Anche raddrizzando con diodi e condensatore e stabilizzando la tensione in qualche modo, non sono mai riuscito ad ottenere un risultato godibile (i led iniziano a lampeggiare in maniera fastidiosa a causa della frequenza bassa del motore). A giri motore più elevati non ci sono grossi problemi.

Ora arrivo alla soluzione attuale: creare un circuito a 12v con batteria di backup in modo da avere una luce stabile a tutti i giri motore (i led a 12v si trovano molto più facilmente rispetto ai 6v).

Il pacco batterie prevede due 18650 in serie, in modo da avere 7,4V che in seguito verranno portati a 12V con un moduletto step-up.

Il problema che non riesco a risolvere è come ricaricare questo pacco batterie...

In commercio esistono milioni di moduletti per la ricarica di pacchi 2S, anche bilanciati, ma tutti accettano in ingresso da 4V a 6V DC circa.

Basandomi su un video di Pier Aisa (https://youtu.be/jUL6DkklKSA?si=MtDHJX2_jCknYT3j) ho realizzato il circuito con lo schema che ho allegato. In pratica serve per sezionare l'alimentazione dalla batteria quando va in ricarica. I 5v in ingresso vanno al modulino per la carica della batteria e il mosfet alimenta direttamente il carico se ho l'alimentazione inserita.

Provandolo tramite alimentatore da banco a 5v però, mi dà qualche problemino, ossia il mosfet e il diodo scaldano parecchio.

Ora arrivo alla conclusione: lasciamo stare per un attimo cosa c'è a monte del modulo di ricarica, quello sarà un problema successivo che dovrò affrontare (avevo pensato ad un comparatore per far passare la tensione solo sopra una certa soglia per evitare i problemi del minimo che ho scritto sopra).

Per ora vorrei far funzionare il "circuito UPS", ho sbagliato io qualcosa? Devo utilizzare un mosfet diverso? Forse scalda perché io ho usato un pacco da 7,4V mentre nel video funziona tutto perché lui utilizza solo una batteria da 3,7V?

Non riesco a trovare informazioni online da nessuna parte! Pensando ai nostri cellulari, o ai pc portatili, tutti possono rimanere accesi anche mentre la batteria si sta caricando... Ma un circuito del genere come funziona?

 

[Dumah Brazorf]

27 minutes ago, Gio Batta said:

Il problema principale risiede nel fatto che a giri minimi del motore, ho una frequenza e una tensione davvero bassa (si parla di circa 3/4V ma con 500giri/min o meno). Anche raddrizzando con diodi e condensatore e stabilizzando la tensione in qualche modo, non sono mai riuscito ad ottenere un risultato godibile (i led iniziano a lampeggiare in maniera fastidiosa a causa della frequenza bassa del motore)

Hai messo condensatori sia in entrata che in uscita dal dc/dc ?

Comunque non ti servono per forza led da 12v. Perchè non provi ad adattare lampadine led per moto che trovi già in commercio? Tipo questa 

https://www.amazon.it/Ruiandsion-lampadina-eccellente-proiettore-motocicletta/dp/B07TZDM8S8  se il ciao produce corrente in ac dovrai usare un ponte diodi e condensatori.

Modificato: 25 settembre 2023 da Dumah Brazorf

[Gio Batta]

Sì, le avevo provate tutte. Il motorino al minimo proprio non ce la fa...
Inizialmente avevo messo in ingresso diodo + condensatore da 10000μF e nonostante ciò i led lampeggiavano.

Inoltre il dc-dc in ingresso richiede dai 3V/4V circa e non veniva alimentato a sufficienza. Troppo "buco" tra le semionde.

Il circuito a batteria mi sembrava la soluzione definitiva. Anche per sfida personale di realizzare questo circuito da solo.

Per quanto riguarda i led, è esattamente quello che sto cercando di fare😂

Ma ti ripeto, il motorino non ce la fa senza l'aiuto di una batteria...

Modificato: 25 settembre 2023 da Gio Batta

[camp1]

Il modulo di ricarica pensa di avere solo la batteria a valle per cui eroga la corrente giusta in base alla tensione che sente. Quando ci attacchi il carico la corrente che arriva alla batteria potrebbe essere non sufficiente a fare tutto e la batteria potrebbe scaricarsi.

Per funzionare tutto correttamente, come immagino avvenga nei telefoni/pc e similari, sarebbe necessario sentire la corrente richiesta dal carico per regolare in real time quella erogata dal caricatore, evitando sovra correnti pericolose per la batteria.

Nel tuo caso diventa complesso integrare questa funzione in un modulo di ricarica già pronto che immagino stai utilizzando.

Io toglierei del tutto il mosfet e lascerei il carico connesso alla batteria direttamente (con l'eventuale interruttore di accensione ovviamente), accettando il fatto che a pieno carico la batteria potrebbe non caricarsi del tutto.

Il modulo di ricarica è vero che vorrebbe una tensione costante, ma se non la hai a basso regime se ne farà una ragione, una volta messo un bel condensatore, ci saranno momenti in cui erogherà corrente e momenti no, la luce sarà comunque costante grazie alla batteria ed il tutto funzionerà a patto di aumentare un poì i giri ogni tanto in modo che il bilancio energetico vada a pari.

[Dumah Brazorf]

Se usassi un 1 cella o 2 in parallelo allora in uscita avresti una tensione inferiore a quella diretta dal volano quando vai sparato in tangenziale quindi basterebbe un altro bat46 al posto del mosfet per bloccare la corrente inversa verso le celle. 

[NovellinoXX]

Hai messo un radiatore su quel MOS? 

Lo step-up se raddoppia la tensione in uscita, assorbirà in ingresso,  poco più del doppio della corrente di uscita.

Potenza in ingresso = potenza d'uscita + perdite di conversione.

Modificato: 25 settembre 2023 da NovellinoXX

[Dumah Brazorf]

Ah, mi sono accorto adesso che il bat46 non va per niente bene, sopporta solo 200mA! Serve roba da 3-5A tipo un SB540.

[Gio Batta]

Ragazzi intanto vi ringrazio per le risposte!

camp1 la tua proposta sarebbe fantastica, se non che quei moduli di ricarica non tollerano un carico al di là della batteria...

Iniziano a scaldare e si bruciano! A meno che non si utilizzino carichi veramente bassi tipo 200/300mA, come viene spiegato all'inizio del video che ho linkato. Quel mosfet dovrebbe servire proprio ad alimentare direttamente il carico quando c'è l'alimentazione, in modo che le batterie si carichino senza alimentare le lampadine.

Inoltre avevo pensato anche io di collegare il modulo di ricarica direttamente al motore in ingresso (dopo opportuna conversione in DC) ma quei modulini fanno robe strane a tensioni basse😬Scaldano e iniziano ad assorbire correnti alte. Col comparatore volevo solo fare in modo che fermandomi al semaforo, il circuito si stacchi in automatico.

Riproverò ad attaccare il carico direttamente alle batterie ma ho paura che il tutto non ce la faccia... Avevo provato con un TP4056 con carica a singola cella e si surriscaldava.

Dumah Brazorf il dc-dc non riesce a tirare su fino a 12v con una singola cella da 3.7V, già provato purtroppo.

Ma il Mosfet è normale che scaldi? Perché io pensavo che fosse un anomalia. Avendo in ingresso 5V e le batterie a 7,4V, pensavo lavorasse in una sorta di "zona lineare" e non funzionasse come dovrebbe.

NovellinoXX posso anche dissiparlo, ma vorrei prima essere sicuro che il circuito funzioni nella maniera giusta.

P.S. Perdonatemi! Il BAT46 non va bene, mi sono dimenticato di correggerlo nello schema! Nel video alla fine si corregge mettendo un 1N5819, ma forse non basta nemmeno questo.

Se vi viene in mente qualche altra strada da prendere, accetto volentieri consigli. Vorrei che venga fuori un bell'aggeggino.
Forse come dice camp1 quel mosfet è superfluo, ma cosa utilizzare altrimenti?

Modificato: 25 settembre 2023 da Gio Batta

[camp1]

Allora se il problema sono quei modulini tipo tp4056 che in effetti si aspettano tensioni costanti e sono limitati in corrente e se hai voglia di sperimentare mi sentirei di proporti di farte tu il caricatore lipo, ad esempio usando un circuito lineare (tanto mi sembra di capire nel tuo caso non ci sono vincoli di rendimento).

Una possibile soluzione piuttosto semplice potrebbe essere questa:

1) Eviterei step-up che anche loro con tensioni pulsanti non vanno molto daccordo, provando un trasformatore elevatore che prenda l'uscita dell'alternatore e la porti ad almeno 15V.

2) A quel punto raddrizzi, filtri e ci metti un bel regolatore lineare con lm317 o similare che ti dia 12V circa come tensione limite di una lipo 3s, con la corrente che ti serve, eventualmente usando un bjt di potenza.

3) Secondo stadio con altro regolatore (sempre 317 o altro a tre terminali), ma in corrente che ti dia la corrente richiesta dalla batteria, che sarà una 3s per evitare di dover salire/scendere di tensione

4) Le lipo normalmente si possono caricare con 1C max, per cui ad esempio una lipo 3s da 4500mAh potresti al max darle 4,5A in carica. Ovviamente non è igienico darle sempre questa corrente, per cui tu potresti limitarla ad esempio a 0,1C normalmente (e questo valore ti serve per dimensionare il secondo stadio che fa da regolatore di corrente, in pratica il resistore di potenza che metti fra centrale e uscita del 317 (R1 nello schema di dx).

5) Provi e vedi se con l'uso normale la batteria riesce a mantenere la carica malgrado l'uso dei led, se si scarica allora l'accensione delle luci la farei con un doppio deviatore ed il resistore di cui sopra lo sdoppierei in due in serie. Il secondo contatto del deviatore lo userei per cortocircuitare uno dei due resistori in modo da aumentare la corrente di carica quando accendi le luci, che saranno in parallelo alla batteria.

Valori da provare sul campo, anche perchè non so quanto assorbano le luci nè posso avere un'idea dell'uso che ne farai

Allego uno schemino di principio su cui lavorare, a sx ci sarà trasfo e raddrizzatore, a dx batteria e luci, il bjt di potenza va valutato se metterlo o no in base alla corrente richiesta e nel caso andrebbe messo anche nel regolatore di corrente.

[Gio Batta]

Perdonami il ritardo nella risposta.
camp1 wow! Sarebbe davvero un circuito fantastico e da provare, sperimentare. Io ti ringrazio davvero tanto per il messaggio!
Ma purtroppo non sono un asso con i circuiti e in più ho molti vincoli di spazio. Non ho mai preso in considerazione l'idea del trasformatore proprio per quello.
Ma al di là di ciò, sarebbe un lavoro al di fuori della mia portata.
Invece volevo condividere con voi una schedina interessante che ho trovato in rete: https://it.aliexpress.com/item/1005005040201132.html?gatewayAdapt=glo2ita

Si tratta esattamente di quello che servirebbe a me! Un moduletto UPS che mi dà un'uscita a 12V con un discreto amperaggio (più di 1A) e funziona precisamente come avrei voluto realizzare il mio circuito sopra!
Pensate che mi si è accesa la lampadina portando a casa un vecchio UPS regalato da un amico. E così ho cercato "UPS module" su Internet.

Con l'alimentazione inserita (5V USB) lui alimenta l'uscita direttamente e carica la/le batterie al litio. Interrompendo l'alimentazione, l'uscita viene mantenuta dalla batteria. Il tutto in un tempo impercettibile.
Ho già ordinato il moduletto, vi farò sapere se funziona o meno. Alla fine le due lampadine a led consumano rispettivamente circa 600mA e 100mA. Insomma non dovrei arrivare a 1A di consumo totale, quindi il moduletto dovrebbe essere in grado di funzionare a dovere e senza scaldare.
E così (teoricamente) lo stadio "alimentazione luci con motore al minimo dovrebbe essere ultimato).

Poca spesa e massima resa!😜

Ipotizzando funzioni... Rimarrebbe solo da ottenere un alimentazione costante a 5V in uscita dal motore.
Ponte di diodi (o diodo singolo) più condensatore per la DC e poi? Pensavo un regolatore di tensione fissa a 5V come un LD1085.
Cosa dite? Potrei essere sulla strada giusta? A casa ho un LM350T, potrebbe andar bene uguale?

[Gio Batta]

Ho in mente di aggiungere un comparatore con Opamp LM393 per staccare completamente il circuito sotto i 5V, per star tranquilli.
Non vorrei che con pochi volt il circuitino faccia cose strane, ma è tutto da provare.

Vi aggiorno appena metto assieme tutto.

Intanto attendo volentieri consigli sui componenti da utilizzare.

[Dumah Brazorf]

Sbaglio o quell'affare non ha interruttore? Avrai pure l'interruttore per le luci a valle ma il circuito continuerà a produrre 12V finchè le batterie sono collegate.

Modificato: 6 ottobre 2023 da Dumah Brazorf

[Gio Batta]

Porca miseria! Hai ragione! Le soluzioni pronte hanno sempre qualche pecca...
Si potrebbe però costruire un piccolo circuito RC con un relè e mosfet interrompendo il positivo della batteria.

Appena accendo il motorino, lui lo "sente" e chiude il relè. Quando lo spengo, manterrà per un po' la corrente (finché il condensatore si scarica) e poi apre il relè.
Mi è venuto in mente al volo ma cosa dite? Potrebbe funzionare? Così appena spengo il motorino, ho ancora la luce accesa per un po' e poi la spegne in automatico.

Si trovano anche modulini con l'interruttore incorporato (molto comodi) ma sono davvero troppo piccoli, erogano pochi mA...