Dynosys lightSPIN

Die Ankündigung des lightSPIN von der Dynosys AG verursachte 1998 eine erhebliche Unruhe in der Szene. Erste Testexemplare waren im Sommer 1999 verfügbar, die ersten Endverbraucher-Versionen im Winter 1999. Ungefähr 2007 wurde angeglich die Produktion des Lightspin eingestellt, er ist nur noch in Restexemplaren bei Fahrradhändlern verfügbar.

Hier soll eine kritische Würdigung der verfügbaren Informationen (u.a. auf der W3-Seite von Dynosys findbar) versucht werden:

Dynosys behauptet:

1. Der Gesamtwirkungsgrad ( $\eta_{\mbox{\footnotesize G}}$) inklusive Elektronik soll 86% betragen.

2. Der Generator ( $\eta_{\mbox{\footnotesize g}}$) soll einen Wirkungsgrad von 95% erreichen und einen Innenwiderstand <1,5 aufweisen.

Kritische Gegenhaltungen, in die langsam neuere Meßdaten einfließen:

1. Einen Gesamtwirkungsgrad von 86% zu erreichen dürfte schwierig werden. Der Spezialist für Schaltwandler MAXIM erreicht alleine für die Wandler im Bestpunkt gerade mal 90%. Diese 90% sollen aus den ersten beiden Angaben des Wirkungsgrades von Dynosys erreicht werden:

   
   

   $$\eta_e=\frac{\eta_{\mbox{\footnotesize G}}}{\eta_{\mbox{\footnotesize g}}}=\frac{0,86}{0,95}=0,90$$ (2.28)

   
   

2. Der Innenwiderstand des eigentlichen Generators liegt bei gemessenen 2,33. Bei einer moderaten, aus der Periodenzeit von 6ms berechneten, Geschwindigkeit von ca. 25km/h liegt an der Elektronik eine Wechselspannung von 17,6V an. Setzt man für den Wandler einen Wirkungsgrad von 100% an, so läßt sich der effektive Gleichstromwiderstand auf 2,33$\times$6,3V/17,6V= 0,83 abschätzen. Das macht bei weiterhin idealem Wandler einen Strom von 0,27A durch die Wicklung und eine Verlustleistung von mindestens 0,17W alleine in der Wicklung. Der Generator kann also keinen Wirkungsgrad von mehr als 96% aufweisen.

3. Vom Wirkungsgrad des Reibradgetriebes hat hier noch keiner gesprochen.

Laut einer mailinglist sind in holländischen Läden die ersten Exemplare für ca. 180DM gesehen worden, vor einem Jahr war der Preis eigentlich bei ca. 110 DM angesetzt.

Der Dynamo wird durch das US-Patent 5857762 (12.01.1999) geschützt.

Wenn im folgenden von lightSPIN gesprochen wird, so bezieht sich das bis auf weiteres auf die Version ohne Akku bzw. Standlicht.

Die Anpreßkraft des lightSPIN beträgt ca. 8/3 N (Hysterese). Diese geringe Anpreßkraft, die übrigens nicht einstellbar ist, sorgt einerseits für geringe Rollreibungsverluste aber andererseits auch für ein schnelles Durchrutschen bei Nässe (mit den zuerst ausgelieferten harten Reibrädchen). Ab Sommer 2k sind weichere Reibrädchen in der Auslieferung, welche selbst bei Schneematsch nicht mehr durchrutschen sollen. Falls er trotzdem durchrutscht: Ein Loch in den unteren Deckel reinbohren, eine Speiche einhängen und an der Speiche ein Gummiband befestigen, daß die Anpreßkraft erhöht. Auch ist auf eine genaue Ausrichtung auf die Dynamolaufrille des Reifens, ca. 12mm Abstand zum Reifen im abgeklappten Zustand und Kreuzen der Achsen von Dynamo und Nabe zur Vermeidung von Bohrreibung zu achten! Zudem sollte das Montageblech nicht verbogen werden, sonst bricht es sehr schnell, besonders wenn es an gefederten Gabeln bzw. Schwingen montiert ist!

Ein Nachteil ist der kleine Kabelaustritt aus dem Gehäuse. Wer dickere Kabel, als die bisher an Fahrrädern üblichen, verwenden will muß mechanisch Nacharbeiten. Am Sockelblech liegt die Masse an,^2.29 zusätzlich ist innen ein Anschluß (2,8mm-Stecker) vorhanden.

Der Rotor (Massenträgheitsmoment ca. $1,85\cdot 10^{-5}$kgm$^2$ vgl. Seite ) ist kugelgelagert. Die Lager, Radialrillenkugellager vom Typ 618/7, sind ohne Deck- bzw. Dichtscheiben ausgeführt. Dichtend wirkt alleine der ca. 0,2...0,45mm breite Spalt zwischen Reibrolle und Gehäuse . Die Welle ist aus Kunststoff, es könnte Polyacetat (POM) sein, und hohl ausgeführt. Eine Polfühligkeit ist, da Luftspule, konstruktionsbedingt nicht festzustellen. Die doppelseitige Platine ist einseitig (bis auf einen RC-Patch) bestückt und lackiert. Eine Einstellmöglichkeit ist nicht vorhanden.

Ab einer Geschwindigkeit von ca. 15km/h wird ein sauberer Sinus mit einem Effektivwert von 6,1-6,5V abgegeben. Diese Spannung ist für lichthungrige Anwendungen mit HS3-Lampen etwas niedrig. Es sei denn, der, noch zu ermittelnde, Maximalstrom wird ausgenutzt und es wird eine entsprechende, nicht zugelassene Lampe verwendet. Laut E. Schwaller auf der 1999er IFMA sollen aber auch schon Exemplare mit 1A und 6,1V existieren, an denen einige Paris-Brest-Paris-Fahrer zwei parallel geschalteten Scheinwerfern betrieben haben. Einige Vorserienexpemplare waren nicht so stark.

Hier wird ein ca. 100km betriebener lightSPIN (ohne Standlichtfunktion) getestet.

Tabelle 2.16: Meßwerte Wirkungsgradmessung lightSPIN auf Duro Diamond Grip 40-622

f	v	$R_{\mbox{\footnotesize a}}=0,1\,\Omega$		$R_{\mbox{\footnotesize a}}=12\,\Omega$		$R_{\mbox{\footnotesize a}}=24\,\Omega$
[Hz]	[km/h]	$I$	$P_{\mbox{\footnotesize m}}$	$U$	$\eta$	$U$	$\eta$
32,5	5	-	-	2,80	60,18	2,08	20,76
65,0	10	-	-	5,50	68,30	6,19	66,85
97,5	15	2,32	3,26	6,45	66,53	6,41	52,57
130,0	20	2,31	4,34	6,47	63,76	6,49	44,91
162,5	25	2,58	5,43	6,51	52,47	6,53	38,97
195,0	30	2,78	6,51	6,55	48,15	6,55	30,49
260,0	40	2,95	8,68	6,55	41,17	6,57	25,89
325,0	50	2,95	10,86	6,55	32,93	6,59	20,84
390,0	60	3	13,03	6,49	26,94	6,66	15,76

Genauso wie beim Dymotec S6 ist der Weg der Leistungsanpassung über einen hohen Lastwiderstand vergebens. Inwieweit mit einem niedrigeren Lastwiderstand, sprich Parallelschaltung von HS3-Lampen o.ä. die Ausgangsleistung maximiert werden kann sollen folgende Messungen zeigen. Hierzu wird der Dynamo bei konstanten Geschwindigkeiten betrieben und der Lastwiderstand variiert.

Tabelle 2.17: Meßwerte Leistungsanpassung lightSPIN auf Duro Diamond Grip 40-622

	$v=30\mbox{[km/h]}$		$v=20\mbox{[km/h]}$
$R_{\mbox{\footnotesize a}}$	$U$	$\eta$	$U$	$\eta$
[]	[V]	[%]	[V]	[%]
12	6,55	48,15	6,51	58,1
10	6,53	48,86	6,47	58,8
7,95	6,49	52,82	6,44	61,9
6,66	6,43	56,07	6,45	64,2
6	6,39	58,7	6,4	62,9
5,45	6,36	58,74	6,35	65,5
4,78	6,29	55,25	6,13	62,4
4,42	6,19	57,87	5,79	61,5
3,93	5,87	57,53	5,37	60,4
3,38	5,13	54,34	4,91	58,7
2,20	3,64	45,33	3,62	52,8
1,97	3,31	42,69	3,29	48,7

Andere Geschwindigkeiten werden u.U. nachgeliefert. Graphisch aufgetragen ergibt sich damit Bild 2.15

Bild 2.15: Widerstandsanpassung lightSPIN

Zumindest bei 30km/h kann man zwei Scheinwerfer parallel betreiben. Ist das Rücklicht ein sparsames Diodenrücklicht, z.B. ein DToplight Plus und die Lampen nicht zu sehr gealtert, so stehen auch schon bei 20km/h die maximale elektrische Leistung (ca. 7,5W) zur Verfügung.

Durch die restriktive Spannungsbegrenzung wird die Lampenlebensdauer größer als beim SON o.ä. sein. Aber es wird auch deutlich weniger Licht auf die Straße gebracht werden. Ein guter Scheinwerfer ist noch notwendiger als eh schon. Durch die geringe, nur durch Bastelarbeiten nennenswert erhöhbare, Andruckkraft rutscht der Dynamo trotz des hohen Wirkungsgrad bei einigen Radlern bei Nässe durch. Die neueren mitgelieferten Reibrollen verschaffen hier, zusammen mit einer penibel genauen Ausrichtung, Abhilfe. Und laut Anleitung beträgt die empfohlene Höchstgeschwindigkeit 55km/h. Bei ca. 40km/h und 6-12 liegen ca. 28 $\mbox{V}_{\mbox{\footnotesize eff}}$ an der Eingangsseite der Elektronik an.

Im November 2003 wird ein nagelneuer Dynosys mit gerippter Rolle vermessen und mit dem oben getesteten Exemplar verglichen (siehe Bild 2.16)

Bild 2.16: Dynosys 2003 und 2000 verglichen

Als Einzelmeßwert werden noch an 6 Lastwiderstand 6,104V und $\eta\approx$50% bestimmt.

Die Tendenz bei Geschwindigkeitsänderung und Leistungsanpassung ist ähnlich der älteren Version, allerdings ist der Wirkungsgrad konstant ca. 8-10% schlechter als bei älteren Modell. Da ich den Frequenzmessern (GBDSO und VC605), Tacho (Sigma), Waage (600g Pesola, mit 250g Digiscale verglichen), Lastwiderstand (mit HM8011 nachgemessen) und den elektrischen Meßgeräten (vor 2 Jahren bei Hameg rekalibriert) aber traue und bis auf's Hameg 8011-3 auch diese Geräte zur Messung eingesetzt wurden und die Werte untereinander im Vergleich und im Trend stimmig sind liegt hier wohl wirklich dieser Unterschied vor.^2.30

Ein gute Neuerung sind zwei Marken am Gehäuse, um ein Lineal oder Bindfaden zur korrekten Einstellung anzuhalten. Die Version Herbst 2003 ist bis 65km/h freigegeben.