Cosa 200 FL - Umbau Lichtspule und Spannungsregler

Hallo zusammen,

hier eine Beschreibung zum Umbau der Elektrik meiner Cosa auf ein sauberes und absolut stabiles 13,8V-Bordnetz.

Der Erfolg vorweg :
Die Batterie ist im Fahrbetrieb in kurzer Zeit voll durchgeladen. Mit dem Einschalten der Zündung funzen auch Anzeigen, Licht, Blinker, el. Benzinhahn, Hupe, Bremslicht, usw.. Der Anlasser zieht nun immer voll durch, das Licht ist heller und es flackert nicht. Selbst beim gleichzeitigen Bremsen und Blinken bleibt das Abblendlicht konstant hell, auch bei niedriger Drehzahl. Es macht wieder richtig Spaß zu fahren, weil sie jetzt einfach zuverlässiger ist, wie vorher.
... Eben wie beim Auto, nur auf zwei Rädern und mit mehr Frischluft.

zum Umbau :
Die Cosa hatte seit jeher das Problem gehabt, dass die Batterie im Fahrbetrieb nie voll durchgeladen wurde. Ein Umbau vom Spannungsregler hatte nur wenig Besserung gebracht. Als jetzt die Batterie (ca. 8 J. alt) mürbe war, habe ich mich mal intensiv mit dem Fehler befasst. Nach dem Motto neue Regler funzen bestimmt besser, wurde der erstmal gewechselt, mit dem Erfolg, dass der neue Regler die Batterie während der Fahrt sogar noch weiter entladen hat. Das war dann der Anlass, etwas Funktionierendes mit eigenen Mitteln zu erstellen. Also habe ich erstmal geschaut welche Teile zu Hause in meiner Bastelstube verfügbar waren und eine Schaltung entworfen. Es gibt bestimmt eine Menge fertiger IC´s, die gleiche Aufgaben erfüllen, aber so habe ich alle Anforderungen ohne große Suche und das Studieren von Datenblättern erfüllt und in den Griff bekommen.

Das Prinzip der alten Spannungsregler mit der Ableitung überschüssiger Energie ist zwar einfach zu realisieren und preiswert, aber völlig uneffizient. Das mag fürs Licht noch ausreichen, die verkürzte positive Halbwelle hat nun aber nur noch wenig Energie für die Ladung der Batterie.Die Lösung liegt also nicht in der Begrenzung der Spannung, sondern in die Umsetzung der Leistung. Es soll also die gesamte Energie der Lichtspule effektiv genutzt werden, erst die überschüssige Leistung wird geblockt.Dafür sind die Lichtspule zu ändern, der Regler zu ersetzen und zwei Komponenten anzupassen.
Und alles ist so aufgebaut, dass es wieder an den alten Platz passt …..

Die Verbindung der Lichtspule nach Masse wird getrennt und der schwarze Draht vom Massepunkt abgelötet. Stattdessen wird der Draht nun direkt mit dem offenen Ende der Spule verbunden und gut isoliert. Nach dem Stecker in der Verteilerbox auf dem Motor wird der schwarze Draht geschnitten. Ein neuer Draht (2,5 mm²) wird am Stecker angeschlossen und zum Regler gelegt. Das offene Ende des alten schwarzen Kabels, welches nun noch aus dem Kabelbaum kommt, wird an Masse angeschlossen (Motorgehäuse). Auf der anderen Seite wird das Massekabel auch ans Chassis geschraubt, der schwarze Kabelschuh wird noch fürs Relais benötigt.

Der alte Regler mit seiner Einweggleichrichtung fliegt nun raus, er hat ausgedient. Er wird durch eine eigenen Schaltung, ähnlich einem Schaltnetzteil ersetzt. Da beide Anschlüsse der Lichtspule isoliert sind, kann die Wechselspannung über einem Brückengleichrichter (und Elkos zur Siebung) in Gleichspannung umgesetzt werden. Diese Spannung muss nun noch auf den Sollwert von 13,8 Volt stabilisiert werden. Meine Schaltung (eigener Entwurf) hat dabei einen Wirkungsgrad von über 90%, somit entsteht auch bei 100% Auslastung (ca. 65 Watt) kaum Abwärme. Der Regler wird dann gerade mal handwarm. Zur Absicherung verfügt er über eine Strombegrenzung, so dass er auch einen Kurzschluss überlebt. Ab ca. 2000 U/min. stehen die 13,8V voll an und reichen für Licht und gute Batterieladung. Bei 7000 U/min. steigt die Spannung nochmal gering bis auf max. 14,1 Volt. Die 65 Watt sind aber nicht die Leistungsgrenze des Reglers, sondern die Einstellung der Strombegrenzung. Messtechnisch geht noch ´ne Ecke mehr ...

Die Ausgangsspannung wird auf ein handelsübliches KFZ-Relais geführt. Mit dem weißen Draht (+Zündung geschaltet) wird das Relais aktiviert und schaltet die Batteriespannung zwischen Regler und den Verbrauchern (siehe Schalplan). Fast alle Verbraucher funktionieren auch mit Gleichspannung, somit ist die Spannungsversorgung erstmal abgehakt.

Die zwei Ausnahmen sind der elektronische Drehzahlmesser und das Blinkerrelais. Eine Anpassung von Blinkerrelais, Armaturen und Drehzahlmesser ist daher notwendig. Diese Änderungen sind in den anderen Threads separat erklärt und ein Tipp für den richtigen Zusammenbau und die Prüfung des Drehzahlmessers mitgeliefert.

Die Bilder vom mechanischen Aufbau des Reglers sind jetzt auch da.

und wer das nachbauen will, hier noch eine Hilfe zur Speicherdrossel (L4 in der Schaltung)

Wer´s nicht probiert wird´s nicht erfahren ...

Nein, durch die Bauteilbessung gehen zwar über 70-80 Watt, aber die Lichtspule gibt bei normalen Drehzahlen nicht mehr her. Mit ca. 80 Watt Belastung habe ich den Regler im Dauerbetrieb getestet, bevor er eingebaut wurde. Das waren eine 60W-H4-Birne und eine 21W-Sofitte parallel.
Meine Erfahrung ist die, dass bei normaler Beleuchtung (originalbestückung der Lampen) die Leistung von 60 Watt kaum mal ausgeschöpft wird.

die Antwort ist recht einfach ... das wäre dann der fünfte Versuch gewesen, und da hatte ich einfach kein Bock drauf. Auch der BGM-Regler arbeitet nach dem selben Prinzip, wie die übrigen Regler, so hatte ich es zumindest den Informationen aus dem Netz entnehmen können.

Um es mal einfach darzustellen ... Man nehme einen Motor, lasse ihn immer "volle Pulle" laufen, und gibt dem Fahrzeug Bremsen, um damit dann die Geschwindigkeit auf den gewünschten Wert zu reduzieren. Das ist Hirnriss, aber so funktionieren diese Regler normalerweise

Als Elektrotechniker habe ich nicht nur mit einem Multimeter die Spannung geprüft, sondern auch mal mit einem Oszilloskop das betrachtet, was aus den Reglern so "rauskommt". Das war reichlich ernüchternd, und hat mich letztlich zum Eigenbau veranlasst. Zugegeben, die Schaltung danach mutet recht primitiv an, aber sie funktioniert sehr gut und die verwendeten Teile werden auch in Zukunft verfügbar sein. Das ist bei IC´s nicht immer der Fall.

technisch recht vereinfacht begründet :
Prinzipiell arbeiten die normalen Regler nach dem Prinzip des Phasenanschnitts. Alles was über dem Effektivwert der Sollspannung liegt, wird nach Masse abgeleitet, also "verbraten". Dabei wird zuerst einmal die Impulslänge der Wechselspannung so stark verkürzt, bis der Effektivwert der dann noch verbliebenen Wechselspannung für die direkt gespeisten Komponenten passt. Was dann noch von der positiven Halbwelle übrig ist, wird über eine Gleichrichtung an die Batterie gegeben ... und das reicht eben nicht, um diese dann auch beim Kurzstreckenbetrieb oder niedrigen Drehzahlen einigermaßen zu laden.

Durch das Umklemmen der Lichtspule stehen zuerst einmal alle Möglichkeiten zur intelligenten Nutzung der Generatorleistung zur Verfügung. Die nachfolgende Schaltung bewirkt eine Leistungsumsetzung ähnlich einem Trafo, nur eben für Gleichspannung. Das bedeutet, dass schon bei Drehzahlen ab ca. 2000 U/min. nicht nur das Licht gleichmäßig versorgt, sondern auch die Batterie richtig gut geladen wird . Und das alles Drehzahlunabhängig und flackerfrei, auch beim Blinken und gleichzeitigen Bremsen. Wenns sein muß, auch ohne Motor, dann aber natürlich zeitlich begrenzt durch die Batterie ...

Klar, für einen über 20 Jahre alten Roller ist das wie mit Kanonen auf Spatzen schießen, aber es gab (!!!) bis jetzt nichts besseres ... und es funzt super !!!
Manche versuchen eben die Kiste noch schneller zu machen, und riskieren die Zulassung.
Ich habe sie nur ein wenig besser gemacht, und verkehrssicherer.

Hallo Lukk,

Natürlich hättest du recht, wenn die Lichtspule tatsächlich noch mit einem Pol auf Masse hängen würde, dann wäre das alles für´n A... gewesen.

Nee, tatsächlich ist der erste Schritt, genau dies Verbindung direkt an der Lichtspule zu ändern. Schau mal nach dem obern Bild in meiner Beschreibung. Das obere Schaltungsbeispiel ist das der originalen Verkabelung, das Untere ist meine Änderung. Im Text ist die Umrüstung beschrieben. Das macht dann die Brückengleichrichtung möglich.
Mein Regler danach ist eigentlich nur noch eine Regelung, die aber die Spannung bis in den Millivoltbereich glättet.

@ Hassla
ganz ehrlich?
Ich hatte mehrere herkömmliche Regler probiert, da war nach meiner Meinung kein einziges zufriedenstellendes Ergebnis dabei.
Laut technischem Handbuch soll die Lichtspule schon ab etwa 1500 U/min die 60 Watt leisten, dagegen spricht meiner Meinung nach alleine schon das flackernde Licht beim Original, sobald der Blinker eigeschaltet wird. Bei mir flackert jetzt gar nichts mehr, auch nicht im Standgas bei 1000 U/min. Ab ca. 2000 U/min wird meine Batterie jetzt schon richtig geladen und die Beleuchtung funzt ohne Einschränkung. Da der Motor aber schon bei gemütlicher Fahrweise etwa 3000 dreht ist alles gut
Jetzt isses wie beim Auto, bei leerer Batterie ca. 10 Minuten fahren, und die Batterie ist scho wieder fit für die nächsten Starts OHNE Kickstarter

Und bemessen ist die Schaltung für ca. 80-90 Watt. Ich habe nur die Strombegrenzung auf etwa 75 Watt eingestellt. So kann auch ein Kurzschluss bei voller Motordrehzahl den Regler nicht zerstören. Wieviel tatsächlich geht, habe ich ehrlich gesagt gar nicht bis ans Limit probiert, nach meinen Tests aber mindestens 100 bis 120 Watt, wobei dann aber der Regler schon gut handwarm werden kann.

Gruß an alle und Danke für die Kommentare
agr