-
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Betreiben einer Fahrradbeleuchtung sowie eine Schaltung zum Betreiben einer elektrischen Last, beispielsweise eines Fahrradscheinwerfers, an einem Fahrrad. Insbesondere findet die vorliegende Erfindung Anwendung beim Betrieb der Fahrradbeleuchtung, also eines Frontscheinwerfers und/oder eines Fahrradrücklichtes, bei sogenannten „E-Bikes”, also bei Fahrrädern, die einen elektrischen Antrieb oder einen elektrisch unter-stützenden Antrieb aufweisen.
-
Bei elektrisch betriebenen Fahrrädern oder bei Fahrrädern, die einen elektrisch unterstützenden Antrieb aufweisen, ist ein Akkumulator ausgebildet, mit welchem ein elektrischer Motor betrieben wird, der das Fahrrad antreibt oder den das Fahrrad antreibenden Benutzer unterstützt. Insbesondere die zweite Alternative erfreut sich steigender Beliebtheit. Auch solche mit einem elektrischen Zusatzantrieb ausgerüsteten Fahrräder müssen eine Beleuchtung aufweisen, um andere Verkehrsteilnehmer auf den Fahrradfahrer, insbesondere bei Dunkelheit, auf sich aufmerksam zu machen. Insbesondere in einem solchen Fall ist es von Vorteil, die Beleuchtung des Fahrrades nicht ausschließlich über den entsprechenden Akkumulator des Fahrrades zu betreiben, da dessen Ladung primär zum Betrieb des elektrischen Motors gedacht ist, nicht jedoch zum Betrieb der Beleuchtung des Fahrrades. Andererseits sollen auch hohe Sicherheitsstandards erfüllt werden, um den Benutzer des Fahrrades sicher und zuverlässig durch den Straßenverkehr führen zu können.
-
Von daher liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile zumindest teilweise zu überwinden und insbesondere ein Verfahren zum Betreiben eines Fahrradscheinwerfers bereitzustellen, bei welchen unabhängig von der Fahrsituation bei einem mit einem elektrischen Zusatzantrieb versehenen Fahrrad eine sichere Beleuchtung gewährleistet werden kann. Ferner soll insbesondere auch eine entsprechende Schaltung zum Betreiben einer elektrischen Last angegeben werden.
-
Diese Aufgaben werden gelöst mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche, die jeweiligen abhängigen Ansprüche sind auf vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung gerichtet.
-
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben einer Fahrradbeleuchtung mit einer Gleichspannungs- und einer Wechselspannungsquelle, umfasst die folgenden Schritte:
- – Überwachen einer Spannungsamplitude der Wechselspannungsquelle;
- – Betreiben mindestens einer Lichtquelle der Fahrradbeleuchtung durch die Wechselspannungsquelle, wenn die Spannungsamplitude über einem vorgebbaren Spannungsgrenzwert liegt; und
- – Betreiben der mindestens einen Lichtquelle der Fahrradbeleuchtung durch die Gleichspannungsquelle, wenn die Spannungsamplitude kleiner oder gleich dem Spannungsgrenzwert ist.
-
Unter einer Fahrradbeleuchtung wird ein Fahrradscheinwerfer und/oder ein Rücklicht verstanden. Unter einer Wechselspannungsquelle wird insbesondere ein Dynamo, bevorzugt ein Nabendynamo, verstanden. Unter einer Gleichspannungsquelle wird insbesondere ein aufladbarer Akkumulator verstanden, beispielsweise ein Lithium-Ionen-Akku oder ähnliches. Unter dem Betreiben einer Lichtquelle mit einer bestimmten Spannungsquelle, beispielsweise der Wechselspannungsquelle, wird verstanden, dass die Lichtquelle, beispielsweise eine Lampe oder mindestens eine Leuchtdiode (LID), mit der Spannungsquelle verbunden wird. Hierbei kann es sich um die Lichtquelle eines Fahrradscheinwerfers und/oder eines Rücklichtes eines Fahrrades handeln. Gegebenenfalls können hier weitere Elemente zwischengeschaltet werden, beispielsweise ein Gleichrichter oder ähnliches. Unter dem Betreiben der Lichtquelle mit der Gleichspannungsquelle wird die Herstellung und Aufrechterhaltung einer elektrischen Verbindung der Lichtquelle mit der Gleichspannungsquelle, also beispielsweise dem Akkumulator, verstanden.
-
Unter dem Begriff Spannungsamplitude wird die Amplitude der Wechselspannung verstanden, also der maximale Wert der Spannung, beispielsweise entsprechend dem in der deutschen Industrienorm DIN 40110-1 („Wechselstromgrößen”) als Amplitude û definiertem Wert.
-
Das erfindungsgemäße Verfahren überwacht die Amplitude der Wechselspannung. Diese Spannungsamplitude ist abhängig von der entsprechenden Rotationsgeschwindigkeit des Dynamos und damit von der Fahrgeschwindigkeit des Fahrrades. Ist diese Geschwindigkeit zu langsam, liegt eine Wechselspannung vor, deren Amplitude nicht ausreicht, die entsprechende Lichtquelle zum Leuchten zu bringen, insbesondere wenn eine LED als Lichtquelle eingesetzt wird, oder wenn die Leuchtstärke der Lichtquelle zu gering ist. Insbesondere bei kleinen Fahrtgeschwindigkeiten ist es beim Einsatz mindestens einer Leuchtdiode als Lichtquelle möglich, dass die Spannungsamplitude nicht ausreicht, diese mindestens eine Leuchtdiode zum Leuchten zu bringen. Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt es damit, bei niedrigen Fahrtgeschwindigkeiten auf die Gleichspannungsquelle umzuschalten und somit auch bei niedrigen Fahrtgeschwindigkeiten und im Stand des Fahrrades für eine sichere Beleuchtung desselben zu sorgen.
-
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird weiterhin die Umgebungshelligkeit überwacht und die Lichtquelle von der Wechsel- und der Gleichspannungsquelle getrennt, wenn die Umgebungshelligkeit über einem vorgebbaren Helligkeitsgrenzwert liegt.
-
Die Überwachung der Umgebungshelligkeit kann insbesondere durch eine entsprechende Fotoelektrode oder ein Fotoelement erfolgen. Diese Ausgestaltung des Verfahrens erlaubt den automatischen Betrieb des Fahrradscheinwerfers und/oder des Rücklichtes, bei dem zusätzlich zu der geschwindigkeitsabhängigen Schaltung die Lichtquelle nur aktiviert wird, wenn das Fahrrad durch eine dunkle Umgebung fährt, also beispielsweise in der Nacht oder durch einen Tunnel bewegt wird. Dies erlaubt weiterhin eine Schonung des Akkumulators, da dann selbst bei kleinen Fahrtgeschwindigkeiten bei genügend großer Umgebungshelligkeit dieser nicht zum Betrieb des Fahrradscheinwerfers herangezogen wird.
-
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst die Gleichspannungsquelle mindesten einen Akkumulator, wobei dieser durch die Wechselspannungsquelle beladen wird, wenn die Lichtquelle nicht betrieben wird.
-
Insbesondere dann, wenn auch die Umgebungshelligkeit überwacht wird und der Fahrradscheinwerfer nicht betrieben wird, wenn es hell genug ist, kann dann der durch die Wechselspannungsquelle erzeugte Strom vorteilhaft zum Laden des als Gleichspannungsquelle ausgebildeten Akkumulators genutzt werden.
-
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Lichtquelle deaktiviert, wenn die Spannungsamplitude der Wechselspannung einen vorgebbaren Untergrenzwert für einen vorgebbaren Zeitraum unterschreitet.
-
Bei Fahrrädern mit einem Dynamo als Wechselspannungsquelle ist die Spannungsamplitude gleichzeitig ein gewisses Maß für die Geschwindigkeit. Durch Festlegen eines Untergrenzwertes kann dann, wenn das Fahrrad steht oder sehr langsam bewegt wird, nach einer gewissen Zeit die Lichtquelle deaktiviert werden. Dies bewirkt beim Abstellen des Fahrrades, dass der Fahrradscheinwerfer und/oder das Rücklicht noch eine Weile nachleuchtet und sich dann selbsttätig abschaltet. Dieses Nachleuchten kann beispielsweise beim Fahrradscheinwerfer zum Ausleuchten eines Hauseinganges beim Abstellen des Fahrrades zum Finden des Schlüsselloches beim Aufschließen genutzt werden. Es bewirkt gleichzeitig, dass die Gleichspannungsquelle oder der Akkumulator nicht unnötig beim Abstellen des Fahrrades belastet wird. Durch die Vorgabe eines nicht zu kleinen Zeitraumes kann es auch vermieden werden, dass das Licht beim Warten bspw. an einer Ampel oder Schranke ungewollt ausgeht. Es ist auch möglich, dass nur das Rücklicht für eine gewisse Zeit nachleuchtet, um den Akkumulator weiter zu schonen.
-
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Schaltung zum Betreiben einer elektrischen Last an einem Fahrrad vorgeschlagen, zumindest umfassend:
- – einen Wechselspannungsanschluss zum Anlegen einer Wechselspannung,
- – einen Gleichspannungsanschluss zum Anlegen einer Gleichspannung,
- – einen mit dem Wechselspannungsanschluss verbundenen Vergleicher zum Vergleichen einer Spannungsamplitude mit einem vorgebbaren Grenzwert,
- – ein Schaltelement zum wechselweisen Verbinden der elektrischen Last mit dem Gleichspannungs- oder Wechselspannungsanschluss in Abhängigkeit von den Ausgangswerten des Vergleichers.
-
Bevorzugt ist die erfindungsgemäße Schaltung zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet. Unter einer elektrischen Last kann insbesondere mindestens eine Lichtquelle eines Fahrradscheinwerfers, mindestens eine Lichtquelle eines Rücklichts und/oder ein zu ladender elektrischer Akkumulator verstanden werden. Das Schaltelement der erfindungsgemäßen Schaltung ist bevorzugt in der Lage, Eingabedaten auszuwerten und basierend auf diesen Eingabedaten zu entscheiden, welche Schaltung durchgeführt werden muss, dass heißt ob die elektrische Last mit dem Gleichspannungs- oder dem Wechselspannungsanschluss verbunden werden soll oder ob die elektrische Last von beiden getrennt (abgeschaltet) werden soll.
-
Grundsätzlich ist das Schaltelement geeignet, die elektrische Last mit dem Gleichspannungsanschluss oder dem Wechselspannungsanschluss zu verbinden. Hierbei wird insbesondere das am Wechselspannungsanschluss anliegende Signal ausgewertet und insbesondere verglichen, ob dieses unterhalb eines vorgebbaren Grenzwertes ist. In diesem Fall wird das Schaltelement so eingesetzt, dass die elektrische Last mit dem Gleichspannungsanschluss verbunden wird. Bei Überschreiten des vorgebbaren Grenzwertes wird die elektrische Last mit dem Wechselspannungsanschluss verbunden. Die Schaltung ist bevorzugt Teil eines Fahrradscheinwerfers und dient der Steuerung der mindestens einen Lichtquelle des Fahrradscheinwerfers in Abhängigkeit zumindest von der Spannungsamplitude einer am Wechselspannungsanschluss anliegenden Wechselspannung.
-
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Schaltung umfasst diese weiterhin einen Helligkeitssensor, der mit dem Schaltelement verbindbar ist, wobei das Schaltelement so ausgestaltet ist, dass bei Überschreiten eines vorgebbaren Helligkeitsgrenzwertes die elektrische Last von Wechsel- und Gleichspannungsanschluss getrennt wird.
-
So ist es möglich, mit dieser Schaltung beispielsweise einen Fahrradscheinwerfer so anzusteuern, dass bei Tageslicht dieser nicht leuchtet, also eine Lichtquelle des Fahrradscheinwerfers nicht mit Wechsel- oder Wechselspannungsanschluss verbunden wird, während dies im Dunkeln der Fall ist.
-
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Schaltung ist ein Zeitelement ausgebildet, welches mit dem Vergleicher und dem Schaltelemente verbindbar ist, wobei das Schaltelement so ausgestaltet ist, dass bei Unterschreiten eines vorgebbaren Untergrenzwertes der Spannungsamplitude der am Wechselspannungsanschluss anliegenden Wechselspannung für eine über das Zeitelement vorgebbaren Zeitraum die elektrische Last von dem Gleichspannungsanschluss getrennt wird.
-
Diese Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Schaltung kann insbesondere dafür genutzt werden, beim Stillstand des Fahrrades die elektrische Last noch für ein gewissen Zeit zu betreiben, insbesondere die Lichtquelle des Fahrradscheinwerfers und/oder des Rücklichtes noch für eine gewisse Zeit nach Abstellen des Fahrrades in Betrieb zu halten. Sobald der Untergrenzwert wieder überschritten wird, wird die elektrische Last normal weiterbetrieben. So wird gewährleistet, dass beim Betreiben eines Fahrradscheinwerfers dieser immer dann leuchtet, wenn das Fahrrad in Bewegung ist und für einen gewissen einstellbaren Zeitraum nachleuchtet, wenn das Fahrrad abgestellt wurde.
-
Die für das erfindungsgemäße Verfahren offenbarten Details und Vorteile lassen sich auf die erfindungsgemäße Schaltung übertragen und anwenden und umgekehrt. Die erfindungsgemäße Schaltung ist insbesondere zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet und bestimmt. Im Folgenden wird die Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert, ohne auf die dort gezeigten Merkmalskombinationen beschränkt zu sein. Es zeigt schematisch:
-
1: ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Schaltung im Überblick.
-
1 zeigt schematisch eine erfindungsgemäße Schaltung 1 zum Betreiben einer elektrischen Last 2 an einem nicht gezeigten Fahrrad. Diese elektrische Last 2 umfasst bevorzugt die Lichtquelle eines Fahrradscheinwerfers und/oder Rücklichts. Die elektrische Schaltung 1 umfasst einen Wechselspannungsanschluss 3 zum Anlegen einer Wechselspannung. An diesem Wechselspannungsanschluss 3 wird üblicherweise eine Wechselspannungsquelle 4 wie beispielsweise ein Dynamo angeschlossen. Weiterhin umfasst die Schaltung 1 einen Gleichspannungsanschluss 5 zum Anlegen einer Gleichspannung, an den üblicherweise eine Gleichspannungsquelle 6 beziehungsweise ein Akkumulator angeschlossen wird. Mit dem Wechselspannungsanschluss 3 ist ein Vergleicher 7 verbunden oder verbindbar, insbesondere über einen Schalter trennbar verbunden. In diesem Vergleicher 7 wird die am Wechselspannungsanschluss 3 anliegende Wechselspannung mit einem vorgebbaren Grenzwert verglichen. Der Vergleicher 7 ist ebenfalls mit einem Schaltelement 8 verbunden, in dem in Abhängigkeit vom Ergebnis des Vergleichs im Vergleicher 7 die Last 2 entweder mit dem Wechselspannungsanschluss 3 oder dem Gleichspannungsanschluss 5 verbunden wird. Hierbei verbindet das Schaltelement 8 die elektrische Last 2 mit dem Wechselspannungsanschluss und betreibt damit die elektrische Last 2 mit der Wechselspannungsquelle 4, wenn die Spannungsamplitude über einem vorgebbaren Spannungsgrenzwert liegt. Das Schaltelement 8 verbindet die elektrische Last mit dem Gleichspannungsanschluss 5, wenn die Spannungsamplitude kleiner oder gleich dem vorgebbaren Spannungsgrenzwert ist. Dann wird die elektrische Last durch die Gleichspannungsquelle 6 betrieben.
-
Die Schaltung 1 umfasst weiterhin einen Helligkeitssensor 9. Dieser Helligkeitssensor reagiert auf den Einfall von Licht 10. Der Helligkeitssensor 9 ist hier mit dem Schaltelement 8 verbunden gezeigt, diese Verbindung kann durch einen entsprechenden nicht gezeigten Schalter trennbar gestaltet werden. Bei Überschreiten eines vorgebbaren Helligkeitsgrenzwertes wird die elektrische Last 2 durch das Schaltelement 8 von dem Wechselspannungsanschluss 3 und dem Gleichspannungsanschluss 5 getrennt. Dies bewirkt, dass dann, wenn das Fahrrad durch eine helle Umgebung bspw. am Tag bewegt wird, die elektrische Last wie bspw. der Fahrradscheinwerfer nicht betrieben wird.
-
Weiterhin umfasst die Schaltung 1 ein Zeitelement 11, welches mit dem Schaltelement 8 verbunden ist. Auch diese Verbindung ist schaltbar durch einen nicht gezeigten elektrischen Schalter ausführbar. Das Schaltelement 8 nutzt das Zeitelement 11, um eine bestimmte Zeitdauer zu bestimmen. Wird ein vorgebbarer Untergrenzwert der Spannungsamplitude unterschritten, wird davon ausgegangen, dass das Fahrrad zum Stillstand gekommen ist. Hierbei kann es sich entweder um einen Zwischenstopp beispielsweise an einer Ampel oder Schranke oder um das vorerst endgültige Abstellen des Fahrrades handeln. Um hier zu gewährleisten, dass einerseits bei einem Zwischenstopp die elektrische Last 2, also beispielsweise den Fahrradscheinwerfer weiter zu betreiben und andererseits dafür zu sorgen, dass es bei einem endgültigen Stopp nicht zum Entladen des als Gleichspannungsquelle 6 vorgesehenen Akkumulators kommt, wird für diese Zeit die elektrische Last 2 wie der Fahrradscheinwerfer weiter betrieben und danach abgeschaltet. Dies geschieht dadurch, dass Schaltelement 8 nach Verstreichen der über das Zeitelement 11 überwachten Zeitdauer vom Gleichspannungsanschluss 6 trennt. Die erfindungsgemäße Schaltung 1 kann Teil eines Fahrradscheinwerfers 12 sein.
-
Stellt die elektrische Last 2 mindestens eine Leuchtdiode, beispielsweise als Lichtquelle eines Fahrradscheinwerfers 12 dar, ist in vorteilhafter Weise ein Stromregelmittel 13 zur Regelung des zur elektrischen Last 2 fließenden Stroms in solcher Art und Weise, dass die Leuchtdiode betrieben werden kann, ausgebildet. Weiterhin umfasst die Schaltung mindestens einen Verbraucheranschluss 14, an den ein Verbraucher, beispielsweise ein Rücklicht, angeschlossen werden kann. So kann eine entsprechende Schaltung 1 in einem Frontscheinwerfer 12 ausgebildet sein und gleichzeitig die Steuerung des Rücklichtes übernehmen. Insbesondere dann, wenn ein Rücklicht und/oder eine Glühlampe als Lichtquelle an den Verbraucheranschluss 14 angeschlossen werden können, kann ein Spannungsregelmittel 15 zwischen Schaltmittel 8 und Verbraucheranschluss 14 ausgebildet sein, über welches eine konstante Spannung an den Verbraucheranschluss 14 abgebbar ist.
-
Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Schaltung 1 erlauben es, einen Fahrradscheinwerfer 12 an einem Fahrrad zu betreiben, welches einen elektrischen Zusatzantrieb aufweist und dabei in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit des Fahrrades entweder einen Dynamo als Wechselspannungsquelle 4 oder einen Akkumulator als Gleichspannungsquelle 6 zu verwenden, ohne dass die Gefahr der zu tiefen Entladung des Akkumulators besteht.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Schaltung
- 2
- elektrische Last
- 3
- Wechselspannungsanschluss
- 4
- Wechselspannungsquelle
- 5
- Gleichspannungsanschluss
- 6
- Gleichspannungsquelle
- 7
- Vergleicher
- 8
- Schaltelement
- 9
- Helligkeitssensor
- 10
- Licht
- 11
- Zeitelement
- 12
- Fahrradscheinwerfer
- 13
- Stromregelmittel
- 14
- Verbraucheranschluss
- 15
- Spannungsregelmittel
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Nicht-Patentliteratur
-
- Industrienorm DIN 40110-1 [0007]
