Audio en verlichting in m'n ligfiets, deel 1

Door mux op dinsdag 23 oktober 2012 21:57 - Reacties (20)
Categorie: Kunst en cultuur, Views: 5.178

Ik vond het wel weer eens tijd voor wat afwisseling, dus in plaats van een computerblog krijgen jullie dit. Zoals sommigen van jullie wellicht weten fiets ik graag, maar na jaren zwoegen op de fiets ben je op een gegeven moment wel aan wat luxers toe. Vandaar dat ik in April van dit jaar een velomobiel heb gekocht - een trapauto. Maar wat is nou een auto zonder xenon verlichting en een keiharde audioinstallatie?

Ik doe trouwens ook aan Twitter tegenwoordig: @EfficientElec



De fiets



Dit is mijn velomobiel:

Mijn alleweder onopvallend naast andere fietsen in een stalling

Een velomobiel is een overdekte ligfiets. De voornaamste reden om een velomobiel te willen is om in extreem comfort ten opzichte van elke andere soort fiets lange afstanden te kunnen rijden. Het zit geweldig (je hebt steun over je hele rug), je bent grootendeels beschermd tegen regen en wind en je hoeft je balans niet te houden. Ook is de fiets voorzien van uitstekende spiegels, een knipperlichtinstallatie en verlichting die een eeuw meegaat op de batterij. Daarnaast kun je idiote hoeveelheden bagage meenemen:

Uitstekend vervoersmiddel!

Nouja, dat was weer niet het beste voorbeeld, want hier kon ik niet bij. Maar een afgestreken winkelkarretje past goed in zo'n bakbeest, samen met de piloot. En toch... zitten er wat nadelen aan zo'n fiets.

De nadelen


Je hebt vast wel eens gehoord dat deze apparaten een arm en een been kosten. Neuh, niet echt. Echt goede exemplaren kosten 6000 à 10.000 euro - bijvoorbeeld de Velomobiel.nl Quest of Leitra, maar de variant die ik heb gekocht was tweedehands ongeveer 1000 euro. Dat is minder dan menig rechtopfiets, en je krijgt er een hoop meer voor terug. Koopje dus!

Mja, het is ook één van de minder comfortabele fietsen. Doordat deze fiets helemaal van gepopnageld aluminium is gemaakt zitten op verschillende plekken scherpe aluminium randjes. Bij koud en nat weer is het een nachtmerrie om in te stappen en met je armen tegen de koude zijwanden te komen en het ergste van alles: de hele fiets is één grote klankkast, elk geluid dat je maakt wordt uitvergroot.

Verder vind ik dat zo'n luxe apparaat ook wel wat modernere gemakken mag hebben. De verlichting die erin zit is maar een zwakke 1W LED, er is geen on-board entertainment systeem en in het donker is het behoorlijk lastig om te zien waar je je voeten moet neerzetten - of om te zien hoe hard je gaat. Er is namelijk helemaal geen verlichting binnenin. Dus wat is de oplossing?

Beats by mux


Een goede audioinstallatie is al gauw erg zwaar. M'n fiets is al zwaar genoeg, daar willen we niet nodeloos gewicht aan toevoegen. Voor de audioinstallatie kies ik dus voor lichte, fietsvriendelijke onderdelen. Zo heb ik op ebay een 16+4+4W (woofer+links+rechts) klasse-D versterker gescoord. Dat ziet er ongeveer zo uit:

Klasse-D versterker

Volgende probleem: ik wil geen bagageruimte verliezen, maar er moet wel een dikke woofer in gebouwd worden. Wat is een audioinstallatie zonder bass? Maar een bassbox is 1) lomp groot, gaat ten koste van mijn bagageruimte en 2) zwaar als je het van stijf hout wil maken. De oplossing? Glasvezel natuurlijk! Een ritje naar Poly-service om de juiste materialen te halen, en vervolgens mijn goede vriend Infant aan het werk zetten. De bassbox wordt ongeveer 8 liter, hier is een eerste ruwe schuimversie:

Bassbox in wording

Het plan is om de bassbox in hetzelfde compartiment te stoppen als waar nu het achterwiel zit, en de conus uit te laten komen in het passagierscompartiment. Ter info: het passagierscompartiment is waar je in de voorgaande foto's van mn fiets het zeiltje overheen ziet zitten. Erachter is de staartpunt, waarvan het bovenste deel bagageruimte is, en het onderste deel een grote ruimte met alleen het achterwiel andere aandrijvingsachtige onderdelen. Vandaar dat de box een vreemde vorm heeft: hij moet groot genoeg zijn voor de conus, maar ook niet zo groot dat hij het wiel in de weg gaat zitten. Hij moet dus een beetje bijgeschaafd worden:

Work it!

En vervolgens ingelamineerd in glasvezel en epoxyhars:

http://tweakers.net/ext/f/6r8rUPahCZ7SnddJCoPi6CB7/full.jpg

De flapjes zijn er om hem later in de fiets te kunnen lijmen. Daarover gesproken, past hij wel? Laten we de fiets eens omkeren, het wiel en de achterbrug eruit halen en hem passen:

Past-ie?

En laten we hem dan ook maar meteen erin lijmen. Dat gebeurt met Poly-max, een van de merknamen voor polymeerkit:

En erin gekit

Maar... wacht. Heb je er nou een solide blok schuim in gekit? Hoe... is dat een bassbox? Nou, van tevoren heb ik hem natuurlijk wel even uitgehold:

Het uitgeholde schuim

Vervolgens het probleem: waar stop ik de conus? Nou, die gaat in het passagierscompartiment. Hup, fiets weer rechtop, stoel eruit en eens een gaatje maken ruwweg waar we de box erin hebben geplakt:

Daar zit een gat

En hup, de conus erin

Testopstelling: maakt het geluid?

Je ziet hier ook meteen de versterker (rode printplaatje) en een batterij (helderblauwe staaf) in liggen. Ik moest natuurlijk wel meteen even kijken of de bass voldeed. Het voldeed. Oh, en natuurlijk heb ik de bassbox helemaal volgepropt met schuim om nare reflecties en rammelende zaken te voorkomen.

Isolatie


Over schuim gesproken... Ik zei toch dat de fiets zo'n grote rammelbak was? Nou, samen met het inbouwen van de audio is de hele binnenkant van de fiets beplakt met noppenschuim en vlak PU-schuim. Interessant genoeg was de grootste offender in mijn fiets de ruimte waarin het achterwiel zit, of beter gezegd de twee aluminium platen die om het wiel heen zitten:

Zo ziet het achterwielcompartiment er nu uit

Links en rechts van het wiel zie je nog net een randje PU-schuimplaat zitten, dat zit tegen de hele binnenwand aan. Ook de voorkant van de fiets is aangepakt:

Op z'n kop!

Schuimbekleding

Schuimbekleding (2)

De verlichting


Zoals gezegd heeft m'n fiets op het moment een 1W LED voorlamp. Maar waarom 1W en niet, bijvoorbeeld, 20W? Nou, dat vroeg ik mij ook af en het antwoord was: mja, eigenlijk geen reden. Dus maakte ik maar een 20W voorlicht.

Als basis voor de lamp gebruik ik Cree XM-L LEDs. Dit zijn momenteel de meest efficiënte LEDs die je kunt kopen, met ca. 1000 lumen output bij een stuurstroom van 3A (wat overeenkomt met ca. 10W). En in mijn fiets komen twee van deze exemplaren te zitten. Helaas kun je niet echt fietsverlichting op basis van deze LEDs kopen, en al helemaal niet met de eisen die ik eraan stel. Ik wil bijvoorbeeld graag een redelijk brede (15 à 20 graden) stralingshoek, dimlicht én groot licht en een zo hoog mogelijke efficiëntie, maar dan wel in een aangename lichttemperatuur.

Echter, de enige manier om als consument aan deze LEDs te komen is door op ebay zaklampjes te kopen, maar deze zijn zelden een aangename kleurtemperatuur, hebben slechte kwaliteit elektronica, oververhitten na enige tijd en zijn niet gemakkelijk als dim- en grootlicht in te stellen. Dus wat doe je dan? Je ontwerpt het zelf. Hierbij presenteer ik de Efficient Electronics XMLight:

PCB van de XMLight

Geassembleerd en ingespoten

Efficient Electronics XMLight

Het ziet er misschien niet direct uit als een fietsvoorlicht, maar dat komt doordat ik in mijn fiets hoopjes ruimte voor het voorlicht heb. Ik kan dan ook kwistig zijn met het volume van m'n ontwerp. Op de printplaat zie je allereerst natuurlijk de lens met daaronder, uiteraard niet zichtbaar maar zeker wel aanwezig, de LED. Direct naast de lens zitten twee schroeven die de printplaat stevig op het koelblok vasthouden. Het is ook wel interessant om te zeggen dat de printplaat flinterdun is: op die manier wordt de warmte die de LED produceert zo snel mogelijk doorgegeven aan het koelblok.

Links van de LED zit de regelelektronica. Dit is gebaseerd op de A6210 LED driver plus wat magische mux-saus. Op de hoek van de PCB zitten de aansluitpunten. Deze heb ik vormgegeven als 'vingers' zodat ik er direct draden op kan solderen en er een krimpkous omheen kan doen zodat er geen water bij de contactpunten kan komen. Om het circuit te beschermen tegen overspanning zit er een klein beveiligingscircuit op. Ook is de hele printplaat, zoals op de tweede foto goed is te zien, ingespoten met Plastik-spray, een zogenaamde conformal coating die de printplaat beschermt tegen vocht en troep.

Losse eindjes



Dit was deel 1 van deze impromptu miniblogserie. Binnenkort de conclusie. Zal het allemaal werken? Hoeveel keren ben ik aangehouden door de politie vanwege het lawaai? En hoeveel mensen hebben permanent hun zicht verloren door mijn verlichting?

Ohja, en vergeet niet te stemmen!

Stem op mij voor de ASN Bank Wereldprijs 2012 - Publieksprijs

Volgende: Audio en verlichting in m'n ligfiets, deel 2 10-'12 Audio en verlichting in m'n ligfiets, deel 2
Volgende: Fluffy2 - stroommeting & hoe werkt een VRM? 10-'12 Fluffy2 - stroommeting & hoe werkt een VRM?

Reacties


Door Tweakers user pythagorasABC, dinsdag 23 oktober 2012 22:36

Ik moet zeggen dat ik vind dat je altijd leuke blogs maakt, maar ik vraag me wel af waar je de tijd en het geld vandaan haalt om dit allemaal te doen(behalve reclame maken voor bax shop ;) ). Of verwacht je geld te gaan verdienen met Fluffy? Aangezien je zegt dat alles open source zal worden.

Door Tweakers user Snippo, dinsdag 23 oktober 2012 23:50

Besef je wel dat je met 2 XM-L LED's een ontzettende bak met licht krijgt op je fiets? :p
Ik zou er in ieder geval voor zorgen dat je ze kan dimmen of goed naar beneden richt zodat je niemand verblindt.

Mooi project :).


Door Tweakers user 195780, woensdag 24 oktober 2012 05:16

Je dacht bij jezelf een ligfiets valt toch al zo slecht op, dan kan een oorverdovende audio installatie er ook nog wel bij.
Om niet in de verleiding te komen zelf te gaan opletten. :+

Erg leuke fiets trouwens, je projectje 'breedstralers' spreekt mij uit gezondheidsoverwegingen iets meer aan. 8-)

Ik zie de aandrijfketting door een lange buis lopen, geeft dat niet veel wrijving??

Door Tweakers user mux, woensdag 24 oktober 2012 09:07

pythagorasABC schreef op dinsdag 23 oktober 2012 @ 22:36:
Ik moet zeggen dat ik vind dat je altijd leuke blogs maakt, maar ik vraag me wel af waar je de tijd en het geld vandaan haalt om dit allemaal te doen(behalve reclame maken voor bax shop ;) ). Of verwacht je geld te gaan verdienen met Fluffy? Aangezien je zegt dat alles open source zal worden.
Sluikreclame FTW! De tijd heb ik niet, het geld valt wel mee (ik heb geen auto, dus voilà, paarhonderd euro per maand extra die ik in m'n fietsen kan steken). En hoe ik m'n geld verdien? Daar komt later ook nog wel eens een blog over ;)
Snippo schreef op dinsdag 23 oktober 2012 @ 23:50:
Besef je wel dat je met 2 XM-L LED's een ontzettende bak met licht krijgt op je fiets? :p
Ik zou er in ieder geval voor zorgen dat je ze kan dimmen of goed naar beneden richt zodat je niemand verblindt.

Mooi project :).
Yep, er zitten nu LEDIL 15deg lenzen op, maar dat is niet genoeg om verblinding te stoppen. Ik ga even kijken of ik m'n raytracing-programma's nog kan bedienen en een geschikte reflector maken die het licht dat te hoog wordt uitgestraald afkapt. Met de wonderen van 3d-printers kan dat dan heel exact gemaakt worden. Er zit ook een dimstand op, maar zelfs dan komt er nog aanzienlijk meer licht uit dan m'n huidige voorlamp.
Johnbytheway schreef op woensdag 24 oktober 2012 @ 05:16:
Je dacht bij jezelf een ligfiets valt toch al zo slecht op, dan kan een oorverdovende audio installatie er ook nog wel bij.
Om niet in de verleiding te komen zelf te gaan opletten. :+
Kijk, now you're thinking with portals.
Erg leuke fiets trouwens, je projectje 'breedstralers' spreekt mij uit gezondheidsoverwegingen iets meer aan. 8-)

Ik zie de aandrijfketting door een lange buis lopen, geeft dat niet veel wrijving??
Yup, dat geeft teveel wrijving. In het geheel ben ik niet echt blij met de aandrijflijn, maar de beste oplossing hiervoor (geleiderwieltjes overal + een demonteerbare glasvezel kettingkast om de ketting en berijder te beschermen) kost bakken met tijd om te maken. Dat komt later nog eens.

Door Tweakers user Rowdy.nl, woensdag 24 oktober 2012 09:36

Johnbytheway schreef op woensdag 24 oktober 2012 @ 05:16:
[..]

Ik zie de aandrijfketting door een lange buis lopen, geeft dat niet veel wrijving??
My thoughts exactly; dat moet toch ook een hoop kabaal maken?

Door Tweakers user Damic, woensdag 24 oktober 2012 11:14

Een soort cardan systeem dat in lagers draait, zou en oplossing zijn. Kun je zelfs mooi wegstoppen in de midden tunnel.

Door Tweakers user masauri, woensdag 24 oktober 2012 12:02

Als je de bass open zet krijg je zeker nog een extra boost door de geluidsgolven? 8)7

Door Tweakers user Snowmiss, woensdag 24 oktober 2012 13:17

Leuk, ik lees dit bij mijn ouders vandaan. Kan ik mooi nog een keer stemmen vanaf een ander IP-adres ;)

Door Tweakers user i-chat, woensdag 24 oktober 2012 14:03

zo'n fiets wil ik ook...

maar ik heb altijd het idee dat zo'n kreng te krap zou zijn... 86kg @ 1m87,
ander puntje dat ik nog mis, is een beetje extra vermogen, je hebt wel van die electromotortjes voor op een fiets ... maar die stoppen bij 20km/h. wat mij dus briliant zou zijn, (als ik daar ooit nog eens geld voor kan vrijmaken, is een ligfiets, al dan niet voorzien van zonnecellen (voor wat meer actieradius), terugwinning van energie bij remmen, en trap ondersteuning tot +/- 50km/h die boxen kunnen dan wel achterwege blijven, maar een dashboard met snelheid, verlichting en navigatie zou ik dan WEL weer graag terugzien...

maar goed, dat zal dan nog wel een jaar of 3 tot 5 sparen worden, en zelfs dan moet ik nog iemand zien te vinden die kan helpen bij het ontwerp.

Door Tweakers user mux, woensdag 24 oktober 2012 14:53

Euh... ik ben 115kg@1m88 :P en nog ruimte over. De alleweder is (samen met de C-alleweder/Versatile) de ruimste velomobiel.

Een elektromotor heeft niet zoveel zin in een ligfiets; misschien wel als je in berg/heuvelachtig gebied woont, maar op vlak land fiets je redelijk moeiteloos constant 30km/h.

Ik ga ook (ergens in de toekomst, ws volgend jaar pas weer) een 'echt' dashboard maken, maar voor nu is het gewoon even nodig om entertainment en beter licht in te bouwen.

Door Tweakers user Jaaap, woensdag 24 oktober 2012 16:56

Ondanks dat je printplaat erg dun is lijkt de warmtegeleiding van LED naar koelblok niet echt sterk.

Heb je daar nog iets speciaals voor gedaan?

Door Tweakers user mux, woensdag 24 oktober 2012 16:59

Waarom lijkt het niet sterk?

Door Tweakers user Mr_gadget, woensdag 24 oktober 2012 22:40

Omdat het plastic is bedoeld hij denk ik? Ik vermoed dat je de aansluitingen van de led heb doorgemetaliseerd naar de andere kant van de board?
Wat voor beveliging zit er op als ik vragen mag? Een polyfuse?

[Reactie gewijzigd op woensdag 24 oktober 2012 22:42]


Door Tweakers user mux, woensdag 24 oktober 2012 23:00

Er zitten vrij heftige thermal vias direct onder de LED:

[img=400,397]http://tweakers.net/ext/f/F3PBwtE11sucnUztYtlTkGxF/full.jpg[/img]

Totale thermische impedantie is veel lager dan 1K/W voor de hele chain van bord tot lucht, en de LED zelf heeft ongeveer 2.5K/W junction-to-solder point thermische weerstand. Totaal warmt de LED dus op naar ongeveer 35 graden boven ambient. Voor een XM-L op vol vermogen is dat heel netjes, veel beter dan de 85+ graden die de meeste zaklampen halen. De lichtopbrengst van LEDs kakt ook behoorlijk in als de temperatuur van de die hoger wordt, dus dit was een ontzettend belangrijke design requirement.

Verder is een polyfuse niet echt mogelijk helaas; de lamp werkt van 6.8-40V en moet daarbij dus iets tussen 0.25 en 2A kunnen verwerken; een polyfuse van 2A/50V is niet SMD te krijgen. Bovendien is m'n fiets in het geheel al afgezekerd, dus als er echt iets gevaarlijks mag gebeuren springt er een automatische zekering uit.

De ingangsbeveiliging die er wel op zit is een TVS of zener (in mijn geval zit er een zener op) tegen inschakelpieken op de powerlijn en R-C-D ingangsbeveiliging op de logic inputs. Op die manier kunnen ook de logic inputs 5-40V verwerken, dus kan ik direct met lijnspanning logic schakelen. Wel zo handig.

Door Tweakers user AlexV, donderdag 25 oktober 2012 17:01

i-chat schreef op woensdag 24 oktober 2012 @ 14:03:
ander puntje dat ik nog mis, is een beetje extra vermogen, je hebt wel van die electromotortjes voor op een fiets ... maar die stoppen bij 20km/h. wat mij dus briliant zou zijn, (als ik daar ooit nog eens geld voor kan vrijmaken, is een ligfiets, al dan niet voorzien van zonnecellen (voor wat meer actieradius), terugwinning van energie bij remmen, en trap ondersteuning tot +/- 50km/h die boxen kunnen dan wel achterwege blijven, maar een dashboard met snelheid, verlichting en navigatie zou ik dan WEL weer graag terugzien...
Probleem alleen is dat je dan een kentekenplaatje nodig zal hebben (gemotoriseerd voertuig), dat je een helm op moet en dat ie gekeurd zal moeten worden en dergelijke. De reden dat elektrische fietsen niet harder gaan dan 25 km/h is omdat ze dan nog als snorfiets tellen voor de wet, en dat maakt het één en ander een stukje makkelijker. Zodra jij 45 km/h wil met een fiets (en dit met behulp van een motortje doet) dan geldt het als een bromfiets.

Door Tweakers user Mr_gadget, vrijdag 26 oktober 2012 13:25

mux schreef op woensdag 24 oktober 2012 @ 23:00:

De ingangsbeveiliging die er wel op zit is een TVS of zener (in mijn geval zit er een zener op) tegen inschakelpieken op de powerlijn en R-C-D ingangsbeveiliging op de logic inputs. Op die manier kunnen ook de logic inputs 5-40V verwerken, dus kan ik direct met lijnspanning logic schakelen. Wel zo handig.
Interessant! Volgens Google is een R-C-D beveiliging een soort aardlek schakelaar maar deze werkt alleen voor AC. Misschien kan de beveiligingen nog verder toelichten in je volgende post? :)

Door Tweakers user mux, vrijdag 26 oktober 2012 20:05

Ha, RCD is iets anders dan wat ik bedoel, namelijk weerstand-condensator-(zener)diode. Het is simpelweg een RC-circuit + zenerdiode. Weerstand beperkt de stroom die kan lopen, condensator vertraagt de dV/dt (zodat je ook een klein beetje hysterese krijgt; in m'n fiets zitten lekker bouncy schakelaars) en de zener beperkt de maximumspanning die op de inputs komt te staan. Is in principe alles wat je nodig hebt in een low-energy omgeving met trage inputs.

Door Erwin, maandag 29 oktober 2012 11:19

Grappig, deze Flevobike Alleweder Series II was eens de mijne!

Zie http://almereweder.blogspot.nl/

Die oude verlichting en accu's heb ik er destijds in gezet. Leuk om te zien dat je zo veel werk steekt in die Velomobiel!

Door Tweakers user mux, dinsdag 30 oktober 2012 23:04

Ha! ik had al eens geprobeerd uit te vinden wie die elektra er nou in had gezet (het is namelijk opvallend goed gedaan, moet iemand met enige elektrische aanleg zijn geweest), maar de vorige eigenaar wist dat me niet meteen te vertellen. Ik zal je eens een mailtje sturen ;)

Reageren is niet meer mogelijk