veni, vidi, fietsie

ervarings met de forumslader

Omdat nerdisme in elke vorm beloond moet worden, heb ik voor 105 euri een forumslader bij Jens in Duitsland besteld. De oorzaak is dat ik een 37 euro ding had gekocht ooit, en daar kon ik prima mee uit te voeten op de Motorola Defy, maar toen het mini USB stekkertje het voor de tweede keer begaf, heb ik onderweg naar Kroatië een nieuwe smartfoon moeten kopen. Die deed het niet met me ouwe oplader. Dus toen had ik nog een andere oplader gekocht en die deed het ook niet en toen ben ik gewoon maar verder gefietst zonder opladen tijdens het rijden.

forumsladerDe nieuwe telefoons stellen meer eisen aan de continuïteit van de stroomvoorziening, en daardoor heb je voor de meeste moderne toepassingen een bufferaccu nodig. Die accu wordt door de lader opgeladen en die bufferaccu levert stroom naar je smartfoon als je even niet fietst wegens rood licht of honger. De oude opladerts hebben meestal niet zo'n bufferaccu en door de wisselende stroomsterkte en spanning denkt De Moderne Smartfoon dat je lader kapot is. Met een bufferaccu wordt er dus wel een constante stroom en spanning geleverd.
Het is fijn als je een lader hebt die de energie die je in je dynamo opwekt zo goed mogelijk omzet naar bruikbare stroom en ook daar zijn de afgelopen tijd grote stappen in gezet.

De ladert die sinds jaar en dag de toon zet qua efficiëntie, is de forumslader. Dat is een opensors initiatief, min of meer. Ze maken al een heel tijdje laders olv van Jens die ingenieur is, en ze zorgen dat ze de rest van de commercielen voorblijven qua prestaties, functionaliteit en afmetingen. De meest recente V5 versie van de forumslader heeft een complete microprocessor aan boord die je met C kunt programmeren om te vertellen wat-ie moet doen. Dat is een beetje van na mijn tijd, kwa electronica, maar het is wel retekoel natuurlijk, dus als ik tijd heb een keer ga ik me daar toch eens in verdiepen.
Dforumsladereze laatste versie is een printplaatje dat is ontworpen om in je aheadbuis te passen, maar je kan er ook een iets minder langwerpig pakketje van maken. Dat heet bij Jens de Kompaktlader, en daar heb ik voor gekozen want ik wil het ding op meerdere fietsen gebruiken en dan is het lastig als je 'm elke keer uit je aheadbuis moet slopen.
Je moet kiezen welke capaciteit je qua akku wil: veel (2,25Ah) of iets minder (0.7 Ah). Met 0,7 Ah kun je een gemiddelde smartfoon 1 keer opladen en met meer vaker. Het verschil in capaciteit uit zich in een prijsverschilletje, maar ook in gewicht en afmetingen. Dat verschil op het totaalbedrag of het gewicht is niet dusdanig dat dit de doorslaggevende factor is, maar het is meer wat je nodig hebt. Ik vond 0.7 Ah wel genoeg, dus ik heb 0.7 Ah.

Je kunt Jens vragen om het hele pakket voor 30 euro aanmekaar te solderen, maar je kan het ook zelf doen. Jens doet het vaker, dus die kan het beter. Ik ben er uren mee bezig en ik denk dat JEns het ook sneller kan.
Ik had de led [twee kleuren; eigenlijk twee leds in 1 behuizing waarbij de kleur met de polariteit wisselt] in de gaatjes voor de handtaster gedouwd. De handtaster is een knopje waarmee je de lader handmatighetwoordzegthetal kunt inschakelen. Dat is handig als je de lader zonder fiets wilt gebruiken. Op de fiets gaat hij vanzelf aan als er spanning van de dynamo binnenkomt.

Omdat de led er weer uit moest en mijn soldeerbouten nog uit het pre-microprocessor tijdperk stammen, kwam er ook een stukje printbaan mee. Toen de led was opgeschoven naar achteren deedie het nog wel, maar de handtaster dee niks want de printbaan was beschadigd. In de praktijk heb je die schakelaar ook niet nodig, want als je 'm aan je fiets hangt en je geeft het voorwiel een douw, gaat je lader aan en heb je drie minuten om je smartfoon aan te  sluiten voordat-ie zichzelf weer uitschakelt. Zolang je telefoon er aan hangt, blijft de lader vervolgens aanstaan.
forumsladertM'n lader is een keer teruggeweest naar Jens omdat-ie niet meer wilde. Toen ik 'm terugkreeg had Jens de handtaster er ergens anders op het printje gesoldeerd en dat ding blijkt toch wel erg handig.
Als je 'm zelf bouwt dan moet je even in de gaten houden dat er dun en dik draad megeleverd wordt. Voor de handtaster moet je dun hebben. En als je 'm gaat monteren zorg er dan voor dat de tastert niet tegen de behuizing van de USB-poorten aan komt.

Ook is het handig om de led niet helemaal beneden op het printje te zetten, maar 'm een stukje boven de print te laten uitsteken. Hij zit anders in de schaduw van je stroomblokje en dan zie je 'm niet uit elke hoek goed knipperen.

Behalve de accucapaciteit kun je ook kiezen hoeveel stroom je via de 2 USB poorten wilt leveren aan je gadgets. Je kunt kiezen uit 1 of 3 ampere bij 5 volt. Ik vond 1 ampere wel voldoende. Met 3 kan-ie je telefoon/MP3-speler/Garmin wel veel sneller opladen. Maar een telefoon heeft voor navigatieverbruik ongeveer een halve ampere nodig, dus 1 ampere leek me onderweg zat. Bovendien is het ook zo: hoe hoger de stroom, hoe groter de warmteontwikkeling, hoe lager de effisjensie.
Wat ook nog kan, is het ding via Bluetooth aan je smartfoon koppelen. Een appje kan dan bijhouden wat je aan kilometers rijdt (de frequentie van de dynamospanning geeft de snelheid aan, maar hij kan ook het aantal omwentelingen van je wiel bijhouden), en zelfs wat je hoogtemeters waren. Je moet dan wel een buisje naar je printplaatje doen om de luchtdrukverschillen door te geven, want het hele spul wordt luchtdicht geseald met 2 krimpkousjes. Ook kan die app je vertellen wat de actuele capaciteit van je 3 accucellen is. Dat wordt ook door het knipperen van het ledje aangegeven, maar niet zo gedetailleerd.
Ik wilde alleen maar laden, dus ik heb die toeters en bellen niet meebesteld. En ik wilde 'm wel zelf inmekaar zetten, want het plan was om de led op een draadje te solderen zodat hij ergens zichtbaar uit het tasje zou steken waar ik de lader in doe. Dat heb ik uiteindelijk toch niet gedaan; Osmand kan je op het scherm de status van je telefoonaccu vertellen en dat is belangrijker.

dingetjes

Als je de boel als bouwpakket laat komen, dan zijn er een paar dingetjes waar je rekening mee moet houden. Je hebt een joekel van een soldeerbout nodig om de draadjes op de accucellen te kunnen monteren - minstens 75 Watt. Wat ook handig is, is een lijmpistool. Die doe je in het stopcontact en dan komt er hete lijm uit en die is hard op kamertemperatuur. Echt een toffe uitvinding. Je kunt er de krimpkous die in het bouwpakket zit mee waterdicht maken als alles er in zit. Die twee dingen moest ik kopen, dus dat kwam er nog bij. En omdat ik toch bij Conrad zat heb ik ook meteen twee kabels met waterdichte pluggen gekocht voor aan me fietsen. Een ander eind heb ik aan de lader gesoldeerd zodat de stekker naar buiten uit het tasje steekt. Die kabels waren beter geschikt voor electriciteitscentrales, denk ik, dus die zijn inmiddels ook vervangen door het veel flexibeler meegeleverde snoer.

forumsladerDe Bauanleitung is behoorlijk duidelijk, maar ik had toch de LED in de verkeerde gaatjes gedouwd omdat ik niet goed had gekeken. Er is ook een wijziging die nog niet in de Bauanleitung staat, en dat is dat de thermozekering is vervallen. De gaatjes ervoor zitten ook niet meer in de printplaat.

Als je je licht aandoet, dan gaat de forumslader uit omdat-ie vindt dat het belangrijker is dat je zichtbaar bent dan dat je kan appen. Er zit om die zeer valide reden nog een 12 volt uitgang op het ding. Daar kun je je lichtjes mee bedienen als je lader aanstaat. Ik heb daar 123 geen toepassing voor, wat mijn lampie werkt niet op 12 volt, maar ik heb 'm toch aangesloten want je weet maar nooit. Het printje is vrij kwetsbaar, maar ondanks mijn slechter wordende oogjes heb ik alles toch een plekje weten te geven.
Wie het reisverslag naar de Oekraïne heeft gelezen hier, weet dat de forumslader er op de terugweg in Duitsland ergens mee is opgehouden. Hij is daarna teruggeweest naar z'n maker en er bleek een gestript draadeindje van 5 mm in de omhullende krimpkous rond te slingeren. Ik heb Jens gemaild dat ik nu werkelijk een leesbril nodig heb waarop hij terugmailde dat hij niet brildragend is, maar dat hij de forumslader ook alleen kan maken met een stereo hoofdloep die 4 keer vergroot omdat die SMD-techniek dat noodzakelijk maakt.

Omdat ook de gereviseerde versie is overleden en we niet weten waarom, heb ik een nieuw bouwpakket van Jens bekomen en eerder had ik al een derdehandje met een vergrootglas aangeschaft en dat werkt ook goed. Ik heb een veel beter gevoel bij dit resultaat dan bij het vorige, want ik kon dit maal zien wat ik deed.

In de Bauanleitung kun je tussen de regels door lezen dat Zell 1 aan de min zit en vandaar kun je berekenen op welke accucellen het gele en groene draadje moeten komen. Als je die draadjes allemaal hebt vastgesoldeerd gaat de led 2 keer groen knipperen en daarna geeft-ie aan hoeveel stroom er in je accuutjes zit nog.

 Als er niets is aangesloten en er geen dynamo spanning wordt toegevoerd, knippert-ie rood. Als de dynamo wel stroom levert en er geen stroom wordt afgenomen, knippert-ie groen. Ik was van de week aan het rijden met de foon eraan en dan knippert-ie dus rood. Dus toen dacht ik kijken of-ie groen knippert als ik de foon eraf haal, maar hij blijft drie minuten rood knipperen als de belasting er afgehaald wordt.
Daarna gaat-ie uit, maar start-ie meteen weer op omdat er stroom uit de dynamo komt en dan pas gaat-ie groen knipperen. Dat is verwarrend, dus ik denk ik schrijf het even op dat anderen niet denken dat er iets kapot is. Je kan ook Jens mailen als je wat niet snapt, en dan heb je doorgaans binnen 24 uur antwoord.

Energiebilanz

Dus: bij en na het laden knippert meneer rood. In de woorden van Jens is de Energiebilanz dan negativ. Als er niets aanhangt en er wordt geladen knippert-ie groen. Het aantal keren dat-ie knippert geeft aan hoeveel capaciteit er nog in de bufferaccu's zit. Bij 1 keer knipperen is-ie leeg en dan gaat-ie eerst 3 minuten accu's laden voordat-ie weer stroom aan je gadget levert. Bij 2 keer is ie voor 10-30% vol ongeveer, bij 3 30-70 en bij 4 70-99%. Als de lader 1 keer lang knippert is hij vol en wordt de dynamo 3 minuten afgeschakeld.

Het is mogelijk om ook een netvoeding op de dynamo-ingang aan te sluiten om de lader op te laden. Jens bouwt en verkoopt die ook op zijn site, maar die hoop ik dus niet nodig te hebben want Jens zegt op z'n site dat je met je foon op hoogste helderheid kan navigeren en dat de lader dan genoeg bijlaadt voor je. Ik heb het nog niet geprobeerd want hij is net klaar en het is pokkeweer buiten. De truc is dat de accu's als ze geleverd worden 3x Kurzblinken dus dat zit tussen de 30 en 70% dus helemaal weet je niet wat er gebeurt dus ik heb nu wel een beetje spijt dat ik geen Bluetoothmodule mee heb laten komen waar ik dat wel precies mee kan zien.

Als je geen zin hebt in doehetzelven dan moet je naar Horizon Bicycles in Utrecht want die bestellen ze bij Jens en bouwen ze in. Er is op hun aandringen ook een metalen aheaddop ontwikkeld waar ala de Plug je usbkabeltje in kan. En ze doen er desgewenst ook een 12Voltlampie bij dat met de forumslader werkt. Voor een lader met alle toeters en bellen ben je dan 300 euri kwijt.
Ik vind dat bedrag een uitstekend argument voor zelfredzaamheid, maar dat moet iedereen natuurlijk voor zichzelf bedenken.

de praktijk, dus

Vandaag was het minder pokkeweer dus ondanks dat er van allerlei andere dingen moesten, ben ik lekker een paar uur wezen fietsen. Twee uur en een kwartier, om precies te zijn. Er werd 42 km afgelegd en behalve de Willemsbrug zaten er geen hobbeltjes in. Bij vertrek stond de forumslader 3 keer te kurzblinken, hetgeen duidt op 30-70% vol. Ik weet het niet precies, maar laten we zeggen dat er 70% in zat toen we op pad gingen. De telefoon - een Moto E van Motorola - was bijna vol; ik heb niet gekeken hoe vol, maar meneer zei dat hij in een kwartiertje laden wel vol zou zijn toen de lader aanging. Laten we zeggen dat-ie op 90% stond. De accu in de telefoon heeft een capaciteit van 7,52 Wh; de bufferaccu van 6Wh.

Vervolgens werd Osmand opgestart, het online GPX tracken geactiveerd, het scherm op automatische helderheid gezet en vergeten om de wifi uit te zetten. Op de achtergrond werd bovendien nog mail opgehaald. Er was geen sprake van batterysaving - of flightmode. Toen ik na twee uur fietsen keek bij een stoplicht, had ik 1 groene Langblink, hetgeen betekent dat de bufferakku's helemaal vol zaten, en bleek ook de telefoon 100% vol.

Oftewel! Tijdens foelskeel GSM-gebruik - inclusief navigeren - werden in twee uur zowel de telefoonaccu als de bufferakku's helemaal opgeladen. De dynamo van dienst was vandaag een sjimano 72 in een 26" wiel.
Dat is allemaal helemaal niet verkeerd, maar ook niet heel precies.

de theorie dan maar

Wat we eigenlijk nodig hebben, is een testopstelling. Maar ja. The next best ding is dan om iets te verzinnen met nadenken en zo. Als je de forumslader helemaal volfietst, eerst, en daarna je telefoon half leeg laat lopen en 'm vervolgens aan de lader hangt, dan weet je dat de helft van de capaciteit van je foon uit de bufferaccus van de lader is gedingesd. Hij staat dan drie keer te blinken, maar je weet nu wel pesies hoeveel druit is. Omdat op de accu van de telefoon staat dat er in totaal 7,52 in kan, dan is de helft 3,76 uit me hoof. Dan moet je dus gaan fietsen en dan goed kijken wanneer hij begint te langblinken omdat-ie weer vol is.

En vandaag was de dag! Ik was al helemaal zenuwachtig toen ik uit me bed stapte. En wat was het resultaat? Nou, na 57 minuten was-ie vol en de gemiddelde snelheid was 21,3, toen. Of te wel: meneer laadt 3,8 Wh. Jens heeft een grafiekje op z'n site dat laat zien wat er in 100 km gebeurt in Wh met verschillende laders. Als ik het tempo van vanochtend aanhou dan doe ik ongeveer 5 uur over 100 km. Doen we die 3,8 keer 5, dan komen we uit op 19 Wh, terwijl het volgens de grafiek van Jens 27 of zou zouden moeten wezen. We zijn dus ergens een derde van het vermogen kwijt geraakt.

jens forumslader 100 km grafiek
De grafiek gaat zo te zien puur uit van het vermogen dat door de omvormer geleverd wordt. Waar in mijn berekening geen rekening mee gehouden is, is dat bij het laden van de accu van de telefoon verliezen optreden in de vorm van warmte. Een accu heeft een interne weerstand, en die is er voor verantwoordelijk dat hoe meer energie je in de batterij probeert te stoppen, hoe warmer de accu wordt. Jens' Pufferaccu's kunnen een hele ampere bij 5 volt leveren, en dat is best een berg. Het zou kunnen dat je daardoor bij het laden een rendementsverlies van 20% hebt.
Het ligt daarom voor de hand dat er in de praktijk een vijfde meer vermogen geleverd is aan de telefoon dan we aannamen.

Volgens hetzelfde principe treden ook bij het laden van de bufferaccu's verliezen op. Ik denk dat die verliezen kleiner zijn dan bij de telefoonaccu, omdat de software in de lader daar een optimaal rendement probeert te behalen. [Update: ze hebben dat gemeten voor de forumslader bij verschillende belastingen en het verlies ligt rond de 15%; zie hier]

Daarnaast heeft Jens wellicht continu 21,3 km/uur gereden bij zijn meting en heb ik die snelheid gemiddeld door de hele regio Rijnmond gefietst met alle stoplichten en voorrangswegen van dien. Volgens de grafiek verlies je ten opzichte van 21,3 bij 6.3 km/uur veel meer energie dan je bij 36,3 wint.

Ik denk dat deze factoren het verschil tussen grafiek en praktijk kunnen verklaren. We moeten concluderen dat de Forumslader zijn beloften dus gewoon waarmaakt. Ik vind het een opzienbarend resultaat, want als we de rendementsverliezen erbij optellen, liep er dus gemiddeld een uur lang een ampere [ (1.3 * 3,8Wh) / 5V ] door die lader, terwijl je dynamo volgens de specificaties maar 0,5 ampere kan leveren. Omdat het een gemiddelde is, moeten we aannemen dat de forumslader dus inderdaad in staat is meer dan een ampere uit je dynamo te peuren!

In gewonemensentaal betekent het, dat als je je telefoon op maximale helderheid voor navigatie gebruikt en hij verder ook nog van alles staat te doen zonder in een battery savingsmode te staan en je rijdt op een normale kruissnelheid deze lader meer energie levert dan je telefoon nodig heeft. Dat was wat ik nodig had, of eigenlijk iets meer dan ik nodig had, dus allesbijmekaar hoera voor Jens!