Büchel-Fahrraddynamo und 40er Lego-Zahnräder

Spannungserzeuger 230V ~

Mein 3.Modell soll ein 230V ~ Spannungserzeuger werden.

Ein Lego-Motor soll über ein Zahnrad

einen Generator antreiben.

Die einfachste Form eines Generators ist wohl ein Fahrraddynamo (genauer gesagt: Fahrrad-Lichtmaschine).

Die obere Gummikappe am ausgewählten Büchel-Dynamo läßt sich leicht entfernen. Dazu ein 40er Lego-Zahnrad, bei dem mit einem kleinen Meißel das Mittelteil entfernt und mit einer Feile der Rest auf den Durchmesser des Dynamo-Antriebsrädchens gefeilt wurde.

Dann wird das Zahnrad auf das Antriebsrädchen gesteckt und mit Sekundenkleber befestigt.

Büchel-Dynamo mit aufgesetztem Lego-Zahnrad

Man hätte natürlich auch mit dem Lego-Motor einen Gummireifen antreiben können und den Dynamo dann seitlich gegendrücken lassen. Aber dann wird immer ein seitlicher Druck auf die Achse ausgeübt und das wollte ich vermeiden. Außerdem glaube ich, das der Wirkungsgrad bei der Kraftübertragung durch ein Zahnrad viel größer ist.

Es ist logisch, das man für den Betrieb des Motors mehr Energie benötigt, als man durch den Generator wieder herausbekommt. Deshalb ist es auch nur ein Experiment, bei dem der Generator 6V ~ Wechselspannung erzeugt, die über einen Transformator auf 230V ~ hochtransformiert wird.

Dabei ist zu beachten, das die entstehende 230V ~ Wechselspannung mit einem Strom von über 10mA tödlich sein kann.

Große Grundfläche = Besserer Halt an der Lego-Grundplatte

Ein Problem bei der Verwendung des Dynamos ist seine Unförmigkeit und das er dadurch nur schwer mit den üblichen Lego-Bauteilen kombiniert werden kann. Deswegen habe ich eine kleine Dynamo-Halterung aus Lego gebaut und diese mit Sekundenkleber fest miteinander verbunden. Vom Prinzip her ist das jetzt ein neuer, großer, stabiler Legobaustein. Wegen seiner großen Grundfläche kann sich der neue Baustein, auch im späteren Einsatz, nur noch schwer von der Grundplatte lösen. Ein stabiler Aufbau ist somit gewährleistet. Der Dynamo wird mit einer großen und einer kleinen Schraube an der Dynamo-Halterung befestigt.

Das 2.Modell, mit Buntstift und Papierrolle

Sinuskurven-Generator

Bei den Rädern einer Lokomotive wird eine Stoßbewegung in eine Drehbewegung umgesetzt. Bei diesem Experiment ist es umgekehrt, da wird aus einer Drehbewegung eine Stoßbewegung gemacht. Diese Stoßbewegung sorgt dafür das der Buntstift, der mit Tesafilm an einem Legobauteil befestigt wurde, sich ständig hin und her bewegt. Gleichzeitig wird mit der Drehbewegung noch ein Stück Papier aufgewickelt, das von der anderen Seite, von einer Papierrolle kommt.

Lego-Modell 'Sinuskurven-Generator'

Jetzt zeichnet der Stift eine Kurve auf, da er sich selbst immer hin und her bewegt und unter ihm das Papier weiterläuft. Unter das Papier habe ich noch ein kleines Stück Pappe geschoben, quasi als glatte Unterlage, damit durch die Noppen der Grundplatte nicht zusätzlich noch ein Muster entsteht. Zwei Wellen, die man auf den Fotos schlecht sehen kann, halten am Anfang und am Ende das Papier weit unten, damit es glatt über den Boden läuft.

Buntstift zeichnet Sinuskurve

Das ist natürlich nur ein ganz einfacher Aufbau, der nur die Kombination aus Stoß- und Drehbewegung veranschaulichen soll und wie daraus eine Sinuskurve werden kann. Dementsprechend leicht abweichend ist auch der Kurvenverlauf. Doch ich bin mir sicher, wenn ich mir beim Aufbau mehr Mühe geben hätte, wäre auch eine viel sauberere Sinuskurve entstanden.

Zahnrad mit Teilkreis-Durchmesser

Kleines Zahnrad 1x1

Der Modul m ist ein wichtiges Verzahnungsmaß für Zahnräder. Man teilt dazu den Teilkreis-Durchmesser d (in mm) durch die Zähnezahl z, also m = d / z. Der Teilkreis-Durchmesser ist der Durchmesser von Mitte Zahn zu Mitte Zahn.

Wenn der Teilkreis-Durchmesser somit 40mm beträgt und die Zähnezahl 40 ist, wäre es Modul 1. Wenn man im Modellbau somit möchte, das die Zahnräder zusammenpassen, muß man darauf achten, das sie alle dem gleichen Modul entsprechen. Und natürlich auch auf die Geradverzahnung bzw. Schrägverzahnung.

Zahnräder Modul 1 (die unteren von Lego)

Die obere Reihe hat Zahnräder mit 10/20/30/40 und 50 Zähne und die untere Reihe mit 8/16/24 und 40 Zähne. Da alle Zahnräder Modul 1 entsprechen sind sie auch alle miteinander kompatibel. Wenn man bei Lego fremde Zahnräder mit einfügt, muß man sich allerding auch ein paar Gedanken zur Befestigung der Achsen machen und wie sie abstandsmäßig mit zum Rest des Aufbaus passen.

Lego Zahnräder passen perfekt zusammen

Denn die Zahnung von 8/24 und 40 Zähne wurden 1977, als die ersten Lego-Technic-Bausätze erschienen, nicht rein zufällig gewählt.

Es liegt vielmehr daran, das diese auch abstandsmäßig perfekt zusammenpassen. Später kam noch eines mit 16 Zähne hinzu.

Näheres dazu: LINK