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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Wechselstrommotor f. Modelleisenbahn steuern.


Autor: Lehrmann Michael (ubimbo)
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Servus,

ich hätte folgende Frage: Ich habe eine Modellbaueisenbahn die ich gerne 
mittels eines MEGA8 steuern möchte. "Leider" ist der Fahrstrom 
Wechselstrom. Kann ich denn einfach mittels Triac einen PWM-Ausgang 
verwenden oder muss ich etwas spezielles beachten? Ich dachte mal was 
gehört zu haben, dass man da phasenspezifisch was machen soll...
Muss ich das machen oder ist das nur Extraarbeit zur Perfektion ?

Mein Plan bis jetzt:

AC ------------------- Schienen
         -------
AC ------|Triac|------ Schienen
         -------
            |
            |
      ----------------
     | MEGA8 PWM out  |
      ----------------

Ich hab leider von Wechselstrom so viel Ahnung wie ne Kuh vom Fliegen 
...

Von daher bitte ich um Gnade und Verschonung vor süffisanten Kommentaren 
oder wüsten beschimpfungen =) Dankeschön.


Außerdem welchen Triac soll ich verwenden?

Imax = 8A
Ipeak = ?
Unormal = 18V
Umax (nur kurzzeitig) = 24V

Er sollte am besten gut für privat zu bestellen sein.

Vielen Dank

Autor: Lehrmann Michael (ubimbo)
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Sooooooo nun bin ich doch weiter gekommen. Ich habe rausgefunden, dass 
ich eine PhasenABschnittsteuerung bzw. eine PhasenANschnittsteuerung 
brauche.

Zitat:
Für kapazitive  Lasten sind Phasenanschnittsteuerungen wegen des plötzlichen Spannungsanstiegs nicht geeignet (es würde ein extrem hoher Strom fließen), dafür werden Phasenabschnittsteuerungen eingesetzt. Hingegen sind Phasenabschnittsteuerungen nicht für induktive Lasten geeignet (Spannungsspitze beim Abschalten des Stromes).

Nachdem es sich bei der Modellbahn eher um induktive Lasten handelt 
(richtig???) gehe ich davon aus, dass ich eine 
PhasenANschnittsteuerungen benötige. Ist das soweit korrekt ?

Mein Plan also: AC 18V <> Gleichrichter <> Vorwiderstand + Optokoppler 
<> Komperatoreingang <> MEGA8 <> Triac

Was ist von diesem Triac zu halten?
TIC225M erhältlich bei Conrad.
http://www.conrad.de/ce/de/product/186368/TRIAC-TI...

Gibt es bei Triacs auch sowas wie einen Basiswiderstand (wie beim 
Transistor) ? Wenn ja welchen soll ich wählen bzw. besser wie berechnet 
man diesen Wert ?

Vielen Dank

Autor: Kay I. (imperator)
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Hallo Michael,

auf dieser Seite findest Du ein Datenblatt zu deinem IC:
http://pdf1.alldatasheet.com/datasheet-pdf/view/20...

Dort ist eine Grafik, auf der "GATE FORWARD VOLTAGE vs GATE FORWARD 
CURRENT" abgetragen ist.
Daraus lässt sich die Verlustleistung grob bestimmen.


Wenn ich Deinen geplanten Aufbau richtig verstanden habe, könnte es so 
klappen.
Du versorgst Deinen uC aus den 18V (natuerlich mit angepasster 
Spannung).
Dann baust Du eine Auswertung für den Nulldurchgang, um von dort aus den 
Timer für den Einschaltmoment zu triggern.
Ist dieser Timer abgelaufen, zuendest Du den Triac über einen 
entprechenden Opto-Koppler (z.B. MOC3043). Je später der Triac nach dem 
Nulldurchgang gezündet wird, desto weniger Leitung kommt durch diese 
Halbwelle.

Im Datenblatt des MOC3043 ist dann eine mögliche Verschaltung 
dargestellt:
http://www.elektrotekno.com/userpix/12730_222_1.jpg

An einer Stelle bin ich mir aber nicht ganz sicher bei Deinem Vorhaben 
...
Es kommt sehr auf Deinen Motor an, ob er so überhaupt angesteuer werden 
"darf". Da kommt es sehr auf die Motor-Art an.
Sollte Deine Lok eventuell sogar einen kleinen Frequenzumrichter haben, 
so könnte dieser vom Phasenanschnitt sogar gestresst werden.

Autor: Lehrmann Michael (ubimbo)
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Servus,

vielen Dank für die ganzen Infos.

Kay Imperator schrieb:
> Es kommt sehr auf Deinen Motor an, ob er so überhaupt angesteuer werden
> "darf". Da kommt es sehr auf die Motor-Art an.
> Sollte Deine Lok eventuell sogar einen kleinen Frequenzumrichter haben,
> so könnte dieser vom Phasenanschnitt sogar gestresst werden.

Also die Lock hat keinen Dekoder falls du das meinst. Das ist ein 
"einfacher" Motor - keine weitere Elektronik außer einem 
Elektromagnetischen Fahrtrichtungsumschalter - der direkt mit Schleifer 
+ Rädern verbunden.

Einen internen Frequenzumrichter kann ich daher ausschließen.

Autor: Micha H. (mlh) Benutzerseite
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Märklin hat Allstrommotoren, die brauchen nicht zwingend Wechselstrom. 
Viel einfacher lassen sie sich mit Gleichstrom + PWM betreiben, das 
reduziert Deine Treiberstufe auf einen Transistor.

Autor: T. Danielzik (Gast)
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Um die Märklin Motoren auf Gleichstrom umzubauen
braucht man nur 2 Dioden (1N4001)

Man wirft das Umschaltrelais heraus und lötet
je eine Dioden an die Spulen Anschlüsse,
eine für vorwährts und die andere anders rum für rückwärts.

Somit kann man durch einfaches umpolen die Fahrtrichtung ändern.

Spule --->|-----|
                |-----
Spule --|<------|

Autor: Lehrmann Michael (ubimbo)
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T. Danielzik schrieb:
> Um die Märklin Motoren auf Gleichstrom umzubauen
> braucht man nur 2 Dioden (1N4001)
>
> Man wirft das Umschaltrelais heraus und lötet
> je eine Dioden an die Spulen Anschlüsse,
> eine für vorwährts und die andere anders rum für rückwärts.
>
> Somit kann man durch einfaches umpolen die Fahrtrichtung ändern.
>
> Spule --->|-----|
>                 |-----
> Spule --|<------|

Coole Info aber leider kann ich das aus 2 Gründen nicht machen:

1) Ich kann keine 89 Loks umbauen ! (ist ja dann nicht mehr Orginal 
Märklin)
2) Das System muss noch mit den altmodischen Märklintrafos von vor 40 
Jahren laufen und die sind nun mal AC und werden auch nicht getauscht 
werden.
3) Ich will auch endlich lernen gescheit mit Wechselstrom umzugehen. Bis 
jetzt habe ich mich immer gedrückt ...

Darum bleibe ich bei Wechselstrom auch wenn die Ansteuerung vermeintlich 
komplizierter werden wird. Nichtsdestotrotz danke für die vielen 
Anregungen.

Gruß

Autor: Büroinventar (Gast)
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So trivial ist dein Vorhaben nicht!
Du musst bedenken, dass zum Umschalten der Fahrtrichtung auch mal 24V 
anliegen müssen! Damit benötigst du schon mal nen Trafo der 24V als 
permanenten Output hat.
Jetzt erst kannst du über den Triac die Spannung an/ab sägen. bzw. beim 
Umschaltimpuls ganz durchlassen.
Das alles sollte ja dann auch in Software gegossen werden...

Autor: Heizer (Gast)
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> 1) Ich kann keine 89 Loks umbauen ! (ist ja dann nicht mehr
 > Orginal Märklin)

Du musst xx Loks umbauen, ohne Eingriff kann keine Einzige adressiert 
werden.

 > 2) Das System muss noch mit den altmodischen Märklintrafos von
 > vor 40 Jahren laufen und die sind nun mal AC und werden auch
 > nicht getauscht werden.

Dann bleiben alle Loks im Schuppen oder auf dem Abstellgleis.
Mit den alten Trafos wirds nichts.
Egal mit welchem Stellelement du die Loks ansprechen willst, es wird ein 
Poti oder ein Schiebewiderstand sein.

Autor: Lehrmann Michael (ubimbo)
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Büroinventar schrieb:
> Du musst bedenken, dass zum Umschalten der Fahrtrichtung auch mal 24V
> anliegen müssen! Damit benötigst du schon mal nen Trafo der 24V als
> permanenten Output hat.
> Jetzt erst kannst du über den Triac die Spannung an/ab sägen. bzw. beim
> Umschaltimpuls ganz durchlassen.
> Das alles sollte ja dann auch in Software gegossen werden...

Naja da hätte ich den "Dirty-Way" gwählt und mittels Relais die ganze 
Regeleinheit entkoppelt und stattdessen mit dem Wechsler vom Relais 24V 
AC angelet. =)

Heizer schrieb:
>> 1) Ich kann keine 89 Loks umbauen ! (ist ja dann nicht mehr
>  > Orginal Märklin)
>
> Du musst xx Loks umbauen, ohne Eingriff kann keine Einzige adressiert
> werden.

Will ich auch garnicht machen - so unglaublich das klingen mag =)

Heizer schrieb:
>> 2) Das System muss noch mit den altmodischen Märklintrafos von
>  > vor 40 Jahren laufen und die sind nun mal AC und werden auch
>  > nicht getauscht werden.
>
> Dann bleiben alle Loks im Schuppen oder auf dem Abstellgleis.
> Mit den alten Trafos wirds nichts.
> Egal mit welchem Stellelement du die Loks ansprechen willst, es wird ein
> Poti oder ein Schiebewiderstand sein.

Na sicher wird das was. Bis jetzt funktioniert's ja auch wunderbar. Per 
Relais entscheide ich dann wieder ob ich die "alten" orginal Märklin 
Trafos zum ansteuern wähle oder eben die Moderne Regelung per PC.


230V -> Märklin Stelltrafo orginal | NC
                                 Relais ->->-> Schienen
230V -> 18V Trafo -> Regeleinheit  | NO

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