Nachrüstung Fahrtlicht bei LEGO Powerfunctions-Eisenbahn

GND-led-vorwiderstand-elko 100uf nach gnd-K diode A-signal

damit ist die helligkeit konstant.
die

Vielleicht bis zu vier Dioden in die Basisleitung einschleifen oder eine 
Z-Diode mit 3-4V.

none schrieb:
> ...vll. so wie bei einer digitalen Modellbahn (DCC)?
Verstehe ich leider nicht. Vielleicht noch mal zum Verständnis: Beim 
Powerfunctions-System sind die Schienen nicht stromleitend, die Loks 
werden über eine Akkubox angesteuert. Deren Ausgänge habe ich 
beschrieben.

Hubert G. schrieb:
> Vielleicht bis zu vier Dioden in die Basisleitung einschleifen oder eine
> Z-Diode mit 3-4V.
Genau diese Idee hatte ich auch schon - nur ist so eine Diodenkaskade 
schon ein merkwüridges Konstrukt. Aber Zener-Diode mit 3,3V gibts bei 
Reichelt für 4ct, das ist wirklich nen Versuch wert.

Versuche es vorher mit vier Dioden. Der Effekt sollte der gleiche sein.

Flip B. schrieb:
> GND-led-vorwiderstand-elko 100uf nach gnd-K diode A-signal

Hallo Filip,
klingt interessant. Hab ich nur leider von der Ausführung, als auch von 
der Funktionsweise her nicht alles komplett verstanden. Aber deine 
Erklärung ist  so ähnlich wie die Schaltung, die ich bei der 
LEGO-Powerfunctions-Beleuchtung fand: (mit (A1) und (A2) bezeichne ich 
Verzweigungspunkte)

GND - LED - (A1) - Vorwiderstand - (A2) - Diode - "Signal A von 
Powerfunctions"
außerdem noch
(A1) - Kondensator - GND
und
(A2) - Signal B von Powerfunctions

Das ergibt Dauerlicht, sobald Signal A oder Signal B anliegen, wenn man 
den Abzweig von (A2) weglässt, sicher nur Licht wenn Signal A anliegt.

Dazu eine Beobachtung und eine Frage:
(1) Das Licht ist zumindest bei der LEGO-Beleuchtung hier vor mir nicht 
konstant, sondern nimmt schon mit steigender Geschwindigkeit zu. Nicht 
krass, aber merklich.

(2) Was bewirkt denn überhaupt der Kondensator, wie funktioniert das?

Samuel L. schrieb:
> Was bewirkt denn überhaupt der Kondensator, wie funktioniert das?

Der Kondensator bewirkt mit dem Widerstand einen Tiefpass und glättet 
das 1kHz PWM-Signal. Das Flackern verschwindet. Bei der Lego-Lok kann 
die Geschwindigkeit über PWM in 8 Stufen zu je 12,5% eingestellt werden. 
Bei einer 9V Versorgungsspannung entspricht die kleinste Fahrstufe einem 
arithmetischen Mittelwert von 1,125V.

Mit den beiden Transistoren BC337 können je nach Fahrtrichtung die 
entsprechenden LEDs angesteuert werden.

Ich habe versehentlich 4 rote LEDs auf eine Seite gezeichnet. Es müssen 
natürlich pro Transistor je zwei rote und zwei weiße LEDs angesteuert 
werden.

Hallo Michael,

vielen Dank für die ausführliche Beschreibung und den Schaltplan! Das 
mit den LED-Farben war mir auch schon aufgefallen. :D

Nur damit ich es richtig verstanden habe: Die Tiefpass-Filterung ist 
nicht dafür gedacht das angelegte PWM-Signal selbst zu modifizieren, 
sondern vor allem um die durch die Motoren rückinduzierte 
Wechselspannung weg zu bekommen, die das PWM-Signal überlagert, richtig? 
Ich hab halt keinen Oszi und kann nur raten, was da auf der Zeitachse 
eigentlich passiert.

Also schon so wie von Michael formuliert das PWM-Signal auf ein 
konstantes Level glätten?
Die Schaltung von Michael habe ich fast genau so ja schon umgesetzt, nur 
ohne die Kondensatoren nach GND. Ich habe noch ne einfache Diode vor die 
Basis-Eingänge der Transistoren gehangen, um da noch nen kleinen 
Spannungsdrop zu haben.
Und das funktioniert schon genau so wie es soll, solange ich keinen 
Motor anschließe. Sobald aber der Motor angeklemmt wird, leuchtet alles, 
unabhängig von der Fahrtrichtung. Ergo muss der Motor da irgendeinen 
rückkoppelnden Einfluss haben (den ich mit dem Multimeter als 
Potentialunterschied zu GND ja auch messen kann).

Stefan ⛄ F. schrieb:
> Offenbar ist die Ausgangsspannung des Motorteibers beim LOW Pegel nicht
> niedrig genug. Probiere mal zusätzliche Widerstande mit 1kΩ jeweils von
> der Basis zum Emitter der beiden Transistoren.
Mit Motortreiber meinst du die Elektronik, die im Lego-Controller 
steckt, oder? Das stimmt, da kann ich mit dem Multimeter auch im 
Aus-Zustand etwa 0,5V Spannungsdifferenz zu GND messen. Daher hatte ich 
auch die angesprochene Diode noch dazwischen gesetzt. Wo ich jetzt noch 
mal damit gespielt habe, merke ich allerdings, dass die 
Durchbruchsspannung der LED da nicht ganz ausreichend ist. Insbesondere 
die roten LEDs glimmen auch schon leicht im ausgeschalteten Zustand.

Du meintest ich solle Basis und Emitter der Transistoren mit 1kΩ 
brücken? Weil ichs nur so da hatte, hab ich das mit 700Ω (und 1,3kΩ) 
probiert. Das ungewünschte Leuchten verschwindet dabei (fast), 
allerdings verschwindet es auch bei der Vorwärtsfahrt, sprich das bleibt 
auch dann finster, wo es eigentlich leuchten soll. 5,35kΩ hab ich auch 
noch probiert, damit bekommt man das falsche Leuchten nicht mehr weg.


> Ohne Kondensatoren hast du keine Glättung, dann kannst du LED's auch
> direkt parallel zum Motor schalten (ohne Transistoren).
Du meinst weil das ein PWM-Signal ist, würde die LED-Helligkeit hinter 
dem Transistor auch schaltstufenabhängig geregelt sein? Das überzeugt 
mich theoretisch, allerdings ist bei meiner transistorgesteuerten 
Schaltung ohne angeschlossenen Motor wirklich gar keine 
Helligkeitsabhängigkeit der LEDs von der Schaltstufe erkennbar. Könnte 
es sein, dass der Lego-Controller gar kein PWM-, sondern bereits ein 
geglättetes Signal bereit stellt? (Ich nutze übrigens gar keinen 
Lego-Controller, sondern eine Akkubox eines alternativen Herstellers).

Ich hab noch nen Raspberry hier liegen und mir heute bei Reichelt einen 
Bausatz u.a. mit Oszilloskop gekauft. :)

Was ich auf jeden Fall noch mal probiere, ist das mit den vier 
Dioden/der Zener-Diode. Und Operationsverstärker habe ich auch mal in 
den Warenkorb gepackt. Ich halte euch auf dem Laufenden, was raus kommt.

Samuel L. schrieb:

> Ich bin bei meiner Suche über Operationsverstärker gestolpert.
(...)
> (Komparator, wenn ich das richtig verstanden habe)

> Gibts elegantere Lösungen, mit irgendwelchen Kondensatoren oder
> zwischengeschalteten Dioden, die die induzierte Spannung vernichten?

Im Anhang mein (ungetesteter) Schaltungsvorschlag mit einem 
Dual-Comparator, wie z.B. LM393.

Beachte, dass der Open-Collector-Ausgang (in der Skizze durch den 
NPN-Transistor angedeutet) max. 20mA aufnehmen kann.

Die Bauteilwerte sind nur als Vorschlag zu verstehen.
Falls beide LEDs in bestimmten Fahrstufen gleichzeitig leuchten oder die 
Helligkeit von der Drehzahl abhängt, die Kondensatoren an den 
Spannungsteilern vergrößern oder die Mittkopplungswiderstände (470k) 
verkleinern.

Viel Spaß beim Basteln!

Grüßle
Volker

Manfred schrieb:
> Mein Ansatz wäre, zwei Optokoppler antiparallel an den Motor zu klemmen.

Die Idee gefällt mir auch gut. Damit entfallen sowohl die OPVs als auch 
die Transistoren. Hier ist nur ein Kanal gezeichnet, weil der andere 
Kanal identisch ist.

Wenn wie oben geschrieben mit Motor beide Leds leuchten, dann werden 
auch beide Optokoppler schalten.
Die OP- Schaltung ist auch nicht mehr aufwand und funktioniert 
wahrscheinlich wenn die Hysterese richtig geschaltet ist.

Wenn die OK parallel zum Motor sind wird das Problem der 
geschwindigkeitsabhängigen Helligkeit der Leds gleich bleiben.

Stefan ⛄ F. schrieb:
> 22Ω ergeben 200mA an roten LEDs. Ich denke das ist zu viel.

Das ist eindeutig zuviel, deswegen sind vor den LEDs jeweils noch 
entsprechende Widerstände davorgeschaltet (z.B. 220R). Der 
Optokopplertransistor wirkt hier wie eine Diode bei einem 
Spitzenwertdetektor. Der 100uF Elko wird über 22R schnell geladen, kann 
sich danach aber nur langsam über die LEDs und Vorwiderstände entladen. 
Ein Entladen zurück auf die 9V Versorgungsleitung geht nicht mehr.

Samuel L. schrieb:

... Ich halte euch auf dem Laufenden, was raus kommt.

Guten Abend, wurde das Projekt beendet? Wie sieht der letztendliche Schaltplan aus? Möchte gerade das gleiche realisieren.