Hallo zusammen,
als Anfänger stehe ich zur Zeit ziehmlich auf der Leitung,
ich möchte meiner Modellbahn einen Puffer-Kondensator spendieren, der
durch den Atmega8 zu schaltbar sein soll.
Das Ganze soll auf max. +16V und für bis zu Spitze 3A ausgelegt sein.
Möglichst mit kleinen wenigen Bauteilen auskommen. Die
Spannungsversorgung für den Atmega8 +5v habe ich im Schaltplan
weggelassen!
Zur Funktion: Das Kondensatorpacket (6x 2,7v/10F) soll mit den FET’s T2
& T3 zu schaltbar sein. Damit ich mir den Ladewiederstand und die nötige
Diode erspare wollte ich diese beiden FET’s einmal ganz schließen lassen
(in den Gleis-Signal-Pausen bzw. Stromausfall!) und einmal nur teilweise
(Ladezustand).
Der Ladevorgang tritt immer nur dann ein, wenn das Gleissignal ansteht
und der Atmega den Pin PB4 einschaltet. Der Ladevorgang würde in der
Praxis max. 1 pro Minute (ganzer Ladevorgang) und 2-3 pro Minute
(geringfügig nachladen) sein.
Der T1 ist ein JFET der bei anstehenden Gleissignal den Gate-Strom für
die T2 & T3 von 5v auf x Volt für den Ladevorgang reduzieren soll!
Meine Frage ist Lässt sich das überhaubt so machen?
Welche Bauteile fehlen noch oder müssen ausgetauscht werden wegen der
Wärmeentwicklung beim Ladevorgang (möglichst ohne Kühlkörper)?
mfg Hans
Was genau soll der Kondensator jetzt puffern? Etwa die Stromversorgung
der Züge? 6x 2,7v mit 10F und noch dazu sehr klein, das klingt sehr
Goldcaps die so überhauptkeine nennenswerten Ströme liefern können, wie
die geforderten 3A.
ja die Gold Caps sollen die Weichen und schlechten stellen überbrücken.
Die 3A sind nur als spitze angegeben es ergibt sich aus 2 x 1A max
Motorbelastung und ca 1a Atmega mit 20 LED's
Gibt es denn bessere möglichkeiten den strom zu puffern?
ja ja nein im Ernst die 6x 10F kann ich zur not noch erhöhen bzw mehere
"Packete" im Zug verteilen. Mir gehts hauptsächlich darum das ich die
kondensatoren ab bzw zuschalten kann mit wenigen Bauteilen da der Atmega
ohnehin schon im zug ist.
Hallo,
im Allgemeinen sind die GoldCaps nicht in der Lage genügend Strom zu
liefern, dafür ist ihr Innenwiderstand zu groß. Wenn du unbedingt
Puffern willst benutz Akkus.
Besser, du bekämpfst die Ursachen und nicht die Symptome, sprich, du
beseitigst die schlechten Kontaktstellen in deiner Modellbahnanlage.
Gruß Kai
Also wie ich soeben festgestellt habe, gibt es scheinbar doch so
"Supercaps" mit sehr niedrigem Innenwiderstand, 60mOhm. Allerdings habe
ich dem Datenblatt nicht entnehmen können, ob man auch den so fließenden
Maximalstrom ausreizend darf.
http://www.farnell.com/datasheets/1640984.pdf
Auf jeden Fall solltest Du Symmetrierwiderstände verwenden, sonst laden
sich die Kondensatoren ungleich auf und schlagen durch.
hallo Kai,
an den Gleisen läst sich leider nucht viel ändern es wird im
Weichenbereich immer einen toten Punkt geben daher möchte ich mir ja die
Arbeit mit Kondensatoren machen.
Eine Ide wäre wirklich ein Akku nur dieser möchte ja auch geladen werden
und während des Fahrbetriebs bestimmt schwierig !
magic smoke schrieb:> Wenn er den Puffer nicht abschaltet fährt die Bahn am Gleisende vom> Puffer gepuffert ungepuffert gegen den Puffer.
Ja schöner Spruch :-)
Und wie weiss der Atemga ob jetzt Gleisende ist und er halten soll, oder
dass nur eine Weiche mit Kontaktproblemen ist und er weiterfahren soll?
Die Pufferung selber kann doch immer geladen sein. Geschaltet werden
muss nur die Ansteuerung des Lok-Motor.
Hallo Markus, hallo magic smoke
der Trick ist es handelt sich um eine Lego Eisenbahn aus den 80'gern 12V
Gleisspannung im orginal. Wir wollten jetzt die Züge Digitalisieren und
somit steuert der Decoder den Zug und nicht der Fahrstrom
Hans-J. Abts schrieb:> Wir wollten jetzt die Züge Digitalisieren und> somit steuert der Decoder den Zug und nicht der Fahrstrom
Eben, dann dürfen die Kondensatoren doch immer geladen sein. Der Decoder
mit der Motorsteuerung nimmt sich, dann was an Spannung da ist, vom
Gleis oder Puffer.
Dazu müssen die Kondensatoren nicht zuschaltbar sein. Da reicht doch in
Prinzip je eine Diode um die beiden Spannungen vom Gleis und die von den
Elkos zusammenzuführen. Oder nicht?
So gedacht hatte ich auch am Anfang aber wenn zwei oder mehr Züge
gleichzeitig ihre kondensatoren laden wollen spricht die
Kurzschlußsicherung der Zentrale an! Daher kam die Ide die Kondensatoren
nach und nach Laden zu lassen gesteuert durch den Atmega sozusagen per
Befehl => für den Dekoder gibt es bereis einen keinen seperaten
Kondensator
Hans-J. Abts schrieb:> Eine Ide wäre wirklich ein Akku nur dieser möchte ja auch geladen werden> und während des Fahrbetriebs bestimmt schwierig !
Naja, Akkus laden ist nicht wirklich schwer. Zum Laden genügt da meist
eine Konstantstromquelle. Eine Strombegrenzung benötigst du aber auch
für die Kondensatoren zum Laden. Einem 12V Bleiakku genügt schon die
korrekte Polung, um ihn zu laden. Da du eh eine µC hast lässt sich sowas
denke ich recht einfach umsetzen (hab es aber jetzt nicht vollständig
durchdacht).
Du kannst z.B. mit einem Operationsverstärker, Transistor und Shunt den
Akku mit einem kleinen Ladestrom ständig Laden, die Akkuspannung und die
Gleisspannung jeweils mit einer Diode zusammenführen und auf die
Stelleinheit für den Motor geben, dann ist die immer versorgt, der Akku
wird immer geladen. Erweitert kann der µC z.B. die Spannung am Akku per
ADC überwachen und die Ladung bei einer gewissen Spannung ab- bzw.
zuschalten. Das Laden kann dann z.B. mit 50mA erfolgen, das sollte die
Spannungsversorgung problemlos hergeben und gleichzeitig auch genug
sein, um die Entnahme durch die kurzen Unterbrechungen wieder
nachzuladen.
Gruß Kai
PS: Lass den µC den Zug aber anhalten, wenn er eine gewisse Zeit kein
Steuersignal mehr bekommen hat, der kann nämlich nicht unterscheiden, ob
er über eine Weiche fährt, oder schon 100m auf dem Fußboden unterwegs
ist.^^
Hans-J. Abts schrieb:> So gedacht hatte ich auch am Anfang aber wenn zwei oder mehr Züge> gleichzeitig ihre kondensatoren laden wollen spricht die> Kurzschlußsicherung der Zentrale an
Dann würde ich die Kondensatoren dauernd, jedoch mit einer
Strombegrenzung laden. Dauert halt etwas länger bis sie voll sind, aber
sie sind (fast) immer voll und verfügbar. Der Lok-Decoder erhält so
immer eine gleichmässige Spannung.
Wie willst sonst sicherstellen, wann der richtig Zeitpunkt zum Laden
ist? Dann kann es ja passieren, dass die Lok gerade auf einer Weiche mit
Kontaktproblemen steht, und dann fällt das Laden flach. (Auch der Atmega
hat dann ja keine Spannung mehr)
hallo Kai
das hört sich gut an mit dem Blei-Akku
ich habe für den Motortreiber L298n der vom Atmega auch gesteuert wird
einen 16v / 3a Spannungregler ohne hin schon im Zug!
Könntest du mir den Schaltplan geglegndlich mal etwas aufzeichnen? ich
bin noch Anfänger.
mfg Hans
PS: der Atmega ist schon so programiert das er Störungen und Unfall
auseinanderhalten kann.
Da stellt sich mir follgende Frage: Bleibt der Zug schlagartig auf der
Stelle stehen, wenn er kenen Strom mehr bekommt? Wohl kaum, da die
kinetische Energie bestimmt ausreicht, um ihn noch einige Zentimeter
weiterrollen zu lassen. Die Kontaktfehler ein Weichen o.ä. werden wohl
nicht weiter sein? Geht es nicht eher darum, dass der µC nicht sofort
resetiert?
Auch könnte man sich mal überlegen - so sollte die kinetische Energie
nicht reichen - welche Kapazität benötigt wird. Deine angegeben 1,7
Farad ergeben einen Energieinhalt bei 16V von über 200 Joule. Diese
Energie reicht (theoretisch) aus, um ein 200g Objekt (z.B. der Zug) auf
eine Geschwindigkeit von über 160 km/h zu beschleunigen.
Ich weiß nicht recht, aber das kommt mir stark nach einer
Dimensionierung àla "viel hilft viel" vor.
Hallo Markus der Amega hat einen kleinen eigenen Kondensator unabhängig
vom großen Kondensator der allerdings wenn er voll ist dem Atmega auch
noch stützen kann. Ist halt nur das Problem was ich habe das wenn alle
Züge gleichzeitig die großen Kondensatoren laden wollen die Sicherung
der Zentralle nicht mit macht, so das ich jeden Zug einzeln per Befehl
zeitlich versetzt dazu veranlassen möchte zu laden.
Roland, ich weiß nur wenn der Zug ungünstig sich in der Weiche befindet
bleibt er sehr gerne stehen im Analogbetrieb. Deshalb lieber den Motoren
etwas mehr Zeit geben also mehr Power! um wieder durch rutschen und
schieben
wieder ins Rollen zu kommen. den genauen Pufferbedarf kann ich eh erst
herausfinden wenn ich das erste mal so fahren lasse da ich keine genauen
Werte über die Motoren habe.
Supercaps können so einen Strom locker liefern, dafür sind sie gebaut,
im Gegenteil zu Akkus, die das nicht abkönnen.
Natürlich darfst du dann nicht zu den Knopfzellenartigen Supercaps mit
5V zurückgreifen, da diese einen sehr hohen Widerstand haben, sondern zu
den üblichen bei 2.5V-2.7V pro Kondensator, bspw.
http://www.maxwell.com/products/ultracapacitors/docs/03152013_ds_hc_series.pdf
Wie du siehst, hält der 10F den Strom (ca. 3A) problemlos auf Dauer aus.
Spitzenstrom für 1 Sekunde bei 7A. (länger wirst du ihn vermutlich auch
nicht brauchen, oder?)
Welchen Wert du brauchst? Auf jeden Fall zwei in Reihe, damit du 5V
direkt anschließen kannst, wodurch die Kapazität aber halbiert wird.
D.h. 2 10F in Reihe ergibt 5F mit max. 5.4V.
Mit der Formel hier:
http://www.elektronik-kompendium.de/sites/bau/0208301.htm
Lässt sich dann der überbrückungszeitraum berechnen. Bspw. arbeitet
alles noch problemlos bis runter auf 4V, dann hast du bei 5F und 1V
Differenz und einem Entladestrom von 3A eine Überückungszeit von 1.6
Sekunden.
Alles gut und schön was ihr mir sagt DANKE !!
aber kann mir auch einer sagen ob die fet's in meiner Schaltung so
funktionieren? bzw worauf ich noch achten muß damit dich das
Kondensatoren-Packet zuschalten kann?
Roland ... schrieb:> Frank M. schrieb:>> im Gegenteil zu Akkus, die das nicht abkönnen.>> Ein Akku schafft keine 3A? Sehr interessant.
Auf Dauer Spannungsstabil, nur Hochstromakkus.
Die üblichen eneloop z.B. haben 0.3 Ohm Innenwiderstand. Natürlich gibt
es welche die einen geringeren Innenwiderstand haben.
Aber auch ist der Einsatzzweck hier für einen Akku Gift, laden entladen,
laden entladen, immer nur kurzweillig aber mit hohen Strömen. Einfach
falsch. Akkus haben ihr Einsatzgebiet, hier ist er nicht.
Hans-J. Abts schrieb:> Alles gut und schön was ihr mir sagt DANKE !!> aber kann mir auch einer sagen ob die fet's in meiner Schaltung so> funktionieren? bzw worauf ich noch achten muß damit dich das> Kondensatoren-Packet zuschalten kann?
Funktioniert nicht. Du verwendest N-Kanal (warum zwei in Reihe?) als
High-Side Switch, was nicht funktioniert. Lese die beiden mal durch,
dann kannst du selbst die Lösung erahnen und nochmal nachfragen:
http://www.sprut.de/electronic/switch/nkanal/nkanal.htmlhttp://www.sprut.de/electronic/switch/pkanal/pkanal.html
Hans-J. Abts schrieb:> Hallo Markus der Amega hat einen kleinen eigenen Kondensator unabhängig> vom großen Kondensator der allerdings wenn er voll ist dem Atmega auch> noch stützen kann. Ist halt nur das Problem was ich habe das wenn alle> Züge gleichzeitig die großen Kondensatoren laden wollen die Sicherung> der Zentralle nicht mit macht, so das ich jeden Zug einzeln per Befehl> zeitlich versetzt dazu veranlassen möchte zu laden.
Nach dem oben gezeichneten Prinzip meinte ich.
Als Strombegrenzung kann eine einfache Konstantstromquelle eingesetzt
werden.
Aber vielleicht habe ich auch was ganz falsch verstanden.
Ja, ändert aber nichts an der Tatsache, dass die beiden MOSFETS nie eine
positive Gate-Sourcespannung sehen werden.
Hänge den Kondensator an 16V und schalte GND. Oder verwende p-MOSFETs.
Ein Bipolartransistor, ist rückwärts nicht leitend, würde das
Doppeltransistorkonzept sparen.
Wie schon von Anderen geschrieben erst lernen wie es richtig gemacht
wird. Dann selbst entwickeln. Das Bisherige ist für die Tonne, alles. Es
sei denn du, willst magischen Rauch erzeugen!
Ja Markus so war das angedacht nur halt das die Kondensatoren vom Atmega
zugeschaltet werden können, damit sie beim einschalten der Anlage nicht
alle gleichzeitig Laden! Und damit der Atmega keinen Gedächnisschwund
bekommt hat er ein kleinen Kondensator der immer für ihn alleine da ist.
Ich sehe auch gerade, dass du die Caps auf 16V laden willst, von daher
kann dir der 0.7V Spannungsabfall an der Diode, wie in Markus Post egal
sein. Seine Schaltung (wobei die Caps in Reihe bei dir sind und nicht
parallel) ist die für dich geeignete. Einfach und effizient.
Beim in Reihe schalten musst du aber einen 'Balancer' einbauen, der
verhindert, dass an einem Caps die Spannung über 2.7V ansteigt. Die
einfachste Methode: Eine passende Zener Diode parallel zu jedem
Kondensator. Das sollte in deinem einfachen Anwendungszweck ausreichen.
Ok Roland wenn das besser ist gerne. Kann ich den P-Fet denn auch nur
zum teil leitend machen damit der Kondnensator nur langsam läd oder
komme ich um einen Kühlkörper nicht herrum?
Hans-J. Abts schrieb:> Ok Roland wenn das besser ist gerne. Kann ich den P-Fet denn auch nur> zum teil leitend machen damit der Kondnensator nur langsam läd oder> komme ich um einen Kühlkörper nicht herrum?
Ich denke du machst es dir zu kompliziert und verstehst immer noch die
Funktionsweise eine MOSFET.
Nimm Markus Schaltung und setze einen N-Kanal Mosfet zwischen Gleis- und
Kondensator-, dann kannst du den Supercap zuschalten wann immer du
willst. Zugeschalten ist er als Puffer verfügbar und wird,
Strombegrenzend durch den Widerstand, geladen. Oder was passt dir an
dieser Lösung noch nicht?
Wenn Du bei Deiner Dampflok auch einen Kesselzerknall simulieren
möchtest, kannst Du den Kühlkörper beim linear betriebenen Transistor
gerne weglassen!
Noch spektakulärer wäre nur die Explosion der Kondensatorbank.
Was ich nicht kapiere - meine alte Kinderspielzeug-Eisenbahn ist vor 20
Jahren schon über alte Weichen und schlecht verlegte Gleise durch Opa's
Arbeitszimmer gerumpelt. Wieso funktioniert das heute nicht mehr?
Bau einen Decoder ein, auch wenn du analog fährst. Alle Decoder haben
einen Anschluss für Pufferelkos und regeln das von ganz allein.
Ansonsten krankt deine Idee am Henne/Ein-Problem:
Wober soll dein Controller wissen, ob die Spannungsabsenkung am Rad
jetzt aus der gewünschten Fahrstufe oder aus einer Dreckstelle stammt?
Prinzipiell ist dieses Problem auf Analogen Systemem nicht allumfassend
lösbar.
Dann schon eher: Räder reinigen. Schienen reinigen. Mehr Kontaktstellen
schaffen. Schienen reinigen, Räder reinigen....
Ich hätts ja einfach mal so probiert, daß irgendein Kack µC die
Schienenspannung misst, den Motor entsprechend regelt und kurze
Unterbrechungen einfach ignoriert.
Obwohl, ohne den ganzen Krimskrams einfach 'nen dicken Elko parallel zum
Motor bekommt man wenigstens ein realistisches Anfahr- und
Bremsverhalten.
Schaltplan.png
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