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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Modellbahnregler per PWM


Autor: Till (Gast)
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Moin zusammen,

ich hab da mal ne Frage: Ich möchte meinem Neffen für seine Modellbahn 
(LGB, also groß) einen Fahrtregler bauen, max. ca. 14V und 3-5A. Nachdem 
mir Linearregler wegen der großen Verlustleistung nur bedingt geeignet 
erscheinen, würde ich das ganze gern per PWM regeln. Das PWM Signal 
würde ich mit einem PIC generieren und den Strom dann per MOSFET 
schalten.

Soweit so gut. Meine Sorge ist dabei, dass da etliche Meter Schienen 
dranhängen, und die Oberwellen irgendwie im Radio o.Ä. stören könnten. 
Sind die Sorgen berechtigt?

Wie sollte ich die PWM Frequenz wählen? Braucht ja eigentlich nicht 
allzu hoch zu sein, oder? Pfeift das wirklich so arg, wie man teilweise 
liest?

Vielleicht kann mir ja jemand den einen oder anderen Tipp geben, danke 
schonmal im Voraus!

Grüße, Till

: Verschoben durch Admin
Autor: Kluchscheißernder Nixwisser (kluchscheisser)
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Till schrieb:
> Moin zusammen,
>
> ich hab da mal ne Frage: Ich möchte meinem Neffen für seine Modellbahn
> (LGB, also groß) einen Fahrtregler bauen, max. ca. 14V und 3-5A.

Die mir bekannten Gartenbahner zerhacken dazu etwa 20V.

> Nachdem
> mir Linearregler wegen der großen Verlustleistung nur bedingt geeignet
> erscheinen, würde ich das ganze gern per PWM regeln. Das PWM Signal
> würde ich mit einem PIC generieren und den Strom dann per MOSFET
> schalten.

Solange da keine Automatik oder Fernsteuerbarkeit erforderlich ist, 
würde ich dazu keinen MC nehmen. Ich habe etliche Fahrtregler für LGB so 
aufgebaut:

- Trafo 15...16V, 6A oder größer (z.B. RKT-Serie von Reichelt, 15V)
- Gleichrichter 8...35A über Polyswitch-Sicherung (Kaltleiter)
- Elkos ab 1500/35 (meist mehrere 1500/35 parallel)
- Ggf. (je nach Trafo) Begrenzung mit FET auf 24V (um Digitaldecoder
  zu schützen)
- NE4093 über Z-Diode und Abblock-Cs mit 9V versorgt
- 1 Gatter mit 2 Dioden, Poti, R, C als PWM-Generator
- 3 Gatter parallel als Gate-Treiber
- FET im TO220-Gehäuse (damals BUZ71, BUZ11, jetzt IRFxxx)
- Freilaufdiode SB340 oder SB540
- Varistor über FET (D-S)
- Entstördrossel zum Umpolschalter
- Umpolschalter mit Mittelstellung

>
> Soweit so gut. Meine Sorge ist dabei, dass da etliche Meter Schienen
> dranhängen, und die Oberwellen irgendwie im Radio o.Ä. stören könnten.

Sooooo schnell schaltet der FET nun auch wieder nicht. Dazu bräuchte es 
schon einen recht kräftigen Gate-Treiber.

> Sind die Sorgen berechtigt?

In meinem Bekanntenkreis sind etliche dieser Fahrtregler im Einsatz, da 
sind noch keine Störungen dieser Art aufgetreten. Auch die 
Funkfernsteuerungen anderer Gartenbahner bei Treffen werden nicht 
gestört.

>
> Wie sollte ich die PWM Frequenz wählen? Braucht ja eigentlich nicht
> allzu hoch zu sein, oder?

Naja, das ist ein Kompromiss. Die alten LGB-Motoren laufen mit 500 Hz 
recht gut, 5kHz geht im Allgemeinen auch noch recht gut. ab 10kHz 
braucht man aber schon einen Gate-Treiber. Dies (und höher) ist aber nur 
bei Glockenankermotoren sinnvoll.

> Pfeift das wirklich so arg, wie man teilweise
> liest?

Das kommt auf Motor und Getriebe an. Manche haben einen besseren, andere 
einen schlechteren Wirkungsgrad als Lautsprecher. Mit einem Soundmodul 
kannst Du das Pfeifen aber übertönen. ;-)

>
> Vielleicht kann mir ja jemand den einen oder anderen Tipp geben, danke
> schonmal im Voraus!

Ich hoffe, ich konnte helfen.

Im Anhang ist ein Foto einer "leichten Ausführung" für Trafos bis 15V, 
also ohne Spannungsbegrenzung. Sie ist mit 4A Polyswitch, 
4A-Entstördrossel und 3A-Freilaufdiode ausgestattet. An der linken Kante 
sind unten die Schraubklemmen für Trafo und Gleis angebracht, links 
unten die Lötpads für den Umpolschalter, rechts ist eine Stiftleiste für 
das Poti. Unter der Platine ist ein Kühlkörper, der bei 4A und 5kHz aber 
cool bleibt. Lediglich der Gleichrichter heizt sich dabei etwas auf. 
Mehrere "Geschwister" dieses Reglers tun bei etlichen Gartenbahnern treu 
und brav ihren Dienst.

>
> Grüße, Till

Autor: Till (Gast)
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Moin Kluchscheißer!

Danke für die Hinweise! Dann werde ich das mal in Angriff nehmen. 
Wahrscheinlich werde ich doch einen PIC zur Erzeugung der PWM Signale 
nehmen, weil ich dann easy mit einem Poti und A/D-Wandler die Vor- und 
Rückwärtsfunktion generieren kann. Einen Umschalter möchte ich nicht so 
gerne, sonst kommen die lieben Kleinen noch auf die Idee, bei voller 
Fahrt umzuschalten, das ist sicher nicht so gut fürs Material.

Grüße!

Till

Autor: Kluchscheißernder Nixwisser (kluchscheisser)
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Till schrieb:
> Moin Kluchscheißer!
>
> Danke für die Hinweise! Dann werde ich das mal in Angriff nehmen.
> Wahrscheinlich werde ich doch einen PIC zur Erzeugung der PWM Signale
> nehmen, weil ich dann easy mit einem Poti und A/D-Wandler die Vor- und
> Rückwärtsfunktion generieren kann. Einen Umschalter möchte ich nicht so
> gerne, sonst kommen die lieben Kleinen noch auf die Idee, bei voller
> Fahrt umzuschalten, das ist sicher nicht so gut fürs Material.
>
> Grüße!
>
> Till

Naja, ein Poti lässt sich auch ganz gut von einem Ende zum anderen 
drehen. Dann würde ich schon eine Lösung mit Drehgeber bevorzugen. Da 
lässt sich leicht eine Sperre einbauen, die zu schnelles Umsteuern 
verhindert (ähnlich wie bei Uhlenbrocks Intellibox). Der Drucktaster des 
Drehgebers kann dann zum Bremsen genutzt werden. Das dürfte alles in 
einen Tiny13 passen, bzw. in einen ähnlich kleinen PIC. Ein Display zur 
Anzeige des Tempos und ggf. auch des Stroms schadet auch nicht, dann 
braucht der Controller aber ein paar Pins mehr.

Autor: Sepp (Gast)
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Wenn's einmal zu stark pfeift, kann man sich damit behelfen dass man die 
Spulen vergießt.
Dadurch können die Spulen nicht schwingen.

Weiters kann man die PWM-Frequenz so wählen, dass sie außerhalb oder am 
Rand des Hörbereich's liegt.

Man könnte aber auch mit dem Motor Melodien spielen wie es bei den 
echten Lokomotiven beim Wegfahren gemacht wird.
Somit wird das Ganze noch authentischer.

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