Steuerung einer Carrerabahn mit einer PWM vom C167

[Hans D. (apophis)]

Hallo,
ich bin auf der Suche nach Rat für ein Projekt bei meiner Ausbildung. Es 
geht um die Steuerung einer Carrera Bahn mit einem C167.
Die Suchfunktion hat mir fast nur Fragen zur Zeitmessung ausgespuckt, 
aber ein paar Reed-Schalter zwischen VCC (oder externem Netzteil) und 
nem Eingangsport zu packen und dann mit Timern rumzuspielen, ist nicht 
unser Problem.

Die Eckdaten:
Das Netzteil der Bahn liefert 19V. Wir haben den Motor vereinfacht als 
induktive Last angenommen und R = 6 Ohm, sowie L = 1,8 mH gemessen. 
Damit fließen beim Beschleunigen am Start 3-4 A über die Bahn.
Unsere PWM liefert Spannungen zwischen 0 und 5 V mit einer Periodendauer 
ab 0,04 ms.

Was wir wollen ist, dem Auto eine recht variable Spannung zu geben, um 
präzise steuern zu können. Irgendwie müssen also die 0-5V bei 1,8mA der 
C167-Ports auf 0-19V bei bis zu 4A umgewandelt werden, um ein Auto 
ansteuern zu können.

Wir hatten heute unseren ersten Projekttag, und haben 8h lang versucht, 
die Ansteuerung mit einem Schalttransistor zu realisieren. Die Basis mit 
der PWM angesteuert und mit dem Transistor einfach den Steuerknüppel der 
Bahn ersetzt, wodurch er direkt im Lastkreis hängt.
Ich weiß nicht so richtig was schief lief, da ich mit der Programmierung 
beschäftigt war. Jedenfalls haben wir das vorerst aufgegeben, da wir 
keine Spannung aufs Auto gekriegt haben. Manchmal hat der Transistor gar 
nicht geschaltet, einer ist uns fast abgeraucht und das beste was wir 
geschafft haben, waren 3 V am Auto, wo immer noch 16 V am Transistor 
abfielen.

Von anderen Kollegen hieß es „Nehmt halt einen OPV und legt die Spannung 
direkt auf die Schienen“, aber auf „Ok, gib mal ne Schaltskizze...“, kam 
dann nur „Nee keine Ahnung.“ Momentan überlegen wir, ob wir nicht einen 
Fahrregler 
(http://www.fechtner-modellbau.de/shop/xaranshop_k001009004s001_1.htm) 
nehmen sollen, aber sind da auch noch unschlüssig, da es vielleicht 
besser ankommt, die komplette Schaltung aus „einfachen“ Bauteilen 
entwickelt zu haben.

*Hat vielleicht irgendjemand noch eine Idee, wie man die PWM des C167 
auf 19V bei 4A hoch kriegt?*

[Detlev T. (detlevt)]

Ich persönlich weiß gar nicht, was ihr da verschaltet habt. Was heißt 
denn hier z.B. "Schalttransistor"? Bipolar? Einfach oder Darlington? 
MOSFET? IGBT? Habt ihr bei der induktiven Last an eine Freilaufdiode 
gedacht?

Ich vermute einmal, ihr habt einen bipolaren Leistungs-Transistor 
genommen. Der hat so typischerweise eine Stromverstärkung von 100. Das 
heißt, mit den 1.8mA an der Basis lässt er dann 180mA durch - und halt 
keine 4A.

Google doch einmal unter dem Begriff "Darlington" und "Freilaufdiode"

[MaWin (Gast)]

Euer Problem ist, daß ihr nicht die Grundlagen klärt,
bevor ihr loslegt.

Ich weiss nicht, was ihr habt, aber üblich wäre ein positiver Regler:

Der Regler kommt an + vom Trafo, ein Kabel geht zur Bahn, das Kabel, 
welches von der Bahn zurückkommt, geht an - vom Trafo und den 
Bremsanschluss des Reglers.

Wenn ihn nun einen NPN-Transistor habt, der mit einem Vorwiderstand mit 
maximal 1.8mA von C167 versorgt wird, dann reicht das soweiso nicht, um 
den üblichen Motorstrom von 350mA und den Spitzenstrom von 3A schalten 
zu können, weil die Stromverstärkung der Transistoren nicht so hoch ist.

Wenn ihr einen normalen MOSFET wie BUZ11 habt, dann reichen die 5V 
nicht, um ihn aufzusteuern. So oder so kommt ihr also um weitere 
Bauteile nicht drumrum.


Mit bipolaren Transistoren könnte man 2-stufig loslegen:

          +----+---- Carrera Trafo +
          |    |
         1k    |E
          +---|< PNP z.B. BD240
          |    |
         560R  +----+-- Schiene
          |         |
C167-2k--|< BC547   ^  Diode, z.B. 1N5401
          |E        |
Masse ----+---------+-- Bremsanschluss, Schiene an - vom Trafo

Aber das geht halt nur, wenn euer Trafo/Schiene auch so ist.

[U.R. Schmitt (Gast)]

Bei Carrera wird üblicherweise über - gesteuert. D.H Plus an eine 
Schiene, und Minus an den Drücker, derSchleifer des Drückers an die 
andere Schiene und wenn der Drücker losgelassen wird schhließt er beide 
Schienen kurz zum Bremsen.
Aber wenn man in einem Tag solche Grundlagen noch nicht mal über das 
Internet herausfinden oder ausmessen kann, dann seh ich mehr als 
schwarz, Sorry to say!

[U.R. Schmitt (Gast)]

Sucht mal unter "Slot Racing" im Netz, da werdet ihr totgeschmissen mit 
Infos, auch zur Elektrik.

[Hans D. (apophis)]

@Detlev: Ne Freilaufdiode wurde mit verbaut, aber ich kann dir keine 
genauen Daten von irgendwelchen Bauteilen geben, da ich wie gesagt mit 
der Programmierung beschäftigt war.
@MaWin: Thx, ma gucken ob wir damit was anfangen können.
@U.R.: Die anderen werden sich sicherlich gerade tiefergehende Gedanken 
- incl. Internetrecherche - machen, aber ich dachte mir halt ich 
versuchs mal hier. Thx für den Link.