Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik "digitaler" Wechselstrom (Modellbahn) schalten


von Julian W. (julian-w) Benutzerseite


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Hallo,

wie kann ich am besten "digitalen" Wechselstrom schalten? Spannung am 
Gleis ist etwa ~18V, Strom etwa 500mA.
Dadurch das im Wechselstrom noch digitale Informationen enthalten sind 
ist er halt nicht 100% sinusförmig.

Auch würde ich mit Wechselstrom ganz gerne meine Weichen schalten. 
Spannung wäre da auch ~18V bei 500mA, jedoch würde dann eine induktive 
Last anliegen.

Wie realisiere ich das am einfachsten? Hat da einer Tipps?

TRIAC? MOSFET? oder was ganz anderes? Vor allem die induktive Last der 
Weichenantriebs-Spulen macht mir da etwas sorgen...


Viele Grüße
Julian

von herbert (Gast)


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Conrad hatte mal einen Bausatz womit man über eine Zweidrahtleitung 
diverse Schaltvorgänge über einen Sender zueinem Empfänger tätigen 
konnte.Ein Bekannter hat damit experimentiert um einen größeren 
Modellzug zu steuern.Ich habe ihn auf die Idee gebracht ...nach einigen 
Misserfolgen mit andereren Lösungen die Steuersignale in die fahrende 
Lokomotive zu bringen einfach die  Fahrspannung mit den Steuesignalen 
des Sendermoduls zu überlagern.Er hat das auch geschafft aber wie er das 
bewerkstelligt hat weiß ich heute nicht mehr.Aber es geht.Eventuell hat 
im Forum noch ein wissender eine Ahnung weil ein bißchen knoffhoff 
braucht man schon dazu....

von Julian W. (julian-w) Benutzerseite


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Nunja, die Daten hab ich ja. Ich will nur die Spannung an- und 
abschalten.
Theoretisch würde es mit einem Relais gehen, nur da ich sehr oft 
schalten muss wäre das keine gute Lösung...

Daher wollte ich das ganze mit Halbleitern machen. Bei den Weichen ist 
das Problem halt das sie eine induktive Last darstellen.

Der Strom für die Lokomotiven ist halt kein "reiner" Sinus, sondern mit 
digitalen Informationen gespickt. Daher weiß ich nicht wie darauf z.B. 
ein TRIAC reagiert... das mag es ja nicht sonderlich wenn plötzlich die 
Spannung stark ansteigt, oder?

von Sascha W. (sascha-w)


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Julian W. schrieb:
> Nunja, die Daten hab ich ja. Ich will nur die Spannung an- und
> abschalten.
welche die Spannung am Gleis oder der Weiche

> Theoretisch würde es mit einem Relais gehen, nur da ich sehr oft
> schalten muss wäre das keine gute Lösung...
das ist logisch

> Daher wollte ich das ganze mit Halbleitern machen. Bei den Weichen ist
> das Problem halt das sie eine induktive Last darstellen.
sollte mit einem Triac gehen

> Der Strom für die Lokomotiven ist halt kein "reiner" Sinus, sondern mit
> digitalen Informationen gespickt. Daher weiß ich nicht wie darauf z.B.
> ein TRIAC reagiert...
ist eben Wechselstrom ob mit oder ohne Daten - egal

> das mag es ja nicht sonderlich wenn plötzlich die
> Spannung stark ansteigt, oder?
für ind. Lasten kommt ein Snubber-Glied dran, und mit entsprechend 
Spannungsfesten Triacs macht auch die Induktionsspannung der 
Weichenspule nichts

Sascha

von Julian W. (julian-w) Benutzerseite


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Sascha Weber schrieb:
> welche die Spannung am Gleis oder der Weiche

im ersten Post steht es: ~18V; 500mA

Hab jetzt einfach mal das "billigste" Triac bei reichelt gesucht: BT 
136/600

http://www.reichelt.de/Triacs/BT-136-600/index.html?;ACTION=3;LA=2;ARTICLE=5951;GROUPID=5280

Das hält also 600V und 2A aus, oder? Dürfte ja dicke reichen.

Nur wie zünde ich das Triac am besten? Über ein MOC 3052 Optotriac?
Das ganze soll später von einem Atmega bei 5V gesteuert werden.

Das mit dem Snubber-Gleid schau ich mir mal noch genauer an...

Aber auf jeden Fall mal Danke :)

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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MOC ist gut. Wenn du keinen Phasenanschnitt planst, sind die Typen mit 
eingebauter Nulldurchgangserkennung (3041/3042/3043) gut, da damit keine 
Snubber Probleme auftauchen.
Für Phasenanschnitt sind die 3021/3022/3023 Typen besser, diese haben 
keine Nulldurchgangsschaltung.
Ansteuern tust beide Sorten wie eine normale LED.

von MagIO (Gast)


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Also, digitaler Fahrstrom ist digital! Also entweder +18V oder -18V 
jeweils entgegengesetzt auf den beiden Leitungen. Kein bischen Sinus!

Normalerweise benutzt man Fahrstrom nicht für Weichen, da zu viele 
Induktivitäten/Kapazitäten die Qualität des digitalen Signals zu stark 
verschlechtern.
Die Weichen, die ich habe schalten mit Gleichstrom. Die polarität 
bestimmt dann in welche Richtung geschaltet wird.
Wie geht das denn mit Wechselstrom? Feder?

Egal ... bei Gleichstrom-Weichen ist die Sache halt auch einfach. 
Digitale Versorgung an einen Brückengleichrichter und mit ner 
Brücken-Schaltung in MOSFET die richtige Polung an der Weiche anlegen.

von Ulrich (Gast)


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Bei den Weichen hat man oft 2 Spulen, je eine für die Richtung die man 
haben will. So ähnlich wie ein bistabiles Relais. Die Spulen kann man 
wahlweise mit gleich oder Wechselstrom betreiben - wobei Wechselstrom 
den kleinen Vorteil bietet, das der Stromverbrauch sinkt wenn die Weiche 
schon umgeschaltet ist. Für eine Steuerung über einen µC ist das aber 
nicht so wichtig - da kann der µC für sorgen das der Strompuls nicht zu 
lange dauert.

Ich würde für die Weichen auch lieber einen extra Stromkreis mit 
Gleichstrom  wählen, schon wegen der Störungen. Induktive Lasten sind 
mit Gleichstrom und Freilaufdioden kein Problem. Der Wechselstrom mit 
den Steuersignalen muss extra erzeugt werden, hat also nur begrenzte 
Leistung, die man besser nur für die Loks nutzt. Die Schaltung per Triac 
kann ggf. ein Porblem werden wenn die Spannung einen Gleichstromanteil 
hat - das könnte ein Auschalten verhindern.

von mtrj (Gast)


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ringstmeier und gahler

von Julian W. (julian-w) Benutzerseite


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So... also dann erkläre ich mal meinen Plan etwas genauer ;)

Jap, ich plane zwei Stromkreise: einen für die Weichen (der ein reiner 
Sinus ist) und einen für die Loks mit "Digital-Wechselstrom".

Die Weichen bestehen aus zwei Spulen, die einen Eisenkern hin und her 
schieben. Ich würde die halt gerne mit Wechselstrom betreiben um der 
Remanenz vorzubeugen, also dass der Eisenkern mit der Zeit magnetisch 
wird, weil ansonsten schaltet die Weiche immer schlechter....

Digitalstrom abschalten wollte ich bei den Gleisabschnitten hinter einem 
Signal. Wenn dann ein Zug bei rot durchfährt wird ihm quasi einfach der 
Saft abgeschaltet... quasi als letztes Mittel^^

Daher sind diese beiden Anwendungen auch nicht zeitkritisch, da kommt es 
nicht auf 10ms oder mehr an ;)

Nun zum Digitalstrom: schaltet dürfte der TRIAC doch, oder? Und 
hoffentlich auch wieder abschalten^^ Wenn es dann mal 100ms dauert ist 
es auch nicht weiter tragisch, so zeitkritisch ist es dann nicht. 
Signale werden ja meist im Sekunden-Bereich vorher geschaltet und bis 
dahin sollte der TRIAC doch blockieren.

Bei den Weichen dürfte es das Problem mit dem schalten ja nicht geben, 
da hier ja ein reiner Sinus anliegt. Also schalten dürfte kein Problem 
darstellen, auch wenn ich nur einen Impuls von 100ms abgeben will.
Lediglich die Induktivität macht mir da Sorgen. Aber einfach ein 
Widerstand und Kondensator parallel zur Weiche schalten und dann gibt es 
keine Probleme mehr? Und wie dimensioniere ich diese?

Aber danke mal für eure Hilfe :)

von ich (Gast)


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Julian, mach es doch nicht so kompliziert.
In jedem Selbstbau-Decoder steckt ein ULN2803. Ist wirklich ausreichend, 
Schutzdioden sind darin auch schon integriert. Hat sich tausendfach 
bewährt, habe ich auch so (Trix), und da gibt es wirklich keine Probleme 
von wegen Gleichstrom und Remanenz. Wenn ein Weichenkleben auftretten 
sollte, dann sowieso nur weil der Weichenantrieb nicht genug oder zu 
kurz Spannung draufbekommt.

Julian W. schrieb:
> Digitalstrom abschalten wollte ich bei den Gleisabschnitten

dazu nimmst du einen fertigen Brückentreiber z.B. den L6202 für 3,50€, 
der packt schon 1,5A. Spar Dir das Triacgefriemel. Billiger ist 
vielleicht ein Relais, das über das Halt-Signal angesteuert dann die 
Fahrspannung abstellt würde.

von Julian W. (julian-w) Benutzerseite


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OK, danke mal für den hilfreichen Post :)

Also da Gleichstrom dann wohl doch nicht soooo schlimm für 
Weichenantriebe ist (im Modellbahnforum wurde ich davor "gewarnt"^^) 
würde ich dann Gleichstrom nutzen. Macht die Sache wesentlich einfacher 
;)

Noch eine Frage: Ich habe die alten Weichenantriebe 74490, also ohne 
Varistor am Endabschalter (Varistor soll Funkenschlag am Schalter 
verhindern, damit die Kontakte des Schalters nicht hochohmig werden). 
Wenn ich nun die Weichen mit Gleichstrom betreibe, gibt es dann was 
"besseres" wie ein Varistor?
Aber ich muss diese wohl so nah wie möglich am Endabschalter platzieren. 
Also am Ende des Kabels ist wohl blöd... also Weichenantrieb öffnen und 
die Varistoren direkt am Endschalter anlöten...

Wäre eine Diode da besser/effektiver? Bei Wechselstrom würde eine Diode 
ja nicht gehen, aber da ich ja jetzt wohl Gleichstrom nutzen werde ;)

von Sascha W. (sascha-w)


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Hallo,

ja bei Gleichstrom währe eine Diode die bessere Wahl, allerdings muss 
die zwingend direkt parallel zur Spule - also wirst du sie auch in die 
Weiche einbauen müssen.

Und zum Fahrstrom abschalten - da würde ich ein Relais verwenden.


Sascha

von Voyager (Gast)


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Sascha Weber schrieb:
> ja bei Gleichstrom währe eine Diode die bessere Wahl, allerdings muss
> die zwingend direkt parallel zur Spule - also wirst du sie auch in die
> Weiche einbauen müssen.

Warum sollte die so Nahe an die Induktivität? Es ist Aufgabe der Diode 
Spannungsspitzen ausgelöst durch die Selbstinduktivität und die 
Stromänderung "kurz-zu-schließen".

von Voyager (Gast)


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Was ich sagen will - warum sollte die Diode so nah an den Induktivität 
ran müssen? Wir sind hier ja nicht beim Entstören mittels eines 
Blockkondensators.

Im übringen muss ich micht korregieren. Es muss natürlich nicht Delta 
sondern d heißen. Nicht partiell.

von Julian W. (julian-w) Benutzerseite


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OK... welche Dioden nehme ich denn dafür am besten? Am besten welche wo 
bei reichelt lieferbar sind.

Ich probiere dann einfach mal beide Varianten aus und messe mit meinem 
DSO nach, dann seh ich ja was besser ist ;)

von Sascha W. (sascha-w)


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Voyager schrieb:
> Sascha Weber schrieb:
>> ja bei Gleichstrom währe eine Diode die bessere Wahl, allerdings muss
>> die zwingend direkt parallel zur Spule - also wirst du sie auch in die
>> Weiche einbauen müssen.
>
> Warum sollte die so Nahe an die Induktivität?
weil an den Außenanschlüssen der Weiche ja schon der Endschalter 
dazwischenhängt, und eine Diode an dieser Stelle als Schutz für den 
Endschalter wirkungslos währe.

@Julian W.
z.B. Standarttyp 1N4007
findest bei Reichelt auch SMD-Typen wenn's kleiner sein muss
Daten: 1A ab 200V

Sascha

von Julian W. (julian-w) Benutzerseite


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Also die "0815"-Dioden reichen dafür aus... das ist gut.. davon hab ich 
noch genug zu Hause :)
Dachte ich bräuchte da besonders schnelle oder sowas^^

Und jap... das Problem hab ich auch festgestellt als ich die Weiche 
geöffnet habe... am Kabel bringt es leider rein gar nix, die Diode muss 
in die Weiche rein.

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