Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Kleinbahnweiche mit µC


von Benjamin A. (benjamin_a72)


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Hallo allerseits,

ich bastle momentan an einer kleinen Steuerung für meine H0 Modellbahn 
der Marke Kleinbahn.

Das "besondere" bzw. auch gleichzeitig Problem meinerseits liegt bei den 
Weichen, da ich aus Platzgründen keine Servos verwende, sondern die 
Kleinbahn "Standardvariante" mit einem Lorentzaktuator, der, sofern ich 
das verstanden habe, einfach aus 2 Spulen besteht, die einen Magnet oder 
Metallstab hin und herbewegen sollen, auf dem dann die Mechanik der 
Weiche angebracht ist.

Mein Problem ist nun, dass ich von der 
elektrotechnischen/schaltungstechnischen Seite ein wenig eingerostet bin 
und mir seit Stunden krampfhaft überlege, wie ich denn so eine Weiche 
ansteuern könnte.

Also ich würde gerne 2 Transistoren als Schalter verwenden, wobei jeder 
Transistor dann eine Spule übernimmt, ansteuern möchte ich das ganze 
dann mit einem Microcontroller.


Testweise hab ich jetzt BC547C verwendet (ja ich weiss, Mosfet oder 
sowas wäre hier weit feiner, hab ich aber grad keinen zuhause) und stehe 
irgendwie an. Kann mir vielleicht jemand helfen, mir im IDEALFALL eine 
Art schematischen Plan zukommen lassen, oder zumindest zeigen, wo ich 
einfach Hilfe finde?


Danke im Vorraus!

von Max H. (hartl192)


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Sieh dir mal das an: Relais mit Logik ansteuern
Wenn du die Relaisspule durch die Spule deiner Weiche ersetzt sollte es 
klappen.

von Benjamin A. (benjamin_a72)


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Hey danke für die absolut schnelle Antwort!

Diesen Beitrag hab ich auch schon gefunden, da hab ich nur ein kleines 
Denkproblem...

der Aktuator/die Weiche hat 3 Anschlüsse...
1x GND
1x VCC links
1x VCC rechts

somit weiss ich nicht, wie ich das mit dem Beitrag, den du gesendet 
hast, vereinen kann...

von Max H. (hartl192)


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Wie groß ist Vcc?

von Benjamin A. (benjamin_a72)


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VCC wäre 12V, also "normale" Modellbahnspannung

von Max H. (hartl192)


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von hp-freund (Gast)


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Falls deine Weiche schon Dioden drin hat musst Du einen "High-Side" 
Treiber benutzen. Unten rechts:

http://www.mikrocontroller.net/attachment/22023/Relaisanteuerung.png

Falls nicht, kannst Du ganz normal gegen Masse schalten und das GND der 
Weiche an Plus legen. Aber erst prüfen!

von StM (Gast)


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Ich habe das mit den märklin weichen gemacht, die eine ganze Menge Strom 
ziehen. Deshalb habe ich darlington in emmitterschaltung(ich glaube, 
komme damit immer durcheinander) verwendet...
... und mir mein stm32f4 zerschossen. Freilaufdiode vergessen ;( als 
darlington habe ich den Bd679 genommen.

Hoffe du machst diesen Fehler nicht...

von hp-freund (Gast)


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Entschuldigung, der BC547 ist ein npn, also das Bild oben links.

von StM (Gast)


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Sry der der mir durchgebrannt war war ein bc517. Der hat keine interne 
Freilaufdiode. Also evtl beim Kauf drauf achten.

von Benjamin A. (benjamin_a72)


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Ich verstehe die Schaltung, sie macht auch bei den 12V durchaus Sinn, 
nur löst das mein Problem nicht.

Ich verstehe nicht, wie ich mit den 3 Anschlüssen umgehen muss, je 
nachdem wie der Kreis geschlossen wird, sprich

VCC links  => Masse oder
VCC rechts => Masse,

wird die Weiche umgestellt.


Ich hoffe mein Problem wird jetzt klarer.
Wahrscheinlich denke ich auch nur zu kompliziert, aber ich komm einfach 
nicht drauf

von Rufus Τ. F. (rufus) Benutzerseite


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Benjamin A. schrieb:
> Ich hoffe mein Problem wird jetzt klarer.

Du musst entweder an den einen oder an den anderen "VCC"-Anschluss 
der Weiche 12V anlegen. Also brauchst Du an Deinem µC zwei Ausgänge und 
zwei Treiberstufen, von denen Du nur zum Umschalten der Weiche genau 
einen aktivierst.

Ist das wirklich so ... kompliziert?

von W.A. (Gast)


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StM schrieb:
> Deshalb habe ich darlington in emmitterschaltung(ich glaube,
> komme damit immer durcheinander) verwendet...

Das ist doch ganz einfach: Die Schaltung ist nach dem Anschluss benannt, 
den Ansteuersignal und Ausgang gemeinsam verwenden.
http://www.elektronik-kompendium.de/sites/slt/0203111.htm

> ... und mir mein stm32f4 zerschossen. Freilaufdiode vergessen ;(

Das unterstützt das Gedächnis. Beim nächsten Mal vergißt du die Diode 
hoffentlich nicht wieder ;-)

von Harald W. (wilhelms)


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Benjamin A. schrieb:

> "Lorentzaktuator"

Ich wusste noch garnicht, das man die altbekannten
Weichenantriebe so nennt. :-)

> das verstanden habe, einfach aus 2 Spulen besteht, die einen Magnet oder
> Metallstab hin und herbewegen sollen, auf dem dann die Mechanik der
> Weiche angebracht ist.

Ja

> Mein Problem ist nun, dass ich von der
> elektrotechnischen/schaltungstechnischen Seite ein wenig eingerostet bin
> und mir seit Stunden krampfhaft überlege, wie ich denn so eine Weiche
> ansteuern könnte.
>
> Also ich würde gerne 2 Transistoren als Schalter verwenden,

Ich kenne diese Antriebe von Märklinweichen. Dort verwendet
mantypisch eine 16V Wechselspannung und die Antriebe haben
einen ziemlich hohen Strombedarf. Bei Deinen Antrieben
müsstest Du erst einmal feststellen, ob die wirklich für 12V
Gleichspannung ausgelegt sind und wieviel Strom sie ziehen.
Ausserdem solltest Du ermitteln, ob die Spulen nach getaner
Arbeit von der Weiche abgeschaltet werden oder nicht. Diese
Angaben sind wichtig, um einen geeigneten Treiber zu dimen-
sionieren.

von Ralf G. (ralg)


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Harald W. schrieb:
> Bei Deinen Antrieben
> müsstest Du erst einmal feststellen, ob die wirklich für 12V
> Gleichspannung ausgelegt sind und wieviel Strom sie ziehen.
> Ausserdem solltest Du ermitteln, ob die Spulen nach getaner
> Arbeit von der Weiche abgeschaltet werden oder nicht. Diese
> Angaben sind wichtig, um einen geeigneten Treiber zu dimen-
> sionieren.

... und dann mal probieren, ob die 'Anschlussrichtung' VCC -> GND 
unbedingt wichtig ist. Das ganze 'umgedreht' würde die Sache 
vereinfachen.

PS:
Gibt's zu dem Antrieb eigentlich eine Installationsanleitung/ 
Schaltplan?

von klugscheißer (Gast)


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Das dürfte dann sowas werden:

VCC---+-------------+
      |             |
[Spule-Links] [Spule-Rechts]
      |             |
      |             |
      +----+        +-----+
    <npn>[diode]   <npn>[diode]
      +----+        +-----+
      |             |
      |             |
      +-------------+
                    |
                   GND

Die NPNs mit passendem Vorwiderstand an jeweils einen Pin des µCs und in 
der Software dafür sorgen das nur jeweils EIN NPN schaltet.
Wie schon erwähnt mal durchmessen/nachlesen was die so an Ampere ziehen 
und die NPNs entsprechend dimensionieren.
Außerdem mal nachsehen ob die Spulen immer befeuert werden müssen oder 
ob da ein mechanischer Haltepunkt eingebaut ist, dann reicht ein 
einzelner Impuls.

von Max H. (hartl192)


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Die Diode kann den npn so aber nicht schützen, wenn es keine Z-Diode 
ist. Dazu müsste sie antiparallel zur Spüle sein.

von Harald W. (wilhelms)


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Max H. schrieb:

> antiparallel zur Spüle

Ja, jede Spüle braucht ihre Diüde. :-)

von Benjamin A. (benjamin_a72)


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Danke mal für die ganzen Antworten, steht viel Gutes und Richtiges 
dabei, vielleicht stell ich mich in dem Fall wirklich dumm an, aber 
folgende Schaltung funktioniert nicht bei mir:

klugscheißer schrieb:
> Das dürfte dann sowas werden:
>
> VCC---+-------------+
>       |             |
> [Spule-Links] [Spule-Rechts]
>       |             |
>       |             |
>       +----+        +-----+
>     <npn>[diode]   <npn>[diode]
>       +----+        +-----+
>       |             |
>       |             |
>       +-------------+
>                     |
>                    GND
>

und zwar aus dem Grund (wie schon oben erwähnt), das ich nur EINEN 
Masse-Pin auf dem Aktuator habe... ich kann doch nicht die Masse auf den 
Kollektor beider Transistoren verbinden, das ergibt meines Erachtens 
nach keinen Sinn ^^

Bitte nochmal um Hilfe, meine Unwissenheit auszugleichen :D (sry bin 
wirklich mehr der Programmierer :P )

von foo (Gast)


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Benjamin A. schrieb:
> ich kann doch nicht die Masse auf den
> Kollektor beider Transistoren verbinden, das ergibt meines Erachtens
> nach keinen Sinn ^^

VCC auf den gemeinsamen Massepin geben und die zwei weiteren Anschlüsse 
über Transistoren gegen Masse schalten.

von Benjamin A. (benjamin_a72)


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foo schrieb:
> Benjamin A. schrieb:
>> ich kann doch nicht die Masse auf den
>> Kollektor beider Transistoren verbinden, das ergibt meines Erachtens
>> nach keinen Sinn ^^
>
> VCC auf den gemeinsamen Massepin geben und die zwei weiteren Anschlüsse
> über Transistoren gegen Masse schalten.

ICH BIN EIN IDIOT XD
danke ;)

von klugscheißer (Gast)


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Benjamin A. schrieb:
>
> und zwar aus dem Grund (wie schon oben erwähnt), das ich nur EINEN
> Masse-Pin auf dem Aktuator habe... ich kann doch nicht die Masse auf den
> Kollektor beider Transistoren verbinden, das ergibt meines Erachtens
> nach keinen Sinn ^^
>
> Bitte nochmal um Hilfe, meine Unwissenheit auszugleichen :D (sry bin
> wirklich mehr der Programmierer :P )

ROFL
Dir ist also nicht klar das alles im Plan auf ein und dieselbe Masse 
gehen muß.
Aber schön getrollt ;-)

von Benjamin A. (benjamin_a72)


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klugscheißer schrieb:
> Benjamin A. schrieb:
>>
>> und zwar aus dem Grund (wie schon oben erwähnt), das ich nur EINEN
>> Masse-Pin auf dem Aktuator habe... ich kann doch nicht die Masse auf den
>> Kollektor beider Transistoren verbinden, das ergibt meines Erachtens
>> nach keinen Sinn ^^
>>
>> Bitte nochmal um Hilfe, meine Unwissenheit auszugleichen :D (sry bin
>> wirklich mehr der Programmierer :P )
>
> ROFL
> Dir ist also nicht klar das alles im Plan auf ein und dieselbe Masse
> gehen muß.
> Aber schön getrollt ;-)

doch, sicher ist mir das klar... was ich in meiner Blindheit übersehen 
habe, ist, dass SPULEN keine Halbleiter sind, somit in jede Richtung 
bestromt werden können XD AUTSCH... was so ein Informatik-Studium alles 
anrichtet schäm

von Thomas H. (thoern)


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Bitte beachte folgendes:

Derartige Weichenantriebe sind für Wechselstrom und nicht für 
Gleichstrom gebaut. Der Betrieb mit Gleichstrom ist möglich, hat aber 
folgende Nachteile:

- es gibt keinen induktiven Widerstand (mehr Strom)
- du solltest nur einen kurzen Impuls zu Schalten verweden (nicht so 
dramatisch, bei automatischer Endabschaltung)
- U.u können sich die bei Gleichstrom Anker dauermagnetisieren, was auf 
Dauer zu Problemen beim Umschalten der Weichen führen kann

Gruß,
thoern

: Bearbeitet durch User
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