Ein vorweihnachtliches Hallo an alle, die noch grübeln wollen, Der in Bild 1 dargestellte Festspannungsregler wird im Eisenbahnmodellbau zum Betrieb von Innenbeleuchtungen für Personenwagen benutzt. Nun kam ein Modellbahnkollege auf die Idee, solche Regler auch für die Beleuchtung von Wendezug-Spitzensignalen zu verwenden. Für Nichtmodellbahner: Das sind Züge, die zwischen zwei Endstellen hin und her fahren, also mal vorwärts und mal rückwärts. Dabei muss die Spitzenbeleuchtung des letzten Wagens entsprechend von rot (Lok voran) auf weiß (Lok schiebt) wechseln. Im Analogbetrieb ist die Helligkeit der LED abhängig von der Betriebsspannung. Daher der Wunsch nach einer Festspnnungsquelle. Mein Gedanke: Zwei um den Gleichrichter "kastrierte" Regler, einer für rot, einer für weiß. Das Problem entsteht bei der Zusammenschaltung (Bilder 2 und 3). Und hier komme ich nicht weiter. Ich dachte, ein paar Dioden reichen, aber irgendwie komme ich schon auf dem Papier nicht weiter. Weiss hier jemand Rat?
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Würde ich viel einfacher machen:
1 | |
2 | 1N4001 rot rot |
3 | o---+---|>|-----[===]-----|>|---|>|---+---o |
4 | | | |
5 | | | |
6 | +---|<|-----[===]-----|<|---|<|---+ |
7 | 1N4001 weiß weiß |
Anstelle der Widerstände kannst du Konstantstromquellen verwenden. Früher hätte ich dazu BF245 genommen, aber die gibt es nicht mehr. Dafür gibt es allerdings inzwischen zweipolige Bauteile die das sogar noch besser können. BF245: Siehe Bild 5.1 auf https://www.elektronik-kompendium.de/public/schaerer/curr2pol.htm Das IC: https://www.mouser.de/datasheet/2/115/DIOD_S_A0004854567_1-2542519.pdf
Hallo Stefan, danke für die schnelle Antwort. Ich wusste, dass ich um zu viele Ecken denke. Und eine Spannungsbegrenzung bekommen wir so auch hin. Und der Kondensator als Puffer für (kurzzeitige) Spannungsausfälle dürfte dann auch kein Problem sein. Schöne Feiertage
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DB13-Spitzenlicht_analog.png
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Hallo Stefan, nachdem ich noch mal eine Nacht drüber geschlafen habe, ist doch noch nicht alles klar (entschuldige, aber ich bin nicht der totale Elektronik-Experte). Deine Schaltung ist eigentlich das, was bisher eingebaut wurde (Bilder). Das Problem beim Analogbetrieb ist doch, dass die Helligkeit quasi geschwindigkeitsabhängig ist wegen der variablen Spannung (0-16 V DC) und beim Stillstand komplett aus ist. Letzteres kann mit einem entsprechend großen Stützkondensator beeinflusst werden. Aber dass die LED bei voller Fahrt wie die Sonne strahlen, stört halt viele Analogbahner. Für die Wageninnenbeleuchtung werden daher Festspannungsregler mit 8 oder 9 V eingesetzt. Das sieht realistisch aus. Für die Beleuchtung der Lok bzw. der Steuerwagen haben wir das bisher nicht hinbekommen, weil vorwärts und rückwärts unterschiedliche LED leuchten müssen. Soweit ist mir das auch alles klar. Du sagst, statt der Widerstände könnte man Konstantstromquellen einsetzen. Aber das löst doch das Problem der verschiedenen Helligkeiten nicht. Oder liege ich da schon wieder falsch? Kannst du mich da noch mal aufklären? Danke im voraus
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Michael B. schrieb: > Du sagst, statt der Widerstände könnte man Konstantstromquellen > einsetzen. Aber das löst doch das Problem der verschiedenen Helligkeiten > nicht. Oder liege ich da schon wieder falsch? Kannst du mich da noch mal > aufklären? Du liegst falsch. Die Helligkeit einer Led hängt von dem durch sie fliessenden Strom ab. Also regelt oder stellt man den Strom ein. Ihr macht das indem ihr eine Festspannungsquelle und einen Vorwiderstand nehmt. Man kann aber auch gleich eine (einstellbare) Stromquelle nehmen, wie das von Stefan vorgeschlagen wurde. Eine Stromquelle hält den Strom konstant der durch sie und den Verbraucher fliesst, egal welche Eingangsspannung anliegt (Innerhalb der technischen Grenzen). Allerdings hat der von Stefan vorgeschlagene Baustein keine Möglichkeit den Strom einzustellen (die Leds würden damit für euch wahrsscheinlich zu hell leuchten) und hat eine Drop Spannung von 7V . Für weitere Infos siehe die Artikel hier im Forum: https://www.mikrocontroller.net/articles/Konstantstromquelle https://www.mikrocontroller.net/articles/LED
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Michael B. schrieb: > Aber dass die LED bei voller Fahrt wie die Sonne strahlen, > stört halt viele Analogbahner. Deswegen habe ich Konstantstromquellen anstelle der Widerstände empfohlen. > Aber das löst doch das Problem der > verschiedenen Helligkeiten nicht. Doch. Konstanter Strom = Konstante Helligkeit
Michael B. schrieb: > Aber das löst doch das Problem der verschiedenen Helligkeiten > nicht. Oder liege ich da schon wieder falsch? Kannst du mich da noch mal > aufklären? Ja https://www.mikrocontroller.net/articles/Konstantstromquelle
In den letzten 20 Jahren hat sich viel getan, was den Wirkungsgrad der LEDs angeht. Es kann gut sein, dass deine LEDs schon bei 1 mA die gewünschte Helligkeit haben. Probiere das aus, bevor du passende Konstantstromquellen kaufst bzw. baust.
Stefan ⛄ F. schrieb: > Deswegen habe ich Konstantstromquellen anstelle der Widerstände > empfohlen. Ok, soweit bin ich mitgekommen. Die Platinen sind fertig mit Widerständen bestückt. Aber theoretisch müsste doch eine Konstantstromquelle auch zusätzlich funktionieren? Udo S. schrieb: > Allerdings hat der von Stefan vorgeschlagene Baustein keine Möglichkeit > den Strom einzustellen (die Leds würden damit für euch wahrsscheinlich > zu hell leuchten) und hat eine Drop Spannung von 7V . Welche Alternativen hätten wir hier? Die meisten dieser Bauteile fangen erst bei 7 V an.
Der LM334 könnte eine gute Lösung sein. Der hält sogar reverse bis 20V aus und sperrt dann. Allerdings würde ich trotzdem da jeweils eine "Angst-Diode" zusätzlich in Reihe verbauen. Auf einer Modellbauanlage kommt bestimmt auch einiges an Dreck in Form von Spannungsspitzen vor.
Michael B. schrieb: > Die Platinen sind fertig mit Widerständen bestückt. Aber theoretisch > müsste doch eine Konstantstromquelle auch zusätzlich funktionieren? Nein. der Widerstand muss durch die Konstantstromquelle ersetzt werden. Sonst dominiert der Widerstand. Beachte, dass Konstantstromquelle +/- Pole haben, Widerständen ist hingegen egal in welche Richtung der Strom fließt. Deswegen habe ich zwei Konstantstromquellen in Reihe zu 1N4001 Dioden vorgeschlagen, damit sie niemals falsch herum betrieben werden.
Michael B. schrieb: > Die Platinen sind fertig mit Widerständen bestückt. Die kann man dann ggf auslöten und überbrücken. Mit den Widerständen funktioniert die Konstantstromquelle zwar auch, aber erst ab einer Ausgangsspannung > 8V weil an den Vorwiderständen ja (unnötigerweise) die entsprechende Spannung abfällt.
Stefan ⛄ F. schrieb: > Deswegen habe ich > zwei Konstantstromquellen in Reihe zu 1N4001 Dioden 1N 4148 dürften dicke reichen, da fliessen ja weniger als 10mA.
Stefan ⛄ F. schrieb: > Würde ich viel einfacher machen: Wenn du damit die zulässige Vr der LEDs einhalten willst, musst du dir sicher sein, dass der Leckstrom der LEDs gegenüber der 1N4001 ausreichend groß ist. Sonst muss parallel zu den LEDs noch ein Widerstand geschaltet werden. Besser wäre es, einen gemeinsamen Vorwiderstand zu nutzen, der die am in Sperrrichtung anliegende Diodenzweig anliegende Spannung schon mal reduziert. Aber wie schon von anderen gesagt, ist bei der Schaltung die Helligkeit abhängig von der anliegenden Spannung, was gerade vermieden werden soll.
Wolfgang schrieb: > Wenn du damit die zulässige Vr der LEDs einhalten willst, musst du dir > sicher sein, dass der Leckstrom der LEDs gegenüber der 1N4001 > ausreichend groß ist. Von den bisschen Leckstrom geht keine LED kaputt.
Bis hierher erst mal ganz herzlichen Dank an alle. Ich hätte nicht gedacht, dass "so ein paar LED" so ein Theater verursachen können. Aber da weiß ich jetzt wenigstens, was ich über die Feiertage mache. 😂
Michael B. schrieb: > Ich hätte nicht gedacht, dass "so ein paar LED" > so ein Theater verursachen können. Es hat schon seinen Grund, warum dieser Aufwand normalerweise nicht getrieben wird.
Alternative: Wenn die Originalschaltung zufriedenstellend funktioniert könnte man einfach folgendes machen: Der Brückengleichrichter wird durch eine einfache Diode ersetzt. Dann funktioniert die Beleuchtung in einer Richtung wie gewohnt - und in der Gegenrichtung bleibt's finster. Eine zweite, genau gleich aufgebaute Schaltung (aber mit den Led's für die andere Fahrtrichtung) wird mit den Gleis-/Schleiferanschlüssen mit vertauschter Polarität verbunden. Dann leutet's in der Gegenrichtung. Damit der (geringe) Dioden-Sperrstrom den Elko nicht verpolt aufladen kann würde ich einen hochohmigen Widerstand parallel zum Elko schalten. (z.B. 10k) Negative Spannungen am Elko müssen vermieden werden! - aber z.B. -0,1V schaden angeblich nicht! (-hab irgendwo gelesen dass weniger als -2V ok sind.)
Ja, so in etwa hatte ich mir das ursprünglich vorgestellt. Der Elko im Original ist ein 1000µF/25V bipolar und reicht bei Stromausfall bei 8 V etwa 4 sec. Den brauchen wir dann aber 2x und er kann auch ein "normaler" Elko sein (des Preises wegen).
Michael B. schrieb: > ein 1000µF/25V bipolar und reicht bei Stromausfall bei 8 V > etwa 4 sec Genügt da nicht auch (je ein) 220µF und ca. 1/2 sec nachleuchten? Sehe das Problem nicht - aber ich bin kein Modellbahner und kenne die Anforderungen nicht genau. Geht's um ein Platzproblem?
Ja, das ist das Problem der Modellbahner, die immer noch analog fahren und die Geschwindigkeit über die Fahrspannung regeln. Zug langsam - Licht dunkel. Zug schnell - Licht viel zu hell. Zug steht - gar nix mehr, und die armen Fahrgäste müssen sich im Dunkeln durch die Gänge tasten.😂😜 Für kurze Stromunterbrechungen durch Weichen o.ä. reichen meist 1000 bis 2200 µF aus, für Stillstandszeiten braucht man dann schon zwei Goldcaps in Reihe und zwingend eine Schutzschaltung, sonst rauchen nicht nur die Elkos.
Die dicken Kondensatoren sollte man nicht unbegrenzt schnell laden, sonst leiden dadurch wieder andere Teile.
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Hallo Helge, ganz herzlichen Dank für Deine Schaltung. Einfach und effektiv. Und hat auf Anhieb funktioniert. Der Kollege war so begeistert, dass ich das ganze auf eine Platine gebracht und eine Kleinserie daraus gemacht habe, einmal mit "normalen" Bauteilen in 22 x 17 mm, und einmal in SMD (0805) mit 17 x 13 mm. Wenn man noch kleinere nimmt, geht das sicher auch gut für Spurweite N. Ich hänge Dir mal die Bilder der Platinen mit an. Noch mal lieben Dank und einen guten Rutsch ins Neue Jahr. Michael
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