Brio Lok Tuning

[Christoph K. (christoph_k314)]

Hallo liebe Mitforisten,

die infrarotfernsteuerbare Brio-Lok meiner Tochter schafft es nur mit 
Mühe und Hilfe über Brücken und leichte Anstiege. Zum einen ist das 
komischerweise zunehmende schlechter geworden, zum anderen ist auch der 
Grip der Gummiräder nicht besonders gut. Ebenso ist die Reichweite der 
Fernsteuerung unterirdisch niedrig. Jetzt habe ich ein bisschen Zeit und 
nehme mich dem Problem an

a) Fernsteuerung -> Liegt an der unpassenden IR-Transmission der 
Kunststoffteile.

b) Gummi-grip: kann man tlw. durch Reinigung wieder verbessern

c) generell wenig power: Dafür habe ich die Lok mal zerlegt und versucht 
die Schaltung besser zu verstehen. Hier komme ich aber nicht so recht 
weiter. Ich sehe zumindest auf einer Leitung zum Motor sowas wie eine 
H-Brücke. Auf der anderen aber nicht. Da die Lok Richutngsumkehr kann 
würde ich eine Vollbrücke erwarten. In der Zuleitung zum Motor sieht man 
zwei antiparallele Dioden in Serie zum Motor. Das ist ja effektiv 
eigentlich -0.7V oder? Vllt reicht es ja sogar hier anzusetzen

Aktuell hab ich kein zugriff auf ein Oszi, die Bilder liefer ich nächste 
Woche Nach.

Farbcodes: Gelb + Weiß: Motorzuleitung. Rot = V+ 3V.  Blau: Masse

[H. H. (hhinz)]

Vollbrücke ist doch gut zu sehen, und wenn du die Dioden entfernst kann 
es zur Überlastung von Motor und/oder Schalttransistoren kommen.

[Christoph K. (christoph_k314)]

Die Halbbrücke an gelbe erkenne ich denke ich: Q3 & Q6 … was Q7 macht 
ist mir unklar.

An weiß fällt es mir schwer. Q5 hatte ich als High side, die low side 
verstehe ich aber nicht


Vllt kannst du uns ja auch inhaltlich erhellen. ^^ habe ja viel Respekt 
vor deine Expertise, aber dass du dir immer erst die Eier kraulen lassen 
musst verstehe ich nicht so richtig^^ .

[H. H. (hhinz)]

EOT

[Thomas R. (thomasr)]

Die zwei Dioden sind mit Sicherheit ein "Fix", also nachträglich in die 
Schaltung aufgenommen weil irgendetwas unvorhergesehenes passiert.

Wie HH schon sagt könnte die Überbrückung zu einer Überlast der 
Brückentransistoren führen. Aber wenn diese gefunden sind könnte man die 
ja durch "bessere" ersetzen.

Schäden am Motor würde ich nicht erwarten, die Dinger sind schon sehr 
robust. Wie genau sieht der Motor denn aus? Bild?

Es gibt für manche DC Motoren den Trick mit dem zusätzlichen Blech 
außenrum: dadurch wird der magnetische Fluß erhöht und die Leistung des 
Motors nimmt zu. Je nach Einbausituation paßt so ein Zusatzblech oder 
auch nicht.

Aber Mabuchi/Johnson machen Motoren mit gleichen Abmessungen in 
verschiedenen Leistungen, da lohnt das experimentieren. Zuerst aber die 
Transistoren sonst werden die vom stärkeren Motor gleich geschossen.

[Gerd E. (robberknight)]

Mit was für Strömen haben wir es denn bei dem Motor zu tun? Also vor 
allem der Anlaufstrom bei Belastung mit nem Zug dran. Könnte man z.B. 
mit nem Multimeter mit Max-Hold oder besser nem Oszi messen.

Wenn wir mal davon ausgehen dass die Dioden etc. zum Schutz der 
Ansteuerung und nicht zum Schutz des Motors gebraucht werden, dann würde 
ein Vergleich mit Versorgung rein des Motors ohne Dioden etc. aus einem 
Labornetzteil Sinn machen.

Das gäbe einen Einblick was für Transistoren benötigt werden.

Sind das in der Schaltung FETs oder Bipolare?

[Christoph K. (christoph_k314)]

Der Motor hat 1.9 Ohm. Die Transistoren sind Bipolar… die können aber 
eher so 500mA. Bei 3V aus voller Batterie wären das aber Fast 1.6A im 
Anlaufmoment oder bei Blockage. Mit den Dioden immerhin noch 1.2A.

Vermute die haben eine PWM am laufen. Kann ich aber erst Dienstag am 
Oszi checken. Aktuell tue ich noch mit der Funtkion von Q7 noch schwer.

[Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)]

Ich würde da erstmal Motorpflege betreiben. Also putzen, wenn möglich 
öffnen und den Kollektor reinigen. Bürstendruck prüfen und die Lager 
leicht fetten. Dann das Getriebe reinigen und wieder leichtgängig 
machen. Motor am LNT betreiben und Stromaufnahme messen.

[Gerd E. (robberknight)]

Christoph K. schrieb:
> Aktuell tue ich noch mit der Funtkion von Q7 noch schwer.

Mal doch mal den Schaltplan nach. Eine saubere Darstellung hilft 
(zumindest mir) sehr zum Verständnis.

[Volker B. (Firma: L-E-A) (vobs)]

Matthias S. schrieb:
> Ich würde da erstmal Motorpflege betreiben. Also putzen, wenn möglich
> öffnen und den Kollektor reinigen.

Ibs. die Nuten zwischen den Lamellen des Kommutators. Dort sammelt sich 
bei diesen Spielzeugmotoren gerne der Bürstenabrieb und bildet einen 
Bremswiderstand.

Grüßle,
Volker

[Christoph K. (christoph_k314)]

Der  Motor ist  blitzsauber und leichtgängig. Zieht 80mA.

[Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator)]

Auch wenn es den Berg hochgeht?

[Ben B. (Firma: Funkenflug Industries) (stromkraft)]

Kann man doch bestimmt irgend einen Mini-Inrunner-BLDC aus dem Modellbau 
mit kleinem Fahrregler einsetzen. Dann fährt die Lok funkferngesteuert 
und Scale Mach 3 wenn's sein muss. Auch den Mt. Everest hoch.

[Christoph K. (christoph_k314)]

Lothar M. schrieb:
> Auch wenn es den Berg hochgeht?

Unwahrscheinlich. Die 80mA sind nur mit dem Getriebe als Last. Was 
anderes kann ich mit der zerlegten lok jetzt auch nicht testen. Ich 
vermute die Leistung ist durch den Tastgrad der PWM und die Dioden 
begrenzt. Ich denke die Oszi-Bilder sind als nächster Schritt wichtig. 
Eine Stromregelung scheint es ja eher nicht zu geben. Zumindest sehe ich 
nichts was nach Current Feedback aussieht.

Eine Idee war die dioden mit Widerständen zu überbrücken um etwas mehr 
Strom zu geben oder durch Schottky zu ersetzen .

[Thomas R. (thomasr)]

Christoph K. schrieb:
>
> Eine Idee war die dioden mit Widerständen zu überbrücken um etwas mehr
> Strom zu geben oder durch Schottky zu ersetzen .

Klar kann man das machen aber die Entwickler hätten das auch schon tun 
können? Also sind die 0,7 Volt wohl gewollt und für irgendwas wichtig.

Wenn die Brücke aus einfachen BJT besteht gibt es bestimmt stärkere 
Versionen die dann allerdings vermutlich mehr Bauraum benötigen (weshalb 
die Entwickler das auf der fertigen Platine nicht mehr unterbringen 
konnten und die Diodenkrücke gewählt haben).

Und DANN kann man mit dem Weglassen der Dioden experimentieren.

NB: 3 Volt hört sich nach Versorgung durch Batterien an? Vermutlich AA 
oder AAA als Alkali-Mangan? In jedem Fall haben diese einen relativ 
hohen Ri der das Ganze zusätzlich "schützt". Wenn die BJTs erst 
verstärkt wären könnte man ggf. LiIon AA Zellen verwenden um der Lok 
mehr Dampf zu machen ;-)

[H. H. (hhinz)]

Thomas R. schrieb:
> Wenn die Brücke aus einfachen BJT besteht gibt es bestimmt stärkere
> Versionen die dann allerdings vermutlich mehr Bauraum benötigen (weshalb
> die Entwickler das auf der fertigen Platine nicht mehr unterbringen
> konnten und die Diodenkrücke gewählt haben).

Die 8050/8550 sind einfach nur das billigste was gerade so gereicht hat.

MOSFETs kommen hier ja eher nicht in Frage, wegen der geringen 
Versorgungsspannung.

[Gerd E. (robberknight)]

H. H. schrieb:
> MOSFETs kommen hier ja eher nicht in Frage, wegen der geringen
> Versorgungsspannung.

Naja, es gibt seit längerem auch Mosfets die für 2,5V Gatespannung 
spezifiziert sind. Wenn natürlich der Preis das oberste Kriterium ist 
und die Funktion erst an 2. Stelle steht nimmt man die nicht.

Wenn man die Schaltung umbauen und verbessern möchte und man kein 
Problem damit hat ein Bauteil für 50 Cent zu verbauen, käme vielleicht 
ein integrierter Motortreiber in Betracht. Ich meine sowas wie z.B. den 
TI DRV8210. Da ist eine Mosfet-basierte H-Brücke inkl. Treiber und 
bequemer Ansteuerung, Überstromschutz etc. alles integriert. 1,76A Peak 
dürften für den Motor vermutlich reichen.

[Christoph K. (christoph_k314)]

Hab den Schaltplan mal aufgenommen. Nach wie vor unklar die Funktion von 
Q7 und warum bei Q4 eine Diode in Serie verbaut ist.

Ansonsten sind die Transistoren wohl bis, absolut max, 1.5A geeignet.

[H. H. (hhinz)]

Gerd E. schrieb:
> Naja, es gibt seit längerem auch Mosfets die für 2,5V Gatespannung
> spezifiziert sind.

Es müssten schon 1,8V sein.

[Thomas R. (thomasr)]

Christoph K. schrieb:
> Hab den Schaltplan mal aufgenommen. Nach wie vor unklar die Funktion von
> Q7 und warum bei Q4 eine Diode in Serie verbaut ist.
>
> Ansonsten sind die Transistoren wohl bis, absolut max, 1.5A geeignet.

Bremsschaltung bei Schubbetrieb? Deshalb nur in einer Hälfte der Brücke 
verbaut.

[Christoph K. (christoph_k314)]

Thomas R. schrieb:
> Christoph K. schrieb:
>> Hab den Schaltplan mal aufgenommen. Nach wie vor unklar die Funktion von
>> Q7 und warum bei Q4 eine Diode in Serie verbaut ist.
>>
>> Ansonsten sind die Transistoren wohl bis, absolut max, 1.5A geeignet.
>
> Bremsschaltung bei Schubbetrieb? Deshalb nur in einer Hälfte der Brücke
> verbaut.

Das Getriebe ist so stark übersetzt: Strom aus = Stillstand. Fürs 
Bremsen bräuchte man auch keinen extra Transistor bei ner Vollbrücke. 
Zumal wenn der nicht mehr Leistung abkann und keinen Bremswiderstand 
hat.

[Gustav (ne-555)]

Hatte vor einiger Zeit mal auch mit dem Problem zu tun, allerdings mit 
einer Lidl Lok. Da ich eh auf 2 NiMH Akkus wechseln wollte hab ich einen 
dieser kleinen SX1308 Spannungsboosterplatinen genommen und im 
Spannungsbereich von 2,5 bis 4,7V einstellbar gemacht. Der 
Bordelektronik hat das seither nicht geschadet(denke der eingesetzte 
Mikrocontroller macht das bis 5V mit). War eine ziemliche Bastelei die 
Schaltung im Gehäuse unterzubringen da der Poti ja von außen einstellbar 
sein sollte, hab ihn mit dünnen Litzen an die Schaltung gehängt. War ein 
Platinenpoti mit Kunsstoff-Steckachse. Der SX1308 hat den Vorteil das er 
unter 2V Eingangsspannung abschaltet und hier eine Tiefentladung 
verhindert wird. Hab dem Ganzen eingangsseitig noch einen Verpolschutz 
mit LL-P-FET spendiert.
Bei Interesse kann ich Abends mal Schaltbild raussuchen.

[Christoph K. (christoph_k314)]

Christoph K. schrieb:
> Hab den Schaltplan mal aufgenommen. Nach wie vor unklar die Funktion von
> Q7 und warum bei Q4 eine Diode in Serie verbaut ist.
>
> Ansonsten sind die Transistoren wohl bis, absolut max, 1.5A geeignet.

D4 sorgt für unterschiedliche Geschwindigkeiten in Vorwärts und 
Rückwärtsfahrt. Allerdings hätte man das ja auch locker in der PWM 
realisieren können.

Die Funktion von Q7 bleibt auch nach Messung in der Schaltung 
rätselhaft.

[Thomas R. (thomasr)]

Christoph K. schrieb:
> Hab den Schaltplan mal aufgenommen. Nach wie vor unklar die Funktion von
> Q7 und warum bei Q4 eine Diode in Serie verbaut ist.
>
> Ansonsten sind die Transistoren wohl bis, absolut max, 1.5A geeignet.

Was hat die Zener denn für eine Spannung? Und welche Leistungsklasse?

[Christoph K. (christoph_k314)]

Thomas R. schrieb:
> Christoph K. schrieb:
>> Hab den Schaltplan mal aufgenommen. Nach wie vor unklar die Funktion von
>> Q7 und warum bei Q4 eine Diode in Serie verbaut ist.
>>
>> Ansonsten sind die Transistoren wohl bis, absolut max, 1.5A geeignet.
>
> Was hat die Zener denn für eine Spannung? Und welche Leistungsklasse?

Das ist Schottky.