Zum Schaltbild... ob das mit den Widerständen so passt, hab ich jetzt nicht geprüft, aber grundsätzlich hast du meine Gedanken verstanden. Genau so meinte ich das.
Warum Warmweiss... Schau dir die Farbtemperatur von herkömmlichen Glühlampen an. Diese entspricht einer Warnweißen Farbe. Kaltweiß entspräche Leuchtstoffleuchten, oder modernen Xenon/LED-Scheinwerfern... Gab's damals noch nicht.
der gestrige Tag hat's wohl gebracht. Die von Andy vorgelegte Schaltungsskizze habe ich noch einmal umgewandelt:
Ich hab' die Darstellung für meine Zwecke zurecht gerückt und entspricht in etwa dem, wie ich die Schaltung in Dip-Trace übernommen habe. Selbstverständlich sind im Dip-Trace-Schema aber ausschließlich nur die Komponenten der Schaltung enthalten, die auf dem PCB montiert werden, das Dip-Trace-Schema stellt deswegen keinen kompletten Stromlaufplan dar.
EDIT: Dieses Schema ist nicht mehr aktuell
Im weiteren Verlauf der Überlegungen habe ich mich dazu entschlossen die SMD-LEDs nicht auf der Unterseite der Platine zu montieren, um im Reparaturfall nicht die ganze Lok zerlegen zu müssen. Die Lichtleiter (vorne und hinten) bleiben daher in ihre Ausführung bestehen. Das schränkt mich im Verlauf der weiteren Planung in meinen Freiheiten etwas ein, aber man wird sehen. Im Plan hab' ich noch die Ferritkernspulen für die Motorbeschaltung drinnen, zunächst noch, man wird sehen.
Ein wesentlicher Aspekt war für mich die Unterbringung des Dekoders. Der Wunsch, den Dekoder innerhalb des freien Raums des Beschwerungsgewichtes unterzubringen, lag naheliegend. Ich wollte den Dekoder DH10C-4 verwenden, der wäre steckbar, aber nur was einen Teil der Anschlüsse betrifft - die erforderliche Buchsenleiste: keine Chance diese im geplanten Bereich zu positionieren. Also wird's doch DH10C-3, ein bedrahtetes Teil. Doch auch für dieses Teil muss entsprechender Platz fürs Anlöten der Drahtenden vorhanden sein.
Meine Idee: Ich verwerfe die originale Roco-Motorhalterung. Die neue Motorhalterung liefert die Leiterplatte gleich mit. Deshalb hab' ich gestern exzessiv an dem Layout getüftelt. Es sieht nun etwas anders aus, als im Beitrag #17 schon mal gezeigt. Nur nicht von dem Bild verwirren lassen, die rotbraune Schicht ist die neue Leiterplatte (PCB), die Ausschnitte in der Leiterplatte für den Motor sowie das Getriebe sind nun nicht mehr nutzlos. Um den Anschluss des Dachstromabnehmers muss ich mir noch Sorgen machen.
Sieht aus wie ein Sternenhimmel, ist aber keiner. Ein freundliches Dunkelblau auf schwarzem Grund signalisiert die Umrisse der Leiterplatte, die noch eine werden will. An diesen Linien orientiert sich die Fräsmaschine beim Leiterplattenhersteller. Die gelblich goldenen Flächen sind die Footprints der Bauelemente, die ihren Platz auf der Leiterplatte finden müssen. Die hellblauen Linien sind die Rattenlinien und stehen für die elektrischen Verbindungen untereinander, sie werden automatisch generiert auf der Basis des o.g. Dip-Trace-Schemas. Zunächst müssen alle Bauteile positioniert werden, mein Job für heute.
Jetzt habe ich mal 2 Tage geschwitzt. Ausgehend von der Planung, die ich zuvor im CAD betrieben habe, konnte ich auf eine vorläufige grob umrissene Topologie aufsetzen. Im Laufe der Entwicklung haben sich noch einige Änderungen ergeben, was die Abfolge der immer wiederkehrenden Arbeitsschritte im gleichen Rhythmus ausgelöst hat. Neue Idee --> neues Bauteil in die Bibliothek aufnehmen, falls nicht ein standardisiertes Bauteil verwendet werden kann --> wenn nicht standardisiert, denn den Footprint und das dazugehörige Symbol erstellen --> Update des PCB-Layout durchführen - notfalls manuell routen. Auf jeden Fall kommt dabei keine Langeweile auf.
Eine ziemlich zerklüftete Leiterplatte. Bis auf den Anschluss von VS bei den LEDs benötigt die Lok keine Verdrahtung mehr - naja nicht ganz wie sich noch herausstellen wird. Doch davon später mehr. Die Lichtleiter für die Beleuchtung der Lampen an den Enden der Lok werden unverändert übernommen, statt der jeweiligen Glühbirnchen werden auf den schmalen Stegen in der Mitte zwischen den Durchbrüchen die DUO SMD-LEDs montiert.
Der linke größere Ausschnitt wird nach dem späteren Aussägen der im Ausschnitt derzeit einliegenden vorderen Stirnplatte und unter Zuhilfenahme derselben zu einer Motorhalterung umfunktioniert. Die Stirnplatte wird in den Ausschnitt eingelötet. Im zweiten großen Ausschnitt (rechts) ist die hintere Stirnplatte enthalten, gleiches Verfahren: Aussägen und verlöten, in diesen Ausschnitt ragt später das Getriebe hinein.
Der mittlere Ausschnitt ist nach reiflicher Überlegung eingeplant worden. Für mich ist das der Clou. Der Ausschnitt ermöglicht den Einbau des Dekoders (DH10C-0) auf gleichem Niveau wie die Leiterplatte selbst. Ich gehe mal davon aus, dass an dem später darüber liegenden Beschwerungsgewicht keine oder nur unwesentliche Fräsarbeiten nötig werden.
Nicht verwirren lasen durch das Kupfer-Pouring, das macht das System automatisch - Erdungsschleifen gibt es nicht.
Jetzt lasse ich das Layout mal eine Woche liegen, um Abstand zu gewinnen. Nach diesem zeitlichen Abstand werde ich das System erneut prüfen, ob die Umsetzung auch wirklich reif ist, um die Leiterplatte fertigen zu lassen.
Am PCB-Schema hat sich auch einiges getan. Für die Motorhalterung habe ich einige "elektrische" Bauteile entwerfen müssen, siehe am linken Rand des Schemas. Das System überprüft die Durchgängigkeit der Planung: alles was im Schema enthalten ist, muss auch auf dem PCB-Layout erscheinen.
Die Spitzenlichter und die Führerstandsbeleuchtung baue ich später direkt in das Obergehäuse ein. Für die Spitzenlichter verwende ich die dort enthaltenen Lichtleiter, die "Verkabelung" werde ich mit feinstem Kupferlackdraht ausführen, den ich im Gehäuse für den zufälligen Betrachter unsichtbar verstecken werde. über eine Steckerleiste, die an der Innenwand des Obergehäuses angeklebt wird, erfolgt die Verbindung zum Unterteil. Mit einer Steckbrücke kann zwischen Oberleitungs- und Gleisstromversorgung gewählt werden.
ZitatNeue Idee --> neues Bauteil in die Bibliothek aufnehmen, falls nicht ein standardisiertes Bauteil verwendet werden kann --> wenn nicht standardisiert, denn den Footprint und das dazugehörige Symbol erstellen --> Update des PCB-Layout durchführen - notfalls manuell routen. Auf jeden Fall kommt dabei keine Langeweile auf.
Kenn ich nicht anders. Ich hab mir zig Datenblätter aus dem Netz gezogen, und danach die Footprints erstellt. Vorteil ist, hat man das einmal gemacht, kann man diesen schnell und oft kopieren.
Zitat von Batucada im Beitrag #23Die Spitzenlichter und die Führerstandsbeleuchtung baue ich später direkt in das Obergehäuse ein.
Bedenke eines... (Soweit ich weiß, liegt ja dein primäres Interesse auf die Nachbildung von Epoche 2 Loks.) In der Epoche 2 gab ein kein "drittes oberes" Spitzenlicht. Die dort vorhandene Lampe diente der Signalisierung Zg7. ( Ein Sonderzug kommt in entgegengesetzter Richtung.) Dieses Signal wurde jedoch um 1940 abgeschafft. Ein Dreilicht-Spitzensignal gab es erst ab Epoche 3! Du solltest somit vielleicht auf der Grundplatine die Möglichkeit schaffen, diese zu deaktivieren. (Lötbrücke) Somit hätten EP2 und EP3/4/5-Bahner die Möglichkeit, diese Platine Epochengerecht einzusetzen.
Weiterhin würde ich dem Führerhaus ebenfalls noch ne kleine Platine spendieren, auf denen die Beleuchtung sitzt. Diese könnte mit dem Stromabnehmer verschraubt werden.
Im übrigen möchte ich nochmal ABWEICHEND von deiner Messung feststellen, das MEINE Gewichte in der Lok SAUGEND sitzen! Es ist KEIN Millimeter nach oben platz! Ein nacharbeiten ist also unausweichlich.
Was mir beim grob drüber schauen noch aufgefallen ist, das ich zwei Transistoren vermisst habe. Die für Aux5/6. Jetzt sehe ich, das die bei dir ungenutzt bleiben. ICH würde mir in der Tat eine Vorbereitung für el. Kupplungen wünschen. Ob man diese, mangels fehlender KKK und Normschacht je verbauen würde, sei dahin gestellt. Es macht die Platine aber für andere Leute deutlich interessanter, falls du darüber nachdenken solltest, diese auch zu vermarkten. Es würde ja reichen, die mit Transistoren verstärkten Ausgänge in Form von Lötpads bis neben die LEDs der Frontbeleuchtung vorzustrecken, und ggf. ne 2mm Bohrung für die Kabeldurchführung vorzusehen.
Falls du jedoch bewusst auf die Kupplungsanschlüsse verzichten willst, könntest du darüber nachdenken, das "dritte Spitzenlicht" über diese Ausgänge separat zu schalten. Verschenken würde ich diese Funktionsausgänge auf gar keinen Fall!
Was mir zu deinem Sternenhimmel/Strickmuster einfällt... Du nutzt die Autoroutingfunktion? Hab ich schlechte Erfahrungen mit gesammelt. Ich hab i.d.R. immer bessere, kürzere Leitungswege gefunden, als vorgeschlagen wurden.
EDITH meint, ich denke trotzdem einen Fehler im Schaltbild zu erkennen! Q1 müsste m.M.n D1 schalten, nicht D2! Man sieht hier nicht, wo "WP-D1K2" hin führt oder endet.
Moin, wenn Du die Leiterplatte machen lässt, musst Du noch berücksichtigen, dass Innen-Ecken einen Radius für den Fräser brauchen. Das ist von Hersteller zu Hersteller verschieden. Mit 1mm Radius solltest Du aber auf jeden Fall hinkommen. Michael
ich fang mal ganz unten an. WP-D1K2 = wiring point, D1 die erste von den vier DUO-SMD-LEDs, K2 der Kathodenanschluss für die rote LED - dazwischen liegt noch der Vorwiderstand. = alles für den, der mal mit dem roten Licht spielen möchte ...
Zitat von DRG-ler im Beitrag #24 Kenn ich nicht anders. Ich hab mir zig Datenblätter aus dem Netz gezogen,...
Bis Ende der 80er habe ich im "Nebenberuf" innerhalb meines Hauptberufes Leiterplatten mit BRADY-Pads geklebt... Internet gab's damals noch nicht. PCB-Design gab's schon auf dem Mac und das Layout wurde auf einem normalen Plotter erstellt, es gab Layouts, die haben bis zu 6 Stunden gebraucht, wehe wenn der Strom ausfiel. Als ich vor 12 Jahren in den Unruhestand ging, hatte ich zunächst alle Verbindungen zu meinem E-Beruf gekappt. Vor 7 Jahren habe ich für meine Holzwerkstatt etwas Elektronik benötigt und mit dem Chip LT1160 (Half-/Full-Bridge N-Channel Power MOSFET Drivers) eine Platine gebaut. Und nen Ossi gekauft... das war der Wiedereinstieg... 3 Platinen habe ich in meiner Fräse verbaut und die funktionieren seither tadellos...
ZitatDie Spitzenlichter und die Führerstandsbeleuchtung baue ich später direkt in das Obergehäuse ein.
Zitat von DRG-ler im Beitrag #24 Bedenke eines... (Soweit ich weiß, liegt ja dein primäres Interesse auf die Nachbildung von Epoche 2 Loks.) In der Epoche 2 gab ein kein "drittes oberes" Spitzenlicht. Die dort vorhandene Lampe diente der Signalisierung Zg7. (Ein Sonderzug kommt in entgegengesetzter Richtung.) Dieses Signal wurde jedoch um 1940 abgeschafft. Ein Dreilicht-Spitzensignal gab es erst ab Epoche 3! Du solltest somit vielleicht auf der Grundplatine die Möglichkeit schaffen, diese zu deaktivieren. (Lötbrücke) Somit hätten EP2 und EP3/4/5-Bahner die Möglichkeit, diese Platine Epochengerecht einzusetzen.
Vielen Dank für die Anregung. Ich sehe, Du bist voll im Stoff. Bei mir wird das nix mehr mit der Lokführerprüfung... Aber egal, ich greife Deine Anregung auf, sie kostet schließlich nichts und macht die Anwendung um einiges eleganter. Danke.
Die Sache mit der Extra-Platine ist aber vom Tisch, das liegt wohl daran, dass ich mich in meine Lösung verliebt habe - in meinem Alter setzt man die Prioritäten eben anders, obwohl...
Ich hab' auch noch mal nachgemessen. Und das auf unterschiedlichen Wegen. Bei meinem Modell ergibt sich nach wie vor ein Luftspalt von mehr als 1,2 mm... Trotzdem werde ich das Gewicht ausführlich vermessen und zwar die Ausnehmungen auf der Unterseite, damit ich später die Elektronik nicht durch Kurzschlüsse beleidige.
Zitat von DRG-ler im Beitrag #24 Energiespeicher braucht man bei diesem Decoder nicht extra raus führen. Man müsste sowieso direkt am Decoder löten...
Tja, ein Energiespeicher steht bei mir noch auf der Wunschliste. Ich tendiere zu einem solchen, der mit einem Step-up-Regler funktioniert. Den möchte ich noch auf der Leiterplatte unterbringen. Mal sehen, ich muss mich noch ins Thema einarbeiten ...
Zitat von DRG-ler im Beitrag #24 ...das ich zwei Transistoren vermisst habe. Die für Aux5/6. Jetzt sehe ich, das die bei dir ungenutzt bleiben.
Erwischt! Ich hab's gerade auf die ToDo geschrieben. Ebenfalls die Lötbrücken für die Spitzenlichter. Die elektrischen Kupplungen sind mir leider komplett durchgegangen.
Zitat von DRG-ler im Beitrag #24 Was mir zu deinem Sternenhimmel/Strickmuster einfällt... Du nutzt die Autoroutingfunktion? Hab ich schlechte Erfahrungen mit gesammelt. Ich hab i.d.R. immer bessere, kürzere Leitungswege gefunden, als vorgeschlagen wurden.
Nein, ich benutze keinen Autorouter. Die "Rattenlinien" in dem Sternenhimmel stellen auch noch keine solche Funktion dar. Aktuell kenne ich andere System nicht. Als ich Ende der 80er mit der Leiterplatten-Entwicklung aufgehört habe, gab's solche Systeme noch nicht, es gab zwar eine Unterstützung auf dem Bildschirm am Mac, geroutet wurde auf jeden Fall von Hand, eigentlich waren es spezialisierte Zeichenprogramme, Microsoft-DOS konnte so etwas schon mal gar nicht, vielleicht auf prof. Workstation, aber das war eine ganz andere Liga. Ich habe 2014 DipTrace gekauft, gab's für Privatanwender zu einem Spottpreis, läuft bei mir auf einer VM im Mac. Wenn erst einmal das PCB-Schema - eine Art Stromlaufplan - erstellt ist, dann werden die "Rattenlinien" im PCB-Design automatisch gezogen. Als optischer Hinweis auf die noch fehlenden Leiterbahnen sind die "Rattenlinien" existenziell. Ganz früher, als sich der Preis einer Leiterplatte noch auf der Anzahl der Bohrungen berechnete, war das vielleicht ein Argument. Eine zweiseitige Leiterplatte kostet heute nicht mehr als eine einseitige, ich habe mein System, also lege ich meine VIAs so, wie ich sie benötige.
Zitatich fang mal ganz unten an. WP-D1K2 = wiring point, D1 die erste von den vier DUO-SMD-LEDs, K2 der Kathodenanschluss für die rote LED - dazwischen liegt noch der Vorwiderstand. = alles für den, der mal mit dem roten Licht spielen möchte ...
Alles möglich... die DIREKT über Transistor geschalteten Rücklichter sollten aber Vorn Links und Hinten Rechts sein, NICHT VORN RECHTS und Hinten Rechts. Unabhängig von den frei zu verdrahtenden anderen beiden Rücklichtern. Bei deiner Version wären aus meinem Verständnis heraus die Rücklichter auf EINER Fahrzeugseite (Rechts) direkt geschaltet... Das wäre ein Fehler, sie sollten diagonal verschaltet sein.
ZitatTja, ein Energiespeicher steht bei mir noch auf der Wunschliste. Ich tendiere zu einem solchen, der mit einem Step-up-Regler funktioniert. Den möchte ich noch auf der Leiterplatte unterbringen. Mal sehen, ich muss mich noch ins Thema einarbeiten ...
Das wäre in der Tat ne Lösung, die auch MIR gefallen würde. Wären zwei zusätzliche Leitungen vom Board zum Decoder. Kein großer Hit.
Zum Autorouting... ich nutze Sprint Layout von Abacom. Ein für mich ausreichendes Tool. Kann inzwischen bis zu 6 Layer, und hat eben auch eine Autoroutingfunktion. Da werden alle Bauteile platziert und durch solche "Luftlinien" verbunden. Dann machst einen Klick und der Rechner fängt an zu rödeln. In der Regel hat es sich aber als Zielführender heraus gestellt, das gänzlich von Hand zu machen, da das Autorouting spätestens bei zweiseitigen Layern an seine Grenzen gerät.
Zitat von DRG-ler im Beitrag #27 Alles möglich... die DIREKT über Transistor geschalteten Rücklichter sollten aber Vorn Links und Hinten Rechts sein, NICHT VORN RECHTS und Hinten Rechts. Unabhängig von den frei zu verdrahtenden anderen beiden Rücklichtern. Bei deiner Version wären aus meinem Verständnis heraus die Rücklichter auf EINER Fahrzeugseite (Rechts) direkt geschaltet... Das wäre ein Fehler, sie sollten diagonal verschaltet sein.
Schau Dir mal das Schatbild in meinem Beitrag #20 an und gib' bitte Deinen Kommentar.
Aber ich denke, wir haben hier nur ein "Verständigungsproblem" und meinen das selbe... Entscheidend ist, das man, wenn man die Lok von Vorn oder Hinten sieht, das jeweils rechte Licht das Rücklicht ist, das diese also bei der Draufsicht auf die Lok diagonal angebracht sind...
ich hab' mich im Rahmen der geplanten Umrüstung auch mit Energiepuffern befasst, die elektronisch geregelt die sagenumwobenen Supercaps unter Kontrolle haben. Es gibt in dem Nachforum einen Schaltungsvorschlag bei dem ich eine Anleihe aufgenommen habe - die Anleihe beschränkt sich aber auf den Grundgedanken, 2 Controller in einen Verbund zu schalten.
Das Problem ist nur, dass der ursprünglich vorgesehene Step-Down-Controller eine Lieferzeit von 64 Wochen hat. Ich hab' dann die komplette Schaltung auf den AP62150 ausgelegt. Alle Bauteile bis auf den MT3608 sind bei nur einem Distributor lieferbar ist, der MT3608 käme direkt aus China, wenn ich bestellen würde. Ich bin mir aber noch nicht mir einig geworden, ob es vielleicht doch sinnvoll wäre, auch den Step-Up-Controller zu tauschen. Zur Schaltung sage ich zunächst nicht viel, denn es gibt von DIODES CORPORATED eine hervorragende Applikationsbeschreibung. Wenn ich in den nächsten 2...3 Tagen mit diesem Job fertig bin, gibts dazu mehr Details und eine komplette Stückliste mit Bestellnummern.
ich hab' mich heute noch einmal mit der Schaltung für den Energiepuffer auseinandergesetzt. Zunächst habe ich mir das Datenblatt zum Step-Down-Wandler AP62150 ausgiebig zu Gemüte geführt. Entsprechend den dort gefundenen Hinweisen habe ich meine Bauteilliste revidiert. Wie ich in meinem letzte Beitrag schon angedeutet hatte, habe ich mich entschieden nicht den Chinesen-Chip einzusetzen - die verfügbare Dokumentation war mir dann zu dürftig. Das war einer der Gründe. Ich hab' mich dann auf die Suche gemacht und schließlich aus dem Übermaß an angebotenen Daten - schließlich waren es Daten von über 200 unterschiedlichen Chips - ein mir genehmes Exemplar herausgesucht. Es macht letztendlich auch nicht mehr. Aber! Die äußerst geringe Bauhöhe von weniger als einem Millimeter hat mich dann doch überzeugt. Und es hat noch den Vorteil, ich kann alles bei einem Distributor bestellen.
Der Step-Down-Wandler AP62150 wird nur aktiv, wenn die Spannung an VS deutlich über 10 Volt liegt. Zener-Spannung + EN Logic High Threshold = typisch bei 11,2 Volt. Die Abschaltspannung liegt 0,1 Volt niedriger. Mit dem Ausgangsstrom werden über R24 der/die Supercaps geladen. Die Ladespannung am Ausgang der Drossel L21 soll etwa 5 Volt betragen.
Der Step-Up-Wandler ST8R00 versorgt sich aus den Supercaps, solange deren Spannung nicht unter 4 Volt sinkt. Die Ausgangsspannung ist auf knappe 10 Volt projektiert. Das garantiert, dass der Strom "nicht im Kreis" transportiert wird.
Im nächsten Schritt werde ich die Bauteile noch einmal optimieren und zwar dann, wenn ich die Schaltung für die Lok auf die Platine bringe.
So. Jetzt hab' ich aber ein paar Fragen zu den Supercaps, dabei geht es nur um die empfohlene Größe der Kapazität, um nichts anderes. Hat da wer Erfahrungswerte? Bei eine Schleichfahrt über eine Weiche - wieviele Sekunden kann die dauern?
ZitatSo. Jetzt hab' ich aber ein paar Fragen zu den Supercaps, dabei geht es nur um die empfohlene Größe der Kapazität, um nichts anderes. Hat da wer Erfahrungswerte? Bei eine Schleichfahrt über eine Weiche - wieviele Sekunden kann die dauern?
Die größe ist zweitrangig. Bei meinen Beleuchtungsplatinen saugen die LEDs den Cap mehrere Minuten leer, bis sie endlich verlöschen (Sie glimmen dann aber nurnoch.). Viel wichtiger ist, das du auf einem möglichst geringen ESR achten solltest!!! Alles über 30 Ohm ist zumindest für die direkte Versorgung von LEDs unbrauchbar. Wie sich das jetzt mit dem StepUp verhält, müsste man am lebenden Objekt austesten.
Zitat von Batucada im Beitrag #32So. Jetzt hab' ich aber ein paar Fragen zu den Supercaps, dabei geht es nur um die empfohlene Größe der Kapazität, um nichts anderes. Hat da wer Erfahrungswerte? Bei eine Schleichfahrt über eine Weiche - wieviele Sekunden kann die dauern?
Zitat von DRG-ler im Beitrag #33Die Größe ist zweitrangig. Bei meinen Beleuchtungsplatinen saugen die LEDs den Cap mehrere Minuten leer, bis sie endlich verlöschen (Sie glimmen dann aber nur noch). Viel wichtiger ist, das du auf einem möglichst geringen ESR achten solltest!!! Alles über 30 Ohm ist zumindest für die direkte Versorgung von LEDs unbrauchbar. Wie sich das jetzt mit dem Step-Up verhält, müsste man am lebenden Objekt austesten.
Hallo Andy,
die Frage nach den Supercaps halte ich schon für existenziell. Die Auswahl bei den Supercaps-Nennspannungen erscheint mir mehr als übersichtlich. Das hatte ich auch noch nicht überrissen, als ich mich um einen anderen Chip für den Step-Up-Wandler interessiert hatte. Bei einer minimal zulässigen Eingangsspannung von 3 Volt bleibt mehr als die Hälfte der geladenen Energie in den Supercaps zurück, wenn die zuvor auf einen Wert von 5,4 Volt aufgeladenen Supercaps bei einer Störung auf den Gleisen in Aktion treten.
Ich hab' mir daher nochmals eine neues Ziel gesetzt. Da die Funktion eines Step-Up-Wandlers selbst von den Supercaps - als Spannungsquelle für die Versorgung der internen Elektronik des Chips - lebt, haben nur solche Chips die besten Chancen in die nähere Auswahl zu kommen, die mit einer möglichst geringen Versorgungsspannung der inneren Logik zurechtkommen.
Bei meiner Suche wurde ich heute fündig, nachdem ich zuvor meine Datenbasis auf gute 800 Chips erweitert habe. Meine Auswahl bescherte mir den Chip eines auf dem Sektor renommierten Herstellers, Linear Technology. Dass die Firma unter den Fittichen von ANALOG DEVICES geführt wird, scheint kein Nachteil zu sein. Bei einem früheren Projekt mit ICs von Linear Technology hatte ich schon sehr gute Erfahrungen sammeln können, die Schaltung einer PWM-Vollbrücke mit N-Kanal-Mosfets auf der Basis des LT1160 läuft bei mir seit über 7 Jahren ohne Beanstandung.
Ich habe mir daher den LT1618 etwas näher angesehen. Zum besseren Verständnis habe ich mich erdreistet, das Blockschaltbild des Datenblattes (Seite 5) mit einem Applikationsvorschlag (Seite 13) zu verbinden. Was mich positiv stimmt, dass in der "Applications Information" gezielte Design-Hinweise gegeben werden. Es werden sogar dezidierte Angaben zu benötigten Komponenten anderer Hersteller gemacht und vieles mehr. Meine Hemmschwelle, einen modernen Energiespeicher in das Design der neuen Platine für die Lok aufzunehmen, ist beträchtlich gesunken.
Die Angabe "1,8V to 5V" ist rein nomineller Natur, der Pin 8 "VIN" kann bis zu 18 Volt ab. Die Schaltung verfügt über eine Strombegrenzung, hier auf 0,5 A eingerichtet. Es gibt sogar eine interessante Möglichkeit, die Strombegrenzung variable zu gestalten, ohne den Messwiderstand verändern zu müssen. Die Angabe "Vout 12V" ist ebenfalls nomineller Natur, d.h. die Ausgabespannung wird hier über den Spannungsteiler R1/R2 eingestellt.
Ich überlege mir zur Zeit, ob es sinnvoll sein kann, ein Netzwerk aus 4 Supercaps - parallel und seriell verschaltet - zu verwenden. Das Ziel sollte sein, die Marginalität der Supercaps-Nennspannungen aufzuweiten: Bei z.B. von 2 x 5,5V in Serie liegt man schon bei 11 Volt! Und damit schon in greifbarer Nähe der Gleisspannung! Wozu benötigt man dann noch einen Step-Down-Wandler? Könnte man fragen! Auf jeden Fall sind die Ideen noch im Fluss. Wenn man den LT1618 als strombegrenzende Ladeschaltung benutzen könnte? Es gibt viel zu tun.
es war doch ein wenig mehr Aufwand, als ich es mir zu Beginn meiner Überlegungen über die Verwendung eines geregelten Energiespeichers vorgestellt hatte. Die eigenen Vorstellungen sind dabei immer im Wege, weil es Zeit braucht, das ganze System in allen seinen Auswirkungen zu verstehen. Bis man alle Details verstanden hat, stolpert man zunächst über die eigenen falschen Vorstellungen. Bei der Bemessung von Bauteilen war ich bisher zu blauäugig davon ausgegangen, für jedes gesuchte Bauteil am Markt ein solches für die eigene Applikation mit passender Spezifikation zu finden. Im Falle der Supercaps war das schon ein kardinaler Fehler. In der Folge dieses Fehlers habe ich versucht eine Schaltung zu entwickeln, die auch die Kapazitäten solcher Bausteine bis an die zulässigen Grenzen auszunützen. Auch das war ein Fehler.
Diese Vorgehensweise habe ich heute grundsätzlich über Bord geworfen und einen neuen Ansatz verfolgt. Des Rätsels Lösung: Die Ladespannung einer solchen Schaltung muss nicht unbedingt mit der Nennspannung eines Supercaps identisch sein, auch nicht nahezu. Nach meiner Ansicht sollte die Ladespannung irgendwo dazwischen liegen.
Dieses "irgendwo" galt es nun zu bestimmen. Die benötigte Energie, die der Energiespeicher im Fehlerfalle bereitstellen muss, wird von seiner angeschlossenen Last bestimmt. Für den Fehlerfall habe ich eine zulässige Überbrückungsdauer von 2,5 Sekunden festgelegt. Aus den Daten für Strom und Spannung lässt sich die elektrische Arbeit errechnen, in meinem Falle sind es 3,75 Ws. Und damit ich nicht alles immer wieder zu Fuß rechnen muss, wenn sich Daten ändern, habe ich mir ein Excel-Formblatt zurecht gebastelt. Die gelb markierten Felder in der vierten Spalte sind die Eingabefelder, die restlichen Angaben in der Spalte stellen die Resultate. In der benachbarten Spalte werden lediglich die gewählten Werte eingetragen.
Der am Supercap angeschlossene Step-Up-Wandler arbeitet natürlich nur, solange dessen minimale Eingangsspannung nicht unterschritten wird. Die bei dieser Spannung im Supercap immerhin noch enthaltene Ladung ist natürlich für den Fehlerbetrieb der Lok verloren, weil der Step-Up-Wandler an diesem Punkt seine Dienste quittiert. Folglich muss die Energie, die für die Dauer von 2,5 Sekunden von der Lok bezogen werden soll, auf diese Restladung "oben" drauf gepackt werden. Aus dieser Gesamtenergie berechnet sich die Ladespannung, die am Ausgang des Step-Down-Wandlers mindestens zur Verfügung gestellt werden muss. Die Rechnung berücksichtigt bisher keine Verluste, sondern betrachtet nur den "Idealfall". Wenn man an diesen Punkt angekommen ist, kann man die restlichen Berechnungen durchführen, die für diesen Chip notwendig sind.
In der Vorrunde hatte ich mich eigentlich für einen anderen Chip entschieden, da ich mich mittlerweile auf einer breiteren Datenbasis stützen kann, habe ich den Hersteller noch einmal gewechselt.
Der LT3503 sagt mir etwas mehr zu, weil der Hersteller detailliertere Informationen zur Verfügung stellt, insbesondere hätte ich die Chance, die Schaltung in SPICE zu simulieren, um eventuell noch Korrekturen anzubringen, ohne das die Schaltung real auf Basis einer Hardware getestet wird.
Die neunte Spalte enthält die Teile-Codes von Digikey. In der zehnten Spalte sind die Hersteller Code aufgelistet.
Ich hab' zunächst versucht, die Schaltung bzw. die Stückliste nach kleinsten Abmessung zu optimieren, wobei ich unter kleinsten Abmessungen noch solche verstehe, die sich mit manueller Lötung noch aufs PCB bringen lassen.
Der nächste Schritt ist die Integration der Supercap-Schaltung in das bereits vorhandene Board.
Hm, ich wollt grad fragen, ob man das ganze nicht noch etwas diskreter aufbauen könnte, weils da so viel Hühnerfutter drum rum gibt. Dann habsch mir mal die Datenblätter der beiden LTs rausgesucht... Du schreibst was von händelbar/lötbar...
Ich meine, ich hab auch schon SMD Bauform 0402 von Hand gelötet, aber mutest du da dem Nachbau-Interessierten Brateisenschwinger nicht etwas viel zu? Die ICs sind 2x3mm bzw. 3x3mm... Pin-/Padbreite 0,25mm... Du setzt die Messlatte echt hoch an. Das wäre wohl eher was fürs Infrarot-löten?! Ich meine, ich steh auf kompakte Elektronik, aber ich denke, da sind selbst meine Grenzen schon dicht in der Nähe.
Du schreibst im vorletzten Beitrag von 500mA Strombegrenzung... Ist das die Dauerlast? Was sagt die Temperaturkurve unter Last? Seh ich die 9,8V als die Vout der Schaltung an? Sitzt der Decoder dahinter, oder soll das nur ne Pufferschaltung sein? Als Pufferschaltung müsste ich jetzt überlegen, wie der Decoder mit dem Spannungseinbruch beim Wegfall von Vs reagiert. Ich könnt mir Vorstellen, das der das nicht so einfach weg steckt. Zumindest wird man diesen an der dunkler werdenden Beleuchtung erkennen, den diese macht sich bei 6-7V Abfall definitiv bemerkbar.
Ich finde den ziemlich gut, lässt sich noch gut löten (ich habe bisher nur die große Version gelötet, alles in 0402 ist schon echt sehr klein) und kommt mit 19 Bauteilen aus.
Zitat von DRG-ler im Beitrag #36Du schreibst im vorletzten Beitrag von 500mA Strombegrenzung... Ist das die Dauerlast? Was sagt die Temperaturkurve unter Last? Seh ich die 9,8V als die Vout der Schaltung an? Sitzt der Decoder dahinter, oder soll das nur ne Pufferschaltung sein? Als Pufferschaltung müsste ich jetzt überlegen, wie der Decoder mit dem Spannungseinbruch beim Wegfall von Vs reagiert. Ich könnt mir Vorstellen, das der das nicht so einfach weg steckt. Zumindest wird man diesen an der dunkler werdenden Beleuchtung erkennen, den diese macht sich bei 6-7V Abfall definitiv bemerkbar.
Die Pufferschaltung von Matthias (siehe Link oben) hat als Pufferspannung auch 10V vorgesehen. Tatsächlich sieht man den Spannungseinbruch von bei mir 16,5V auf 10V schon deutlich an der Innenbeleuchtung, weniger am Spitzenlicht. Man kann aber die Pufferspannung auch auf z.B. 15V anheben, dann müssen zwei Widerstände R1 und R2 und die Zenerdiode D4 angepasst werden.
Ebenso kann über zwei Widerstände die Ladespannung an die verwendeten Supercaps angepasst werden, wobei ein einzelner 2,7V Supercap eher suboptimal ist, aber es gibt auch 3V-Typen. Also kann man je nach Elko 3V, 5V (2 x 2,5V) oder z.B. 5,4V (2 x 2,7V) einstellen, um die max. zulässige Spannung möglichst auszureizen.
Bei der Motorspannung wird der Spannungsabfall durch die Motorregelung sehr gut abgefangen. Sowohl beim Märklin mSD als auch beim D&H SD21A ist der Spannungsabfall von der Geschwindigkeit nicht feststellbar.
ZitatSowohl beim Märklin mSD als auch beim D&H SD21A ist der Spannungsabfall von der Geschwindigkeit nicht feststellbar.
Ja gut... das war ja meine Frage... Geschwindigkeit ist das eine. Ich hasse aber flackernde Lichter... Von da her fänd ich die 15V-Version aus persönlicher Betrachtung angenehmer...
Zitat von BR365 im Beitrag #38 Die Pufferschaltung von Matthias (siehe Link oben) hat als Pufferspannung auch 10V vorgesehen.
Hallo Moritz,
grau ist alle Theorie und ja, ich hab' mich an die Idee aus dem Stummi-Forum angelehnt. Und da bin ich auch gleich in eine Falle gelaufen, wobei ich hoffe, dass ich jetzt alle Fallen ausfindig gemacht habe. Die Falle ist nicht unbedingt als solche zu bezeichnen, wenn man sich mit der dort angegebenen Ladespannung von 5,4 V zufrieden gibt. In der BR 160 ist so gut wie kein Platz vorhanden, der eine großzügige Gestaltung der Elektronik zulässt. Zu Anfang hatte ich mich nach der Angabe von 5,4 V gerichtet und ich fand ums Verrecken keinen passenden Supercap, entweder physisch zu groß oder schlechter ESR.
Nach wie vor ist ja die Frage noch nicht beantwortet, über welchen Zeitrahmen muss die Überbrückung mindestens funktionieren? Hab' ich freies Volumen in der Lok, so muss ich über diese Frage nicht nachdenken! Muss ich mir die Kubikmillimeter aus den Rippen quälen, so bau ich keine Reserve-Farads in die Lok ein, die nicht benötigt werden.
So komme ich auf die graue Theorie zurück. Ich selbst besitze keine Anlage, ich baue hier nur etwas für meinen Sohn, der von seinem Glück noch nichts weiß. Hätte ich eine Anlage, so wären manche meiner Fragen sicher schon längst beantwortet. Bisher habe ich angenommen, dass die Loks nominell mit 12 V betrieben werden. Jetzt lese ich etwas von 16,5 V!!! Klar, dass im Störungsfall der Einbruch der Spannung auf 10 V deutlich bemerkbar sein muss: Der Leistungseinbruch steht im Quadrat zum Spannungseinbruch. Mir ist heute in diesem Rahmen aufgefallen, dass die Bemessung der Vorwiderstände für die LEDs schon kritisch sein kann, wenn man die Gleisspannung beliebig hoch setzen würde, sollten manche LEDs eine sehr stark gekürzte Lebensdauer haben. Die Angabe von Doehler & Haas, dass der Fahrzeugdecoder DH10C sogar mit 30 V betrieben werden darf, macht mich nicht gerade fröhlich, wenn ich meine LEDs für 15 V konfigurieren würde. Aber das nur am Rande.
Sicher kann man den Step-Up-Wandler für eine höhere Ausgangsspannung auslegen, sie muss aber immer deutlich unter der Spannung liegen, die regulär an den VS- und GND-Pins geliefert wird, sonst funktioniert die Idee von Matthias nicht, darauf hat er an anderer Stelle selbst deutlich hingewiesen.
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08.09.2021 05:03
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