das ist bei ESU Produkten mit großer Vorsicht zu betrachten. Tagesaktuelle Kabelfarbenzuordnung nach esuitischer Lehre bitte in Neu-Ulm anfragen.
Hallo Ludwig,
eigentlich interessiert mich nur, ob beim Anschluss der digitalen ROCO-Kupplungen eine Polarität zu beachten ist. Da ich aber nur die Kupplungen ohne den dazu empfohlenen Dekoder von Roco bezogen habe, nutzen mir die Hinweise in der Roco-Druckschrift herzlich wenig, weil diese sich nur auf die Verbindungen zu dem speziellen Roco-Dekoder beziehen und dabei keinerlei eindeutige Information zu den verwendeten Potentialen erkennen lassen. Normalerweise stellen DC-Magnetartikel keinerlei besondere Anforderungen an die Polarität, von einigen und äußerlich erkennbaren Gründen abgesehen. Ich hatte die Hoffnung auf einen Anwender, der wie ich seinen eigenen Weg geht, auch schon einmal mit der immerhin möglichen Problematik konfrontiert wurde. Was bleibt? Ich werde es morgen testen.
Auf Kabelfarben verlasse ich mich ohnehin nicht, ich nehme an, da kocht jeder sein eigenes Süppchen.
Die Polarität sollte schon beachtet werden. Sonst arbeitet das Gleichstrommagnetfeld gegen das des Permanentmagneten. Im schlimmsten Fall leidet dieser darunter. Richtig Gepolt ergänzen sie sich.
Ich bin sehr froh, dass ich bei der Überarbeitung der Platine die Footprints der Bauteile an die Problematik für manuelles Löten angepasst habe. Hier mal eine Fotomontage aus Footprint und der Darstellung einer LED im dazugehörigen Datenblatt.
Jede LED nimmt nur eine Fläche von 2,34 mm² ein, das ist schon eine nervtötende Angelegenheit. Nun gut, die LEDs für die Fahrzeugleuchten sind mittlerweile auch bestückt. Und das Wichtigste: sie funktionieren auch.
Warum muss ich mir nur jeden Schritt hart erarbeiten? Gestern hatte ich noch groß getönt, keine Überraschungen mehr zu erwarten! Man soll eben den Tag nicht vor dem Abend loben. Es ist auch nicht besonders schlimm. Denn der Ablauf der Schaltung, die ich mir zu Zeitbegrenzung ausgedacht habe, ist ohnehin nicht das Gelbe vom Ei.
Eigentlich könnte ich mir selbst in den Allerwertesten beißen, hatte ich doch in jugendlicher Zeit mit spezieller Technik für Magnetartikel zu tun. Heute als ich mir die ROCO-Druckschriften noch einmal gründlich zu Gemüte geführt habe, wurde dann auch klar, wie die Definitionen für diese spezielle Schaltung hätten lauten müssen. Nein, kein akutes Problem, nur ein unbrauchbares Feature auf der Platine, was sich aber durch eine Lötbrücke umgehen lässt. Das ist schon mal gut. Heute hab' ich wieder ein vorzügliches Bügeleisen gekauft, ein weiteres hab' ich noch in Aussicht. Mal sehen, die aktuelle Platine hab' ich jedenfalls schon abgemeldet.
Ja, und was macht das Ratespiel bei den Kabelfarben? Auch hier ist mit einer Überraschung zu rechnen. Lieber Andy, mit Deiner ersten Antwort liegst Du falsch.
Was hat Roco geschrieben:
Bei der Kabelverlegung der digitalen Kupplungen ist zu beachten, dass in der Vorderansicht linke Kabel mit dem verzinnten Ende auf Pol/Ader „Grün“ bzw. „Lila“ und das rechte Kabel mit der kupferfarbenen Abisolierung auf Pol/Ader „Blau“ anzuschließen.
sowie die Begriffe
Blank abisoliert zu Ader/ Pol „Blau“
und
Abisoliert und vorverzinnt zu Ader/ Pol „Lila“
Liebe Roco-Techniker, Ihr solltet mir die folgende Kritik verzeihen, denn dämlicher wie oben zitiert kann man das eigentlich nicht beschreiben. Und dämlicher kann man den Unterschied - "Blank abisoliert" und "Abisoliert und vorverzinnt" - eigentlich auch nicht herausstellen. Etwas zugute zu halten gibt es aber: Ihr habt Euch wenigsten an die bisher allgemein gültige Konvention gehalten und Blau dem negativen Potential zugeordnet.
Ungefähr 230 mA zieht die Kupplung beim Einschalten. Morgen werde ich den Haltestrom ermitteln. Daraus ergeben sich dann die Definitionen, die bei der Überarbeitung des Schaltungsentwurfs berücksichtigt werden sollten.
ZitatJa, und was macht das Ratespiel bei den Kabelfarben? Auch hier ist mit einer Überraschung zu rechnen. Lieber Andy, mit Deiner ersten Antwort liegst Du falsch.
Bevor du hier mit Schwung ins Verderben rennst, rate ich dir, die Polarität am Ausgang selbst zu überprüfen! Nach wie vor bleibe ich bei meiner Aussage, das das Blaue Kabel Decoder PLUS ist! Nur weil es ggf. als gemeinsamer "Rückleiter" bezeichnet wird, heißt es nicht auch gleichzeitig, das es Massepotential führt!
Hier nochmals die Decoderfarben nach NEM und Märklin!!! Ich denke mal, daher kommt auch der Satz mit den grad zusammen gewürfelten Kabelfarben. https://luessi.ch/pdf/Decoder_Farben.png
Wie hier in der Anleitung auf Seite 4 zu lesen, kommen die unverzinnten Kabelenden ans Blaue Decoderkabel. https://www.roco.cc/doc/an/1/de/8040411921.pdf Bei den dazu gehörenden Decoder werden die verzinnten Enden mit dem grünen/Lilafarbenen Kabel verbunden. (Seite 3) https://www.roco.cc/doc/an/1/de/8040411920.pdf Diese sind mit Sonderfunktion 1/2 beschrieben. Quasi Aux 1/2. Diese führen aber geschaltetes Minuspotential. Diese Art der Schaltung hat sich durchgesetzt, da man so auf einfachsten Wege verschiedene Spannungen schalten kann, da alles nur einen gemeinsamen Massebezug hat.
ZitatJa, und was macht das Ratespiel bei den Kabelfarben? Auch hier ist mit einer Überraschung zu rechnen. Lieber Andy, mit Deiner ersten Antwort liegst Du falsch.
Bevor du hier mit Schwung ins Verderben rennst, rate ich dir, die Polarität am Ausgang selbst zu überprüfen!
Lieber Andy, ich hab' es heute überprüft.
Da ich morgen in Erfahrung bringen möchte, welcher Haltestrom ausreichend ist, damit der aktivierte Entkupplungsheber weiterhin in angehobener Stellung verbleibt, ohne dass die Magnetspule bei längerer Einschaltdauer einen Schaden nimmt, werde ich die Polarität ohnehin beachten müssen. Sei versichert, ich werde berichten.
Bezüglich der Kabelfarben bleibe ich ohnehin gewarnt. In anderen Bereichen als der Modellbahntechnik gab es früher bei Gleichspannung die Übereinkunft, das positive Potential mit Rot zu kennzeichnen, entsprechend galt blau als Kennzeichnung für das negative Potential. Das ist heute nicht mehr bindend, aber für so alte Säcke wie mich, klingt die Empfehlung der MOROP-Normung, die Farbe blau für den gemeinsamen Rückleiter zum positiven VS-Potential zu verwenden eher wie ein Sakrileg.
Zitat von DRG-ler im Beitrag #125Diese sind mit Sonderfunktion 1/2 beschrieben. Quasi Aux 1/2. Diese führen aber geschaltetes Minuspotential. Diese Art der Schaltung hat sich durchgesetzt, da man so auf einfachsten Wege verschiedene Spannungen schalten kann, da alles nur einen gemeinsamen Massebezug hat.
Seit sich in grauer Vorzeit die NPN-Technologie durchgesetzt hatte, wurde der Massebezug einer Schaltung fast ausschließlich mit dem negativen Potential gleichgesetzt, das widerspricht Deiner Ansicht und der Widerspruch ist auch gerechtfertigt. Das hier aber weiter auszuführen würde den Rahmen dieses Beitrags sprengen.
Nur so viel, bei Open-Collektor-Ausgängen bzw. Open-Gate-Ausgängen spricht man von Ausgängen die entweder "stromleitend" oder eben im gesperrten Zustand "nicht stromleitend" sind. Open-Collektor-Ausgänge bzw. Open-Gate-Ausgänge im weitesten Sinne mit einem Schalter zu vergleichen, ist nahezu richtig, wie auch der Vergleich bei tieferer Betrachtung falsch ist. Zu dieser Kalamität kommt man nur, wenn man an dem Begriff des Schalters festhält. Besser wäre es von einem steuerbaren Widerstand zu sprechen, der im leitenden Zustand sehr niederohmig und im gesperrten Zustand eben sehr hochohmig ist. Aber auch der Begriff des steuerbaren Widerstand ist eigentlich falsch, deswegen breche ich hier ab.
Auch das noch zum Begriff des "geschalteten Minuspotentials". Der Collector eines NPN-Transistors oder das Gate eines MOSFETs kann niemals das negative Bezugspotential annehmen, es gibt Ausnahmen, aber die spielen in diesem Umfeld keine Rolle, im gesperrten Zustand sind die Anschlüsse absolut positiv und im leitenden Zustand sind sie immer noch positiv, aber eben nicht mit einem wesentlichen Betrag.
Roco dürfte aber in seinem speziellen Dekoder eine Technik angewendet haben, die nicht mit Open-Collektor-Ausgängen oder mit Open-Gate-Ausgängen verglichen werden können. Ich könnte mir vorstellen, dass Roco eine PWM-Stufe einsetzt, die zu Beginn des Einschaltvorgangs mit einem Tastverhältnis von nahezu 100% belegt ist und sofort nach dem Einschalten das Tastverhältnis auf weniger als 25% reduziert wird.
Im Übrigen hab' ich die Roco-Druckschriften alle gelesen, in Beitrag #116 hatte ich sogar darauf Bezug genommen. Ich habe für mich abgespeichert, mich nicht auf irgendwo gelistete Adernfarben zu verlassen, denn auch bei Märklin selbst scheint die Zuordnung nicht durchgängig zu sein. Wenn man im Netz sucht, wird man immer wieder fündig, dass die Morop-Normung keinesfalls immer eingehalten wird.
Zitat von Batucada im Beitrag #116 Vermutlich ist Pol „Blau“ mit negativer Polarität zu übersetzen. Wer kennt sich aus?
Das sind die Decoderkabelfarben! Blau ist Plus, Grün/Lila geschaltete Masse/Minus... Eigentlich logisch, oder?
Pol „Blau“ bezieht sich nach meinem Verständnis bei dem "speziellen" Roco-Dekoder auf ein Bündel mit 3 Adern: grün, blau und violett. Von dem Dekoder führt auch noch zweites Adernbündel mit 8 Adern zu einer NEM652-Schnittstelle, dieses Adernbündel enthält selbstverständlich eine blaue Ader, die nach der Norm diese Funktion erfüllt: "Gemeinsamer Leiter für Beleuchtung (+)".
Nun sollte man die Funktion beider Adern nicht miteinander verwechseln. Die blaue Ader, die auf der NEM-Schnittstelle liegt, hat eine ganz klare Zuordnung. Das hat die andere blaue Ader aber auch, jedoch von der einen Zuordnung auf die andere zu schließen, ist im vorliegenden Falle dann doch etwas gewagt. Und darum wiederhole ich noch einmal meine Aussage: Lieber Andy, mit Deiner ersten Antwort liegst Du falsch.
Ich habe heute eine Menge an Tests durchgeführt. Roco schreibt in seiner Druckschrift: Blank abisoliert zu Ader/ Pol „Blau“ Pol „Blau“ habe ich entgegen Deiner Ansicht mit dem negativen Potential meiner Spannungsquelle gleichgesetzt und bin gut damit gefahren. Bei einer Vertauschung der Polarität kommt es zu keiner Aktion der digitalen Kupplung. Warum soll ich mir jetzt noch den Kopf zerbrechen? Ich werde ohnehin bei der nächsten Gelegenheit bei Roco nachfragen. Aber der Grund wäre dann nicht die Polarität, sondern der krasse Unterschied zwischen vermeintlicher Anzugs- und Halteleistung.
Habe ich gestern noch einen Unterschied im Verhältnis 4:1 vermutet. So haben mich die Messungen doch heute wirklich überrascht. Bei 15 Volt bringt das Teil einen Strom von ca. 225 mA zustande, was einer (Anzugs-)Leistung von ca. 3,378 W entspricht. Ich hab' eine Menge an Tests mit immer kleiner werdender Spannung durchgeführt und wäre beinahe zum ungläubigen Thomas geworden. Bei 0,89 V hab' ich die Testreihe abgebrochen. Zu meiner großen Überraschung war bei einem Strom von 13,36 mA die einwandfreie Funktion immer noch gegeben, bei dem Strom ergibt sich ein Wert von 12,89 mW. Die Halteleistung muss also noch irgendwo darunter liegen. Alleine bei diesen Werten wäre dies schon ein unglaubliches Verhältnis von 270:1. Über das möchte ich mit Roco sprechen.
Heute mit dem technischen Kundendienst von Roco telefoniert. Der nette Herr am anderen Ende der Leitung war freundlich bemüht, aber offenbar reicht seine Datenbasis nicht aus, um solche Fragen im Zwiegespräch zu klären. Beim ersten Teil der Frage, als es um die Kabelfarben und die damit verbundene Polarität ging, musste er aber dann doch passen. Auch beim zweiten Teil der Frage zur Klärung der echten Anzugs- und Halteleistung sind wir zu der Übereinkunft gekommen, die technische Abteilung zu bemühen. Ich habe daher Roco über den formalen Weg angeschrieben. Wir werden sehen.
Ich hatte zwar schon gestern den ersten Test der Platine mit dem eingesetztem Dekoder gestartet und konnte auf Anhieb erste Funktionen schalten, aber das Hauptanliegen, der Test der Kupplungsschaltung, hatte ich auf heute vertagt. Und dieser Test hat mich wieder in das Tal der Tränen zurück versetzt.
Die Elektronik meiner Platine sollte später über den Gleichrichter des Dekoders versorgt werden. Für die bis dahin ausgeführten ausgiebigen Tests der Platine musste ich diese mit einer externen Gleichspannung versorgen, was einem klinischen Laborbetrieb gleichkommt. Die Überraschung kam, als die Platine mit der "echten" Gleichspannung des Dekoders im "rauen" Alltag betrieben wurde.
Das Bild vermittelt zwei Ansichten. Eine schöne und eine weniger schöne. Die schöne Ansicht: die LEDs für die Fahrzeugbeleuchtung, das rote Schlusslicht ist separat schaltbar, die weißen und die roten Lichter wechseln mit der Fahrrichtung. So weit, so gut.
Die Kurve auf dem Oszilloskop ist die weniger schöne Ansicht. Der Zacken am Anfang wie auch der zweite Zacken gehören da einfach nicht hin. Es gibt mehrere Ursachen für dieses unerwünschte Verhalten. Die erste und hauptsächlichste Ursache ist eine rüpelhafte Gleichspannung, die der Dekoder liefert. Die zweite Ursache ist die Technik des AUX4-Ausganges (Open-Drain) in Verbindung mit der Gleichspannung...
Ich kann es drehen und wenden wie ich will, die Schaltung ist unbrauchbar. Ernüchterung macht sich breit. Die Weihnachtsüberraschung ist damit geplatzt. Es gilt der Spruch: "Wenn man aus dem Rathaus kommt, ..." Ich hätte mich vorher besser genauestens mit der "digitalen Wechselspannung" auseinander gesetzt, mit der ein solches System betrieben wird. Hab' ich aber nicht. Einen Überblick über das, was sich dort abspielt, findet sich hier. Eigentlich sollte nach der Gleichrichtung eine "lückenlose" Gleichspannung vorhanden sein, tut es aber nicht, wie ich leidvoll erfahren musste. Ein größerer Siebkondensator dürfte das Problem aber nicht beheben. Und das aus verschiedenen Gründen.
Ein möglicher Ansatz zur Lösung wird sein, ein eigenes Gleichspannungsnetzteil auf der Basis eines DC-DC-Step-Down-Wandlers aufzubauen. Insgesamt würde es auch helfen, die Verlustwärme bestimmter Bauteile zu reduzieren. Platz ist schließlich auch noch vorhanden. Und geübt habe ich so ein Netzteil auch schon.
Nutznießer eines solchen Netzteils könnten neben den Kupplungen auch die Beleuchtungs-LEDs sein. Ich erinnere mich noch an die Sätze in der Roco-Druckschrift zu den digitalen Kupplungen:
ZitatDer Decoder ist speziell auf die Ansteuerung der Kupplungen ausgelegt. Die Ansteuerung der Kupplungen über einen „normalen“ Funktionsausgang würde sie zerstören.
Ich habe schließlich schon vermutet, dass der spezielle Roco-Dekoder eine besondere Technik an Bord haben müsste. Jetzt kommt es darauf an, was Roco schreiben wird. Eigentlich hoffe ich, dass Roco schreiben würde, dass der Betrieb der digitalen Kupplung mit verringerter Spannung erfolgen würde. Aus dem Bauch heraus so um 4 oder 5 Volt heraus, das könnte ich mir vorstellen. Warten wir's ab.
Einen Augenblick lang hatte ich schon geliebäugelt zu diesem Thema einen eigenen Faden aufzumachen. Also hab' ich mal versucht zu recherchieren. Leider sind die alten Lösungen, die schon beinahe 10 Jahre zurückliegen, nicht mehr erreichbar. So richtig viele Ergebnisse haben meine Recherchen allerdings nicht gebracht. Krois ist einer der wenigen, die ihre Daten nicht zu verbergen suchen.
Ich bin ja mal gespannt, was Roco auf meine Anfrage noch antworten wird, obwohl ich das für den Augenblick noch nicht einmal für absolut entscheidend halte. Meine erste Testreihe, die ich adhoc durchgeführt hatte, hatte schon mit erstaunlichen Ergebnissen aufgewartet. Aber es bringt keine Erkenntnis darüber, was wirklich vonnöten ist. Unter dem Gesichtspunkt dass ich wohlmöglich eine Lösung schon längst an Bord der Platine habe, habe ich nun einen weiteren Test durchgeführt.
Ich behaupte mal ganz frech, dass der Betrieb einer Roco-Kupplung an einem normalen Schaltausgang eines Dekoders einen Betrieb mit Überspannung darstellt. Die ausgesprochene Warnung, dass eine zu lang andauernde Einschaltdauer zur Zerstörung der Kupplung führen wird, stellt sich für mich als ein Akt der Hilflosigkeit dar.
Bei einem neuerlichen Versuch habe ich die Testspannung auf einen Bruchteil der Spannung reduziert, die ein regulärer Dekoder am VS-Anschluss normalerweise liefert. Das erste Ziel war es, die Erwärmung der Kupplung zu erfassen, wenn die Dauereinschaltung über mehrere Minuten lang erfolgen würde. Das zweite Ziel war es, die Kraft zu ermitteln, die der Entkupplungsheber bei dieser reduzierten Spannung noch aufbringen würde. Das Ziel meines vorherigen Tests, den Unterschied zwischen Anzugsleistung und Halteleistung zu ermitteln, hat bei dem neuerlichen Versuch seine Bedeutung verloren.
Ich hab' auch keine Ahnung, was sich der Konstrukteur bei der Auslegung der Spule gedacht hat. Aus meiner Sicht hätte man den Querschnitt des Drahtes reduzieren und die Anzahl der Windungen erhöhen können und müsste dann nicht mehr mit der Überspannung kämpfen. Die Halteleistung hab' ich schließlich auch nicht mehr ermitteln wollen, da selbst bei einer Spannung von 0,9 Volt die Entkupplungsfunktion immer noch einwandfrei erfüllt wurde.
Doch zurück zu dem neuesten Test. Ich will die Verwendung des DC-DC-Step-Down-Wandlers auf der Platine ausweiten, also nicht nur als Ersatzspannungsquelle für schlechte Zeiten, wenn die Lok über eine Weiche mit schlechtem Schienenkontakt fährt. Was geht? Z.B die Versorgung der Beleuchtungs-LEDs mit konstanter Spannung. Oder aber auch der Betrieb der digitalen Kupplungen mit verringerter Spannung. Dazu habe ich ausgelotet, dass ich den DC-DC-Step-Down-Wandler von derzeit 3,7 Volt auf 5,2 Volt "aufbohren" könnte. Dazu müsste ich lediglich einen Widerstand tauschen und ggf. die Spule von 2,2 µH auf 3,3 µH, wenn sich die Spule als nicht geeignet herausstellen sollte.
5,2 Volt wäre also möglich, ohne dass das mühsam erarbeitete PCB-Layout geändert werden müsste. Bliebe noch die GS-Strecke eines Open-Gate-Ausgangs des Dekoders zu berücksichtigen, für deren Spannungsabfall gut und gerne 0,2 Volt anzusetzen wäre, womit lediglich 5 Volt für die Kupplung zur Verfügung stehen würde, aber auch nur wenn's gut läuft. Ohne lange rechnen zu wollen habe ich daher für den Versuch eine Spannung von 4,7 Volt angesetzt.
Die Kupplung stand also über mehr als 10 Minuten unter Dauerspannung. Anfänglich habe ich sehr oft versucht, einen Temperaturanstieg der Magnetspule zu erfassen, aber es gab nicht's zu erfassen. Dass die Kupplung auch bei der niedrigen Spannung funktionieren würde, war seit dem letzten Versuch ohnehin keine Überraschung mehr. Was mich überrascht hat, war die Tatsache, dass der angehobene Kupplungsheber auch bei dieser geringen Betätigungsspannung noch eine ausreichende Gegenkraft entwickelt hat, um ein Gewicht von etwas mehr als 10 Gramm tragen zu können. Und bei einem Strom von nur 70 mA. Bingo!
Es bleibt also abzuwarten, wie sich Roco zu meinen bereits gestellten Fragen äußert. Wird sicher eine interessante Unterhaltung am Dienstag.
Ich frag mal so frei... hast du die Kupplung auch mal unter Last betrieben? Wie siehts mit dem Strom aus, wenn ein zweiter Kupplungsbügel mit angehoben werden muss, an dem ggf. noch ein Wagen auf abschüssigen Gleisen steht?
Zitat von DRG-ler im Beitrag #130Ich frag mal so frei... hast du die Kupplung auch mal unter Last betrieben? Wie siehts mit dem Strom aus, wenn ein zweiter Kupplungsbügel mit angehoben werden muss, an dem ggf. noch ein Wagen auf abschüssigen Gleisen steht?
Der Strom würde sich aufgrund einer äußeren Belastungsänderung nicht ändern. Der Strom ist bei dieser Kupplung nur vom Konstruktionsprinzip der Spule und der angelegten Spannung abhängig. Aber den Test mit dem Wagen auf abschüssiger Strecke werde morgen mal durchführen.
Zitat von DRG-ler im Beitrag #130Ich frag mal so frei... hast du die Kupplung auch mal unter Last betrieben?
Der Frage bin ich nachgegangen und habe heute mehrere Versuche durchgeführt. Aber vorab mal diese Betrachtung, denn eigentlich kommt es gelegentlich nur in dramatischen Filmen vor, wenn eine Kupplung unter Last gelöst werden soll. Wenn ich es richtig verstanden habe, dann drückt die Lok den Wagenstrang zur Entlastung an, bevor die Kupplung gelöst werden soll? Ist doch richtig so? Oder?
Um es kurz zu machen, ich habe mir einen Schienenstrang auf einer schiefen Ebene angeordnet, die ich variieren kann. Einen Klotz für 10% (kommt im realen Leben bei Adhäsionsbahnen eigentlich nicht vor. Und einen Klotz für 4%, was dem "normalen" Maximum von 3% in der Realität schon wesentlich näher kommt.
Die Kupplung habe ich stationär aufgebaut und an diese einen Wagen angehängt, der auf der schiefen Ebene gerne nach unten rollen möchte. Bei einem Gefälle von 10% und und einer Spannung von 4,7 Volt löst sich die Kupplung noch gerade so eben. Wenn ich noch ein zusätzliches Gewicht von 60 Gramm in den Wagen packe, dann musste ich schon auf 7,2 Volt erhöhen - 60 Gramm im H0-Maßstab entsprechen 40 to im realen Leben und wer fährt auf einer solchen Strecke schon mit 40 to den Berg hoch?
Die Versuche auf dem Gefälle von 4% liefen dann schon wesentlich entspannter ab. Ich hab' auch noch vorher einmal gerechnet, um den tyischen Spannungsabfall an einen Open-Gate-Ausgang zu bestimmen. Mit 5,0 Volt an der Kupplung würde man immer noch auf der sicheren Seite liegen. Mehr ist dann aber nicht drin, wollte man die Spannungsfestigkeit der Supercaps, die ja aus der gleichen Spannungsquelle gespeist werden, nicht überfordern. Mit dieser Einstellung habe ich schließlich meine Versuche gemacht. Einen leeren Wagen abzukuppeln, habe ich auch nur einmal getestet - Peanuts. Der mit 60 Gramm beladene Wagen machte auch noch keine Schwierigkeiten. Bei einer Beladung mit 200 Gramm, war das Entkuppeln leider nicht immer überzeugend.
Mein Fazit: Der Betrieb der Kupplung mit reduzierter Spannung ist nach meiner Ansicht sehr wohl möglich. Meine Absicht ist einfach, es geht um den Schutz der Kupplung vor thermischer Überlastung, denn als erfahrener Elektrotechniker würde ich einem Schutz, der alleine auf einer zeitlichen Begrenzung beruht, niemals zustimmen.
Ich hab' mal ein kleine Pause gemacht. Das Weihnachtsgeschenk wäre ohnehin nicht rechtzeitig fertig geworden.
Das ganze Projekt habe ich noch im November kräftig überarbeitet. Der elektronische Energiespeicher hat noch mal eine entscheidende Wandlung erfahren. Die Idee dazu hat der ursprüngliche Erfinder aus dem Stummiforum (Matthias/schumo99) geliefert.
Mir hatte es nämlich keine Ruhe gelassen und ich hatte deshalb die verbesserte Ladeschaltung in LTSpice simuliert. Das Ergebnis hatte mich dann doch vom Hocker gehauen. Eine wesentliche Verbesserung brachte die Veränderung des Rückführungsnetzwerkes durch das Einfügen eines Transistors, hier bei mir der Transistor Q141. So wird aus der ursprünglichen Konstantspannungsquelle eine steuerbare Stromquelle, die sich nahezu wie eine Konstantstromquelle verhält. Die Ladekurve bricht ab, wenn die Supercaps die maximal vorgesehene Ladespannung erreicht haben. Die nachstehenden Funktionsgraphen verdeutlichen den Vorgang.
Der blaue Funktionsgraph V(u2) steht für die Spannung der Supercaps. Der gelbe Funktionsgraph I(C5) folgt dem Ladestrom der Supercaps. Die Darstellung am Anfang (Sekunde 0...1) der Funktionsgraphen dürfte nicht ganz der Realität entsprechen, weil ich den eigentlichen Step-Down-Wandler durch eine Ersatzschaltung "simuliere", die "echte" Simulation eines kompletten Schaltnetzteiles nimmt übermäßig Rechenzeit in Anspruch. Die Funktionsgraphen drücken eindrucksvoll aus, dass die geänderte Schaltung eine drastische Verbesserung mit sich bringt. Ich war außerordentlich überrascht.
Im Vergleich dazu der Ladeverlauf einer "normalen" Schaltung. Gelb = Spannung am Supercap, und blau stellt den Ladestrom dar.
Die Simulation hatte mich überzeugt, deswegen musste ich mich dann aber auch sogleich von meiner Idee verabschieden, den Step-Down-Wandler zusätzlich zum Betrieb der Kupplungen zu verwenden. Das war mir aber der Preis wert, den ich damit zu zahlen hatte. Die verbesserte Schaltung des Schnellladers bietet einen ganz beträchtlichen Vorteil gegenüber "herkömmlichen" Ladeschaltungen, wenn man nämlich die Spannung zu seiner Modellbahnanlage zuschaltet, dann macht sich kein gewaltiger Ladestrom der Speicherkondensatoren (Supercaps) bemerkbar.
Als nächstes habe ich an den Dekoder gedacht, der schließlich das ganze zusätzliche Gelumpe versorgen müsste. Mit dem neuen Gleichrichter V101 kann ich die zusätzliche Belastung des Dekoders umgehen, die VS-Spannung des Dekoders bleibt unangetastet, wird aber im Bedarfsfalle durch den Step-Up-Wandler U161 gestützt, gespeist aus den Supercaps. Die maximale Ausgangsspannung des Step-Down-Wandlers wird herkömmlich nach den Hersteller-Vorgaben in einer abgeleiteten Form für die Berechnung des Rückführungsspannungsteilers R142, R143 und R147
V = (R142||R147/R143 + 1) * 0,78
bestimmt. Bei einer vorgegebenen Spannung von 5,3 V und dem Widerstand R143 = 10 kΩ muss man jetzt die Widerstände R142 und R147 bestimmen. Die vorgegebene Spannung von 5,3 V begründet sich aus 2 x 3 V der Supercaps in Serie abzüglich eines Sicherheitsabstandes, so dass ich mich mit 5,3 V zufrieden gebe. Da ist zwar immer noch knapp, weil sich durch die Serienschaltung der Supercaps eine Verschiebung der Ladungsbalance ergeben könnte, wenn die exemplarische Streuung zuschlägt, deswegen werde ich meine Supercaps noch paarweise selektieren.
Die Gewichtung der Widerstände R142 und R147 ist eigentlich nebensächlich, es kommt darauf an, dass man für die Parallelschaltung aus R142 und R147 geeignete Größen passend zueinander findet, einer der beiden Widerstände darf nicht zu klein gewählt werden, weil man sonst für den zweiten Widerstand keine praktikablen Größen findet. Der Ladestrom ergibt sich aus der Bemessung des Widerstandes R146. Für die Berechnung habe ich eine empirische Formel angewandt
R146 = 0,54 / I
was bedeutet, bei 2,7 Ω einen typischen Ladestrom von 200 mA zu erhalten. Wenn man sich Mühe geben würde, ließe sich sicher auch eine Begründung für den angenommenen Spannungsabfall von 0,54 V finden. Ich hab' mir das aber geschenkt, da ich das Grundmuster des Schaltungszusatzes übernommen habe und die Schaltung als solches keinen Unsinn enthält, nein, der Schaltungszusatz ist nachgerade zu genial.
Mit dem Schaltkreis U101 wird der zweite Step-Down-Wandler realisiert, der die Spannung für die LEDs der Fahrzeugbeleuchtung und zum Betrieb der Kupplungen liefert. Ich habe die Spannung derzeit auf 6 V festgelegt, durch Änderung des Spannungsteilers R102/R103 könnte aber auch eine höhere Spannung projektiert werden. Damit dies nicht im Falle zu einem Schuss ins Knie wird, habe ich die Spule L101 schon gleich für diesen Bedarf ausgelegt.
Einen kleinen Schönheitsfehler habe ich dann zum guten Schluss doch noch eingebaut. So hätte ich die Speisung des U101 mit in die Pufferung über den Step-Up-Wandler mit einbeziehen sollen, so flackern vielleicht bei kleinen Gleisunterbrechungen die LEDs am Fahrzeug.
Soweit ist die Platine schon mal gediehen. Am linken Bildrand ist der Gleichrichter zu sehen. Oberhalb des Ausschnittes befindet sich der Schnelllader für die Supercaps. Beginnend mit der zweiten Spule schließt sich daran der Step-Up-Wandler an. Unterhalb des Ausschnittes habe ich den zweiten Step-Down-Wandler zur Versorgung der Kupplung und der LEDs der Fahrzeugbeleuchtung platziert. Die Supercaps habe ich noch nicht montiert, das erfolgt erst, wenn a) die Supercaps paarweise selektiert wurden und b) die Platine mit den anderen restlichen Bauelementen bestückt wurde. Alle Schaltnetzteile haben aber schon mal die Funktionstests auf Anhieb bestanden.
Ich danke Matthias(schumo99) vom stummiforum, dass er seinen Schaltungsentwurf veröffentlicht hat.
Zitat von DRG-ler im Beitrag #1342 Monate wars jetzt ruhig, gibts neues?
Hallo Andy,
es braucht halt alles seine Zeit. Zwischenzeitlich habe ich das Löten mit dem Bügeleisen geprobt, was sich als bei den winzigen Käfern, und zwar die ohne Beinchen, als außerordentlich zielführend erwiesen hat. Prinzipiell funktioniert die Platine. Es stehen jedoch noch Änderungen an, nicht am Platinen-Layout, aber an der Dimensionierung des zweiten Step-Down-Wandlers an, den ich für die Beleuchtung und die elektromagnetischen Kupplungen an. Da die Beleuchtungen über zwei zusätzliche Trench-MOSFETs funktionieren, war ich offensichtlich etwas blauäugig bei der Dimensionierung. Da muss ich was austauschen.
Jetzt ist das Arbeiten unter der Lupe, wenn sie nicht stark genug vergrößert, auch keine Hilfe. Bei einer stärkeren Vergrößerung verringert sich der Arbeitsabstand, also auch nicht das Gelbe vom Ei. Ein Stereomikroskop, wäre die Lösung, liegt aber preislich jenseits von gut und böse. Da ich eine DSLR mit 24 Mio Pixel habe, habe ich mir überlegt, diese als elektronisches "Mikroskop" einzusetzen, die Kamera liefert Live-Bilder an den Computer und lässt sich via Software fernbedienen. Da ich einen Computer in meiner Werkstatt auch für andere Dinge gut gebrauchen kann, habe ich das in die Tat umgesetzt und mir einen Mac-Mini Late 2014 für kleines Geld zugelegt. Es fehlt nur noch ein ordentliches Kamera-Stativ. Aber das wird noch.
Ich bin also an der Sache noch dran. Ich werde auf jeden Fall berichten.
Ich sag mal, für die eigene Lok solch ein Aufwand zu betreiben, halte ich ja noch für Vertretbar, wenn man das Werkzeug/die Technik noch anderseits einsetzen kann. Solltest du aber wirklich in Erwägung ziehen, Platinen oder Bausätze in Kleinstserie anzubieten, vermute ich, wird der eine oder andere damit überfordert sein.
Anderseits fällt mir ein, bieten einige Platinenhersteller auch einen Bestückungsservice an...
Zitat von DRG-ler im Beitrag #136 Anderseits fällt mir ein, bieten einige Platinenhersteller auch einen Bestückungsservice an...
Hallo, auf die Information bin ich später auch gestoßen
Aber was hätte das gebracht? Und diese Frage lässt sich gar nicht so leicht beantworten. Aber unter dem Gesichtspunkt, dass ich im Ruhestand morgen meine 75 voll mache und dass ich nicht versauern will, ist dieses Puzzle eher eine angenehme Nebenbeschäftigung. Die Zeiten sind eh traurig genug und so ist es für meine persönliche Befriedung gewinnbringender, mich mit solchen Dingen zu beschäftigen, als sich vor der öden Glotze meinungsmachende Nachrichten einzuverleiben.
Ich komme daher noch einmal auf den Aufwand zurück. Ein Stereomikroskop in einer qualitativen Ausführung kostet mehr als mein Aufwand, den ich derzeit betreibe. Die Nikon mit 24 Mio Pixel hab' ich schon etliche Jahre, dazu noch ein entsprechendes lichtstarkes Objektiv für den Makrobereich, wenn ich noch selbstständig wäre, dann wäre die Kamera längst abgeschrieben und stände nur noch mit einem Buchwert von 1 € im Inventar. Ich mache noch viel in meiner kleinen Werkstatt, aber eben nicht nur Loks zusammen dröseln. Ich hatte bisher gelegentlich ein altes HP-Notebook in meiner Werkstatt verwendet, was noch aus meiner selbstständigen Schaffenszeit übrig geblieben war. Das war nun mit Windoof XP in die Jahre gekommen und außerdem passte das nicht mehr so recht in meine Hardware-Landschaft. Deshalb hab' ich mir den Mac-Mini Late 2014 besorgt, der fügt sich nahtlos in meine Landschaft ein.
Den Mac-Mini hab' ich mit einer VM von Parallels unter Windoof 7 ausgerüstet, auf neuere Versionen habe ich aus bestimmten Gründen bewusst verzichtet. Darauf läuft dann auch die Software von Doehler&Haass, hab' ich schon ausprobiert. Für die Kamera-Bedienung habe ich eine native Software, die sich mit dem Mac OS Monterey glänzend verträgt.
Jetzt hoffe ich nur noch, dass die Welt baldigst wieder friedlich wird.
H0-Modellbahnforum.de - das Forum mit der Forumbahn!
»
Technik und Steuerung von Fahrzeugen und Anlage
»
Fahrzeugumbauten und Eigenbauten
»
Ein Dekoder für\'s Bügeleisen
20.11.2021 20:52 (zuletzt bearbeitet: 20.11.2021 21:20)
Thema drucken
Antworten
