Duo-LED Spitzenlicht für Modelleisenbahn Schaltung

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Duo-LED Spitzenlicht für Modelleisenbahn Schaltung

Neuer Beitragvon Nero am Dienstag 8. Januar 2008, 16:37

Hallo,
ich habe mich gerade hier neu angemeldet und hoffe auf eure Hilfe.

Nach über 10 Jahren versuche ich mich mal wieder in Sachen Elektronik und komme bei einen kleinen einfachen Schaltung nicht weiter.

ch habe folgende Schaltung aufgebaut:

http://www.nerosworld.de/Sonstiges/Duo% ... altung.jpg

Funktion:
Ein Lokdekoder kann mit 2 Ausgängen wechselweise die vordere oder hintere Stirnbeleuchtung einer Modelllok schalten. Geschaltet wird dabei gegen Masse, daher die PNP-Transistoren. Die LED Reihen sind jeweils vorne (die Duo-LEDs gelb, die gelbe LED an) bzw hinten (die Duo-LEDs rot , die gelbe LED aus).


Die Grundschaltung habe ich hierher:

http://www.kuehn-digital.de unter "Hilfen,Tipps" und dann "Applikationen und Anwendungstips" und "Anschluß von zweifarbigen LEDs"

Unterschied meiner Schaltung dabei sind Reihenschaltung der LEDs und Verwendung anderer Transistoren (BC558), hatte ich gerade zur Hand. Der Vorwiderstand kann dann manuell abgeglichen (Poti nehmen, Helligkeit einstellen und gegen einen festen Wert tauschen) werden, dachte ich mir zumindest...

Die LED-Reihenschaltung funktioniert ohne Probleme wenn ich diese mit Vorwiderstand an 12V anschließe. Setze ich die Kette aber in die Schaltung ein bekomme ich die Grundfunktion für den Anschluß an den Lokdekoder, es fehlt jedoch an Helligkeit auch wenn der Vorwiderstand gegen 0 Ohm geht(läßt sich auch in der Stromaufnahme der Schaltung messen (ich meine was um die 7mA Gesamtstromaufnahme).

Ich weiss jetzt nicht ob es an der Auslegung der Widerstände für den Spannungsteiler (1k/4,7k) liegt (wegen der anderen Transistoren), weiß aber auch nicht wie ich das mal eben berechne.

Wer kann mir dabei helfen?
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Neuer Beitragvon anders am Dienstag 8. Januar 2008, 23:17

Die zu geringe Helligkeit wird daran liegen, dass Versorgungsspannung zu gering ist.

Um die Transistoren mit den geposteten Werten für die Spannungsteiler ausreichend anzusteuern, werden 6V genügen (zwischen E1 bzw, E2 und U+ gemessen). Ein höherer Wert ist auch nicht kritisch.

Bei den LEDs solltest du aber mit 1,9V für eine gelbe und 1,7V für eine rote rechnen (genauere Werte im Datenblatt).
Die 1N4148 braucht bei 20mA etwa 0,8V und am durchgeschalteten pnp-Transistor werden etwa 0,4V abfallen.

Mit diesen Werten und der vorhandenen Versorgungsspannung kannst du den erforderlichen Vorwiderstand berechnen.
Mit Rv=0 solltest du nicht experimentieren, das kann die LEDs leicht ruinieren. Besser du kalkulierst so, dass der berechnete Spannungsabfall am Vorwiderstand mindestens 20% der Betriebsspannung beträgt.

Mit 12 V und 6*gelb wird das schon etwas knapp.

Ich empfehle dir daher, die beiden LED-Stränge nicht hintereinanderzuschalten, sondern parallel, wobei jeder den dafür berechneten Vorwiderstand bekommen muss.


Eine weitere Unschönheit der Schaltung ist, dass der Lokdekoder den vollen LED-Strom, also 20 bzw. 40mA, liefern muss. Ich bin nicht sicher, ob er das darf/kann und wie hoch der Spannungsabfall an seinen npn-Transistoren dann wird.
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Neuer Beitragvon Nero am Mittwoch 9. Januar 2008, 15:29

Hallo,
erstmal vielen Dank für deine Hilfe.

Ich werde dann mal schauen das ich die Versorgungsspannung auf 16-18V erhöhe, wie sie am Ende auch vom Lokdekoder bereitgestellt wird, dazu muss ich allerdings erst ein anderes Netzgerät reaktivieren.

Bei den LEDs setzt sich eine Reihenschaltung immer aus 3x gelb, 2x rot und der 1N4148 zusammen, daher bin ich von genügend Reserven ausgegangen. Ansonsten stimme ich dir da zu.

Komisch fand ich nur das ein testweise halbieren der LED-Kette (halt nur für eine Seite der Lok auch keine höhere Helligkeit / Stromaufnahme brachte, und das auch mit 0 Ohm Vorwiderstand (hatte ein Poti zum Testen eingesetzt und dann langsam auf 0 gedreht).

Falls noch jemand eine Idee hat gerne posten, vielleicht ist das dann der letzte Tipp auf dem Weg zum Ziel.

Achja, mit dem Lokdekoder kann ich auch direkt eine herkömmliche Birne ansteuern, ich meine bis 100 mA pro Ausgang sind zulässig, evtl. auch mehr...
Zuletzt geändert von Nero am Mittwoch 9. Januar 2008, 17:27, insgesamt 1-mal geändert.
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Neuer Beitragvon ELW 2 am Mittwoch 9. Januar 2008, 16:40

Handelt es sich zufällig um einen Märklin Digital-Lokdecoder?
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Neuer Beitragvon anders am Mittwoch 9. Januar 2008, 16:45

werde dann mal schauen das ich die Versorgungsspannung auf 16-18V erhöhe
Ich würde dir trotzdem empfehlen, die LED Ketten anders anzuordnen, sodass sie mit geringerer Spannung auskommen.
Je größer der Spannungsabfall am Vorwiderstand nämlich ist, umso unempfindlicher reagiert die Helligkeit auf Spannungsschwankungen, wie sie im Fahrbetrieb ja sicherlich vorkommen.
Ausserdem ist es dann möglich den Strom der gelben und der roten LEDs separat einzustellen, was vermutlich sinnvoll ist.

hatte ein Poti zum Testen eingesetzt und dann langsam auf 0 gedreht
Je nach Wert und Kurvenverlauf haben Potis auch in der einen oder anderen Endstellung oft noch einen beträchtlichen Restwiderstand. Besser du verwendest einen berechneten Festwiderstand. Den dann fliessenden Strom kannst du genau bestimmen, indem du einfach den Spannungsabfall an dem Widerstand misst: I=U/R .

Der Spannungsabfall an den LEDs hängt vom Typ und Exemplarstreungen ab, aber nur ganz wenig vom Strom. Wenn du den Strom um den Faktor 10 variierst, verändert sich die Flusspannung nur um 50..100mV.
Deshalb eignen sich LEDs auch vorzüglich zum Stabilisieren kleiner Spannungen anstelle von Zenerdioden. :idea:
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Neuer Beitragvon Nero am Mittwoch 9. Januar 2008, 17:25

ELW 2 hat geschrieben:Handelt es sich zufällig um einen Märklin Digital-Lokdecoder?


Hi, nein, ich setze Dekoder von Tams ein, günstig und gut, da brauche ich den Märklin-Aufpreis nicht zu bezahlen. Sollte aber von der Funktionalität gleich sein. Weiß aus dem Kopf heraus nur gerade nicht ob die Märklin Dekoder auch Masse schalten, gehe aber ziemlich davon aus.
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Neuer Beitragvon ELW 2 am Donnerstag 10. Januar 2008, 16:00

Wie Masse schalten?

Die hast 2 Kabel vorne und hinten. Die Masse für die Fahrtrichtungs beleuchtung musst du vom Gehäuse nehmen, bzw.
vom passenden Kabel. (steht im Aufbauplan eigendlich drin)

Diese Angaben beziehen sich auf den Marklin Decoder!
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Neuer Beitragvon Nero am Donnerstag 10. Januar 2008, 17:17

ELW 2 hat geschrieben:Wie Masse schalten?

Die hast 2 Kabel vorne und hinten. Die Masse für die Fahrtrichtungs beleuchtung musst du vom Gehäuse nehmen, bzw.
vom passenden Kabel. (steht im Aufbauplan eigendlich drin)

Diese Angaben beziehen sich auf den Marklin Decoder!


Hallo,
ich weiß nicht welchen Märklin Decoder du zur Hand hast, finde im Netz leider auch keine wirklich aussagekräftigen Anschlußpläne.

Alles was ich finden konnte sind allgemeine Anschlußhinweise, unten anderem auch darauf das Bahnmasse und Decodermasse NICHT identisch sind. Schließ einfach mal ein Multimeter an einen Lichtanschluß an und meß einmal gegen Bahnmasse und einmal gegen den sogenannten "Rückleiter Licht". Du kannst dann sehen ob Masse geschaltet wird (wovon ich im Moment ausgehe) oder nicht und gleichzeitig vielleicht einen Unterschied zwischen der Bahnmasse und dem Decoderanschluß feststellen.

Die Schaltung sollte, falls du tatsächlich "+" schaltest sich auch mit NPN Transistoren aufbauen lassen.


Im Übrigen scheine ich den Fehler jetzt gefunden zu haben. Ich habe im Internet ein Datenblatt auf einer englischen Seite gefunden (dank Google) und prompt ein fehlerhaftes Datenblatt angeschaut wo Emitter und Collector vertauscht sind. Warum die Schaltung dann trotzdem einen kleinen Ausgangsstrom hat fliessen lassen ist mir allerdings ein Rätsel.

Falls noch weitere Fragen aufkommen bin ich natürlich ebenfalls hilfreich. Es ist ja schließlich ein Geben und Nehmen wenn man sich in einem Forum "rumtreibt"
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Neuer Beitragvon anders am Donnerstag 10. Januar 2008, 20:35

wo Emitter und Collector vertauscht sind. Warum die Schaltung dann trotzdem einen kleinen Ausgangsstrom hat fliessen lassen ist mir allerdings ein Rätsel
Kein Rätsel.
Schreib mal pnp rückwärts, dann ist es immer noch pnp. Man nennt das Inversbetrieb, und gelegentlich macht man sogar Gebrauch von dieser Schaltungstechnik.
Üblicherweise hat der Inverstransistor aber sehr viel schlechtere Daten (Verstärkung ca. 10, max. Spannung ca 6V, geringere Verlustleistung) als der richtigrum betriebene Transistor.
anders
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