Pufferung über GoldCaps für Analogbetrieb

[Stoffel]

Moin zusammen,

heute komme ich mal wieder mit einer Denksportaufgabe für die Allgemeinheit. Für einen befreundeten Analogbahner überlege ich eine GoldCap-Pufferung für Fahrzeuge mit schlechtem Kontakt. Wie gesagt: analog

Wer hat so was schon mal gemacht und kann Tipps geben


Ich habe mir folgendes überlegt:





Die Wirkungsweise ist wie folgt:
wir drehen den Trafo langsam auf, plus ist z.B. am Leiter 1
die GoldCaps werden über den Gleichrichter geladen
nach Erreichen von ca. 5V zieht das rechte Relais an und schaltet die Spannung der GoldCaps auf den Motor durch (die Diode zum Entladen parallel zum Ladewiderstand fehlt im Schaltplan )
Das Fahrzeug fährt gepuffert los
Dreht man den Trafo langsam aus, entladen sich die GoldCaps. Trotz des Spannungsunterschiedes zwischen der Ladespannung und der Schienenspannung kann das linke Relais nicht anziehen. Die Anschluss ist durch das rechte Relais unterbrochen.
Irgendwann sind die GoldCaps auf unter 5V entladen, das linke Relais fällt ab.
Beim Umpolen funktionieren die Relais genau anders herum
Die Dioden im Rückleiter des Motors stellen sicher, dass die Anlaufspannung des Motors größer ist, als die Relais benötigen.


Haut das hin
Geht´s einfacher

Bin für Tipps dankbar.


Grüße vom St ffel

[theylmdl]

Hallo Stoffel,

das ist ein interessanter Denkansatz. Ich muss mir das morgen noch 'mal in Ruhe ansehen, vielleicht fällt mir dann noch dies und das ein.

So auf die Schnelle: Deine Relais ziehen erst sehr viel später an, weil Du schon am Gleichrichter mindestens 1,2V durch die Silizium-Übergänge verlierst. Du wirst ziemlich sicher im Bereich der Hysterese ein Flattern der Relais-Kontakte bekommen. Beides kannst Du ein wenig mildern, wenn Du direkt hinter den Gleichrichter einen fetten Elko legst, so mit etwa 1.000µF. Bei ungeglätteten Halbwellen werden die Relais früher anziehen, da dann durch den Elko der Si-Übergangsverlust teilweise aufgefangen wird, denn die Spitzenspannung der Halbwellen liegt beim 1,4142fachen der Nennspannung.

Zum Vergleich: Bei einem selbst gebauten Analog-Fahrtregler bekomme ich bei 24V am Eingang hinten 23,5V 'raus, obwohl es eigentlich nur nur 22,8V sein dürfen.

Den Spannungsregler solltest Du mit einer 50V-Freilaufdiode schützen (die Spannung am Ausgang darf niemals die am Eingang überschreiten). Auch Deine Relais benötigen noch Schutzdioden.

Den Rest durchdenke ich mir morgen nochmal genauer, wenn meine Kleine im Kindergarten ist .

Beste Grüße,

[Stoffel]

Moin Thomas,

Klar, mit den Freilaufdioden hast Du recht. Da muss man sicher noch eine Handvoll einstreuen. Auch bzgl. Spanungsfall über den GR hast Du recht, letztlich ist die Anfahrspannung aber recht egal. Mit genügend Dioden im Rückleiter kriegt man das schon eingestellt.

Über den Effekt des Relaisflattern machte ich mir auch schon Gedanken. Ich weiss nicht, ob das ein Problem wird. Müsste man probieren. Einen Elko braucht man dagegen m.E. nicht. Was die GoldCaps nicht glatt bügeln, das bleibt sowieso eckig.

Spannend ist für mich besonders die Frage, ob´s da schon irgendwas gibt (man muss das Rad ja nicht neu erfinden) bzw. wenn nein, ob ein Denkfehler drin ist oder ob man die Geschichte einfacher machen kann.

Insofern bin ich auf Deine Ergebnisse gespannt.


Gruß vom Stoffel

[Sin]

Hallo Stoffel,

Glückwunsch zu deiner Idee. Zwei Ergänzungen hätte ich noch. Wenn nun die Beleuchtung parallel zu den Relais gelegt wird hat man eine fartrichtungsabhängige Beleuchtung. Bei vielen Schaltungen wird parallel zu dem Pufferelko ein kleiner Kondensator gelegt. Er hat die Aufgabe hochfrequente Störimpulse abzuleiten.

Die ganze Sache hat nur einen unbedeutenden Haken, wenn kein Saft auf dem Gleis ist fällt das Relais sofort ab. Denn durch den Gleichrichter kommt kein Saft zurück an die GoldCaps.

Vielleicht liege ich ja falsch, würde mich freuen. Malt das Ganze mal mit einzelnen Bauteilen auf, dann wird der Knackpunkt klar.

Einen Denkanstoss will ich aber duch los werden, vielleicht klappt es, wenn die Relais einzeln mit einem dicken Elko gepuffert werden.

Rechlich Erfolg beim Testen wünscht
Klaus

[fido]

Hallo Stoffel,

mir fiel auf, das noch eine Gegendiode paralell zum Widerstand R fehlt. Über den Widerstand sollen sich die Gold-Caps langsam aufladen (1 A ist gut) und über die die Diode und den Motor schnell entladen können.

Ich würde statt der beiden Relais mit Klappergefahr ein bistabiles Relais mit 2x UM nehmen. Das sollte nur umschalten, wenn die Fahrtrichtung umgepolt wird.

Was passiert eigentlich, wenn die Gold-Caps noch Saft auf den Motor geben, aber eine Nase den Trafo mit Schmackes umpolt?

Ich bin sehr gespannt, wie sich die Schaltung im Vergleich mit einer Schwungscheibe schlägt.

[cp]

Hallo Stoffel,

das ist eine sehr interessante Schaltung. Vielleicht noch ein Tip:

Anstelle des 7805 kannst Du die Low-Drop Variante (z.B. L4945) einsetzen, dadurch verlierst Du weniger Spannung (ca. 0,75 statt bis zu 2,5 Volt) und die Relais bleiben bei Spannungsunterbrüchen länger angezogen

den Brückengleichrichter kannst Du auch mit Schottky-Dioden aufbauen, aus gleichem Grund

Hast Du schon geprüft, einfach einen Digitaldecoder zu nehmen, der gute Analogfahreigenschaften hat und bei dem auch im Analogmodus die Pufferung arbeitet? Man muß das Rad nicht neu erfinden und Dein Kollege könnte so auch auf Digitalanlagen fahren.

Grüße

cp

[fido]

Man muß das Rad nicht neu erfinden und Dein Kollege könnte so auch auf Digitalanlagen fahren.

Hallo cp,

mit einem geeigneten Digitaldecoder, programmiert für Analogbetrieb, sollte das sehr gut klappen. Das ist eine sehr gute Idee.

Allerdings muss man für digitalen Betrieb unbedingt den Analogmodus oder die Gold-Caps abschalten. Sonst schaltet der Decoder bei der jeder Stromunterbrechung in den Analogmodus, bekommt vollen Saft von den Gold-Caps und die Lok macht einen Satz.

[theylmdl]

Hallo Stoffel!

Um bei Deinem ersten Entwurf zu bleiben: Ich würde auch nur ein Relais verwenden und es über eine der Polaritäten durchschalten lassen oder eben nicht. Hier der Vollständigkeit halber noch einmal eine Standard-Beschaltung für positive Festspannungsregler. Den 100nF-C solltest Du räumlich so nahe wie möglich an den Regler löten.



Schau' auch noch einmal auf diese "Konstantbeleuchtungs-Schaltung", die ich mit Vergnügen in vielen Fahrzeugen einsetze, und die auch im Digital-Betrieb funktioniert:



Die Sache hat eine gewisse Ähnlichkeit mit Deiner Idee, deswegen passt das ganz gut. Die Transistoren sind sozusagen meine Fahrtrichtungs-Differenzierung. So wie hier darfst Du das aber nicht bauen (also mit zwei Kanälen), weil durch die Pufferung der Ts-Basen beim Umpolen kurze Zeit beide leitend sein können. Statt dessen könntest Du nur einen Strang bauen und da an Stelle der Lampen Dein Relais anklemmen.

Ich habe kurz überlegt, ob sich das auch kontaktlos mit ndar-/pdar-Ts schalten lässt, aber da sieht's mau aus, weil alle leistungsstarken Typen integrierte Freilaufdioden haben. Im 1A-Bereich habe ich so etwas schon 'mal erfolgreich ausprobiert, da klappt's. Da die Ts nur schalten sollten, brauchen sie ja nicht gekühlt zu werden, daher wäre auch der Platzbedarf hübsch klein.

Ach so:

Die Dioden im Rückleiter des Motors stellen sicher, dass die Anlaufspannung des Motors größer ist, als die Relais benötigen.

Eieiei, da kann es sein, dass Du ganz schön viele benötigst und die auch ganz schön heiss werden, zumindest bei den Bühler-Motoren. Ich habe zur Spannungsreduzierung in drei Loks jeweils antiparallele Ketten aus 7 bis 9 × 1N5404 aufgebaut. Eine Kette ist mir schon 'mal abgefackelt. Bei neueren Teilen habe ich die Dioden in Kühl-Alu gesetzt (mit Wärmeleitpaste). So acht Standard-Dioden gleichen mir gerade 'mal so die 7,2 Volt aus (Gleichrichter / Regler bei 6V).

Beste Grüße,

[Stoffel]

Moin zusammen,

Danke für den Input. Schutzdioden und technische Verbesserungen in Hinblick auf Durchlassspannung etc. stellen wir mal zurück. An die Front kann man noch ran, wenn das Prinzip funktioniert. Gehen wir mal auf die einzelnen Punkte ein.....


@Klaus:

Wenn nun die Beleuchtung parallel zu den Relais gelegt wird hat man eine fartrichtungsabhängige Beleuchtung.

Klar, kommt noch. Aber Dein anderer Gedanke ist m.E. der wichtigere ...

Die ganze Sache hat nur einen unbedeutenden Haken, wenn kein Saft auf dem Gleis ist fällt das Relais sofort ab. Denn durch den Gleichrichter kommt kein Saft zurück an die GoldCaps..

Bautz. Recht hast Du. In meinem ersten Entwurf hatte ich auch noch einen Selbsthaltekontakt an den Relais vorgesehen. Den lies ich dann einfach weg nach dem Motto: der GoldCap wird´s schon richten. Denkfehler !!!! Also noch einen Schließer rein, der bei angezogenem Relais die Rückleitung zum GoldCap sicherstellt. Mmmmh, nun wird´s langsam ein Drahtverhau.



@Fido:

mir fiel auf, das noch eine Gegendiode paralell zum Widerstand R fehlt.

Klar, hatte ich doch geschrieben. Guckst Du erste Beitrag.

Was passiert eigentlich, wenn die Gold-Caps noch Saft auf den Motor geben, aber eine Nase den Trafo mit Schmackes umpolt?

Auch ein guter Aspekt Wer glaubt, dass das Modell auf der Stelle wendet, liegt falsch. (Selbsthaltung des Relais vorausgesetzt). Die Lok fährt einfach weiter und zwar in die gleiche Fahrtrichtung Denn: eine Umpolung kann aufgrund der Relaisselbsthaltung bzw. Unterbrechung des anderen Relais nicht stattfinden. Dem GoldCap ist aber die Polarität am Gleis eh wurscht. Der wird immer geladen, wenn Spannung da ist.
da muss auch noch eine Verbesserung her.


@cp:

Hast Du schon geprüft, einfach einen Digitaldecoder zu nehmen, der gute Analogfahreigenschaften hat und bei dem auch im Analogmodus die Pufferung arbeitet? Man muß das Rad nicht neu erfinden und Dein Kollege könnte so auch auf Digitalanlagen fahren.

Den Gedanken hatte ich auch schon. Leider hat das einen anderen Nachteil: wird das Fahrzeug versehentlich auf ein digitalisiertes Gleis gesetzt, besteht die Gefahr, dass es losschießt wie eine Rakete und nicht mehr gebremst werden kann. Es lässt sich bei den Dekodern zwar der Analogbetrieb, aber nicht der digitale abschalten. Ich brauch´ was idiotensicheres .....


@Thomas:

Ich würde auch nur ein Relais verwenden und es über eine der Polaritäten durchschalten lassen oder eben nicht.

Neee, den Gedanken habe ich schon lange verworfen. Das würde bei der von Fido beschriebenen "Nase" am Regler dazu führen, dass das Fahrzeug ggf. bei voller Fahrt die Fahrtrichtung wechselt.


Fazit: weiter überlegen......


Gruß vom Stoffel

[Stoffel]

Moin zusammen,

nun habe ich doch noch ein wenig weiter überlegt. Es wird in jedem Fall aber recht aufwendig. Ohne ein bissl Elektronik ist es wohl nicht zu machen.

Insofern kann ich cp´s Vorschlag immer mehr abgewinnen:

Hast Du schon geprüft, einfach einen Digitaldecoder zu nehmen, der gute Analogfahreigenschaften hat und bei dem auch im Analogmodus die Pufferung arbeitet? Man muß das Rad nicht neu erfinden und Dein Kollege könnte so auch auf Digitalanlagen fahren.

Recht hat er. Man muss das Rad wirklich nicht neu erfinden. Die Schaltung selbst zusammenzubraten wird auch nicht billiger als ein Dekoder. Ich probier´s mal aus und werde berichten.


Gruß vom Stoffel