THEMA: Impulsbreitensteuerung

Ich nehme an, du baust dir eine der üblichen 555/556er-Varianten. Bau dir einen doppelten Satz zeitbestimmender Glieder mit Umschalter ein, damit du wahlweise mit 100Hz? oder 15-20 kHz Pulsfolgefrequenz fahren kannst. Allerdings musst du beim Schaltungsdesign aufpassen, dass sich nach der Umschaltung die Pulse nicht "überschlagen"

ng
ahag

also ich bau diesen fahrregler - nach aussage des webmasters auch für N geeignet und zwölf volt fahr ich sowieso nicht:

http://www.ferromel.de/tronic_10.htm

MfG
vetter-ed

Hallo vetter-ed,
gibt es eventuell ein Layout oder eine Platine?

Grüsse
Dieter

das ist eine Verbesserung (Modernisierung) der 555/556er Variante.
Setze '555'er auch mit Erfolg (allerdings keine FH) ein.

Sepp

So, fertiggerechnet.
Mit den derzeitigen Bauteilwerten von R2=R4=100kOhm und C4=47nF beträgt die Impulsfrequenz 102 Hz.

Um die Impulsfrequenz nun in Stufen (ev. Stufenschalter) variabel zu machen, müsstest du R2+R4 anders dimensionieren und C4 umschaltbar machen :
R2=R4=4,7kOhm und C4-1 =1µF. Diese Kombination ergibt ebenfalls eine Impulsfrequenz von 102 Hz

Wenn C4-2 = 6,8nF -> Impulsfrequenz 15,0 kHz
Wenn C4-3 = 5,6nF -> Impulsfrequenz 18,2 kHz
Wenn C4-4 = 4,7nF -> Impulsfrequenz 21,7 kHz

Du könntest - als zusätzlichen Luxus - die Widerstände von 4,7kOhm durch eine Serienschaltung eines Widerstandes 2,7kOhm und je 1/2 Stereopoti 2,2 kOhm ersetzen und so einen Feinabgleich der Impulsfrequenz ermöglichen.
Für die Kondensatoren nur hochwertige Folienkondensatoren verwenden!

Falls du eine Zeichnung brauchst:
guntherpunktahammer@geemixpunktate

ng
ahag

Ich habe 10 Jahre lan meine Modellbahn mit einer niederfrequenten Impulsbreitensteuerung betrieben, damals hatte ich Mischbetrieb von "konventionellen" und Faulhabermotoren.
Ergebins: keine Ausfälle bei Faulhabermotoren
Die konventionellen Motoren starben reihenweise an Kollektorbrand.
Bei niederfrequenten Impulsbreitensteuerungen kommt es zu starkem Funkenflug am Kollektor, und je schlechter der Kollektor, desto schlechter verträgt ers.
Faulhabers mit ihren Goldbürsten kommen verhältnismässig noch am Besten damit zurecht.
Ich würde aber eigentlich grundsätzlich eher von einer Impulsbreitensteuerung abraten. Fahrpulte mit sanftem Übergang von Halb- auf Vollwelle, wie der SB Fahrregler oder die besseren GFN oder Trix Fahrpulte sind deutlich motorenschonender, und die Langsamfahreigenschaften sind nicht wesentlich schlechter als mit Impuls.

@ ahag
also ich weiß zwar ich man lötet, hab auch in physik immer gut aufgepasst, aber von einem elektronikprofi lasse ich mir immer helfen - schick mir also bitte die zeichnung:

vetter-ed@t-online.de

... am besten an den vorhandenen schaltplan angepasst ...

schon mal danke
vetter-ed

@ahag
Bitte bitte an mich auch.

H.D.Wagner@online.de

Danke
Dieter

@ ahag:

Diese Schaltung ist zwar recht gut, hat aber meines Erachtens nach ein gravierendes Problem: Im Kurzschlussfalle ist das Teil mächtig am Schwingen und der Leistungstransistor wird reichlich heiß und stört bis in den UKW-Bereich rein.
Ich denke, die Schaltung werde ich mal etwas umstricken, als Leistungstransistor einen P-Fet und Kurzschlußschutz mit selbstrückstellender Sicherung. Das spart einen Kühlkörper und der Fet sollte das auch aushalten.

Gruß,
Günter

Zum SB-Fahrtregler:   Ich habe irgendwo einen herumliegen, und er arbeitet sehr schön.  Problem ist allerdings, daß er Verlustleistung abgibt,  d.h. bei großen Strömen wird er knackig heiß.  Trat z.B. bei der Roco V188 auf.  Ich plane, ihn als Rangierregler für meine Industriegleise einzusetzen.
Habe vor einiger Zeit mal ein MRC Fahrpult gekauft, angepaßt für deutsche Verhältnisse.  Das läuft sehr schön, und kann zwischen Pulsen und glattem Strom umschalten (habe es allerdings noch nicht oszillografiert).  Verschiedene Motoren knurren ziemlich bei Pulsbetrieb.  Übrigens wird dieses Fahrpult auch gut heiß, wenn man drei Loks dranhängt  (A-B-A, durchaus üblich im Amiland).

Gruß Christoph

Die Strombegrenzung ist sicherlich nicht das Gelbe vom Ei. Andererseits ist diese Art der Schaltung (fold back) durchaus auch in Stromversorgungsgeräten der höchsten Klasse anzutreffen. Ein Redesign halte ich für unnötig, ein Kondensator zusätzlich tut es auch, wenngleich ich von der _absoluten_ Notwendigkeit nicht überzeugt bin - schaden kann er jedenfalls nicht.

Der Kühlkörper ist sowieso Pflicht, denn wenn mit P1 in die Spannungsbegrenzung - und das wird sicherlich öfters der Fall sein - gefahren wird, muss er einiges an Leistung verbruzzeln.

@vetter+hdidi
Zeichnung kommt heute am Abend, hatte gestern leider keine Zeit mehr.
BTW: Seht euch die Seiten mal an (PCB - Design):
http://www.ibfriedrich.com/home.htm  
http://www.cadsoft.de/freeware.htm

ng
ahag

Hallo Leute,
Bert hat doch von einer "Impulsbreitensteuerung" geschrieben, Euere Antworten (und auch die angegebene Schaltung) klingen aber eher nach  einer "Impulsfrequenzsteuerung".
Wenn ich das noch richtig im Gedächtnis habe, ist eine Impulsbreitensteuerung besser für Faulis geeignet, weil ja die Impulse nicht mehr, sondern länger werden (für höhere Geschwindigkeit), bis am Schluß 12V Gleichspannung (ohne Pausen) anstehen.
Etwas fragende Grüße aus dem Münchner Osten
Michael

Hi Michael

Pulsbreitensteuerung ist schon korrekt. Nur, die Faulis mögen lieber eine höhere Frequenz, also mehr Impulse pro Sekunde. Die Geschwindigkeitssteuerung selbst läuft nach wie vor über PWM das heist die On - Zeit eines einzelnen Impulses wird verändert.

So denn,
Günter

Nö, ist eine Impulsbreitensteuerung. Der 555 wird auf einer festen Frequenz betrieben. Sein Ausgang bleibt unbeschaltet. Aus der Lade- und Entladekurve des Kondensators für die Komparatoren im 555 wird eine ~Dreieckspannung abgegriffen, und aus dieser mit Hilfe von 2 OP's eine entsprechend einstellbare Pulsbreite erzeugt. Der Vorteil der Schaltung gegenüber der Standardschaltung mit 2x555 ist, dass die Pulsfolgefrequenz einstellbar gemacht werden kann. Bei 2x555 ist das zwar prinzipiell auch möglich, jedoch müsste bei jeder Pulsfrequenzänderung die max. Pulsbreite neu abgeglichen werden (bzw. mit einer geeigneten Schaltung automatisiert werden)

ng
ahag

Ah, ja, danke.
Daß für Faulis gilt "je Frequenz, desto lieb", ist mir schon klar. Ich dachte nur, daß die langsamen längeren Impulse näher an die "glatte" Gleichspannung (die die Faulis ja am liebsten mögen) herankommen.
Dank aus dem Münchner Osten
Michael

Die Original PWM's von Faulhaber laufen auf 62,5 kHz

ng
ahag

Hallo!

Wenn der Regler fertig ist und schön aufbereitet mit Schaltplan, Anleitung etc. ist, dann könnte ich den ja auch für künftige Generationen in meiner Elektrik-Abteilung verfügbar machen...

lg
ismael

was sind PWM's???????
Sepp

Hallo Ismael,
Deine Idee ist super!  
@ahag:
Hat man mit einer so hohen Frequenz nicht bald ein "Mastauto" vor der Türe? Ich dachte immer, max. 20kHz auf der Modellbahn sind das Limit (siehe auch Deine Werte weiter oben). Oder war das nur als ergänzende Erklärung?
Analoge Grüße aus dem Münchner Osten
Michael

Nur zur Info !
Die 20kHz auf der Modellbahn sind eh schon fast zuviel, da die parallelen Schienen ein dipolähnliches Verhalten an den Tag legen.
Längstwellensender senden z.B. auf 17,5 kHz.
Da fällt mir etwas auf:
Duuu warst das ?
Jetzt weiss ich, warum die Kursk abgesoffen ist )

ng
ahag

@sepp: Pulse Width Modulation, auf Englisch Impulsbreitenmodulation
Es werden in bestimmten Abständen Impulse erzeugt, die in ihrer Zeitdauer veränderlich sind.
Dauer tmin = 0
Dauer tmax=zeitlicher Abstand zwischen zwei Impulsen
http://www.kbs-meldorf.de/tsm/ikt/duet/gifts/pdm.gif  

@ahag:
danke - lediglich das Kuerzel PWM war mir nicht gelaeufig.
Sepp

Hallo,
mal noch ein anderer Gedanke dazu.
Habe, da ich aus dem RC-Modellbaubereich komme, noch ein paar Regler rumliegen. Diese arbeiten nach PWM-Prinzip, sind aber viel höher belastbar und
als 5-10 A Typen serh billig. Dazu noch einen Servotester ( max. 5Euro ) und alles müsste gehen. Werde es mal probieren, eventuell mit den Herstellern Rücksprache halten.

Grüsse
Dieter

Moin Dieter,

ist nur die Frage, ob es Sinn macht. Ist absolut überdimensioniert. Möglicherweise ist nur eine Standard-Strombegrenzung vorhanden und das könnte sich ungünstig auf die Kabel (falls dünn) oder auf die Fahrzeuge auswirken. Ich denke da an einem Schluss innerhalb der Lok, und dann 10 A über die Räderchen.
Also das Verhalten im Kurzschlussfalle ausprobieren.

Gruß,
Günter

@hdidi
Geht schon, macht aber nicht viel Sinn. Die Prämissen für eine PWM im RC-Modellbau sind konträr zur PWM für eine Moba.
Energieeinsparung <-> Langsamfahrverhalten.
Die mir bekannten PWM's für RC haben alle eine Pulsfolgefrequenz zwischen 300 und 6kHz. Zuviel für einen Standardmotor, zu wenig für einen Fauli.
Ich nehme an, mit dem 5 EUR - Servotester meinst du diese Tschinn-Bumm-Schaltung mit dem 4001, oder ? Versuch mal, aus dem Ding stabile, reproduzierbare Impulslängen herauszubekommen

ng
ahag

Hallo ahag,
vielen Dank für den Hinweis, dann spar ich mir die Arbeit.
War nur ne fixe Idee, da die Teile sowieso bei mir rumliegen.
Danke nochmals und Grüsse
Dieter