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THEMA: Gleichspannung regeln

THEMA: Gleichspannung regeln
Startbeitrag
Helmut46 - 17.09.11 23:55
Hallo,

Ich möchte mit LEDs ausgerüstete Signale (Arnold-Umbauten von Glühbirne auf LED) mit 5V Gleichspannung betreiben, mit ensprechendem Vorwiderstand. Für den geplanten Einsatz von Viessmann-Lichtsignalen habe ich auf der Anlage eine 14V-Wechselstrom-Leitung verlegt. Nach dem ich nunmehr die umgebauten Arnold-Signale verwenden möchte, soll diese Leitung jetzt für die 5V-Gleichstromversorgung verwendet werden.

Ich könnte ein Steckernetzteil mit 5V=-Ausgang kaufen und die Sache wäre erledigt. Dann bliebe aber die vorhandene 14-V-Wechselstromquelle ungenutzt - der Titan-Trafo dürfte dann ab und zu die Minitrix-Weichen des Schattenbahnhofs stellen.

Wie ich Gleichspannung aus Wechselspannung erzeuge, weiß ich. Ein entsprechender Brückengleichrichter ist vorhanden, und zwischen die Gleichspannungsausgänge kommt ein Kondensator mit 2200 µF (für 1 A), um geglätteten Gleichstrom zu erhalten. Aus 14 V ~ werden aber rd. 18 V =, die auf 5 V herunter zu regeln wären. Daür kann man für wenig Geld einen Spannungsregler (TO220) kaufen. +18V an Pin 1, minus an Pin 2, dann hat man am Pin 3 des Spannungsreglers die gewünschten +5V =.

Meine Frage: Habe ich mir das richtig angelesen oder fehlt vielleicht noch der eine oder andere Kondesator an Pin 1 und 3 des Spannungsreglers? Von Elektronik habe ich nur Grundkenntnisse, kann aber einfache Schaltungen nachbauen - man muss ja nicht verstehen, warum sie so funktionieren.

Viele Grüße
Helmut

Hallo Helmut,
prinzipiell brauchst du dir gar nicht ganz so viel Arbeit machen. Eine LED kannst du auch an Wechselspannung betreiben. Wichtig ist, dass du eine weitere Diode in Reihe schaltest, damit die "falsche" Polung nicht durchschlägt. Und natürlich brauchst du einen Vorwiderstand.
Hallo,

auf den Seiten von 1:160 findest du unter "Innenbeleuchtung" genau das was du suchst. Dort ist eine solche Schaltung skizziert:

http://www.1zu160.net/elektrik/innenbeleuchtung.php

Viel Erfolg damit!
Moin,
18V= mit einem 78S05 auf 5V herunter regeln bedeutet, dass der Spannungsregler sehr warm wird. Er braucht zwingend einen guten Kühlkörper. In meinem Beispiel ist ein 78S12, für eine 12V Spannungsversorgung, aufgeführt, den kannst Du durch einen 78S05 ersetzen. Besser wäre es jedoch, einen Trafo mit 7 - 10V einzusetzen, oder ein 5V-Netzteil.

Die von günni zu diesem Beitrag angefügten Bilder können nur von registrierten Usern gesehen werden - Login

Hallo,

warum ausgerechnet 5 V? Wenn man die Vorwiderstände entsprechend dimensioniert, kann man die Signale auch von den ungeregelten 18 V speisen, oder von geregelten 15 V. Da wäre der Linearregler OK. Bei 5 V ist das reine Energieverschwendung - eben eine Elektroheizung.

Man kann auch - für etwas mehr Geld - einen DC-DC Konverter (Schaltregler) bekommen. Wobei heutzutage die 5 V Stecknetzteile ("USB-Ladegeräte") mit gutem Wirkungsgrad billigst zu haben sind, sodass es sich nicht auszahlt, eine Trafostromversorgung zu bauen.

Grüße, Peter W.
Hallo,

Danke für die Tipps und Anregungen. Die Schaltung für die Innenbeleuchtung ist mir wegen der Reihenschaltung der LEDs nicht ganz geheuer. Ich werde den Schaltungsvorschlag von Günni realisieren, einfach nur aus dem Grund, es einmal auszuprobieren, und weil die vorhandene Trafoleistung sonst weitgehend nutzlos vor sich hin brummt (kann ich aber auch später noch für Beleuchtung nehmen). Die 5 V habe ich gewählt, weil der Signaldecoder mit 5 V arbeitet und ich entsprechende Vorwiderstände für die LEDs schon habe. Wie gesagt, ich werde die Schaltung ausprobieren. Am Ende wird es dann wohl doch noch ein zusätzliches Steckernetzteil werden, bevor ich die teure Seignaldecoderelektronik mit selbstgebastelten 5 V = traktiere.

Viele Grüße
Helmut
Hallo Helmut,

mach es nicht so kompliziert, die guten Ansätze sind alle schon genannt worden.

Wechselspannung 14V über Brückengleichrichter macht einen Spitzenwert der Halbwelle von rechnerisch 19,7V (deine gemessenen 18V), daran eine LED mit 1,8V Klemmenspannung (z.B. für rote LED) plus normaler Diode in Serie (0,6V Klemmenspannung) macht 17,4 V Spannungsabfall über Vorwiderstand. Bei angenommenen 10mA Strom der LED ist das als nächster Standardwert ein 1,8kOhm-Widerstand. Die Leistung des Widerstands ist damit 0,174 W, also reicht ein 1/4-W-Standardwiderstand noch aus.

Mehr brauchtst Du dafür nicht.

MfG,
Ingbert Neumeister
Hallo Helmut,

um welchen Signaldecoder handelt es sich?

Grüße, Peter W.
Hallo Helmut

Frage: Wozu denn noch die "normale Diode" in Serie? Wenn man doch schon durch einen Kondensator geglättete Spannung nach dem Brückengleichrichter zur Verfügung hat, ist sie doch eigentlich unnötig (wenn es sich nicht um die Kontrolleuchte im Schaltpult handeln sollte), da die für die LED möglicherweise gefährliche negative Halbwelle ja entfällt. GGf. kann man den Vorwiderstand auf 2,2 kOhm vergrößern, dann ist man doch auf der sicheren Seite. Oder mache ich hier einen entscheidenden Denkfehler?

Gruß Winfried
Hallo Winfried,

bei der Diode geht es nicht um Wechsel-/Gleichspannung, sondern um die Spannungsfestigkeit der LED wenn sie in Sperrrichtung ist. Dann fließt nämlich kein Strom und die Diode hat 19,7 V anliegen.

Grüße,
Dietmar
Hallo Dietmar

das verstehe ich so nicht. Wenn die Wechselspannung des Trafos mit Hilfe eines Brückengleichrichters gleichgerichtet und mit einem Kondensator von 1000müF gesiebt wird, so kann an der LED doch niemals die Sperrspannung überschritten werden, weil, wie bereits erwähnt, die negative Halbwelle sozusagen nach positiv geklappt wurde, mithin keine Sperrspannung an der LED iegt, die ja immer nur in Durchlassrichtung betrieben wird. Die Zeitkonstante des RC-Glieds liegt mit Vorwiderstand und Innenwiderstand der LED bei rund 2 Sekunden, so dass bereits nach 10 Sekunden Betrieb eine gut geglättete Gleichspannung vorliegt. Im Bereich von 0 bis 10 Sekunden ist die Glättung noch nicht so gut, aber eine negative Spannung an der LED kann doch auch dann nicht vorkommen. Oder habe ich ein elektronisches Brett vorm Kopf??

Gruß Winfried
Hallo Winfried,
der Tipp mit der Diode von mir bezog sich auf den Betrieb ohne Gleichrichter. Hängt die LED an Gleichspannung kann die Diode entfallen. Sie schadet aber auch nicht - kann man dann also halten wie man will :)

Viele Grüße
msfrog von 1001-digital
Hallo Helmut46

In den meisten Fällen kommt man ohne zusätzliche Kondensatoren aus.
Allerdings kann es sein das dein Regler ( 7805) dann schwingt.
Das merkt man schnell wenn der Regler ohne große Last  ( z. B 1 LED) sich stark erwärmt ( mehr als 60 Grad).
Der Regler hat eine Temperaturüberwachung und schaltet bei zu hoher Temperatur ab.
Es wird somit nichts passieren


Die elektrische Leistung die am 7805 verbraten wird könnte man deutlich reduzieren wenn man anstatt des Brückengleichrichter eine Einweggleichrichtung einbaut.
Einweggleichrichtung ist  mit einer Diode z. B 1N4007

Dazu ein Link wo du auf der Zeichnung sehen kannst welche Bauteile du benötigst.
Die Kontroll LED ist die LED Deines Signales.
http://www.google.de/imgres?imgurl=http://halva...;ved=1t:429,r:20,s:0

D2 und C4 benötigst du nicht , C1 sind Deine 2200 uf.
C2 und C3 sind gegen das schwingen.
Du kannst für beide Kondensatoren auch den Wert von 100 nF (0,1 UF) nehmen.


Verrate uns bitte vorab welchen Signaldekoder du nutzt ,da an dem Trafo z. B die Mintirixweichen
betrieben werden.

Gibt es weitere Dekoder oder ein Digitalsystem das die Spannung aus dem Titantrafo nutzt ?
Oder eine gemeinsame Masseleitung ?

fragt Frank
Hallo  Helmut46

Vielleicht sollte man noch darauf hinweisen, dass die Kondensatoren gegen das Schwingen räumlich sehr dicht an dem 7805 angeordnet sein sollten. Auch auf die Entkopplungsdiode D2 würde ich nicht unbedingt verzichten, es sind ja nur ein paar Cent, Mehrausgabe und man ist gegen alle Eventualitäten gewappnet. Ich habe die Schaltung, allerdings mit 12 V Gleichspannung (7812) gebaut, sie funktioniert seit Jahren einwandfrei.

Gruß Winfried
Moin Frank,
ob Einweg- oder Brückengleichrichtung, am Ladeelko ist die Spannung stets um das 1,414fache größer als vor der Gleichrichtung.

Gruß

GüNNi
@PeterW #7,

mein Hoflieferant rät zu einem SAM1 von MÜT, der preislich 30 € günstiger ist als der Rautenhaus-Signaldekoder. Eingangsspannung 5 - 24 V =. Wegen der zusätzlich benötigten SX-Buskabel und der MÜT-Software rechnet sich das nur, wenn alle 4 benötigten Signaldekoder bei MÜT eingekauft werden.

@Frank/Ritschel #12,

Signaldekoder: siehe vor. Die Spannungsversorgung des Digitalsystem erfolgt aus einem Titan-Trafo 216 (ausschließlich). Ein weitere Titan-Trafo liefert 16V ~/1,5 A  für die Servo-Antriebe und deren Elektronik. Ein Titan mit 60 VA versorgt die Minitrix-Weichenantriebe mit 19 V. An diesem Trafo sind mehrere Spannungen abgreifbar, so auch die in Rede stehenden 14 V ~. Eine gemeinsame Masseleitung habe ich nicht verlegt. Für mich ist das übersichtlicher, wenn jeder Stromkreis zwei Leitungen hat, zumal es mir an verschiedenfarbenen Drähten dank einer großzügigen Kabelspende nicht mangelt. Der Querschnitt vom Trafo zu den Verteilern ist 0,75 mm².

@Winfried #13,
ich werde die Schaltung von günni #3 aufbauen, also mit Enkopplungsdiode. Welche Kapazität der Kondensator nach dem 7805 haben muss (bei 7812 sind es 1000µF), entzieht sich allerdings meiner Kenntnis.

Viele Grüße
Helmut
Moin Helmut,
die Kapazität ist nicht von der Spannung abhängig. Du kannst auf Position des 1000µ-Elkos, 220µ - 1000µ verwenden. "Es ist auch nicht schädlich" jeweils einen keramischen Kondensator, 100nF,  parallel zu den Elkos, in unmittelbarer Nähe der Spannungsreglers, einzubauen.

Gruß

GüNNi
Hallo GüNNi

@14 stimmt, aber nur wenn die Zeitkonstante aus C und R (=Lastwiderstand) so bemessen ist, dass der Elko immer voll geladen ist, sonst ergeben sich - insbesondere bei Einweg-Gleichrichtung - etwas niedrigere Werte.

Gruß Winfried
Moin,
klar, unter Last geht die Spannung jeder ungeregelten Spannungsquelle herunter, jedoch steigt bei der Einweggleichrichtung die Brummspannung schneller an. Schau Dir das Verhalten mal auf dem Oszilloskop an.

Gruß

GüNNi
Hallo,
es hat geklappt, Dank Eurer Hilfe! Das Messgerät zeigte 5,02 V!
Ich werde den Regler an die verfügbaren 14 V ~ anschließen und ihn für Beleuchtungszwecke verwenden. Die Signale und ihre Elektronik werden an ein Steckernetzteil angeschlossen.
Viele Grüße
Helmut

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