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Hand-Fahrregler-Selbstbau


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Allgemein

Vorschlag für einen einfach aufzubauenden Handregler. Bei den meisten anderen Selbstbauhandreglern, die lediglich eine Strombegrenzung auf einen Maximalstrom haben und dabei unnötig viel Verlustleistung am Leistungstransistor umsetzen und die die Gefahr von Schäden durch Überhitzung besteht, sofern keine ausreichende Kühlung oder eine Abschaltung vorgesehen ist, ist dieser Handregler so konzipiert, dass er abschaltet, sobald ein Maximalstrom fließt und dies mit einer roten LED signalisiert. Mit dem Zurückdrehen des Drehknopfes (Potentiometers) auf 0 wird der Regler wieder freigegeben.

Funktionsbeschreibung

V1 Richtet die Sekundärspannung des Netztransformators (12 V, 20 VA) gleich.
C1 sorgt für eine Glättung. Der Spannungsteiler bestehend aus R1, P1,D1 und D2 erzeugen eine Referenzspannung.
Einen Teil davon greift der Schleifer von P1 ab und gibt ihn über R2 und D4 als Sollwert an die aus T3 und T4 bestehnede Endstufe ab, die letzlich die Ausgangsspannung für die Gleise erzeugt.
D6 (grün) dient der Fuktionskontrolle.

Der 2-polige Umschalter mit Mittelstellung schaltet die Polarität der Ausgangsspannnung für den Richtungswechsel des Triebfahrzeugs um.

Schutzschaltung

T1 und T2 leiten, wenn die Spannung an R5 - hervorgerufen durch den Ausgangsstrom - die zum Leiten des T1 erforderliche Schwellenspannung der B-E-Strecke erreicht.
Wenn T1 und T2 leiten, wirken sie wie ein gezündeter Thyristor und entziehen der Endstufe über D5 den Sollwert. T3 und T4 sperren, die Ausgangsspannung geht auf 0 V zurück und D3 (rote LED) leuchtet auf.

Dieser Zustand bleibt erhalten, bis durch Zurückdrehen von P1 kein Strom mehr durch R2 und damit durch den "Tyristor" fließen kann. T1 und T2 Sperren, geben die Endstufe wieder frei und D3 erlischt.

C2 verhindert ein zu schnelles Ansprechen der Überstrom-Abschaltung, die bei der angegebenen Dimensionierung bei ca. 1,5 A erfolgt. Ab einem Ausgangsstrom von ca. 0,7 A ist eine Kühlung von T4 erforderlich.

Schaltplan, Stückliste und Gehäusevorschlag


schaltplan handregler

Aufbau

Aufgrund des einfachen Aufbaues, kann der Handregler ohne größeren Aufwand auch auf einer einfachen Lochrasterplatine aufgebaut werden.

Bei einer Auslegung des Fahrreglers auf einen maximalen Betriebsstrom von 250 mA ist für T4 kein Kühlkörper notwendig. Als Gehäuse kann man in diesem Fall z.B. Conrad 541214 verwenden.
Die Gehäusegröße ist stark abhängig von der Verlustleistung an T4 und der Größe des dafür verwendeten Kühlkörpers.
Für P1 empfiehlt sich ein gekapseltes Cermet-Potentiometer, z.B.Conrad 424161.

Danke an Christian Tiwisina für die Ausarbeitung dieses Beitrages.


Das sagen User zu diesem Thema (14 Beiträge):


Von: BKö
Am: 26.06.2014 16:44

Hand-Fahrregler-Selbstbau
(Bin neu hier und bitte um Nachsicht, wenn meine Anfrage im falschen Forum platziert ist.)
Habe die Schaltung nachgebaut. Als T4 musste ich jedoch einen 2N3055 verwenden. Funktioniert soweit einwandfrei. Bei einer geglätteten Eingangsgleichspannung von 12V beträgt die Ausgangsspannung 9,6V. Nun sollte ich jedoch am Ausgang eine Spannung von 15V haben. Wenn ich nun die Eingangsspannung beim Netzgerät (geregeltes Labor-Netzgerät) erhöhe, spricht bei ca. 13V jedes mal die Sicherheitsstufe an. Habe die Zener-Diode durch eine 18V Zener-Diode ersetzt und den Widerstand R5 durch einen nächst kleineren und einen grösseren Wert ersetzt. Leider ohne Erfolg. Was muss ich tun um den gewünschten Ausgangswert zu erhalten? Weiss jemand Rat?
Besten Dank für die Unterstützung.

Von: Uwe
Am: 24.03.2013 14:36

habe versucht den Handregler nachzubauen aber jedes mal ist es mislungen, und ich habe mich genau an die Anleitung gehalten.
kann mir einer helfen

Am: 20.03.2013 14:15

Laurens,
prüfe bitte mal, ob die Transistoren T1 und T2 richtig zugeordnet sind. Nach dem was du schreibst liegt eine Vertauschung vor, denn T1 und T3 müssen je ein NPN- (BC547) , T2 ein PNP- (BC557) Transistor sein.
Wenn das anders ist, erklärt das auch das aufleuchten der roten LED und die geringe Ausgangsspannung auch ohne Last.
Die Anschlußbelegung der verwendeten Transistoren kann anders sein als die Anschlußbelegung der angegebenen Transistoren in der Stückliste (Siehe Datenblätter).
Ein Spannungssteller für die Modellbahn sollte immer eine Schutzschaltung haben, denn ein Kurzschluss am Gleisausgang kann man nicht ausschließen. Im Kurzschlußfall muß T4 bei dem angegebenen Trafo mit 12V / 20VA mehr als 20W umsetzen können.
Nicht umsonst habe ich für T4 den Darlington-Leistungs-Transistor BDW83 mit Ptot =150W ausgewählt. Ein BC517 mit Ptot = 1,5W ist da ungeeignet.
Wenn die Schutzschaltung unempfidlicher werden soll, muß R5 kleiner werden
(Siehe Funktionsbeschreibung, Hinweise zur Dimensionierung R5 = 0,7V / I )
Wird R5 = 0 Ohm, wirkt die Schutzschaltung nicht mehr, was aber nicht Sinn des Erfinders ist.

Von: Laurens
Am: 06.10.2012 17:08

Gibt es auch Möglichkeiten diese Fahrregler ohne Schutzteil zu machen?
Ich hab leider zwei mal Probiert diese Schaltung zu machen und leider zwei mal ein rotes Licht gesehen. Die R5 habe Ich einmal auf 1 Ohm erhöht und C2 bis 33uF erhöht, leider gab es immer 2 Volt beim Ausgang und ein rotes Licht.
Nach Anweisung beim Elektronikladen sind die T1 für eine BC557, T2 für eine BC547 und T4 für eine BC517 ausgetauscht. (er hatte keine BC 337, 327 und BWD83)
Meine Bahn ist ein kleines HOm bahn, fast immer nur ein RhB Lokomotive und er braucht weniger als 0,25 Ampere. Maximalspannung ist 12V.

Am: 28.09.2009 15:47

"Gleichstrom-Trafos" (Transformator veränderbarer Spannung und nachgeschaltetem Gleichrichter) liefern meist nur pulsierende Gleichspannung, dessen Höhe und Polarität mit Verdrehen des Drehknopfes veränderbar ist.
Diese Eigenschaften sind für die Schaltung ungesund, denn
V1 sorgt für einen Schutz gegen Verpolung durch seine Eigenschaft als Gleichricheter,
C1 sorgt für eine geglättete Gleichspannung damit die Schutzschaltung sicher arbeiten kann.
Weglassen könnte man V1 und C1 nur, wenn die Elektronik mit geglätteter
Gleichspannung aus einem Netzteil, einer Batterie oder Akku versorgt wird und der
polungsrichtige Anschluß jederzeit gewährleistet ist.
Daher V1 und C1 auf keinen Fall weglassen!

Am: 21.09.2009 17:56

Wie in meinem Mail vom 27.08.09 ausgeführt, bin ich (leider) ein elektronischer Laie.
Den Schaltplan für den Hand-Fahrregler kann ich vom Sinn her nachvollziehen.
Aus meiner bisherigen Erfahrung weiß ich jedoch: Der Schaltplan ist das eine,
der Aufbau auf der Platine ist das ganz andere.
Deshalb meine Frage bzw. Bitte:
Ist es möglich, die Vorder- und Rückseite der Platine eines fertigen Fahrreglers
ergänzend zu zeigen?
Frage 2:
Wenn ich einen Gleichstrom-Trafo habe, ist dann trotzdem das Bauteil V1 sowie
der Glättungskondensator C1 notwendig (ich denke, nicht)?
Vielen Dank im voraus.

Am: 04.09.2009 18:42

Vielen Dank an Christian Tiwisina für seine rasche Antwort in seinem Mail vom 02.09.2009

Am: 02.09.2009 17:37

Der vorgestellte Handregler kann mit Wechsel- (AC) oder Gleichspannung (DC) versorgt werden. Er gibt jedoch grundsätzlich Gleichspannung ab.
Märklin Allstrom-Motoren sind auch mit Gleichspannung betreibbar, sodass ein DC-AC-Konverter weder nötig noch sinnvoll ist.
Für den AC-Betrieb ist lediglich ein 24VAC impuls für die Umschaltung der Fahrtrichtung zu erzeugen.

Dazu wäre ein Taster mit 2 Wechselkontakten einzusetzen, der zwischen Gleisspannungsausgang des Handreglers und einem 24V Trafo kurzzeitig umschaltet.
Achtung: Diese beiden Spannungen dürfen niemals zusammen kommen, Zerstörungsgefahr der Elektronik!
Der Taster ist so anzuschließen:
com1 / com2 (mittlere Anschlüsse des Tasters) an das Gleis
nc1 / nc2 (Dauerkontakt mit com wenn taster nicht betätigt) an den Gleisspannungsausgang.
no1 / no2 (Momentkontakt mit com wenn taster betätigt) an 24V Trafo.
Um nicht mehrere Wechselspannungen für den Handregler im AC-Betrieb bereitstellen zu müssen, kann die Schaltung des Handreglers auch aus dem 24V Trafo versorgt werden. V1 und C1 sind dann an die höhere Spannung anzupassen (63V).

Am: 27.08.2009 17:50

Ich habe eine Märklin-Anlage und fahre analog.
Märklin hat bekanntlich Wechsel-Strom.
Ich bin elektronisch ein Anfänger. Gemäß meinen bisher erworbenen Kenntnissen
benötigen elektronische Bauteile Gleichstrom.
Auch der gezeigte Fahrregler arbeitet mit Gleichstrom.
Meine Fragen:
1.) Ist in jedem Fall Gleichstrom erforderlich oder könnte man den Fahrregler
auch mit Wechselstrom betreiben?
2.) Wenn Gleichstrom erforderlich, gibt es eine unkomplizierte Möglichkeit,
den Gleichstrom beim "Verlassen" des Fahrreglers wieder in Wechselstrom
umzuwandeln?
Im Voraus ein Dankeschön für eine Antwort.

Am: 11.08.2009 13:44

zur Klarstellung:
Bei den Hinweisen zur Dimensionierung geht es ausschließlich um die Kennwerte für C1 (Kapazität) und R1 (Widerstandswert) , nicht um deren Grenzwerte, wie Spannungsfestigkeit oder Maximale Verlustleistung, die bei Überschreiten das Bauteil zerstören.
C1:
Sollen andere Stromstärken entnommen werden können, ist C1 so anzupassen dass die Glättung der gleichgerichteten Wechselspannung ausreichend bleibt.
Deshalb ist die Faustregel C1 = 1000uF pro A angegeben, und bedeutet, dass man je Ampere Ausgangsstrom 1000uF vorsieht.
Der Handregler ist für einen Dauerstrom von 0.5A vorgesehen und daher ist C1 mit 470uF bemessen. Für 1 A wären 1000uF, bei 2A 2000uF, bei 3A 3000uF usw. vorzusehen. Man wähle den nächsten Normwert.
Spannungsfestigkeit von C1:
Sie richtet sich nach dem Spitzenwert Us der gleichgerichteten und geglätteten Spannung des Transformators. Für die Brückenschaltung kann man den Spitzenwert Us = 1,414 * Ueff annehmen.
Bei dem angegebenen Trafo mit Ueff = 12V hätte der Kondensator ca. 17V auszuhalten. Mit den angegebenen 40V ist man auf der sicheren Seite.
R5:
Soll die Überstromabschaltung ab einer anderen Stromstärke auslösen, ist R5 zu ändern. Er bestimmt mit Ube (Basis-Emitter-Spannung) von T1 den Auslösepunkt. Damit T1 leiten kann, muss Ube auf ca. 0,7V ansteigen, die beim Auslösestrom über R5 abfällt. Bei vorgesehenen Auslösestrom I ist R5 = Ube / I zu dimensionieren. Setzt man Ube = 0,7V ein, erhält man R5 = 0,7V / I.
Der Auslösepunkt ist für die Schaltung auf 1,5A vorgesehen und erhält für R5 = 0,7V / 1,5A = 0,47 Ohm. Für 0,7A müsste R5 =0.7V/ 0,7A = 1Ohm gewählt werden.
Verlustleistung für R5
Diese dürfte beim Auslösestrom I = 1,5A bei P = I * I * R5 = 1,5A * 1,5A * 0,47Ohm = 1,6W liegen. Ein Widerstand mit Pmax = 2W wäre zu wählen.

Am: 06.08.2009 15:26

Ich muss zugeben, meine Ausbildung in elektrischer Nachrichtentechnik liegt bereits mehr als 30 Jahre zurück, aber mit den Dimensionierungsangaben für Elektrolytkondensatoren 1000 Mikrofarad/A und für Widerstände 0,7 V/I kann ich leider überhaupt nichts anfanganen. Meines Wissens werden Elektrolytkondensatoren über die Spannungsfestigkeit (in Ausnahmefällen auch über den "Leckstrom" des Dielektrikums) zur Dimensionierung gekennzeichnet, und Widerstände über die Belastbarkeit in Watt. Vielleicht kann mich jemand Kluges aufklären, was die Dimensionierungsangaben in diesem Artikel zu bedeuten haben.
Gruß Winfried

Am: 25.04.2008 14:04

Prinzipiell könnte die Schaltung für andere Spannungen und Ströme verwendet werden.
Trafo, V1, C1, D1, R5 und T4 sind an die Erfordernisse (Spannungen, Ströme, Verlustleistung) anzupassen.
Siehe auch Hinweise zur Dimensionierung von C1 und R5.
Auf jeden Fall ist für T4 eine ausreichende Kühlung erforderlich, damit die Verlustleistung Pv = Uce * Ic abgeführt werden kann.

Am: 01.03.2008 21:57

Habe die Schaltung des Handreglers nachgebaut. Funktioniert prima.
Ich habe sie für eine kleine Modellbahn-Anlage mit 4 Stromkreisen konzipiert.
Habe die Bauteile 4X auf eine 160 X 100 mm Lochrasterplatine eingebaut.
Die Spannungsversorgung von12 V = habe ich mit Trafo, Gleichrichter und Kondensator in einem externen Gehäuse platziert.
Die Transistoren BDW83 wurden mit Kühkörpern ausgestattet.

Am: 24.02.2008 10:08

Könnte man so einen Handregler auch für LGB mit max 24V / 4 Ampere verwenden?



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