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FKS-Modellbau Gerd Gehrmann

THEMA: ? LED Innenbeleuchtung bzgl. Bauteile

THEMA: ? LED Innenbeleuchtung bzgl. Bauteile
Startbeitrag
Der Flo - 05.02.08 18:04
Hallo,

ich habe mir die Anleitung für eine LED Innenbeleuchtung hier in der Elektronik Ecke durchgelesen und möchte diese ausprobieren. Es haben sich jedoch auch mit der SUche nicht alle Frage klären lassen.
Die Beleutung soll für Digitalbetrieb, also konstante Gleisspannung, ausgelegt werden. Jeder Wagen wird mit einer eigenen Innenbeleuchtung bedacht.

1.) In einigen Threads war nun die Rede davon möglichst viele LED´s in Reihe zu schalten um Verluste zu minimieren. In dieser schaltung aus der Elektronik Ecke werden immer nur 2 in Reihe geschaltet??? Was ist denn nun sinnvoll und sollte man am besten alle in Reihe schalten wie muss ich die Schaltung dann anpassen.

2.) Der Kondensator soll nur eventuielle kurzzeitige Kontaktprobleme ausbügeln (baue MEtallachslager ein). Ist da ein Gold Cap nicht ein wenig überdimensioniert so dass ein normaler Kondensator mit ~100mycro Farat ausreichen sollte???

Hier noch der direkte Link zur Schaltung:

http://www.1zu160.net/elektrik/images/innenbeleuchtung-6.gif

Danke schonmal für eure Hilfe

Gruß

Florian

Hallo Florian,

die Schaltung ist so ausgelegt, daß der GoldCap, der eine maximale Spannung von etwa 5V veträgt, Überfahrten von Weichen etc. puffert.
Da die Durchlaßspannung der LED's ca. 1,8V beträgt, kann man nur jeweils zwei in Reihe schalten,
Ein Elko mit ein paar Hundert µF puffert maximal eine LED, d.h. für eine Wagenausleuchtung mit ca. 8 LED's ist der zu schwach.

Für weiter Fragen mail mich mal an.

Grüße Michael Peters
Nuja,

die Dimensionierung solcher Schaltungen ist nicht ganz einfach, weil einige Dinge zu bedenken sind.

Erstens muss man vorher entscheiden, ob man per Kondensator eine "ordentliche Flackerfreiheit" einbauen will. Wenn ja, kommt man kaum an den hochkapazitiven Goldcaps vorbei, denn nur diese sind mit ihren Werten von 220 000 µF (0,22 F) oder höher wirklich in der Lage, eine Wagenbeleuchtung mit etwa 10 LED, aufgeteilt in fünf Stränge zu je zwei LED (damit dann so ca. 50 mA Gesamtstrom) für wahrnehmbare Zeiten im Sekundenbereich zu speisen.
Ein "normaler" Kondensator so bis zu 3300 µF (den kriegt man evtl. noch in einen N-Wagen rein) schafft das nur für ganz kurze, kaum wahrnehmbare Zeiten. Das wäre viel Aufwand für viel zu wenig Erfolg.

Entscheidet man sich also für Goldcap, dann kommt Zweitens ein bisher nicht  erwähnter Nachteil dieser Kapazitätsriesen ins Spiel, ihre niedrige Spannungsfestigkeit von nur (bisher) maximal 5,5 Volt.

Es ergibt sich also ein (für den Elektroniker logischer) Aufbau nach folgendem Schema:
- Schneller (Schottky) Brückengleichrichter (für Analog und Digital !!!)
- Stromquelle mit 78L02 (z.B. Reichelt-Elektronik)
- Verzweigung zu FÜNF Widerständen und zum Goldcap
- hinter jedem Widerstand zwei LED in Reihe, wobei die Gesamtspannung über Widerstand und zwei LED die besagten 5,5 Volt nicht überschreiten sollte. Diese Spannung kann durch Variation der Widerstände angepasst werden.
Evtl. muss der 8702 gekühlt werden (Anbau unter dem Wagen mit Kühlblech) oder es ist sinnvoll den 1 Ampere-Typ zu wählen.

Segensreich wäre es, wenn sich mal ein wirklicher Könner an eine Schaltung mit Charge-Pump (Step-Up-Wandler) wagen würde, damit könnte man einige Probleme schön umgehen.

Gruß aus Bonn

Wilhelm Hesse

Beitrag editiert am 05. 02. 2008 20:12.
Jetzt komm Ich schon besser mit. Da der GoldCap nur 5,5V verträgt stellt dies gleichzeitig die Maximalspannung dar.

Was mir aber dennoch unverständlich ist ist der Vorwiederstand vor den LED´s. An diesem Bauteil fällt ja auch eine Spannung ab. Wieso nimmt man hier nicht 3 LED´s in Reihe was 5,4V ergibt???

Die andere grosse Frage ist die Dauer die der Kondensator die Schaltung bei "Stromausfall" versorgen kann. "N-Bahner Steffen" schrieb als Antwort auf die Bauanleitung das seine LED´s Minuten lang nachbrennen. Mir würde es ja reichen wenn kurze Unterbrechungen um eine Sekunde ausgeglichen werden könnten. Daher auch meine Überlegung einen kleineren, aber Spannungsfesteren Kondensator zu verwenden und 6-8 LED´s in Reihe zu schalten. Damit bräuchte ich für die Schaltung nur den Gleichrichter, Kondensator, (evtl Widerstand um die Helligkeit zu regulieren) und die LED´s..Was meint ihr??

Gruß

Florian

> Was mir aber dennoch unverständlich ist ist der Vorwiederstand vor den LED´s.
> An diesem Bauteil fällt ja auch eine Spannung ab. Wieso nimmt man hier nicht
> 3 LED´s in Reihe was 5,4V ergibt???

Weil mit zunehmender Entladung des Kondensators natürlich auch die Spannung sinkt, und von 5,5 zu 5,4 V geht's schnell, man hätte also relativ wenig davon.
@2: Ich habe im Thread
http://www.1zu160.net/scripte/forum/forum_show.php?id=135845
Antwort 19 die Schaltung eines Bekannten für einen einfachen Stepup-Wandler ( eigentlich Ladungspumpe) eingestellt.
Die Schaltung ist sehr einfach und läßt sich auch in N-Spur einbauen

TomasK
Hallo zusammen,

auch ich habe schon mit step-up-Konvertern und auch mit Charge-Pumps (die bessere Wahl) gearbeitet und noch zu Analogzeiten zwei Züge damit ausgestattet.
Aber die sind eigentlich nur für Mobahner im Analogsystem interessant, damit die IB schon ab Gleisspannungen von ~3V arbeitet.

Digitalos mit 16V Gleisspannung benötigen solche Bauteile nicht!

Außerdem gibt es die (Charge-Pumps) kaum für Hobbyelektroniker. Wer legt sich schon ein "Reel" mit 2000 Stück auf Lager?

Grüße Michael Peters
Hallo,

aus euren Antworten folgere ich folgendes:

aus 4: Vorwiderstand ist nötig um den Kondensator voll auszunutzen
aus 6: Umständliche Schaltungsteile sind für Digitaler mit Konstantspannung nicht nötig

Eine Frage meinerseits ist leider noch unbeantwortet:

Wenn ich nun mit fixer Gleisspannung von 16V rechnen kann und davon ausgehe das diese nur sehr Kurzzeitig unterbrochen wird (fahre mit Metallachslager) würde mich interessieren ob für diese Anwendung der Aufwand Spannungsquelle-GoldCap lohnt und nicht auch ein stink normaler Kondensator diese kurze Zeit (<<1s) überbrücken kann?????

Gruß

Florian
Hallo,
zuerst musst du wissen wieviele LED's du von Welchem Typ brauchst. Je nach Typ brauchen die LEDs eine andere Spannung und Strom.
Wenn du die Digitalspannung mit einem Diodengleichrichter glättest fallen noch etwa 1.4 V weg. Rechne also mit 14V am Gleichrichterausgang.
Nun kannst du ausrechnen wieviele LEDs du in Serie schalten kannst. Vergiss nicht das am Vorwiderstand auch noch Spannung abfällt.

Sobald du Spannung, Strom und Zeit hast kannst du die benötigte Kapzität berechnen.

Die Goldcaps kannst du auch in Serie schalten. Beachte, dass Kondensatoren grosse Streuungen haben, die Spannung teilst sich nicht gleichmässig auf. Die Kapazität von zwei in Serie geschalteten gleichen Kondensatoren ist nur noch die Hälfte eines einzelnen.
Damit du eine Gleichmässige Spannung hast würde ich immer ein Vorwiderstand und zwei LEDs in Serie Schalten und Parallel dazu ein Goldcap. In Serie zu dieser Gruppe nochmal ein R und 2LED parrallel mit einem C und dann nochmal. So fällt über einem C weniger wie 5V an. Leider habe ich kein Zeichnungsprogramm zur Hand ich habs mal in ASCII gezeichnet

+
|-----------|
R             |
|               |
LED       C
|               |  
LED        |
|-----------|
R             |
|               |
LED       C
|               |  
LED        |
|-----------|
R             |
|               |
LED       C
|               |  
LED        |
|-----------|
-

Bei mehr als einem Strang einfach die Stränge Serieparallel dazu
-----------|------|
R           R       |
|              |        |
LED  LED      C
|              |        |
LED   LED     |
|-----------|-----|


Gruss,
Matthias

@7

Hallo Florian,

was nimmt dich gegen die Goldcaps ein? So riesig ist der Preisunterschied nicht, auch nicht mit "Beiwerk". Selbst wenn die LEDs länger nachleuchten als unbedingt nötig, was ist daran verkehrt? Der Stabi beschützt deine LEDs vor Spannungsspitzen Kontaktunterbrechungen und hält sie damit am "Leben", ist also ebenfalls nützlich. Natürlich kann man alles auch anders machen aber betriebssicherer wird es damit nicht. Spätestens wenn deine Wagen mal auf anderen Anlagen fahren könnte es ohne Stabi ausgesprochen dunkel in deinen Wagen werden.

Je sicherer der Betrieb, um so höher der Aufwand. Genau wie im richtigen Leben.

Grüße Günter


PS  Verrätst du mir mehr über die metallenen Achslager deiner Wagen?

Alsooo ich sags gleich vorweg elektrotechnisch bin ich in der Lage einen Widerstand zu berechnen und das wars dann auch schon. Ich möchte die Schaltung nicht zu pompös gestalten denn ich muss es a) unterbringen und b) sollte es nicht teurer sein als nötig.

Die GoldCap´s kosten bei Conrad mit 0,1F 2,80€ während ein normaler Elko für 37Cent zu haben ist. Im übrigen ist der GoldCap nicht gerade klein im Vergleich.

Die Achslager beziehe ich von Peter Horn (Peho). Hat auch eine Website mit allen Artikeln: http://www.peho-kkk.de/
Wenn du mir ein paar Tage zeit gibst kann ich dir nächste Woche ein paar Bilder schicken oder bei mehr Interesse kann ich sie auch im Forum zeigen.

Um mal einen Eindruck zu vermitteln was ich mir so überlegt habe hab ich eine primitve Zeichnung in Paint gemacht

http://img205.imageshack.us/img205/3702/ib2ju4.jpg

Meint ihr das erfüllt meine Kriterien (<<1s Spannungsstörung)????

Gruß

Florian
Hallo,

die Formel die du brauchst ist
    
C=(2*I*t)/U
Angenommen deine Schaltung zieht 10 mA bei 14V

(2*0.01A*1s)/14V=01428μF=1.4mF

Dein 100μF Kondensator ist also viel zu klein.
Der Goldcap mit 100mF wiederum zu gross.

Gruss,
Matthias
Hmmmm das is natürlich jetzt nicht das was ich lesen wollte Aber ich möchte ja auch keinen Mist bauen der dann nie gut funktioniert. Also werde ich mich an der Schaltung aus der Elektronikecke versuchen:

http://www.1zu160.net/elektrik/images/innenbeleuchtung-6.gif

Was mir aber unklar ist: wieso nutzt mannicht einen 470 Ohm wiederstand vor allen LED´s sondern macht hier mehrere Stränge???

Gruß

Florian
Hallo Florian,

die Schaltung ist für 5,5 V GoldCaps ausgelegt. Summiere die Durchlass-Spannungen der verwendeten LEDs auf und setzte sie in Relation zur Versorgungsspannung.
Wenn die Gleisspannung im Digitalbetrieb die Summe aller LEDs übersteigt, leuchten sie, ansonsten bleiben sie dunkel. Achtung: ca. 1,7 Volt bei gelben aber 3,7...4 Volt bei weißen LEDs - da kommt man schnell mit der Spannung in die Höhe. 2 weiße LEDs in Serie kann mit einem Gold-Cap gar nicht speisen.

Grüße, Peter W.
Hallo Flo,

Schau dir mal diese zwei Kondensatoren an, die könnten deine Anforderungen erfüllen. Kommt halt darauf an in welche Wagen du einbauen willst.

http://www.conrad.ch/goto.php?artikel=468126
http://www.conrad.ch/goto.php?artikel=468096

>Was mir aber unklar ist: wieso nutzt mannicht einen 470 Ohm wiederstand vor allen
> LED´s sondern macht hier mehrere Stränge???

Wenn du die Stränge zusammen willst hast du auch das vielfachen an Strom und müsstest durch die 470 Ohm durch die Anzahl Stränge teilen.
Dies ist keine Gute Idee, denn die LEDs haben kleine Abweichungen in der Vorwärtsspannung. Wenn die LEDs parallel am gleichen vorwiderstand hängen leuchtet ein Strang viel heller wie der andere.

Du solltest aber zuerst die LEDs auswählen. Nur wenn wir Wissen wieviele Leds vom welchen Typ du brauchst können wir helfen.

Gruss,
Matthias




Hallo an alle,

ich habe mich nun entschlossen, auch da die meisten Tips die GoldCap lösung bevorzugen, diese auch mal nachzubauen und ein wenig mit den Bauteilen zu spielen . Ich denke ich muss selbst ma sehen was es für Auswirkungen hat wenn ich an der Schaltung etwas ändere.

Danke derweil für eure tolle Hilfe. Werde die nächsten Tage über meine Erlebnise berichten

Viele Dank

Florian

Edit: Rechtschreibung

Beitrag editiert am 06. 02. 2008 19:05.
Noch ein Nachtrag, und eine Fragen!

Hi Florian
Warum benötigst Du so viele LED's in einem Wagen?

Ich bin Analog fahrer, und habe mit einer ähnlichen Schaltung ein Standlicht in meine
Wagen gebastelt. Also bei Fleischmann brauche ich nur eine SMD LED 0603
in Weis, um den ganzen Wagen zu beleuchten!
Mit einem Vorwiederstand von 1KOhm und einem Gold Cap mit 0,33F
Leuchtet das ganze einige Minuten!

Gut ich neige auch zu Übertreibungen, und habe in meinem Rheingold von Arnold
die Tischlämpchen beleuchtet, so das ich pro Wagen etwa auf etwa 14 LED's komme.
Aber mit zwei Goldcap a 0,33F, und einem Strom von 2mA pro LED leuchten die auch einige Minuten nach.
Auch verwende ich generell pro LED einen Widerstand, was bei 5,5V etwas längere
nachleucht Zeit bringt!

Noch ein Tip!
Der Transistor oder bei Mir ein Festspannungsregler werden je nach Strombelastung
heiß!!!!! ( Ich habe schon zwei Dächer geschrottet!!!!!)
Ich verbaue diese Teile unter die Wagen!  Dort werden sie vom Fahrtwind gekühlt.

Gruß Michael

@10

Danke Florian, Peter Horn habe ich mir erst einmal gespeichert. Deine Bilder würde ich mir gerne ansehen.

Mir war nicht bewusst wie teuer Gold-Caps normalerweise sind. Versuche es mal hier: www3.westfalia.de dann bei "Suche" Goldcaps eingeben.

Grüße
Günter

@ 16

Das ist eine Frage die ich dir nach dem Wochenende beantworten kann wenn ich etwas probiert habe Noch habe ich keine richtige Vorstellung wie hell die gewählten LED´s denn eigentlich sind (habe mir die gelben LYT676 überlegt).
Und danke für den Tip mit der Hitze....werde erstmal einen Langzeitversuch ohne Waggon machen^^

@ 17

Schön dir geholfen zu haben. Bilder folgen dann am Wochenende oder nächste Woche. Die  GoldCap´s habe ich bei Reichelt bestellt da kostet einer gerade 1€.

Gruß

Florian
@ Günter

Eigentlich wollte ich dir die Tage ja die Bilder der Metallachslager und deren Einbau zeigen. Allerdings hat mich eine Grippe etwas zurückgeworfen. Ich werde zusehen das ichs bis nächste Woche dann schaffe. Habs jedenfalls nicht vergessen.

Gruß

Florian


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