THEMA: Gleisspannung

Entschuldigung, dass ich als Sx-ler es wage in die Diskussion einzuschreiten: aber ganz ehrlich: wird jetzt allmählich die Umfragefunktion nicht ein wenig "überdehnt"?
Ich selber habe einen Roco-Trafo (!) an meiner Sx-Zentrale und alles funzt wunderbar.
Aus der wunderbaren Welt der problemlosen Digitalfahrer in Selectrix grüß ich dann mal...

Hallo Peter,

ja bei SX ist eine Gleisspannung von bis zu 22 Volt definiert und der eine Hersteller hält sich natürlich dran. Die Birnchen in den Loks und Innenbeleuchtungen - auch von Trix - sind dennoch am Glühen.
Bei DCC ist sogar definiert dass die Decoder eine Gleisspannug bis 24 V für Spurweite N und 27 V für H0 ohne Schaden aushalten müssen. Leider halten sich einige Hersteller nicht daran weil sie glauben mit Wunderwuzzi Produkten ihr Geschäft machen zu müssen - es ist halt ein Unterschied ob man ein Ding als Technologiestudie oder als endgültiges Produkt herstellt. im Gegensatz zu einigen anderen Kollegen (wie z.B. Arnold Hübsch) verteidige ich diese Hersteller nicht und wundere mich, warum deren Produkte gekauft werden wenn sie unzuverlässig sind.

Grüße, Peter W.

In den NMRA DCC Normen steht aber auch:

In no case should the peak amplitude of the command
control signal exceed +/- 22 volts.

In keinem Fall darf die Spitzenamplitude des digitalsignals +/- 22 V Überschreiten

Für die Spur N wird eine Spannung von 12 V empfohlen.

Würden diese Normen eingehalten hätten wir 2V Reserve zwischen der maximalen Spannung am Gleis und der Spannung die der Decoder noch aushalten muss 2V betragen.

Nun gibt es aber Hersteller, die eine zu hohe Spannung aufs Gleis geben sowie Hersteller deren Decoder nicht die geforderte Spannungsfestigkeit haben.
Zudem gibt es keinen Grund um für Spur N mehr als 14V aufs Gleis zu geben.
Leider gibt es immer Leute die es besser Wissen und sich nicht an die Standards und Empfehlungen andere halten.

Gruss,
Matthias

Warum macht dann Uhlenbrock als einziger (sonst kenn ich keinen) einen Schalter "H0-N" an seiner Intellibox (bzw. Schwestern)?

Hallo Peter

weil z.B. Lenz auch für andere Maßstäbe möglich ist (eigene 0-Modelle).
Da wird die Spannung softwaremässig eingestellt.

Ob die Spannung stabil ist, habe ich noch nicht gemessen.
ich habe meine Zentrale auf 12V gestellt, so müßte ich hoffendlich im sicheren Bereich sein.

Gruß
Thomas

@3

Hallo Matthias,

ich sehe das so:

Spur-N-Loks werden mit 12-14 V betrieben. Im Dekoder fallen ca. 2 V ab, also kann die Gleisspannung durchaus 16 V betragen. Verwendet man darüber hinaus Gleisbesetzmelder, fallen weitere 1,5 V an den 2 Dioden ab, damit ist ein 18V-Booster also kein Overkill.

Sofern der Booster spannungsgeregelt ist, hat er noch hinreichend Reserve zu den maximalen 22V. Bleibt man wesentlich unter den 18V, besteht die Gefahr, dass einige Loks zu langsam laufen (dass die meisten bei 12V-14V Motorspannung zu schnell sind, lässt sich ja konfigurieren). Die Dekoder müssen Spannungen bis zu 24 V auf jeden Fall aushalten.

Gründe für eine höhere Digital-Spannung von z.B. 18V sind z.B. der höhere Spannungshub für die Innenbeleuchtung und das damit verbundene bessere Entflackern. Lämpchen und LED-Vorwiderstände müssen natürlich an die Spannung angepasst sein.

Gruß
Burkhard

Hallo Burkhard,

Zu den Decodern, Ein gleichrichter kann man so bauen das er minimalen Spannungsabfall hat d.h 0.2 V Gesamt. Anstelle der Dioden kann man einfach FETs verwenden. Diese simple schaltung müsste eigentlich den Decoderentwickler wohl bekannt sein. Der Motortreiber ist eine sogenannte H-Brücke auch hier kommen wieder FETs zum Einsatz als haben wir wieder 0.2V Spannungsabfall. Wenn man jetzt nun besonders schlau ist könnte man mit einem demensprechen prgrammierten Decoder die H-Brücke direkt ab dem Gleissignal betreiben und hätte noch weniger Spannungsverlust. Bei den Gleisbesetztmelder kann man Melder mit Spulen benutzen anstelle von Dioden dann ist der Spannungsabfall venachlässigbar.
Das die Lämpchen weniger flckern bei höherer spannung leichtet mir nicht ein. hier ist wohl eher eine gute kontaktabnahme und ein Kondensator gefragt. Ich habe analoge Loks bei denen flackert überhaupt nicht auch wenn sie mit 5V Unterwegs sind.

Das Problem der Überspannung kommt gebau von daher das jeder noch ein bischen mehr Spannung draufgibt um eventuelle Verluste auszugleichen. Bei sauber geplanten Komponnten kommen diese Verluste gar nie vor.  Aber nein man baut einfach unnötige Spannungsverluste ein und gleicht die dann per Holzhammermethode aus.

Gruss,
Matthias

Hallo Matthias,

die FET-Trickschaltung als Diodenersatz ist mir bekannt, aber wird sie auch eingesetzt ?
Immerhin kauft man sich damit Nachteile ein, wie z.B. die erhöhte Empfindlichkeit gegenüber statischen Aufladungen. (Die FETs der Motortreiber sind durch die Rücklaufdioden besser geschützt.) Welcher Hersteller geht dieses Risiko wegen ein paar gewonnenen Milliwatt Verlustleistung ein ? Ich weiß es nicht, habe aber meine Zweifel.

Mit den nicht flackernden LEDs meine ich die höhere Spannungsreserve des Pufferkondensators gegenüber der Spannung, bei der die LEDs gerade noch leuchten. Wenn diese Reserve größer ist, leuchten die LEDs auch länger. (Dies hängt  allerdings
von der verwendeten Schaltung ab.)

Ich sehe eigentlich kein Problem der Überspannung, sofern die Booster nicht mehr als 22V (auch nicht kurzfristig) abgeben - das müssen die Dekoder abkönnen. Schlimmstenfalls muss die Höchstgeschwindigkeit-CV angepasst werden.

Die Festlegung wurde eben getroffen, als die Miniaturisierung noch nicht so fortgeschritten war und warum soll man nicht abwärtskompatibel bleiben ? Gerade die MoBa-Anlage wächst über Jahrzehnte und nicht jeder setzt immer die modernsten Komponenten ein. Und in diesem Fall müssen - wie vorgerechnet - noch nicht einmal die Lämpchen gewechselt werden.

Gruß
Burkhard

Ich finde gerade für so eine Sache, bei der man die Meinungen der einzelnen Mobahner erhalten möchte, eine Umfrage besser als lange und breitgeklopfte Antworten.
Wie man bis jetzt erkennen kann, fährt die Mehrheit mit ca. 13-16 Volt.
Das ist schonmal die Richtung, die oft vorgegeben wird. Ich kann mir nicht vorstellen, dass z.B. Lenz eine Gleisspannung von 16 Volt (für Spur N) empfiehlt, wenn dadurch Probleme entstehen können.

Aus der wunderbaren Welt der problemlosen Digitalfahrer in DCC grüßt
Tomi

Kurz und Knapp,

ich setze 16V~ Trafos von Conrad mit 70VA für SX ein.

Wenn ich die Gleisspannung messe, dann habe ich mit einer 850er MDVR Zentrale und dem MDVR GBM 19.5V~ und an Gleisen mit einem Stärz GBM habe ich 21.5V~.

Gemessen mit einem digitalem Voltmeter.


Michael

Beitrag editiert am 11. 10. 2008 12:54.

Hallo Michael

Die digitale Gleisspannung kann man nicht so einfach mit einem Voltmeter messen.
Da benötigt man z.B. ein Oszilloskop oder ähnliches. Ich glaube, es gibt einen Multiplikator, mit dem man die Messung mit einem Voltmeter grob umrechnen kann, aber wie groß der ist, kann ich nicht genau sagen. Ich glaube das waren 0,7 oder so ähnlich.
Vielleicht können Dir hierzu die Digitalspezialisten genaueres sagen.

Gruß
Tomi

Beitrag editiert am 11. 10. 2008 14:19.

@8 - ja, wird von manchen Decoderherstellern eingesetzt, z.B. von Tran. Durch die Verfügbarkeit von Schottky Dioden im winzigen, quadratischen Flipky Gehäuse setzen sich aber vermehrt wieder die Diodengleichrichter durch (z.B. Lenz, Uhlenbrock, Zimo).

Grüße, Peter W.

@12

Danke für die Info, Peter.

Viele Grüße
Burkhard

Habe grade für 11-12 Volt gestimmt. (Ich habe 12 Volt bei meiner einstellbaren Lenz- Zentrale programmiert)

Meine Begründung:
Die N- Motoren sind alle für 12 Volt ausgelegt. Siehe auch Nennspannung der Trafos.

Wenn ich nun diesen Motoren eine - wenn auch gepulste, aber immer noch zu hohe Spannung-  zumute, sehe ich nichts Gutes dabei.
Nur soviel - 21 Volt sind 21 Volt, ob gepulst oder auf Dauer. Und ich gehe davon aus, daß das unsere N- Motoren auf Dauer übelnehmen.
Das sind Spannungen, die aus dem H0- Bereich kommen! Unsere Motörchen heben da nur noch die weiße (Rauch-)Fahne?

Warum überhaupt den Motoren eine Spannung größer als die Nennspannung zumuten?
Ihr betreibt euer Handy ja auch nicht mit 220 Volt direkt aus der Steckdose!!!

OK, ich bin kein Elektroniker. Aber (mein) Verstand sagt mir: wenn 12 Volt draufsteht, sollten auch 12 Volt ankommen. Egal ob gepulst, gewurstet oder geflippkyt...

Wenn ich da falsch liege - so sei es. Jedenfalls laufen meine Loks mit 12 V seit Jahren problemlos.

Gruß
Diesel

@14

Hallo Diesel,

zu Deiner Info: Motoren sterben den "Stromtod" durch Überhitzung (bei Überlast).
Eine höhere Spannung lässt sie zwar höher drehen und die Loks somit schneller fahren - bei der gleichen Geschwindigkeit ergibt sich für den Motor kein Unterschied, ob er mit 12 V oder 18 V betrieben wird ! Wie ich in in Antwort 6 vorgerechnet habe, kann eine  Digitalspannung von z.B. 18 V eine Motorspannung von maximal 14 V bedeuten.

Das Bauteil, welches übrigens als erstes geschädigt wird, ist aber in 99% der Fälle der Dekoder und nicht der Motor. Einige Dekodertypen (z.B. Tran) sind nämlich spannungsempfindlich,  mit dem richtigen (nämlich spannungsgeregelten) Booster fahren aber auch diese seit Jahren problemlos bei mir mit 18 V. Dahingegen kann ein schlechter Booster mit nur 14 V diesen Dekodern schon den Garaus machen...

Mit 12 V bist Du aber auf der sicheren Seite, so dass Schäden auch bei unglücklichen Kombinationen von Booster und Dekodern nicht zu befürchten sind. Was ich nur sagen möchte: es kommt mehr auf den Booster an als auf die Eingangsspannung.

Gruß
Burkhard

@6 wenn im Decoder 2V an Gleichrichter und Transi abfallen würden wären die aber sehr sehr schnell alle überhitzt! Heutzutage ist das eher im Bereich 0,3-0,5V! Shotky Dioden gibts schon mit unter 0,1V Durchlaßspannung und Mosfets die im sehr geringen Miliohmbereich leiten. Es wären da leicht 0,1V erreichbar. Diese Bauteile sind für Moba aber zu teuer und zu groß für Decoder.

Die Gleisspannungen sind primär für Motore und Lämpchen gefährlich und richten da Schäden an. Leicht zu erkennen ist es bei Decodern die defekt werden. Das Datenformat ist in dem Zusammenhang völlig irrelevant. Lediglich in Detailfragen gibts da unterschiede.

@16

Arnold,

die 2 V verteilen sich auf verschiedene Bauelemente, nämlich auf die Dioden des Gleichrichters und auf die H-Brücke zur Motoransteuerung. Bei einem angenommenen Strom von 0,2 A liegen an einer bipolaren Diode dieser Größenordnung 0,6-0,7V an. Damit errechnet sich die Verlustleistung zu 120-140mW, das SOT23-Gehäuse verkraftet 350mW (ohne Kühlblech). Natürlich schadet es nichts, den Spannungsabfall zu reduzieren, um mehr Reserven zu haben (für den Fall, dass der Antrieb klemmt und der Motor doppelt so viel Strom zieht).

Es ist richtig, dass man mit Schottky-Dioden in den Bereich von 0,4-0,5V kommt (siehe Datenblatt SB120). Aber 0,1V ? Da hätte ich doch gerne mal ein Beispiel benannt !
Somit reduziert sich der gesamte Spannungsabfall bei Verwendung moderner Bauelemente vielleicht von 2V auf 1V.

Dadurch reduziert sich sicherlich die Lebensdauer von Lämpchen (siehe #6). Aber dieses Problem lässt sich durch Dimmen lösen. Motore sind bezüglich der Spannung in dieser Größenordnung vollkommen unkritisch, sofern die höhere Spannung nicht zum Rasen missbraucht wird. Und auch die Dekoder müssen diese Spannung gemäß NEM aushalten (siehe #6). Das einige dies nicht tun, steht auf einem anderen Blatt...

Gruß
Burkhard

Edit: Nachtrag: Mein Resümee lautet wie in #6, #8 und#15 ausgeführt: man brauch sich nicht um ein paar Volt mehr oder weniger sorgen, sondern man sollte sich um einen vernüftigen Booster kümmern, der keine Spannungserhöhungen um den Faktor 1,41 erzeugt.

Beitrag editiert am 18. 10. 2008 14:04.

@17 0,7V an einer Diode????? das sind ja zumindest 20 Jahre alte Silizium Dioden. Die setzt man nur noch ein wenn wirklich wenig Strom fließt. Shotky Dioden haben Spannungsabfälle von unter 0,1V Üblich weil günstiger sind etwa 0,2V wie ich schon in Posting 16 erklärt hab'!

Stimme mit 17 überein es verschlimmbesser die Sache. Die Norm empfielt nicht ohne Grund 12V!

@18

Arnold,

dann nenne doch bitte einmal ein konkretes Beispiel einer SCHOTTKY-Diode mit 0,1 V Durchlassspannung bei 200 mA.

Vielen Dank im voraus,
Burkhard

Hallo, @Arnold und Burkhard

hier könnt Ihr Euer Wissen aufpolieren. Auch wen es sonst noch interessiert, hier gibt es mehr oder weniger fundiertes Wissen. Dieses reicht im Allgemeinen, genaueres gibt es in den Dattenblättern der Hersteller.

http://de.wikipedia.org/wiki/Diode

Grüße von Ernie.

Beitrag editiert am 19. 10. 2008 12:44.

@20

Hallo Ernie,

vielen Dank für den Hinweis. Bezüglich der Funktionsweise von Schottky-Dioden empfehle ich auch die Lektüre von http://de.wikipedia.org/wiki/Schottky-Diode . Allerdings entnehme ich weder dem Artikel noch den angegebenen Referenzen die Durchlassspannungen, die hier im Thread erwähnt wurden.

Viele Grüße und noch einen schönen Sonntag wünscht
Burkhard

Hallo Burkhard

http://de.wikipedia.org/wiki/Durchlassspannung

http://www.elektronik-kompendium.de/sites/bau/0201113.htm
Punkt: Schwellspannung ~ Diffusionsspannung


Gruß Detlef

Hallo Burkhard, betreffs Angabe der Durchlassspannungen.

in Deinem Link:
>....einen kleinen Spannungsabfall in Durchlassrichtung (ca. 400 mV) haben......<

in meinem Link:
>Ab einer Spannung von etwa 0,4 V beginnt bei Si-Dioden der Strom merklich anzusteigen. Der eigentliche Betriebsbereich liegt hierbei bei einer Spannung UF (forward Voltage) von etwa 0,6 V bis 0,7 V. Bei Schottky- und Germanium-Dioden beginnt ein nennenswerter Strom bereits bei etwa 0,2 V; der Betriebsbereich liegt bei etwa 0,3 V bis 0,4 .......<

Grüße von Ernie.

Hi,
ich würde mich auch für diese Dioden mit 0,1V (forward drop)  interessieren.
Kann jemand den Typ genauer spezifizieren?

Bzgl. des Ursprungsthemas bin ich der Meinung, daß es sehr wohl einen Unterschied macht, ob 12 oder 20V am Motor anliegen. Auch wenn der Motor gleich schnell dreht (durch die Regelung) - der Verschleiss an den Kohlen/Bürsten hängt direkt mit der Spannung zusammen. (von den Birnchen nicht zu reden)

Grüße, Thomas

@24

Thomas,

die Kommutatoren von elektrischen Motoren verschleißen genau wie Birnchen aufgrund des fließenden Stromes, nicht aufgrund der anliegenden Spannung. Im Falle der Birnchen ist der Zusammenhang zwischen Strom und Spannung eindeutig, daher muss das Lämpchen gedimmt werden, damit es keinen Schaden nimmt.

Der Motorstrom stellt sich je nach Belastung ein, bei gleicher Belastung ist der effektive Motorstrom von hochfrequent angesteuerten Motoren unabhängig von der anliegenden Spannung. Lediglich die Rippel können - je nach Motortyp - unterschiedlich sein. Wie die Literatur zeigt, gibt es aber bedeutendere Einflussfaktoren auf die Lebensdauer der Kohlen und Bürsten wie Anpressdruck, Temperatur und Verunreinigung durch Öle und Fette.

Bezüglich der ersten Frage warte auch ich immer noch auf eine Antwort...

Viele Grüße
Burkhard

Hallo zusammen,

ich hole diesen älteren Thread noch einmal nach vorne. Hintergrund sind meine Messungen, die ich aufgrund von http://www.1zu160.net/scripte/forum/forum_show.php?id=350065 heute durchgeführt habe.

Meine Messungen ergeben, dass die Testloks bei 16V digital im Rahmen der Messgenauigkeit genauso schnell fährt wie analog bei 12V !

Innerhalb dieses Threads wurden theoretische Aussagen getätigt, nach denen moderne Dekoder so gut wie keinen Spannungsabfall mehr produzieren und dass die Motoren dadurch vor unzulässig hoher Spannung und damit auch vor zu hoher Drehzahl geschützt werden müssen, indem man die Gleisspannung bis herunter auf 12V absenkt.

Ich für meinen Teil sehe diese Panikmache insofern als überholt an.

Viele Grüße
Burkhard

PS: es wurden die Geschwindigkeiten von Loks u.a. mit dem DCX74 gemessen. Ich denke, dieser Dekoder kann als moderner Dekoder bezeichnet werden...