SpannungsQuelle

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Stabilisierte Spannungsquelle

Stabilized power source

Für den Betrieb vieler Verbraucher benötigt man andere Spannungen als die am Gleis anliegende. Klassischer Fall sind Niedervoltlämpchen. Diese werden oft von Großserienherstellern eingesetzt um in Analogbetrieb bereits bei geringer Fahrspannung brauchbare Helligkeiten zu erreichen.  Dazu sind Spannungsstabilisatoren nötig. Diese Seite beschreibt solche Schaltungen falls die vorhandene Elektronik entfernt werden musste oder überhaupt nicht existiert hat, To power loads in running models it is often necessary to generate a lower voltage than the one on the track. very common are low voltage bulbs. They are often used by industry vendors to illuminate locos in analog mode even at low speed with bright light. There is some electronic required to limit the voltage at higher speeds. This page shows how to solve that problem, just in case the required electronic does not exist or was removed for some reasons.
Die Grundidee ist, die Leistung am Verbraucher zu beschränken. Üblicherweise erfolgt das mit Spannungsreglern wie der LM78xx Serie oder Spannungsreglern wie dem LM317. Eine ähnliche Anwendung findet sich als stabilisiertes Netzgerät. The basic ides is to limit the amount of power available to the load. Usually the power is limited by stabilizing the voltage. Popular components are the LM78xx series or the LM317. A similar project is described at the power source project.
Um eine geregelte / stabilisierte Spannung zu erzeugen benötigt man vom Decoder her den (+) Pol und eine Masseverbindung.

Der (+) Pol liegt als gemeinsame Versorgung für die Verbraucher leicht zugänglich bei allen Decodern zur Verfügung. nach DCC Norm der blaue Draht.

Masse gibt es standardmäßig bei DCC nicht. Bei Decodern mit SUSI Schnittstelle kann man dort die Masse abgreifen. Die ZIMO und Tran Decoder mit 16 poligem Pfostenstecker haben dort einen Masse Pin. Die Tran SL80-2 haben Masse an Pin 10 (Lautsprecheranschluß) des Pfostensteckers. Auch beim SL51-2 ist der äußere Lautsprecheranschluß Massepotential.

To generate a regulated 7 stabilized output voltage it is necessary to have (+) and ground.

(+) is always available from decoders. According to DCC specs it is the blue cable.

Ground signal may be accessed via the SUSI connector. ZIMO and Tran Decoders with 16 pole connector have a ground line there as well. Tran's SL80-2 has pin 10 (speaker9 on ground level. The SL51.2 does the same on the outer speaker wire.

 

Falls man kein Massepotential vom Decoder gewinnen kann ermöglicht die Obige Schaltung ein externes massepotential zu erzeugen.   If it is not possible to access a ground signal from the decoder, the circuit above allows to generate an external ground level.

 

Dies ist wohl der Klassiker unter den Stabilisierungsschaltungen. Die Serie 78xx gibt es in unterschiedlichen Festspannungswerten. Wobei xx für 03, 05, 06, 08, 09, 10, 12 und weitere Spannungen zur Verfügung steht. Die Spannungsregler gibt es in unterschiedlichen Gehäuseformen. Sie unterscheiden sich dann in der Strombelastbarkeit. Alle sind temparaturgeschützt und begrenzen bei Überlastung den Ausgangsstrom.

Es ist wichtig den Kondensator C1 zu montieren. Er dient zum Löschen der Schwingneigung des IC und sollte möglichst nahe am Regler montiert werden. Der Kondensator C2 hingegen kann bei Verwendung hinter Digitaldecodern weggelassen werden.

  This is the classic voltage regulator circuit. The 78xx series offer various fixed voltage regulators. The xx stands for 03, 05, 06, 08, 09, 10, 12 and some more voltages. The regulators are available in various versions. The difference is only the current capacity. They have a temperature and current overload protection.

It is important to have C1 close to the IC. It should have 10 to 100nF and is necessary to avoid swinging. If it is not present the circuit might work as well but under some circumstances it might start swinging an generate other output voltages. The capacitor C2 may be omitted if you use the circuit behind a digital decoder.

 

Um die Ausgangsspannung am Festspannungsregler zu erhöhen kann man in die Masseleitung Dioden einfügen. Pro Siliziumdiode erhöht sich die Ausgangsspannung um etwa 0,7V. Bei Verwendung eines 7805'ers erreicht man so etwa 6,4V Ausgangsspannung. Diese ist Ideal für die bei LGB Üblichen Verbraucher.   To increase the output voltage behind the regulator it is possible to insert diodes into the ground line. Each silicon diode increases the voltage by 0.7V. Using a 7805 regulator the circuit above generates 6.4V ideal to be used for LGB models.

 

Man kann aus einem Festspannungsregler auch einen einstellbaren Regler machen. Der Wert des Potentiometers ist unkritisch man sollte aber nicht zu hochohmig werden, ab besten nicht mehr als 5k oder so. Niedrigste Spannung ist dann eben die Festspannung des Reglers.   It is possible to convert a fixed regulator into a adjustable one. The value of the potentiometer is uncritical, you may use what you find in your scrap box. Don't go over 5k. Lowest possible voltage is the value of the fixed regulator.

 

Der LM317 ist ein einstellbarer Spannungsregler. So wie die 78xx Serie gibt es die Regler in unterschiedlichen Gehäuseformen. Sie unterscheiden sich nur in der Strombelastbarkeit. Auch der LM317 ist Strom- und Temparaturgeschützt. bei Überlastung senkt er die Ausgansspannung.

Die Schaltung ist ähnlich der der 78xx Regler. Man muss aber beachten dass die Bedeutung der Anschlüsse hier völlig anders ist. Ich warne hier extra weil das schon oft zu Schäden geführt hat!

Der LM317 versucht zwischen dem Ausgang Pin2 und dem Messeingang immer etwa 1,25V zu erreichen. Je hochohmiger das Potentiometer eingestellt wird um so mehr Spannung muss am Ausgang des ICs anliegen um über den Widerstand R3 die 1,25V zu haben. Wenn das Poti R1 auf 0 gestellt wird kommt am Ausgang etwa 1,2 bis 1,3V heraus.

  The LM317 is a adjustable voltage stabilizer. Similar to the 78xx series they are available in carious cases. The difference is again the current capacity. Also the LM317 is protected against temperature and current overload.

The circuit is similar to the 78xx one, but pay attention the meaning on the pins is completely different to the 78xx series. I warn here because this causes often damages!!!

The LM317 tries to keep the voltage on it's output side between Pin 2 and the adjust input at 1.25V. The higher the value of poti R1 the higher the output voltage to keep the voltage at 1,25V. If you set R1 to 0 the output will be roughly 1.3V.

 

Dies ist ein Spezialfall. Hier erzeugt der Regler etwa 1,3V. Die Ausgangsspannung ist stabil der exakte wert kann aber zwischen 1,2V und 1,4V liegen, je nach Hersteller und Modell.   This is a special case. The regulator generates roughly 1.3V. The output is stabilized, the exact voltage might be between 1.2V and 1.4V depending on the vendor of the IC.

Als Alternative zu Spannungsreglern gibt es Decoder die bereits pannungsgeregelte Ausgänge zur Verfügung stellen. Solche Decoder sind üblicherweise aber sehr teuer.

Speziell warnen will ich vor den Lösungen die Helligkeit mittels Dimmen zu korrigieren. Dieses Feature solle man nur benutzen um geringe Überhelligkeit zu reduzieren. Keinesfalls um bei 24V Gleisspannung 5V (LGB) oder gar 1,2V Lämpchen zu betreiben. Der Decoder Betreibt den Ausgang in diesem Fall mit Impulsbetrieb. Es bleibt die Spannung aber weiterhin hoch. Nur die zeit ist sehr Kurz, dadurch brennen die Lampen weniger hell. Während der kurzen Zeit fließen aber überhöht hohe Ströme.

Weiters legen die meisten Decoder beim Programmieren bzw. Auslesen der CVs die volle Spannung an die Lämpchen. Dadurch können diese schnell defekt werden. Schließlich kann ein versehentliches Decoderreset die Einstellungen löschen und beim nächsten Licht einschalten die Lämpchen killen.

  As an alternative to the circuits above some decoders offer a voltage regulated output. Usually this is only available at high price decoders.

I want to warn about using the dimming feature to power low voltage bulbs. This feature should only be used to dim lamps a little bit. Don't use it for low voltage loads like 5V (LGB) or 1,2V bulbs. The decoder still powers the output lines with high voltage, but only for a very short time. This causes the bulbs to shine correctly. Through the high voltage used the current through the bulbs is much higher than in the case where they are powered with correct voltage. So the lifetime is decreased.

Most decoders use the output lines to generate confirmation impulses during programming and CV readout. This also causes in many cases a overload on lamps. Finally a accidental decoder reset might clear the PWM setting. The next time the lamps are turned on they will die immediately.

 

 

 

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