StromQuelle

HÜBSCH Web AMW GURU ZIMO STP ESTWGJ Tran  MOBAZI Forum G-Spur Waschzettel Rogler CV17/18 CV29, Scale, CV33-40, CV33-46 Weiche WireCalc   
   
Up

 

Piko 1216

Piko Herkules

Ampel Demo

Decoder IDs

MX9AZN / ALA

2016 Herkules

BR218

 

MX32 SW

Re 4/4

V100

1020 / E94

Roco 1042

4030 PluX

Roco Tauschplatinen

Besucher / Visitors:

Seit / Since 2000-12-01

  
/ /

Stromquelle für LED's und Lämpchen

constant current source

Immer wider stellt steht der Modellbahner vor dem Problem wie bekomme ich konstant hell leuchtende LEDs oder Lämpchen. Moderne Digitalsteuerungen stellen zumindest 12-16V ständig zur Verfügung. Solange diese nicht stabilisiert sind gibt es auch da helligkeits- Unterschiede. Bei analog Steuerung ist das Problem noch deutlicher. Mit einer Stromquelle kann man den Stromfluss durch den Leuchtkörper festnageln, der bestimmt die Helligkeit, unabhängig von der Versorgungsspannung, solange die Spannung nicht 2V plus dem was der Leuchtkörper braucht nicht unterschreitet. Repeatedly model trainers face the problem how can I get constantly bright lamps. A solution is to use a current source. Modern digital supplies offer at least 12-16V. As long as that is not stabilized, light is dimming too. In analogue mode the Problem is even worse.

A current source can easily solve the problem, by defining the current through the lamp, which defines how bright it is, independent from the voltage. This works as long as the voltage is 2V plus the amount the load needs to work.

 

Der Spannungsabfall durch den durchfließenden Strom an R1 bringt den FET  zum sperren. Dadurch wird der Stromfluss verringert was aufgrund des geringeren Spannungsabfalls mehr Strom erlauben würde. Damit gibt es einen Stabilen Zustand wenn soviel Strom durch R1 fließt das etwa 2V abfallen. Unabhängig von der äußeren Spannung wird ein Strom I = 2V/R eingeprägt The voltage drop on R1 drives the fet raise its impedance. This reduces the current through the circuit, which lowers the voltage on R1. There is a stabile condition at a specific current which is calculated by I = 2V/R. Regardless of the voltage the circuit is connected to the current is stabile.

BF245C

Die obige Grafik zeigt deutlich, dass der Strom durch den FET nur abhängig von der Spannung zwischen Gate und Source ist (senkrechte Achse). In unserem Fall, wenn versucht wird mehr Strom zu ziehen fällt mehr Spannung am R1 ab. Das führt zu einer Reduzierung des Stroms durch den FET. Auf diesen weg wird der Stromfluß stabil gehalten. The graphic above shows clearly that the current through the FET depends only on the voltage between gate and source (y coordinate). In our case if more current would be pulled the voltage on R1 increases which causes the FET to limit the current. This way the current is stabilized.

Innenbeleuchtung

Car Lightning

Auf Basis der Stromquellenschaltung habe ich folgende Idee entwickelt. Durch Kontaktfehler flackert die Innenbeleuchtung von Waggons. Abhilfe bringt das Durchkontaktieren der Stromversorgung durch alle Waggins eines Personenzuges. Aber auch dann ist das Resultat nicht immer perfekt.

Meine Idee ist es Energie zwischenzuspeichern. Akkus sind dazu leider aufgrund der aufwendigen Ladeschaltung und die Begrenzung auf etwa 1000 Ladezyklen leider ungeeignet. Die Alternative sind große Kondensatoren, es gibt welche mit kleiner Bauform und einer Kapazität von 1Farad. Der Einsatz dieser Bauteile ist mit 2 Problemen verbunden, die  mir bekannten GoldCaps haben eine maximale Nennspannung von 5V. Das zweite Problem ist, dass die Entladekurve eines Kondensators sehr steil anfängt und dann flach ausläuft. Eine Strombegrenzung via einem Vorwiderstand ist daher nicht praktikabel.

Based on the current source I came up with an idea to illuminate passenger cars. Daily live shows that contact between the tracks and cars are not perfect which results in flickering light. Even if you run wires through all cars connecting them up is not perfect.

My idea is to buffer some energy for those short moments where power is interrupted. Batteries are too sensitive for charging and discharging to serve here. The alternative are huge capacities. There are 1 farad capacitors called "gold caps" available. Unfortunately they are specified with max 5V. The second problem is, when they get discharged they loose voltage very fast. A normal resistor is unpractical to limit current here.

 

C1 und C2 in Serie erlauben 10 V zu verwenden. Die Zehnerdiode limitiert die Spannung. Der Widerstand R1 begrenzt die Stromaufnahme der Gesamtschaltung. R1 begrenzt auch den Strom den die Schaltung mit entladenen Kondensatoren aufnimmt. Dadurch wird ein Überlasten der Versorgung vermieden.  Die Stromquellenschaltung ist weiter oben auf dieser Seite beschrieben C1 and C2 allow to use 10V, the voltage is limited by the zehner diode. The resistor R1 limits the current through the whole circuit. It also prevents overloading the power supply when a discharged car is set onto the tracks. The circuit FET1 and R2 is described at the top of the page.
Der wert von R1 ist recht unkritisch. Er sollte möglichst hoch sein um unnötigen Strom durch die Zehnerdiode zu vermeiden. Andererseits muss der LED Strom für die Stromquelle und der Ladestrom für die Kondensatoren bereitgestellt werden. Ausgehend von einer (digital) Schienenspannung von 16V und einen Gessamt-LED Strom von 20mA R1 ist (6V/30mA) 220Ω. R2 errechnet sich 2V/20mA -> 100Ω.

BF 245C hält 20mA aus, der etwas teurere BF 246C kann 250mA.

The value for R1 is uncritical. Actually it should be high to avoid wasting power when the capacitors are charged. On the other side it must allow to drive the LED and charging the capacitors quickly enough to have some spare energy when needed. Assuming a (digital) track voltage of 16V a LED current of 20mA (some LEDs parallel) I recommend 220Ω (6V/30mA) R2 is calculated: 2V/20mA -> 100Ω.

The BF 245C is specified with 20mA, the little more expensive BF 246C goes up to 250mA.

Starke Stromquelle

Strong Current Source

Im Zuge des Pantographen Projektes bei der 1044 benötigte ich eine Stromquelle mit 200mA. Leider ist dafür die oben beschriebene Schaltung zu schwach. Der BF245C kann keine 200mA.   During the pantograph project I needed a stronger current source with 200mA. Unfortunately the BF245C can not drive 200mA.

Stromquellenschaltung mit 7805 / current source with 7805

200mA und ein Widerstand von 25 Ohm ergeben die 5V des Stabilisators. Unabhängig von der Eingangsspannung, solange sie hoch genug ist, und dem Widerstand der in Serie geschalteten Last wird die Schaltung die Spannung über den beiden Widerständen auf 5V halten. Da sich die Widerstände nicht ändern, sondern nur die Last, wird der Strom konstant auf 200mA gehalten.

Ich verwende 2 parallel geschaltete Widerstände um besser regeln zu können und um die Wärme von etwa 1W am Widerstand zu verteilen.

200 mA and a resistor of 25 ohms would deliver the 5V of the regulator. Regardless of the input voltage, if it is high enough, and the resistance of the muscle wire the 7805 will try to hold the voltage over the resistor at 5V. As the resistor does not change, only the muscle wire resistance changes, the current is stabilized.

I use 2 resistors parallel to enable better regulation and to distribute the heat of 1W. The heat of the 7805 of roughly 2-3 W ist dispensed over the loco chassis.

     

 

 

 

ATW
© 2000ff - Arnold Hübsch