RE: SuperCapLader im Eigenbau: Goldcaps als Pufferspeicher

#251 von Jo1174 , 28.11.2021 20:38

Hallo Matthias,
ich bin neu in diesem Board.
Als alter passionierter "Analoger" mit engen Platzverhältnissen habe ich eine Reihe von Tfz. mit kurzer Stromaufnahmebasis. Da mich seit einiger Zeit der DCC- Virus gepackt hat, rüste ich nach und nach alle Modelle um.
Bisher verbaute ich die teuren PowerPacks von Lenz und ESU und finde deine Variante nun hervorragend.
Deshalb möchte ich zunächst 20 Platinen (grün) und 2x den Bauelementesatz (ohne SuperCaps) bei dir bestellen. Bitte teile mir die Bezahlmodalitäten mit.

Viel Grüße aus Köln
Joachim

#252 von Falco2 , 28.11.2021 21:38

Hallo Leute

Ich hätte noch eine Frage über die erste Version.
Momentan kriegt man den AP3211 nirgends , darum habe ich mir ein paar Exemplare bei Aliexpress geholt.
Die Chips schauen OK aus , auch das Markung ist mit Datasheet konform.

Mein Problem ist beim Step Down ich nie mehr als 3.7 Volt bekomme
Laut Formel : R4 = R3((Vout/081)-1) sollte ich 5.2 Volt bekommen , R3 =15k und R4 =82 K.

Sind die Chips fake oder ist es ein Denkfehler von mir ?
Wie gesagt ich habe das gleiche auf 4 Exemplaren , nie mehr als 3.7 Volt ..

Ist jemanden mit dem gleichen Problem konfrontiert worden ?

Mit freundlich Grüßen aus Grenoble

#253 von Ubraunse , 29.11.2021 20:22

Ich habe auch bei Aliexpress gekauft. Alles bestens.
Hast du nach dem Aufbau der Ladeseite gemessen oder die gesamte Platine vollständig aufgebaut?

#254 von Falco2 , 29.11.2021 23:12

5 complett , 2 einseitig (nur step down) aber alle 7 haben 3.7 - 3.8 V
wenn ich R3 auf 12 k oder 10 K setzte bekomme ich meine 5V
sehr komisch

#255 von schumo99 , 30.11.2021 14:55

Hallo Francois,
wenn du möchtest schau' ich mir den Fehler an. Bitte schick' mir eine der Problemplatinen zu.
Wenn du meine Adresse brauchst, einfach kurze PN.
Grüße
Matthias

#256 von Falco2 , 01.12.2021 07:40

Danke Matthias fuer das Angebot

das machen wir so

#257 von schumo99 , 12.12.2021 10:54

Hallo,
mittlerweile ich klar, dass es keinen Denkfehler von Francois gab, sondern einfach die AP3211 nicht in Ordnung waren. Bitte achtet beim Einkauf der Bauteile auf eine gute vertrauenswürdige Quelle. Gerade jetzt bei der Knappheit bei diesem Bauteil steigt die Wahrscheinlichkeit irgendwo auch mal Ausschuss geliefert zu bekommen. Die Fehlersuche und der Ärger ist es aus meiner Sicht einfach nicht wert...

Ohne Werbung machen zu wollen: Mouser, Digikey und/oder RS Components sind in der Regel gut sortiert. Besonders die ersten beiden haben auch eine enorme Auswahl an Supercaps. (Ich kauf da selbst auch. -> Wenn ihr Bauteile über mich bezieht, dann stammen diese auch aus diesen Quellen.)

Grüße und schönen 3. Advent
Matthias

#258 von w010614 , 20.12.2021 14:18

Hallo Matthias,

habe mir fast alles durchgelesen und bin begeistert von deinem Projekt.
Natürlich möchte ich,genau wie viele andere vor mir, das auch in einige meiner Loks einbauen.
Ich fahre mit H0 alles digital, hauptsächlich mit Märklin Loks.

Kann ich bei Dir Platinen und Bauteile bekommen? Ich würde gerne 10 Sets bei Dir kaufen.

Vielen Dank schon mal.

Grüße Wilfried

#259 von schumo99 , 20.12.2021 16:13

Hallo Wilfried,
sehr schön, dass du dich an das Projekt "heranwagst". Ich habe dir eine PN geschickt.
Grüße
Matthias

#260 von Falco2 , 10.01.2022 09:24

Hallo Mathias und Hardi

Ich habe jetzt die neue Version mit Schnelladung aufgebaut
Die alte Version war schon mega gut , aber diese ist noch um Welten besser .

Was mir aber nicht ganz klar ist , wie diese funktioniert , der Supercap wird R5=2.7 geladen
Der Transistor BC857 überwacht wahrscheinlich diese Spannung über diesen Transistor aber genau verstehe ich das nicht

Vielleicht können die Konzepteure ein bisschen das Prinzip erläutern ?

Mfg

#261 von Hardi , 10.01.2022 10:17

Hallo Falco,

der Transistor regelt den Ladestrom. Zu Beginn soll die Schaltung nicht zu viel Strom aus der Schiene ziehen, damit die Zentrale nicht abschaltet.
Dazu ist der Transistor mit Basis und Emitter über den Widerstand R5 geschaltet. Damit steuert der Transistor durch, wenn die Spannung an R5 größer als etwa 0.5V wird. Dadurch wird die Ausgangsspannung des Schaltreglers verringert, was für einen kleineren Ladestrom sorgt. Zur Verhinderung von Schwingungen sind die Kondensatoren eingebaut.

Matthias hat recht viel mit den Werten experimentiert bis ein optimales Ergebnis erzielt wurde. Und jetzt funktioniert es Super(Cap) gut.

Hardi

#262 von Batucada , 10.01.2022 13:00

Zitat von Falco2 im Beitrag #260
Hallo Mathias und Hardi
Was mir aber nicht ganz klar ist , wie diese funktioniert , der Supercap wird R5=2.7 geladen
Der Transistor BC857 überwacht wahrscheinlich diese Spannung über diesen Transistor aber genau verstehe ich das nicht

ja ja, der Schaltungszusatz der beiden ist schon super geil. Das muss man wirklich anerkennen. Besonders ist jedenfalls anzuerkennen, dass sie diese Schaltungsdetails veröffentlicht haben.

Da ich den SuperCaplader nicht in der vorliegenden Form anwenden kann, habe ich das Grundprinzip für mich zurecht "gebogen". Ich verwende zwar andere ICs, aber das ändert am Grundprinzip gar nichts. Und weil mich dieser geniale Schaltungszusatz so überzeugt hat, habe ich mich damit auch näher beschäftigt, zwar nicht bis ins letzte Detail, aber wenigstens soweit, dass ich die erforderlichen Größen der Komponenten selbst bestimmen konnte. Hier ist das, was ich dazu zu berichten weiß.

Die maximale Ausgangsspannung des Step-Down-Wandlers U1 wird herkömmlich nach den Hersteller-Vorgaben in einer abgeleiteten Form für die Berechnung des Rückführungsspannungsteilers R4, R4A und R3

Rx = (R4 * R4A) / (R4 + R4A)
V = (Rx / R3 + 1) * 0,81

bestimmt. Bei einer angenommenen Spannung von z.B. 5,3 V und dem Widerstand R3 = 10 kΩ muss man jetzt die Widerstände R4 und R4A bestimmen. Die vorgegebene Spannung von 5,3 V begründet sich aus 2 x 3 V der Supercaps in Serie abzüglich eines Sicherheitsabstandes, so dass man sich mit 5,3 V zufrieden geben sollte. Da ist zwar immer noch knapp, weil sich durch die Serienschaltung der Supercaps eine Verschiebung der Ladungsbalance ergeben könnte, wenn die exemplarische Streuung zuschlägt. Deswegen sollten die Supercaps auch noch paarweise selektiert werden.

Die Gewichtung der Widerstände R4 und R4A ist eigentlich nebensächlich, es kommt darauf an, dass man für die Parallelschaltung aus R4 und R4A geeignete Größen passend zueinander findet, einer der beiden Widerstände darf nicht zu klein gewählt werden, weil man sonst für den zweiten Widerstand keine praktikablen Größen findet. Der Ladestrom ergibt sich aus der Bemessung des Widerstandes R5. Für die Berechnung habe ich eine empirische Formel angewandt

R5 = 0,54 / I

was bedeutet, bei 2,7 Ω einen typischen Ladestrom von 200 mA zu erhalten. Wenn ich mir Mühe geben würde, ließe sich sicher auch eine Begründung für den angenommenen Spannungsabfall von 0,54 V finden. Ich hab' mir das aber geschenkt, da ich das Grundmuster des Schaltungszusatzes übernommen habe und die Schaltung als solches keinen Unsinn enthält, nein, der Schaltungszusatz ist nachgerade zu genial.

Die Serienschaltung aus R8 + Collector-Emitter-Strecke des Transistors wirkt parallel zu den beiden Widerständen R4 und R4A, dadurch wird der Knotenpunkt oberhalb von R3 angehoben und veranlasst das IC die Ausgangsspannung zu senken, was zur Veringerung des Ladestromes durch R5 führt. Mit steigender Spannung der Supercaps verschiebt sich der Knotenpunkt R5, R4A ins Positive, was den Transistor veranlasst, die Serienschaltung aus R8 + Collector-Emitter-Strecke hochohmiger werden zu lassen, infolge dessen das IC wiederum veranlasst wird, die Ausgangsspannung weiter anzuheben. Dieser Regelkreis funktioniert solange, bis der Stromfluß durch R8 gegen Null geht, in dem Falle ist der mit der zuvor festgelegten Ladespannung maximale Ladzustand der Supercaps erreicht.

Ich hoffe, ich hab' die Gedanken der ursprünglichen Entwickler getroffen und für Interessierte einen Einblick geben können.

LG
Batucada

#263 von Hardi , 10.01.2022 14:32

Hallo Batucada,

jetzt bin ich aber neugierig auf Deine Schaltung geworden.

Was für IC's verwendest Du? Eine Weitere Verbesserung der Schaltung wäre ein StepUp IC, welches eine niedrige Eingangsspannung hat damit man den SuperCap ganz ausquetschen kann. Momentan bleibt noch 1/4 der Elektronen in der "Tube".

Hardi

#264 von schumo99 , 10.01.2022 14:32

Hallo,
das trifft es ganz gut.
Was auch nicht trivial ist, ist das Verhältnis R4/R4A und damit zusammenhängend auch die Stärke der Rückkopplung. Es muss so eingestellt sein, dass der Ladestrom nicht zu stark und nicht zu schwach rückkoppelt und zusätzlich darf das Konstrukt nicht ins Schwingen geraten - was mit der Hochfrequenz nicht immer so einfach ist. (Da habe ich doch einige Fehlversuche gehabt bis es geklappt hat.) Das Verhältnis R4/R4A bestimmt damit auch den Bereich der "linearen" Ladung, bzw. ermöglicht dem Step-down überhaupt erst seine eigene Regelung zu aktivieren. Wir modellieren ja zusätzlich zu der Reegelung im Step-down noch deren externe Anpassung dazu. Diese beiden müssen sich "verstehen" und dürfen sich nicht gegenseitig behindern. Wenn man die Rückkopplung an den Step-down nicht im richtigen Bereich ausführt, führt das im Step-down intern zu einem Abschalten der Regelung oder auch zu einem starken Schwingen und der Ladestrom bricht quasi zusammen - oder es gibt gar keine Regelung mehr... Beides ist bei meinen Testaufbauten häufiger passiert

Die Empfehlung ist daher die Widerstände so zu lassen wie sie sind - auch wenn es bestimmt andere Werte gibt, die die Schaltung funktionieren lassen. Die Abstimmung ist wirklich nicht trivial, aber aus meiner Sicht gut getroffen. Hardi hat das sehr schön ausgemessen und die Werte hier auch schön grafisch aufbereitet (RE: SuperCapLader im Eigenbau: Goldcaps als Pufferspeicher (10)).
Wenn ihr was anpassen wollt, dann R5:
R5 kleiner (z.B. 2,2 Ohm) -> Ladestrom steigt
R5 größer (z.B. 3,3 Ohm) -> Ladestrom sinkt
Grüße
Matthias

#265 von Batucada , 10.01.2022 21:32

Hallo Hardi, hallo Matthias,

ich will nicht unbedingt in euren Faden drängeln, deswegen versuche ich mich kurz zu fassen, möchte aber ein wenig über meinem Hintergrund berichten.

Bei mir geht's um den Umbau einer Roco-BR160. Dafür habe ich diese Platine gebaut

Bild entfernt (keine Rechte)

Nur so viel: Die Platine trägt diesen SuperCap-Schnelllader und einen zweiten Step-Down-Wandler für Fahrzeugbeleuchtung und elektrische Kupplungen. Viel Platz hatte ich nicht und trotzdem habe ich versucht die Hersteller-Richtlinien einzuhalten. Was im Bild fehlt, sind noch die SuperCaps, aber wo die hin sollen, kann man leicht erraten.

Ich habe damals euren "noch einfachen" SuperCapLader im Forum gefunden und wollte den nachbauen. Bei der Beschaffung des AP3211 traten aber schon Schwierigkeiten auf und habe aufgrund dessen verschiedene andere ICs in Erwägung gezogen. Zum guten Schluss bin ich bei LT (Linear Technologies, heute bei Analog Devices) gelandet. Bei LT hatte es schon Klick gemacht und bei Analog Devices erst recht, ich habe in meiner beruflichen Praxis nur gute Erfahrungen mit AD gemacht.

Für den Step-Down-Wandler verwende ich den LT3503, im Vergleich zu eurem AP3211 tut sich da nicht viel. Bei dem Step-Up-Wandler verwende ich den LT1618, der aber erst bei einer Spannung unterhalb von typisch 1,5 V seinen Dienst quittiert, ich glaube hier hab' ich einen kleinen Vorteil gegenüber dem MT3608, der schon bei 2,0 Volt dicht macht.

Ich denke, damit habe ich schon einen Teil von Hardis Fragen beantwortet. Aber es lohnt sich noch dran zu bleiben.

Zitat von schumo99 im Beitrag #264
Hallo,
das trifft es ganz gut.
Was auch nicht trivial ist, ist das Verhältnis R4/R4A und damit zusammenhängend auch die Stärke der Rückkopplung. Es muss so eingestellt sein, dass der Ladestrom nicht zu stark und nicht zu schwach rückgekoppelt und zusätzlich darf das Konstrukt nicht ins Schwingen geraten - was mit der Hochfrequenz nicht immer so einfach ist.

Du meinst wohl die Verstärkung eines P-Regelkreises, die bei zu großem Wert zum Schwingen neigt. Zumindest das, was ich bisher erfahren habe, erscheint mir nicht kritisch zu sein. Ich habe bisher zwei Ladeschaltungen in der alten Machart aufgebaut: keine Probleme. Auch von der neuen Machart habe ich bis jetzt zwei Schaltungen aufgebaut: bis jetzt noch ohne Probleme, ich habe aber auch noch nicht alle Tests durch.

Ich kann jetzt nur Vermutungen anstellen. Und vielleicht habe ich mit meiner Wahl eines anderen Herstellers einen Glücksgriff getätigt. LT gibt mit seinem Datenblatt zum LT3503 eine recht umfangreiche Beschreibung heraus. Zusätzlich gibt es ein Testboard mit einer ebenfalls detaillierten Beschreibung. Beides lag des Nachts unter meinem Kopfkissen - Spaß beiseite, ich hab' mich sklavisch an das vorgeschlagene Layout gehalten, zumindest was die wichtigsten Teile betrifft. War nicht immer leicht bei der kleinen Breite, die mir zur Verfügung stand. Außerdem gab es interessante Empfehlungen bezüglich verschiedener Bauteile. Bei der Spule bin ich den Empfehlungen gefolgt, Ferritkern und keine Ersatzstoffe, hoher Sättigungsstrom, um nur zwei Merkmale zu nennen.

Für den AP3211 gibt es die Application Note 1063, ist die euch bekannt?

Zitat von schumo99 im Beitrag #264

Das Verhältnis R4/R4A bestimmt damit auch den Bereich der "linearen" Ladung, bzw. ermöglicht dem Step-down überhaupt erst seine eigene Regelung zu aktivieren. Wir modellieren ja zusätzlich zu der Regelung im Step-down noch deren externe Anpassung dazu. Diese beiden müssen sich "verstehen" und dürfen sich nicht gegenseitig behindern.

Das sollte aber keine Probleme machen. Die Regelschleife im Step-Down-Wandler ist um ein Vielfaches schneller als die "äußere" Regelschleife. Genau genommen gibt es da keine Trennung, alles zusammen bildet eine Regelschleife. Wie der Istwert am FB-Eingang zustande kommt, ist für die Regelung nicht von Belang. Bezogen auf den Spannungsteiler R4||R4A<->R3 spielt der Widerstand R5 keine Rolle, es ist der Strom, der über R8 fließt, der erhöht den Spannungsabfall an R3, was das Potential am Knotenpunkt nach oben verschiebt mit der Folge, dass die Ladespannung zurückgenommen wird. Dieser Punkt ist eigentlich nicht kritisch, ich sehe in der Schaltung nirgends eine RC-Kombination, die sich durch Phasenverschiebungen nachteilig auf die Regelgeschwindigkeit auswirken könnte. Hier meine Schaltung

Bild entfernt (keine Rechte)

Einen kleinen Unterschied gibt es schon, den C143 habe ich bei mir aufgrund einer LT-Empfehlung vorgesehen. In der Beschreibung heißt es: "With a larger ceramic capacitor (very low ESR), crossover may be lower and a phase lead capacitor (CPL) across the feed- back divider may improve the phase margin and transient response." C143 = CPL

Zitat von schumo99 im Beitrag #264

Die Empfehlung ist daher die Widerstände so zu lassen wie sie sind - auch wenn es bestimmt andere Werte gibt, die die Schaltung funktionieren lassen. Die Abstimmung ist wirklich nicht trivial, aber aus meiner Sicht gut getroffen. Hardi hat das sehr schön ausgemessen und die Werte hier auch schön grafisch aufbereitet.

Bezüglich eurer Schaltung will ich dem nicht widersprechen. Und das schon gar nicht, weil ich mit den bei eurem Aufbau verwendeten Komponenten keine Erfahrung habe. Vielleicht bin ich ja nur ein Glückspilz, der auf Anhieb für sich einen gelungenen Aufbau gefunden hat.

Ich habe den ganzen Akt in einer Simulation mit LT-Spice durchgespielt und nichts Verdächtiges festgestellt, was einer besonderen Beobachtung bedurft hätte. Meine Widerstände, die euren R3, R4 und R4A entsprechen, haben im Verhältnis zu einander etwa die gleichen Werte, vielleicht liegt darin mein Glück begründet? In der Simulation mit LT-Spice kann ich aber meine Widerstände entsprechend zu R4 und R4A gegeneinander vertauschen, ohne das dies zu großen Änderungen führt, die Ladezeit verändert sich zwar etwas, ist aber im Verhältnis zur Gesamtzeit nur marginal.

Zitat von Hardi im Beitrag #263

Momentan bleibt noch 1/4 der Elektronen in der "Tube".

Das war einer der Gründe, warum ich mich für die Variante mit der Serienschaltung der SuperCaps entschieden habe. Mit all seinen Risiken. Ich glaube bis auf das halbe Volt, welches der LT1618 tiefer nach unten kann, wird's wohl so schnell nichts geben, was uns die Industrie bei unipolarer Spannungsversorgung anbieten wird. Zum Glück gibts ja jetzt die 3-Volt-Typen, da kann man etwas Boden gut machen.

Das war's erst mal von meiner Seite.

LG
Batucada

#266 von MiniModulBahner , 11.01.2022 13:58

Hallo,

in diesem Beitrag möchte ich euch kurz den Einsatz der (weißen) Supercap Ladeschaltung von Matthias in einer Minitrains Decauville Progrés (H0e) zeigen. Die Lok misst gerade einmal 55 x 23 x 35 mm (LxBxH).
Genau bei diesen sehr kleinen und leichten Feldbahn-Lokomotiven macht der Einsatz von Supercaps absolut Sinn, da hier die Möglichkeiten der Stromaufnahme deutlich eingeschränkt sind… obwohl gerade hier natürlich die engen Platzverhältnisse eine Herausforderung für den Einbau darstellen. Es wäre hier auch schlecht möglich, einen Decoder mit integrierter Ladeschaltung zu verwenden, da man quasi „Tetris“ spielen muss, um die Bausteine in der Lok zu verteilen.

Das Öffnen des Modells ist sehr gut hier beschrieben:
https://tramfabriek.co.uk/minitrains-decauville.html
(dort wird weiter der Einbau eines relativ großen ESU PowerPack-Moduls beschrieben, wobei wir hier ja eine deutlich bessere und platzsparendere Lösung haben)
Den relativ kleinen Supercap “Nano” habe ich übrigens auch hier bezogen:
https://tramfabriek.co.uk/powerpacks.html
Er misst nur 4x12mm und ist mit 300mF, 2.7V angegeben.

Für mich hat sich eine Anordnung von 4 dieser Supercaps als praktikabel erwiesen: (2 x Parallel) x 2 in Serie. Somit ergeben sich wieder 300mF, dann bei 5,4V.

Als Einbauort bot es sich an, die Ladeschaltung hochkant auf die eine Seite neben dem Motor zu platzieren, und den Decoder (Zimo MX616) auf die andere:

Zur leicheren Montage/Demontage habe ich 1,27mm Pin-Header / Buchsen für Motor und Supercap eingesetzt.
Die Supercaps sind so angeordnet, dass auf jeder Seite im Führerhaus noch eine Preiser-Figur eingeklebt werden kann, um so die die Supercaps quasi zu verstecken.

Das Fahrverhalten der Lok ist jetzt absolut überzeugend, wenn man den Zustand ohne Supercap vor Augen hat. Mittlerweile habe ich den nötigen Abzieher, um die Schwungscheibe zu entfernen, die jetzt wahrscheinlich eher negativen Einfluss auf die Regelung haben wird. Ich werde dies jedoch erst noch bei einer anderen Minitrains-Lok ausprobieren.

Ich verwende folgende Parameter für den Zimo-Decoder:
• 5V Referenzspannung (CV57 = 50)
• die von Zimo empfohlenen PID-Werte für N-Loks (CV9 = 95, CV56 = 55)
Tatsächlich spielen diese Werte beim hier verwendeten Motor eine große Rolle, und ich hatte anfangs ein sehr schlechtes / ruckeliges Fahrverhalten, was jedoch einzig und allein an der Einstellung dieser Werte lag.

Mit diesen Einstellungen beträgt die “Reichweite” ohne Schienenkontakt bei einer gemächlichen Geschwindigkeit von 25 ca. 13cm:

Bei schnellerer Geschwindigkeit sind auch >30cm kein Problem. Interessant ist aber gerade für kleine Schmalspur-Loks der niedrige Geschwindigkeitsbereich. Bei Geschwindigkeit 5 sind es immerhin noch ca. 3 cm, die jedoch entsprechend lang dauern.

Auch das Halten auf unebenen und “unsauber” verlegten Gleisen, sowie Weichen ohne polarisiertem Herzstück (wie sie bei Feld-/Waldbahnen im Modell vorkommen), ist nun ohne Probleme möglich. Selbst mm-genaues Rangieren ist an diesen Stellen möglich, wie das Video zeigen soll:

Ich hatte eigentlich keine Situationen mehr, in der ich die Lok an einer Stelle wieder “anschubsen” musste, wie ich sie im Analog-Betrieb oder digitalisiert ohne Supercap fast laufend mit der Lok hatte.
Für mich war dies der “Aha”-Effekt, dass nahezu alle Kontaktprobleme sich auf einen lediglich sehr schlechten Schienenkontakt zurückführen lassen, nicht jedoch auf einen kompletten Kontaktverlust:
Bei schlechtem Schienenkontakt ist der Übergangswiderstand zum Gleis wohl so groß, dass die Spannung am Decoder ohne Pufferschaltung einbricht, sobald die Lok den Befehl zum Anfahren bekommt, und ein höherer Strom fließt.
Offenbar reicht der Kontakt aber ohne Weiteres aus, um noch ein DCC-Signal zu übertragen, sodass die Lok bei vorhandener Pufferschaltung ohne Probleme wieder anfahren kann. Das zeigen zumindest meine Versuche auf Waldbahn-”Terrain”.

Die im Video gezeigte modulare Waldbahn stelle ich übrigens hier vor (befindet sich noch im Aufbau):
MiniModul-Waldbahn in den Bergen (H0e)

Abschließend möchte ich noch sagen:
Vielen Dank, Matthias für deine Schaltung! Sie hat in meinem Fall der Spurweite H0e neuen Fahrspaß verliehen und war quasi der letzte fehlende „Baustein“ in meinem Anlagenkonzept, mit dem ich nun weitermachen kann :)

Grüße
Christian

#267 von Batucada , 11.01.2022 22:49

Zitat von Xien16 im Beitrag #236
Hi, ich hab mal nachgemessen:
Sobald am Ladewiderstand weniger als 50mV abfallen, habe ich die beiden Kondensatoren nacheinander gemessen, da ich keine zwei Multimeter hier habe.
Zum Vergleich zweier Kondensatoren reicht diese Genauigkeit aber vollkommen.

Hallo Janik,

Ich habe mich heute daran gemacht, meine SuperCap-Paare zu selektieren. Ich habe zwar mehrere Messgeräte, wollte aber aus Gründen der Vergleichbarkeit nur ein Messgerät verwenden und zu dem noch die SuperCaps in Serie laden, also 1 Ladewiderstand und 2 SuperCaps in Reihe. Das habe ich so nebenbei gemacht, ich hatte es nicht eilig. Ich verwende KYOCERA AVX des Typs SCCQ12E105PRB, 1F/3V.

Die Messung ist somit furchtbar einfach, man misst zunächst den Ladezustand der beiden SuperCaps in Serie, danach einen von beiden einzeln. Der Ladezustand sollte sich danach wie 2:1 verhalten. Ich hab' zunächst 3 Paare ausgesucht! Was heißt ausgesucht? Willkürlich zwei aus der Tüte gegriffen, in die Messschaltung eingelötet, Spannung eingeschaltet, gewartet und gemessen.

Beim ersten Paar die riesige Überraschung, gefasst auf erhebliche Unterschiede, war ich "mächtig" enttäuscht über den Unterschied von gerade mal 12 mV. Das ganze hab' ich dann noch zweimal wiederholt. Konklusion: auch für die Zukunft erwarte ich keine großen Unterschiede. Zur Vorsicht werde ich zwar immer wieder messen, aber nur deswegen, damit mich nicht ein etwaiger Ausreißer bei meinem frevelhaften Tun erwischt, wenn ich die Ladegrente dann doch etwas knapp unterhalb von 6 V verlegen möchte, z.B. bei 5,9!

LG
Batucada

#268 von Xien16 , 12.01.2022 08:23

Hi, mir ging es ähnlich, ich war auch von den sehr geringen Abweichungen begeistert

Aber die wenigen Ausreißer haben mich dann doch überzeigt, einfach alle zu selektieren.
Das habe ich ein Mal mit allen gemacht, mit Maler-Krepp an den Beinchen zusammen geklebt und kann jetzt immer direkt passende Paare verbauen.

Insgesamt sind bei mir von damals ~60 nur 4 Kondensatoren übrig geblieben, die keinen Partner gefunden haben - vielleicht beim nächsten Mal

Gruß,
Janik

#269 von Batucada , 12.01.2022 08:55

Ich hab' heute morgen KYOCERA AVX angeschrieben.

Zitat

We are going to use your Supercapacitor type SCCQ12E105PRB. The previously common rule of selecting the nominal voltage well above the operating voltage would drastically limit the use of the supercapacitor. Because this capacitor is designed for a nominal voltage of 3 volts, it is of special interest for us to know with which safety margin we may approach this value in actual operation. Can you give us a guideline?

KYOCERA AVX hat auch schon geantwortet und einen Spezialisten bzgl. der SuperCaps genannt. Ich denke er wird sich in Kürze melden.

LG
Batucada

#270 von Batucada , 12.01.2022 16:51

Das ging jetzt aber fix, und hier ist die Antwort.

Zitat
Hello dear ... you may use our SCCQ12E105PRB at 3V without risk.
Only parameter which would be affected by this, is the lifetime. Below chart from our catalogue shows the expected lifetime based on combination of ambient temperature and applied voltage.
If there are still any concerns, please do not hesitate to contact me for help.
Thank you.

Bild entfernt (keine Rechte)
Das sind doch mal gute Nachrichten. Ich werde den Step-Down-Wandler so einrichten, dass er zum Schluss des Ladezyklus eine Spannung von 5,95 V ausgibt. Das macht dann pro SuperCap 2,975 V, so dass noch genügend Reserve vorhanden ist, wenn die Paare nicht genau gleich selektiert worden sind.

LG
Batucada

#271 von stadtbahnzug , 16.01.2022 17:39

Moin Mitreisende,

obwohl ich grundsätzlich ein Fan davon bin, meine Gleise zur Vermeidung recht suaber zu halten, ist das als Add-On nastürlich ein recht interessantes Thema. Von daher stelle ich hier mal mein Fuß in die Tür.

@ Matthias, wenn man Platinen bei Dir bestellt, kann man auch die Goldcaps mit ordern. Bei kleinen Stückzahlen bleibt man ja schnell an den Mouser Versandkosten hängen.

LG OIliver

#272 von schumo99 , 16.01.2022 18:09

Hallo,
eine begrenzte Zahl an Supercaps habe ich immer da. Die nehme ich bei meinen Teilebestellungen immer mal mit.
Je nach Lok und Spurweite ist auch ein anderer Supercap die beste Wahl. Für alte Märklinloks braucht nan mehr Kapazität und in einer Köf ist weniger Platz. Für Spur TT oder N spielt die Baugröße des Kondensators dann sowieso die Hauptrolle.
Die bei mir vorrätige Anzahl reicht aber nicht um alle Wünsche zu bedienen - auch weil ich mir, wegen der Vielfalt an möglichen Kondensatoren, kein Lager im Wert von ein paar hundert Euro zulegen will. Wenn man eine größere Platinenanzahl bestücken will, dann lohnt sich auch eine eigene Bestellung bei mouser oder digikey (gaben such eine gute Auswahl) ;).
Für einen geeigneten Tester hab ich aber (fast) immer was...
Schreib mir einfach per PN, was du ausstatten willst und wie viele du gerne hättest.
Schönen Sonntag noch
Matthias

#273 von Ubraunse , 16.01.2022 19:35

Zitat von stadtbahnzug im Beitrag #271
Moin Mitreisende,

obwohl ich grundsätzlich ein Fan davon bin, meine Gleise zur Vermeidung recht suaber zu halten, ist das als Add-On nastürlich ein recht interessantes Thema. Von daher stelle ich hier mal mein Fuß in die Tür.

@ Matthias, wenn man Platinen bei Dir bestellt, kann man auch die Goldcaps mit ordern. Bei kleinen Stückzahlen bleibt man ja schnell an den Mouser Versandkosten hängen.

LG OIliver

Hallo,
passende Goldcaps 0,3F/2,7V gibt es von Zimo. Erhältlich z.Bsp. bei Fischer-Modell 20 Stck. 17,10€ zzgl. Versand 4,90€.

#274 von stadtbahnzug , 20.01.2022 22:11

Moin Mitreisende,

so, die ersten Platinen (grün für 0603) und Bauteile sind bei mir angekommen. @Matthias, vielen Dank.

Allerdings habe ich die zugehörige Aufbauanleitung (das WE steht vor der Tür) noch nicht gefunden. Kann mir einer den Weg leuchten

Merci und LG Oliver

#275 von Batucada , 20.01.2022 23:17

Zitat von schumo99 im Beitrag #264
Hallo,
das trifft es ganz gut.
Was auch nicht trivial ist, ist das Verhältnis R4/R4A und damit zusammenhängend auch die Stärke der Rückkopplung. Es muss so eingestellt sein, dass der Ladestrom nicht zu stark und nicht zu schwach rückgekoppelt und zusätzlich darf das Konstrukt nicht ins Schwingen geraten - was mit der Hochfrequenz nicht immer so einfach ist. (Da habe ich doch einige Fehlversuche gehabt bis es geklappt hat.) Das Verhältnis R4/R4A bestimmt damit auch den Bereich der "linearen" Ladung, bzw. ermöglicht dem Step-down überhaupt erst seine eigene Regelung zu aktivieren.

Hallo Matthias,

ich komme noch einmal auf Deine Gedanken (siehe Zitat) zurück. Ich gebe Dir recht, das ganze Spielchen ist wirklich nicht trivial. Ich hatte zwar noch etwas gebraucht, bis ich mit den kleinen Baugrößen habe anfreunden können. Beim Layout der letzten Platine war ich wohl ein bisschen zu mutig, eigentlich übermütig, weil ich die Ergänzung mittels des Transistors unbedingt noch unterbringen wollte. Da hab' ich etwas an den Footprints geschnippelt und die LT-Spitzen von Weller (Umrüstsatz auf Magnastat WCP) war nicht sofort lieferbar. Naja und dann ist beim Löten doch eine Brücke entstanden, wo eigentlich keine sein sollte

Die hat mir dann doch etwas den Zeitplan versaut und ich musste mich doch insgeheim Deiner Worte erinnern.

Heute war es dann soweit. Gestern kam das erlösende Weller-Zubehör und das Ossi hat mir dann auch gleich gezeigt, dass das IC keinen Schaden genommen hatte. Die verdammte Lötbrücke war dann auch schnell lokalisiert. Die bereits bekannte Schaltung aus Beitrag #265 inkl. dem Step-Up-Wandler funktionieren nun wie gewünscht. Solange die Spannung an den SuperCaps nicht unter 1,5 Volt sinkt, liefert der Step-Up-Wandler noch eine stabile Spannung von 13 Volt. Ich habe das heute mehrfach getestet und den Antrieb dabei mit mittlerer Drehzahl laufen lassen. Der Step-Up-Wandler übernimmt nahtlos für mindestens 5...6 Sekunden.

Bild entfernt (keine Rechte)

Bild entfernt (keine Rechte)

Also, ich denke, die abgewandelte Schaltung mit den von mir vorgesehenen Bauteilen einschließlich der Dimensionierung erfüllte alle Erwartungen und dürfte somit praktikabel sein.

LG
Batucada

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RE: neue Version: Schnellader