Hallo alle zusammen
nach über zwei Monaten planen, testen und überarbeiten ist die neuste Platine für die Verwendung mit der MobaLedLib fertig.
540 - WS2811 BiPol für Signale, Motoren und magnetische Weichen
Diese ermöglicht unter anderem:
- Ansteuerung von Signalen mit antiparallel geschalteten LEDs
- Ansteuerung von Relais oder magnetischen Weichenantrieben mit fixer Abschaltung
- Ansteuerung von zwei Gleichstrommotoren in beide Richtungen bzw. bis zu vier Motoren in eine feste Richtung.
Die Schaltung verwendet das Motortreiber-IC „L293D“. Dieser Baustein kann Ströme von bis zu 0.6A bei einer Spannung zwischen 4.5V und 36V schalten. Damit können auch Verbraucher über die MobaLedLib angesteuert werden welche mehr Strom oder eine höhere Spannung benötigen als eine LED.
Der L293D hat vier Ausgänge. Diese können auch einzeln verwendet werden. Die Platine stellt entweder zwei bipolare Ausgänge, einen bipolaren und zwei unipolare Ausgänge oder vier unipolare Ausgänge zur Verfügung. Zwei der unipolaren Ausgänge können so konfiguriert werden, dass sie entweder gegen Plus oder gegen Masse schalten.
Signal mit zwei antiparallel geschalteten LEDs
Die Schaltung wurde ursprünglich zur Ansteuerung von den Signalen 74380, 74391 und 74374, der StartUp-Reihe entworfen. Diese Signale besitzen nur zwei Kabel. Über die Polarität der Spannung kann bestimmt werden welche LEDs leuchten. Bei diesen Signalen sitzen die LEDs und die Vorwiderstände auf einer kleinen Platine:
Darum ist es praktisch nicht möglich diese mit WS2811 ICs zu steuern denn dazu müssten die Vorwiderstände entfernt werden und separate Zuleitungen gelegt werden. Außerdem müssen die LEDs so verschaltet sein, dass sie einen gemeinsamen Plus-Pol haben.
Mit der WS2811 Bi-Pol Platine können zwei dieser Signale ohne eine Änderung am Signal betrieben werden.
Gleichstrom Motor
Mit der Platine können zwei Motoren angesteuert werden, bei denen per MobaLedLib die Drehrichtung vorgegeben kann. Dabei kann sogar die Drehzahl verstellt werden. Allerdings kann je nach Motor ein unangenehmes Pfeifen entstehen, weil der WS2811 den Ausgang mit 2 kHz taktet. Besser ist es, wenn die Drehzahl über die Höhe der angelegten Spannung bestimmt wird.
Wenn die Drehrichtung nicht verändert werden soll, dann kann man bis zu 4 Motoren betreiben und diese einzeln ein- und ausschalten.
Bistabile Relais oder magnetische Weichenantriebe
Es gibt zwei verschiedene Typen von bistabilen Relais. Beim einfachen Model wird eine Spule in zwei verschiedenen Richtungen bestromt. Wenn Plus-Pol an einen Kontakt anliegt, dann wird das Relais eingeschaltet, liegt er am anderen Kontakt, dann wird es ausgeschaltet. Dabei muss der Strom nur kurz anliegen. Das Relais behält seine Stellung auch ohne Signal. Für diese Aufgabe kann die Schaltung direkt eingesetzt werden.
Bei zweiten Relais Typen verwendet man zwei Spulen. Mit der ersten Spule wird es eingeschaltet, mit der zweiten Ausgeschaltet. Das Prinzip kennt man auch von den magnetischen Weichenantrieben. Mit einem kleinen Trick kann man auch solche Verbraucher mit der WS2811 Bi-Pol Platine steuern. Dazu verwendet man zwei Dioden welche dafür sorgen, dass der Strom in die eine Spule fliest, wenn der Plus-Pol am Anschluss A ist. Wenn Plus dagegen an Anschluss B liegt fließt der Strom durch die zweite Spule.
Auf der Platine sind die dafür benötigten Dioden bereits vorhanden.
Sie müssen aber nicht unbedingt auf der Platine untergebracht werden. Sie können auch in der Nähe der Weiche angeschlossen werden. Das hat den Vorteil, dass man nur ein zweiadriges Kabel zur Weiche verlegen muss. Bei größeren Entfernungen ist das ein Vorteil.
Der Strom bei einer magnetisch angesteuerten Weiche oder bei einem bistabilen Relais muss nur kurz anliegen. Bei Weichen darf er auch nicht zu lange fließen, weil sich die Spule sonst zu sehr erwärmt und durchbrennt. Dazu wird in den meisten Weichenantrieben Schalter verwendet welcher den Strom abschalten, wenn die Endlage erreicht ist. Leider sind diese Schalter unzuverlässig was manchmal dazu führt, dass die Spulen trotzdem überhitzen. Das passiert natürlich auch dann, wenn der Antrieb schwergängig oder mechanisch blockiert ist. Darum sollte man dafür sorgen, dass der Strom nur kurze Zeit fließen kann. Das kann man in der Konfiguration der MobaLedLib definieren. Was passiert aber wenn man versehentlich einen falschen Kanal Anspricht und der Weiche mit einer dauerhaft aktiven Beleuchtung verwechselt? Für diesen Fall kann die WS2811 Bi-Pol Platine so konfiguriert werden, dass die Weiche nur einen Impuls von Maximal 100ms bekommt. Dazu werden die folgenden Bauteile Bestückt: R8, R9, C10, C11.
Wenn die automatische Abschaltung nicht gewünscht wird, dann werden die Lötjumper JP9 bzw. JP10 verbunden.
Zusätzliche LED-Ausgänge
Die Ansteuerung der Ausgänge des L293D erfolgt über die roten und grünen Kanäle von zwei WS2811. Um dabei keine kostbaren Ressourcen zu verschwenden, wurden die beiden blauen Kanäle auf zwei Stiftleisten zusammen mit 5V herausgeführt, an welche man direkt einzelne LEDs anschließen kann.
Schaltplan
Gehäuse
es gibt dazu auch wieder ein Gehäuse.
Die Druckdaten dazu liegen wie immer auf Github / Direkter Downloadlink bereit.
Bezugsmöglichkeiten
Um die Bestellung und den Versand kümmert sich, freundlicherweise wieder Alf.
Lieferbar ist sie allerdings frühestens in drei Wochen.
Wer die Platine selber produzieren möchte, die notwendigen Daten liegen auf Github bereit.
https://github.com/Hardi-St/MobaLedLib_D...LE_20210201.zip
Schöne Grüße
Dominik
,
