[swisstrain]

Hallo zusammen

Ich habe eine Wageninnenbeleuchtung gelb, bestehend aus einem Element gelber LED-Strip. Ich brauche normalerweise recht grosse Kondensatoren mit 470µF und diese können auch nach abschalten des Stroms für ganz kurze Zeit das Licht halten, aber auch dort dunkelt es recht schnell ab. Stromlose abschnitte sind also sichtbar, aber eben durch dunkleres Licht und nicht durch totales Abschalten.

Nun habe ich kleine Wagen, in die ich nur 220µF eingebaut habe. Hier habe ich vom Anschauen her das Gefühl, dass das Licht trotzdem Flackert, für mich ist kein Effekt sichtbar.

Nun, operiere ich mit zu tiefen Werten? Ich habe für Flackerschutz schon von viel kleineren Werten gelesen... oder könnte ich sonst was falsch machen? Zum Beispiel; habe ich evtl. den Widerstand am falschen Ort in der Reihe verbaut? Oder haben meine Kondensatoren mit 25V einen zu hohen Spannungswert?

Den Gleichrichter habe ich eingebaut, an dem kann es nicht liegen...

Oder ist das Ziel des Kondensators nur, das Flackern, was vom Wechsel- bzw. Digitalstrom her kommt, zu glätten? Macht das nicht schon der Brückengleichrichter?

Liebe Grüsse
Alex

[JoWild]

Hallo

Der Brückengleichrichter verdoppelt dir nur die Frequenz der Spannungseinbrüche des "Digital-Stromes". Teile den Vorwiderstand für die Dioden auf z.B. 300 Ohm zur Begrenzung des max. Stromes auf ca. 100 mA. Dann schaltest du deinen Kondensator in die Versorgung und danach erst den Rest des Vorwiderstandes für die LED, also z.B. 1000 Ohm oder größer. Dann ist der Kondensator mit höherer Spannung aufgeladen und stellt länger eine Spannung zur Überbrückung von Einbrüchen zur Verfügung. Ich habe damit gute Erfahrung auch beim Programmieren von Decodern auf dem Gleis. Ich benutze allerdings Einzel-LED aus dem Elektronikhandel oder LED-Streifen mit 3V Batteriebetrieb (billige Weihnachtsdeco aus dem 1,--€-Shop im Abverkauf).

Der Spannungswert mit 25V ist nicht die Ursache. Dieser Wert bestimmt nur, bis zu welcher Spannung der Kondensator eingesetzt werden kann ohne defekt zu gehen. Ich würde sogar 35V vorziehen. Die sind allerdings ggf. etwas größer.

[rmayergfx]

Und bitte nicht den Ladewiderstand für den Kondensator vergessen! Sonst kann es dir passieren das je nach Digitalsystem dieses bei mehreren Wagen ohne Begrenzung am Kondensator gleich mit Kurzschluss abschaltet.
Threads gab es hierzu ja schon einige, ich verweise dazu mal auf die HP von Ingo: https://www.ingomoegling.de/ledbeleuchtung.html

Mit den 35V Kondensatoren ist man auf jeden Fall auf der sicheren Seite, falls man doch mal auf einer älteren analog gesteuerten Anlage ist und ein älterer Trafo den Umschaltimpuls sendet.

mfg

Ralf

[hu.ms]

Der schaltplan auf der oben verlinkten seite von Ingo Mögling ist für mich die "referenz" für das thema selbstbau-innenbeleuchtung.

Der flackerschutz und sein umfang ergibt sich aus der kapazität des puffer-elkos und dem nachgelagerten entladewiderstand.

Bei mir (cs2) ist auch mit 220µF und anschliessenden 1K widerstand in kombination mit den 12V-china-strips kein flackern zu sehen.
ich baue aber - je nach einbauplatzverhältnisse - immer den kapazitätsstärksten elko ein. Meist ein 470µF/35V.

Wobei natürlich auch die stromversorgung an sich einen einfluss hat, da sie ja die zu überbrückenden unterbrechnungen verursacht:
stromführende kupplungen bzw. abnahme des gleis-potentials an den wagenachsen.

Hubert

[Xien16]

Guten Tag,

ich denke es wird hier schwer eine Aussage treffen zu können, wenn nicht bekannt ist, wie genau die Beleuchtung aufgebaut ist.

Gibt es zum Aufbaue einen Schaltplan?
Welche und wie viele LEDs wurden verbaut?

Ein möglichst großer (überdimensionaler) Kondensator ist natürlich die einfachste Lösung
Vielleicht sind für den verwendeten Kondensator einfach zu viele LEDs angeschlossen

Bei der LED-Beleuchtung hat man grundsätzlich zwei Probleme:
1. viele LEDs ziehen viel Strom und der Kondensator wird schnell leer
2. viele LEDs in Reihe benötigen eine höhere Mindestspannung um zu leuchten
Im 2. Fall kann der Kondensator z.B. noch halb voll sein, die LEDs sind aber trotzdem schon aus, weil die Spannung nicht ausreicht

Das Problem könnte man durch einen Step-Down Spannungsregler (oft auch DC/DC Regler genannt) lösen, wenn genug Platz vorhanden ist
Die Vorteile sind:
- man kann einen Kondensator (vor dem Regler) viel besser ausnutzen, da diese Regler oft kaum mehr Eingangsspannung benötigen, als sie am Ausgang zur Verfügung stellen
- ein Kondensator nach dem Regler kann viel mehr Kapazität haben, da er weniger Spannung aushalten muss
- die Vorwiderstände und die Spannung können optimal abgestimmt werden
Nachteil:
- die Regler benötigen Platz und kosten Geld
- Bei kleinerer Spannung ist möglicherweise der Verdrahtungsaufwand höher (mehrere LED-Reihen mit wenigen LEDs (und Widerständen) parallel statt vielen LEDs in einer Reihe mit einem Widerstand)

Günstiger, kompakter und einfacher sind Linearregler.
Im Gegensatz zu Step-Down Reglern mit einem Wirkungsgrade von deutlich über 80% lassen Linearregler überschüssige Energie als Wärme verpuffen
Hier würde daher ein Kondensator am Eingang nicht besonders viel bringen.
Am Ausgang (niedrigere Spannung) hat man jedoch die selben Vorteile wie oben erwähnt.
Man könnte z.B. 12V am Regler einstellen und mit 16V Kondensatoren arbeiten.


Wie schon erwähnt: mit der Spannung, die auf den Kondensator aufgedruckt ist, hat die Dauer des Pufferns nichts zu tun.
Hier würde ich aber auch 35V bevorzugen.
Auch im Digitalbetrieb sind die 25V zwar ausreichend, aber man hat kaum noch Reserven


Gruß,
Janik

[Schwanck]

Moin,

vielleicht hilft bei diesen Kondensator-Fragen ein kleiner Blick ins Physikbuch, um den Begriff Farad [F] zu erklären. Man findet:

1 F = 1 A s / V

Dieser Editor kann keine Formeln schreiben, weshalb ich jetzt Klarschrift schreibe:

1 Farad ist gleich 1 Ampere [A] mal Sekunde s pro (geteilt durch) Volt [V].

Das bedeutet folgendes: Ein Kondensator von 1 F , der auf 1 V aufgeladen wurde, kann 1 s lang einen Strom von 1 A liefern.

Nun bauen wir bei Wagenbeleuchtungen meistens Kondensatoren von 100 bis 1000 µF ein. 1 µF ist 1/1000000 F oder =0.000001 F!

Wir bestimmen jetzt noch zur Veranschaulichung die Zeit, die unser 1000 µF Kondensator einen Strom von 1 A liefern kann, wenn auf 1 V aufgeladen worden war, die Formel wird auf s umgestellt:

s = V F/ A (Zeit s ist gleich Volt mal Farad geteilt durch Ampere), mit den Werten 1 ergibt sich s = 0.001 Sekunde (eine Tausenstel Sekunde).

Man kann jetzt mit anderen Strom- und Spannungs-Werten weitere Berechnungen machen, bitteschön!

[Xien16]

Damit kann man zwar ganz grob rechnen, bei vielen LEDs in Reihe liegt man mit der Formel jedoch stark daneben.
Hat man z.B. so viele LEDs in Reihe, dass sie erst ab 12V leuchten, dann überbrückt man nur in der Zeit, in der die Spannung von 22V bis 12V abfällt.

Wer das Entladen genau berechnen will, kann das mit diesen Formeln gerne machen

Aber die Theorie nützt nicht viel, wenn kein größerer Kondensator Platz hat


Mir ist noch aufgefallen, dass z.B. ein Linearregler auch nicht in jedem Anwendungsfall sinnvoll ist.
Einfaches Beispiel: Halbe Spannung aber dadurch doppelter Strom -> erst kein Vorteil
Hat man hingegen einen recht großen Vorwiderstand, der die Spannung begrenzt, sieht es weider anders aus.
Denn die Energie, die in solch einem Fall vom Vorwiderstand verbraten wird, nimmer er ebenfalls aus dem Kondensator.

Ich habe erst dieses Wochenende einen Güterwagen mit Schlusslicht ausgestattet.
Da hier nur eine LED benötigt wird, lohnt sich der Linearregler Puffertechnisch am meisten.

Ohne Linearregler:
Der Kondensator hinter dem Gleichrichter müsste 22V bei 20mA stabilisieren.
Bei 19V am Vorwiderstand gehen damit 86% der Energie in den Vorwiderstand.
Da das Verhältnis 19V zu 3V auch bei niedrigeren Spannungen gilt, geht die LED sehr schnell aus, auch wenn der Kondensator noch eine hohe Spannung hat:
z.B. 13,9V am Kondensator: ergibt ca. 12V am Vorwiderstand und 1,9V an der LED.
Je nach Typ ist die LED dann schon aus obwohl noch viel Energie im Kondensator steckt.

Mit Linearregler:
Der Kondensator hinter dem Linearregler muss nur 5V bei 20mA stabilisieren.
Bei 2V am Vorwiderstand gehen nur noch 40% der Energie verloren (was immer noch genug ist )
Hier bleibt die LED bei fallender Spannung im Kondensator deutlich länger an.


Im Optimalfall kann man die Spannung des Reglers einstellen.
Dann kann der kleinstmögliche Vorwiderstand gewählt werden und es geht der größtmögliche Teil der Energie in die LEDs.


Gruß,
Janik

[Martin Lutz]

Zitat

---

Damit kann man zwar ganz grob rechnen, bei vielen LEDs in Reihe liegt man mit der Formel jedoch stark daneben.
Hat man z.B. so viele LEDs in Reihe, dass sie erst ab 12V leuchten, dann überbrückt man nur in der Zeit, in der die Spannung von 22V bis 12V abfällt.

Wer das Entladen genau berechnen will, kann das mit diesen Formeln gerne machen

Aber die Theorie nützt nicht viel, wenn kein größerer Kondensator Platz hat

---

Die Theorie nützt immer. Wichtig ist, dass man die richtige Anwendet. Man darf hier nie vergessen, dass die Entladung (und auch die Ladung) mit einer Exponentialkurve erfolgt. Beim Entladen von Kondensatoren muss deshalb berücksichtig werden, dass die Spannung am Kondensator ebenfalls mit dieser Kurve sinkt. LEDs sind leider nicht linear und leuchten nicht weiter, wenn ihre Spannung auf einen bestimmten Wert gesunken sind. Auch wenn zu diesem Zeitpunkt noch Energie im Kondensator vorhanden ist.

Wenn man die Exponentialfunktion (Entladekurve) betrachtet, so erkennt man sehr schnell, dass die Spannung sehr schnell absinkt. Das heisst, eine LED verliert sehr schnell die Helligkeit.

Hätte die LED einen linear verlaufenden Widerstand, so könnte man das genau der folgenden Kurve ablesen:

Doch leider ist der Widerstand eines LED nicht linear. So wird es sehr schwierig, herauszufinden, wie lange ein LED noch einigermassen (unmerklich dunkler) hell leuchten würde, wenn sie nur noch durch einen Kondensator versorgt würde. Der Innenwiderstand des Kondensators muss man auch noch berücksichtigen, der bei Goldcaps recht gross ist. Das heisst, selbst bei groskapazitiven Goldcaps wird das LED sofort dunkler, sobald nur der Kondensator die LED versorgt (Stromunterbruch). Also selbst Goldcaps verhindern das Flackern nicht ganz.

Die obige Formel 1 F = 1 A s / V beschreibt nur die Fläche, welche unterhalb ( begrenzt durch Kurve und beide Achsen) der oben gezeigten E-Kurve

Wer es genau wissen will:
.
Das kleine e steht für die eulersche Konstante (Basis des natürlichen Logarithmus). Viel Spass beim Umstellen der Formeln.

[Xien16]

Der Satz, dass die Theorie nicht viel nützt, bezog sich lediglich auf die beengten Platzverhältnisse bei der Modellbahn
Wenn man nicht mehr Platz zur Verfügung hat, kann man lange rechnen

Die Funktion eines Kondensators ist mir bewusst, sonst hätte ich die Seite vom elektronik-kompendium nicht verlinkt
Wichtig ist natürlich die Info, dass ein Kondensatoren wie auch LEDs nicht linear sind.
Das sollte sich wirklich jeder im Hinterkopf behalten.
Praktisch hilft aber auch das nicht, wenn ein Kondensator zu klein ist, ein größerer jedoch keinen Platz findet.


Deshalb das Beispiel mit Linear- oder Step-Down-Regler.
Diese benötigen zwar auch etwas Platz, aber die gesamte Schaltung kann dann optimal dimensioniert werden und der Kondensator wird besser genutzt

Zusätzlich hat man noch den Vorteil, dass die Eingangsspannung durch den Regler in einem sehr großen Bereich schwanken darf.


Gruß,
Janik

[Martin Lutz]

Zitat

---

Der Satz, dass die Theorie nicht viel nützt, bezog sich lediglich auf die beengten Platzverhältnisse bei der Modellbahn
Wenn man nicht mehr Platz zur Verfügung hat, kann man lange rechnen

Die Funktion eines Kondensators ist mir bewusst, sonst hätte ich die Seite vom elektronik-kompendium nicht verlinkt
Wichtig ist natürlich die Info, dass ein Kondensatoren wie auch LEDs nicht linear sind.
Das sollte sich wirklich jeder im Hinterkopf behalten.
Praktisch hilft aber auch das nicht, wenn ein Kondensator zu klein ist, ein größerer jedoch keinen Platz findet.


Deshalb das Beispiel mit Linear- oder Step-Down-Regler.
Diese benötigen zwar auch etwas Platz, aber die gesamte Schaltung kann dann optimal dimensioniert werden und der Kondensator wird besser genutzt

Zusätzlich hat man noch den Vorteil, dass die Eingangsspannung durch den Regler in einem sehr großen Bereich schwanken darf.


Gruß,
Janik

---

Ob das jeder im Hinterkopf hat? Na ja. Die wenigsten sind Elektroniker und kennen die ganze Problematik über Ladung und Entladung von Kondensatoren. Da hilft auch die vermeintlich einfache Formel 1 F = 1 A s / V leider nichts. Diese sagt nur etwas über die Energie etwas aus, welche in und aus dem Kondensator geht bzw kommt. Aber leider nichts über die Verteilung. Daher mein Verweis über die genau verlaufende Kurve. Da steckt also etwas mehr dahinter. Die Formel nach dem kleinen t aufzulösen erfordert bereit etwas Übung in Mathe und natürlich Kenntniss des natürlichen Logarithmus.

Es gibt aber folgende Fausformel:
Das Produkt aus R und C wird Tau genannt. Man sagt, dass nach 5 mal Tau ein Kondensator komplett entladen oder geladen sei. Also nach 5 x R x C (R = Lastwiderstand, C Kapazität des Kondensators, Tau in Sekunden). Nach 1 mal Tau ist der Kondensator etwa 63% geladen bzw. entladen. Nach einem weiteren Tau ist er von dem Wert wieder 63% Ent- bzw. geladen usw. Wenn man jetzt noch die Arbeitsgrenzspannung des LED kennt, könnte man es auch daraus berechnen.

Aber du hast Recht. Man hat in einem Modell natürlich nur endlich Platz zur Verfügung. Blöd, wenn man auch wegen der Spannung auch relativ grosse Baugrössen braucht.

[BR71]

Da hab ich mal probiert: Den Lokdekoder mit seinem FU-Ausgang zur Wagenbeleuchtung zu nutzen. Der Vorteil: Über den LD lässt sich die Wagengeleuchtung schalten. Die Lok muß immer Konakt haben, sonst bleibt sie im Digi-Betrieb (erstmal) oder überhaupt stehen. Sie hat praktisch die beste Stromversorgung! Ob das mit Power-Bausteinen oder wie auch immer realisiert wurde, ist egal.
Im Thread viewtopic.php?f=5&t=167901 hab ich das mal dokumentiert.
Vorteil: Hier "flackert" nichts!
Nachteil ist eben die 2-drähtige Verbindung zwischen den Wagen. Mit stromführenden Kupplungen sicher kein technisches, eher ein finanzielles Problem, ich hab es halt anders praktiziert, bei den 2-achsigen Personenwagen ohne Perron bot sich das grad an.
Sicher nicht das "Non plus ultra...." nur mal so zum anschauen .... nachdenken .... gibt es da noch was Besseres?
Und von der Lok zu den Wagen ist die stromführende Kupplung vorzugsweise die beste Lösung! Nimmt man die 3 € teurere 4-polige, kann man den ersten Wagen nach der Lok auch noch zur Spannungsversorgung nutzen. Bissel Bastelarbeit, aber sehr wirkungsvoll, man spart Power 1 (Lenz z.B.) und realisiert eine (mMn) brauchbare Variante der Wagenbeleuchtung.
Die hier und in anderen Treads angebotenen Schaltungen habe ich auch realisiert und bin zu den gleichen Ergebnissen gekommen wie TS, das Licht im Wagen geht nicht aus, es wird aber sichtbar dunkler.... und das mit 2200µF! Man kann halt die Physik nicht so ohne Weiteres "überlisten". Ein DC-DC-Wandler mit geregelter Ausgangsspannung bei Eingangsspannung von 20 .... 3V wäre eine auszutestende Variante. Sollte aber nicht >2€ pro Stück sein .... gibt es aber nicht mal aus China. Also, ich hab nix gefunden....

Gruß Claus

[hu.ms]

Der vorschlag von claus kann bei puko-stromübertragung mit hilfe eines relais in der lok auch mit den günstigen
einpoligen stromführenden mä-kupplungen realisiert werden.
Im grunde muss man sich nur entscheiden ober der lokdecoder + reialis verwendet werden soll
oder in einem der wagen ein pukoschleifer mit decoder und relais untergebracht wird.

Hubert

[BR71]

Mir ist da was aufgefallen: Die ersten Wagen habe ich mit 4 LED und Vorwid. (VW) 750 R augerüstet, C=2200µF. Es fliest ein Strom von knapp 10mA und bei kurzer Unterbrechung sieht man den Helligkeitsunterschied leider noch deutlich. Noch mehr C passt nicht rein, also nicht so genau hinschauen......

Gestern rüstete ich einen Wagen mit 7 LED und gleichem VW und C aus. Bei kurzer Überbrückungszeit fällt der Helligkeitsunterschied nicht mehr so drastisch auf. Es fliesen auch nur 5mA! (Wegen der 7 LED).

Meine LED sind 10mA Typen, die leuchten bei 5mA fast ebenso hell wie bei 10mA! Warum also 10 mA, wenn es mit der Hälfte viel besser geht!

Gruß Claus!

[Schwanck]

Moin Claus,

Zitat

---

Meine LED sind 10mA Typen, die leuchten bei 5mA fast ebenso hell wie bei 10mA! Warum also 10 mA, wenn es mit der Hälfte viel besser geht!

---

Ist das jetzt eine Frage oder eine Feststellung von dir? Eigentlich hast du die Frage selbst erklärt und beantwortet. Wie ich das meine, erklären die untersrichenen Worte. Oder praktisch: Mit dem halben Stromverbrauch leuchten die LESs doppelt solange, nur ein bisschen dunkler. Und sie leben auch länger!

[Xien16]

Zitat

---

Gestern rüstete ich einen Wagen mit 7 LED und gleichem VW und C aus. Bei kurzer Überbrückungszeit fällt der Helligkeitsunterschied nicht mehr so drastisch auf. Es fliesen auch nur 5mA! (Wegen der 7 LED).

---

Genau das hatte ich weiter oben versucht zu sagen

Durch die zusätzlichen LEDs fällt jetzt am Widerstand weniger Spannung ab als vorher.
Dadurch wird auch weniger Energie verschwendet und die Pufferung ist effizienter.
Dazu kommt natürlich noch der halb so hohe Strom bei gleicher Spannung

Da man aber natürlich nicht immer einfach mehr LEDs verbauen kann, würde ich weiterhin zum Linearregler greifen


Gruß,
Janik

[hu.ms]

Zitat

---

Mir ist da was aufgefallen: Die ersten Wagen habe ich mit 4 LED und Vorwid. (VW) 750 R augerüstet, C=2200µF. Es fliest ein Strom von knapp 10mA und bei kurzer Unterbrechung sieht man den Helligkeitsunterschied leider noch deutlich. Noch mehr C passt nicht rein, also nicht so genau hinschauen......

Gestern rüstete ich einen Wagen mit 7 LED und gleichem VW und C aus. Bei kurzer Überbrückungszeit fällt der Helligkeitsunterschied nicht mehr so drastisch auf. Es fliesen auch nur 5mA! (Wegen der 7 LED).

Meine LED sind 10mA Typen, die leuchten bei 5mA fast ebenso hell wie bei 10mA! Warum also 10 mA, wenn es mit der Hälfte viel besser geht!

Gruß Claus!

---

Setzte zusätzlich zum widerstand noch ein trimmpoti 25k ein und teste weiter - auch die dadurch mögliche dimmbarkeit.
So ein trimmpoti für 28ct habe ich in jedem wagen zwischen schaltung und led-strip.

Hubert

[BR71]

Zitat

---

Ist das jetzt eine Frage oder eine Feststellung von dir?

---

Es ist eine Feststellung. Und wie gesagt, es ist mir "aufgefallen".

Zitat

---

Genau das hatte ich weiter oben versucht zu sagen :

---

Und eben dein Beitrag war es, der mich ermutigt hat, es so zu versuchen. Ich war echt positiv überrascht vom Ergebnis!
Die bereits "beleuchteten" Wagen werde ich mit einem anderen Vorwid. bestücken.
Die vom LD versorgten Wagen kann man in der Helligkeit/Strom vom LD einstellen. Bei mir (Lenz) CV 116.

Zitat

---

Da man aber natürlich nicht immer einfach mehr LEDs verbauen kann, würde ich weiterhin zum Linearregler greifen

---

Linearregler = Spannungsregler?
Gruß Claus

[Xien16]

Ja genau, die günstigen Spannungsregler mit drei Beinchen meine ich.
Da diese ihre Ausgangsspannung gegenüber dem mittleren Beinchen regeln, kann man sie sehr einfach einstellbar machen.
In meinen Wagen sind die Spannungen zwar immer fest eingestellt, aber die habe ich auch schon vor 15 Jahren verbaut

Beispiel an 22V Eingangsspannung:
Spannungsregler ist ein 7805 (5V)
Ein Poti als Spannungsteiler zwischen Ausgang ,mittleres Beinchen und Masse vom Gleichrichter.
Dadurch kann die Spannung am mittleren Beinchen gegenüber Masse angehoben werden.
Schon regelt der Regler nicht mehr fest 5V, sondern 5V bis ~20V am Ausgang.
Der Kondensator muss hier natürlich auch entsprechend dimensioniert sein

Man kann sich natürlich auch gleich den LM317T kaufen, der speziell für das Einstellen gedacht ist

Ganz ohne Vorwiderstand würde ich die LEDs zwar nie betreiben, aber so kann er deutlich kleiner ausfallen.
Und man kann mit dem Poti auch direkt die Helligkeit einstellen.
Beim Einstellen muss man aber natürlich aufpassen, dass die Spannung für die LEDs nicht zu hoch wird.


Gruß,
Janik