[M-Artin]

Wünsche einen Guten Abend,

nach dem thematischen "Einführungs-Thread" viewtopic.php?f=21&t=81985 habe ich mal die erste Stufe gezündet. Die Kurzbeschreibung lautet: ein programmierter Microcontroller soll Weichen schalten. Weil unterschiedliche Trafos verwendet werden, sollen Steuer- und Schaltstromkreis getrennt sein (Optokoppler). Weil die Steuerungselektronik gegenüber dem Schaltstromkreis mit zu geringen Spannungen arbeitet, muss eine Treiberstufe (ULN 2803) dazwischen.

Na ! Das muss doch funktionieren - oder?



Vorwärts immer, rückwärts nimmer
Martin

[wolfgang58]

Zitat von M-Artin

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Wünsche einen Guten Abend,

...
Na ! Das muss doch funktionieren - oder?
...
Vorwärts immer, rückwärts nimmer
Martin

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Hallo Martin,
ohne daß ich (mangels Fachkenntnissen) zu Deinem Projekt Stellung beziehen will, darf ich Dich vor- und fürsorglich auf diesen Thread, sowie auf weitere Abhandlungen hier im Forum bezüglich der unzulässigen Verwendung von PC-Netzteilen an der Moba hinweisen.

Auch wenn Du diese Stromversorgung im engeren Sinne nur für Dein Steuerungsprojekt und nicht zur Speisung der Anlage selbst verwenden willst, kannst Du Dir erheblichen Ärger damit einhandeln.

Greife lieber zu einem für diesen Zweck ausdrücklich vorgesehenen Netzteil und nicht, wie aus der Zeichnung hervorgeht, zu einem PC-Netzteil.

[Dölerich Hirnfiedler]

Zitat von M-Artin

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Na ! Das muss doch funktionieren - oder?

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Hallo Martin,

Möglicherweise funktioniert das, die Freude dürfte aber bei M-Gleis-Weichen nicht lange anhalten. Bei längerem Betrieb mit Gleichstrom neigen die Metallteile des Ankers zur Magnetisierung und fangen an zu "kleben". Irgendwann schalten die Weichen nicht mehr.

mfg

D.

[Marsupilami]

Ein ganzes PC-Netzteil für ein einzelnes Arduino-Board?!? Warum holst Du Dir die paar mA nicht per Festspannungsregler vom Bahnstrom?

[Martin Lutz]

Zitat von Dölerich Hirnfiedler

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Zitat von M-Artin

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Na ! Das muss doch funktionieren - oder?

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Hallo Martin,

Möglicherweise funktioniert das, die Freude dürfte aber bei M-Gleis-Weichen nicht lange anhalten. Bei längerem Betrieb mit Gleichstrom neigen die Metallteile des Ankers zur Magnetisierung und fangen an zu "kleben". Irgendwann schalten die Weichen nicht mehr.

mfg

D.

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Wie die Weichen hier tatsächlich angesteuert werden sieht man hier nicht (In Bezug auf die Ansteuerzeit). Es kann durchaus sein, dass M-Artin seinen Arduino so programmiert, dass die Weiche letztlich einen zeitlich begrenzten Impuls abkriegt. Die einzige Unklarheit, die aus dem von M-Artin gezeichneten Schaltplan zu sehen ist, ist die rote Plusleitung, die unter dem ULN2803 durchgeht in Richtung Pin 10 des ULN. Die sollte an Pin 10 angeschlossen sein. So übernehmen die Dioden innerhalb des Bausteins die Aufgabe der Freilaufdioden. Der R2 (2k2) ist meiner Meinung nach (ohne irgend etwas nachzurechnen) nicht nötig. Innerhalb des Bausteins sind alle nötigen Widerstände zur Ansteuerung der internen Transistoren bereits vorhanden. Also einen 2k7 befindet sich bereits hinter dem jeweiligen Eingang. Somit ergäbe sich ein Basisvorwiderstand von knapp 5k.

Ausserdem ist im Moment ja nur ein Kanal des ULN wirksam. Die Weichenspule auf Pin 17 bekommt noch kein Signal. Dazu müsste ein vollständig 2. Kanal des Arduino über den Optokoppler (Pin4 und 4 bzw 13 und 14) zum Pin 2 des ULN gezogen werden.

Natürlich kommt es jetzt drauf an, wie die Programmierung des Arduino Modul aussieht.
Hardwaremässig ist M-Artin auf dem richtigen Weg. Bleibt nur die Sache mit dem etwas zu starken Netzteils. Aber über solche Netzteile wurde hier schon genug geschrieben. Gerade die 5V liefern da einen ziemlich hohen Strom.

Es lohnt sich bei solchen Projekten auf jeden Fall die Verwendung von Labornetzgeräten, wo der Strom auch massiv begrenzt werden kann um bei Test's keinen Schaden anzurichten wenn etwas nicht so funktioniert wie man's geplant hat.

[fantux]

Hallo Martin,

du kannst bei deiner Schaltung auch mit einer einzigen Spannungsquelle auskommen, d.h. das PC-Netzteil eliminieren. Da du den Strom aus dem Trafo sowieso gleichrichtest, kannst du einen Schaltregler verwenden, um die 5V für den Arduino zu erhalten. Im Gegensatz zum integrierten Linearregler produziert der Schaltregler hier keine Nennenswerte verlustleistung. Bausätze für Schaltregler findest du z.B. hier.

Vorteile:
- Du sparst dir den Platz für das PC-Netzteil
- Du sparst dir einen Trafothread
- Alle Teile haben gemeinsame Masse, d.h. die galvanische Trennung kann entfallen.

Ich habe das Datenblatt des ULN2803 kurz überflogen. Wenn ich es richtig gelesen habe, schaltet der IC bei TTL-Pegeln, d.h. genau die Spannungen, die der Arduino schon ausgibt. Falls der Arduino nicht genug Strom zum schalten liefert, kannst du vielleicht ein Puffer-IC (4050, bei Reichelt: "MOS 4050", an die 5V-Spannung anschließen!) benutzen, um den Strom zu erhöhen.

Gruß,
fantux

[Martin Lutz]

Zitat von fantux

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Hallo Martin,

du kannst bei deiner Schaltung auch mit einer einzigen Spannungsquelle auskommen, d.h. das PC-Netzteil eliminieren. Da du den Strom aus dem Trafo sowieso gleichrichtest, kannst du einen Schaltregler verwenden, um die 5V für den Arduino zu erhalten. Im Gegensatz zum integrierten Linearregler produziert der Schaltregler hier keine Nennenswerte verlustleistung. Bausätze für Schaltregler findest du z.B. hier.

Vorteile:
- Du sparst dir den Platz für das PC-Netzteil
- Du sparst dir einen Trafothread
- Alle Teile haben gemeinsame Masse, d.h. die galvanische Trennung kann entfallen.

Ich habe das Datenblatt des ULN2803 kurz überflogen. Wenn ich es richtig gelesen habe, schaltet der IC bei TTL-Pegeln, d.h. genau die Spannungen, die der Arduino schon ausgibt. Falls der Arduino nicht genug Strom zum schalten liefert, kannst du vielleicht ein Puffer-IC (4050, bei Reichelt: "MOS 4050", an die 5V-Spannung anschließen!) benutzen, um den Strom zu erhöhen.

Gruß,
fantux

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Ja, gut. Die galvanische Trennung über Optokoppler macht hier durchaus Sinn. Die seperate Speisung des Arduino Boards ebenfalls. So sind die Komponenten getrennt vom rauhen Betrieb der Modellbahn. Aber es muss wirklich kein PC Netzteil sein. Es reicht auch ein Steckernetzteil. Das Arduino Board hat ja bereits eine Buchse vorgesehen für ein solches Steckernetzteil. Dieses muss ja nur die Optokoppler und das Board selber speisen. Da ist das PC Netzteil wie ein Formel 1 Motor in einer Ente.

[M-Artin]

Hallo Forumaner,

Um es ungefährlich und kurz zu machen, statt vom PC-Netzteil wird der Arduino seine 5VDC von einem Step-Down-Wandler (Danke fantux) am gezeigten 16VAC Trafo bekommen.

Der Arduino wird die Weichen mit einem Impuls schalten. Ich denke, dass eine Ansteuerzeit von einer halben Sekunde reicht um die Magnetspule einer M-Gleis Weiche zu ziehen. Da sollte doch trotz DC nix kleben, oder?

Das grüne Kabel (+22VDC) geht an den Anschluss 10 des ULN2803. Das Bild ist mir nur etwas verrutscht.

Den Widerstand R2 mit 2k2 Ohm werde ich weglassen, wenn die Basis des eingebauten Transistors bereits geschützt ist. Ich selbst konnte das aus dem data sheet nicht erkennen. Vielen Dank Martin.

Eingezeichnet habe ich der Übersichtlichkeit wegen nur die erforderlichen Verbindungen für eine Schaltung z.B. [Weiche auf ‚abzweig‘]. Nicht eingezeichnet ist die Ergänzung um die Schaltung [Weiche auf ‚gerade‘].

Wenn ich wie geplant grundsätzlich nur seriell schalten werde (eine halbe Sekunde pro Weiche oder Signal) dann werde ich wohl mit einem einzigen Trafo sehr weit kommen…

Von den MOS 4050 (was es nicht alles gibt!) werde ich dann auch gleich ein paar kaufen. Mal sehen ob die Schaltung sie brauchen wird.

Martin

[Dölerich Hirnfiedler]

Zitat von M-Artin

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Der Arduino wird die Weichen mit einem Impuls schalten. Ich denke, dass eine Ansteuerzeit von einer halben Sekunde reicht um die Magnetspule einer M-Gleis Weiche zu ziehen. Da sollte doch trotz DC nix kleben, oder?

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Hallo Martin,

Natürlich nicht nach einer Schaltung und sicher auch nicht nach zehn Schaltungen. Probleme gibt es nach längerer Zeit, nach hundert oder mehr Zyklen. Denn das Material entmagnetisiert sich nur langsam. Du kannst also die Schaltzeiten getrost addieren. Irgendwann bewegt es sich nicht mehr. Das Phänomen wurde schon vor mehr als 50 Jahren beschrieben, als die ersten Bastler auf die Idee kamen, Märklin- Magnetartikel mit DC zu schalten. Ohne Zweifel reizvoll, eröffneten sich doch auch schon damals ganz neue Möglichkeiten.

mfg

D.

[eisenbahnstube]

Hallo D.

Halte ich für ein ganz übles Gerücht, denn dann müsste man einige Weichendecoder in die Tonne klopfen. Das Magnetfeld im Kern wird wegen gemeinsamen Mittelpunktes der Spulen bei jedem Schaltvorgang umgepolt (gedreht). Außerdem gibt es kein Joch an dem der Anker (Kern) kleben könnte.

Liegt wohl eher daran, dass nach Jahren die am Kern hängende Mechanik verdreckt, verrostet oder verbogen ist. Gilt ja auch für z.B. Flügelsignale. Dann ist die Schwuppdizität des Kerns dahin. Es soll sogar noch Leute geben, die da Premium - Olivenöl reinkippen.

Gruß, Wolfram.

[DipsyTeletubby]

Die Magnetspule einer M-Weiche schaltet auch mit Gleichstrom
in beide Richtungen zuverlässig um, wenn die Mechanik sauber und rostfrei ist.
Problematisch sind bei den M-Weichen die Weichenzungen.
Wenn die magnetisiert sind, steht die Mechanik der Weiche auf Gerade,
die Weichenzunge wird aber vom Restmagnetismus in der Abbiegestellung festgehalten.
Bei einer Schaltzeit von 500 ms wird das sicherlich nicht so schnell passieren,
als wenn die Weiche analog mit Gleichstrom geschaltet wird
und dabei die Taste am Schaltpult jemand 3 Sekunden lang festhält,
wie Kinder das so manchmal draufhaben könnten.