Hallo Z21 Gemeinde,
ich bin von einem Stummi-Kollegen genötigt worden eine Platine für die Z21 Nano Variante von Uwe zu entwickeln. Die Platine soll, wenn sie fertig ist Euch allen zur Verfügung gestellt werden. Sie kann längst nicht alles was die große Box kann ist aber auch sehr interessant.
Ich habe mich dabei im Wesentlichen an den Vorlagen von Uwe gehalten und nur ein paar kleine Verbesserungen eingebaut welche optional verwendet werden können. Bin mal gespannt ob Ihr sie alle entdeckt.
Bitte schaut euch mal den Schaltplan an und findet die Fehler.
Hier noch mal der Schaltplan in einer größeren Auflösung: http://abload.de/image.php?img=z21_nano_sch8vkll.jpg
Die Platine sieht momentan so aus. Es fehlen noch die Beschriftungen der Bauteile…
Außerdem sind noch ein paar Quadratmillimeter für Eure Wünsche übrig:
Und so sieht sie von Unten aus:
Auf die Platine wird von oben der Arduino Nano und das WLAN Modul (Wemos D1 Mini) gesteckt. Auf die Unterseite kann man einen Step-Up Wandler stecken, wenn man die Schaltung von einer USB Powerbank versorgen will. Außerdem kann ein MCP2515 CAN Modul auf die Unterseite gesteckt werden. Die Software dazu existiert aber noch nicht.
Über den 8-poligen Stecker kann man ein I2C Bus Display und bis zu 20 Taster (oder 10 Taster und eine LED) anschließen.
Die Platine sollte in dieses Gehäuse für 1.40 € passen: https://www.reichelt.de/desktop-box-101-...l?&trstct=pol_1
Der Transistor und die Widerstände geben ihre Wärme an die Alufrontplatte ab welche noch von diesem Kühlkörper für 1.30 € unterstützt wird. https://www.reichelt.de/kuehlkoerper-50-...l?&trstct=pol_5
Kühlung:
Im Thread habe ich mehrfach über die starke Erwärmung der Widerstände gelesen. Darum will ich das verbessern. Das Hauptproblem ist der 0.33 Ohm Widerstand zur Strommessung. Wenn die Schaltung 4A liefert, dann fallen an Ihm 5W ab. Dabei wird der Widerstand sehr heiß! Darum würde ich diesen Widerstand gerne auf 0.1 Ohm verkleinern. Dann muss er nur noch 1.6 W in Wärme umwandeln. Dabei sollte er nicht zu warm werden. Außerdem sollen dieser Widerstand https://www.conrad.de/de/fukushima-futab...-st-443860.html eingesetzt werden. Er hat laut Datenblatt den Vorteil, dass er eine gleichmäßigere Wärmeverteilung hat und Außerdem gekühlt werden kann. Bei einem „Normalen“ Widerstand geht das anscheinend nicht. Der Widerstand soll über einen Streifen von diesem Zeug https://www.reichelt.com/de/de/de/en/min...4a279c24b9&&r=1 seine Wärme an den Kühlkörper abgeben können.
Die Schaltung soll natürlich genau so funktionieren wie bisher. Dazu muss die Referenzspannung reduziert werden und der Spannungsteiler für die Gleisspannungsmessung angepasst werden.
Mit den folgenden Änderungen sollte das möglich sein:
Widerstand | Alt | Neu |
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R61 | 0.33 Ohm | 0.1 Ohm |
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R14 | 62K | 287K |
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R63 | 100K | 330K |
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Wenn Uwe die Parameter in Programm nicht verändert hat, dann sollte die Strom und Spannungsmessung damit sogar näher an der Messung der Großen Z21 Box liegen.
Da ich noch keine Hardware habe wäre es schön, wenn jemand von Euch das testen könnte. Das Auslesen der CV Variablen und die Kurzschlusserkennung sollten mit den geänderten Werden genauso funktionieren. Falls Ihr keinen 287K Widerstand habt könnt Ihr diesen aus einer Reihenschaltung von 270K und 18K basteln.
Zweites Heizkraftwerk:Zum Auslesen der RailCOM Antworten werden momentan zwei 0.1 Ohm Widerstände eingesetzt. Über den als Komparator geschalteten Operationsverstärker LM293 wird der „RailCOM“ Strom erkannt und als serielles Signal an den Arduino geschickt. Laut RailCOM Spezifikation soll ein Strom größer als 10mA detektiert werden. Das wird über den Spannungsabfall an den beiden 0.1 Ohm Widerständen gemacht. Es wird aber nicht nur der Spannungsabfall an den Widerständen berücksichtigt, sondern auch der Spannungsabfall über dem Leistungstransistor. Der TLE5206 hat typischerweise einen R_DS_on von 0.2 Ohm pro Zweig. Damit haben wir also zweimal die 0.1 Ohm der externen Widerstände und zweimal den Widerstand des Transistors. In Summe also 0.6 Ohm. Bei einem Strom von 10mA fällt an dieser Reihenschaltung eine Spannung von 6 mV ab. Der Operationsverstärker hat eine minimale Spannungsverstärkung von 50V/mV (Typischerweise sogar 200V/mV). Damit würden am Ausgang 300V entstehen, wenn 6mV an Eingang anliegen. Das wird natürlich durch die Versorgungsspannung limitiert. Aber wir sehen, dass der Strom gut erkannt wird. Das bestätigt ja auch die Praxis. Was würde passieren, wenn man die beiden 0.1 Ohm Widerstände weglässt? Dann haben wir nur noch 0.4 Ohm der beiden Transistorzweige zur Strommessung. Die Spannung ist entsprechend nur noch 4mV und am OP kommen 200V an. Das sollte doch immer noch ausreichen. Da 50V/mV die minimale Verstärkung ist wird die Schaltung normalerweise noch deutlich empfindlicher sein.
=> Darum bin ich Überzeugt, dass man die zwei 0.1 Ohm Widerstände nicht braucht.
Jetzt seid Ihr wieder dran: Könnt Ihr mal die Widerstände Kurzschließen und prüfen ob die Schaltung die Lokadresse immer noch genauso auslesen kann?Ich hoffe ich habe keinen Denkfehler gemacht und Ihr zerschießt Euch nicht die Transistoren.
Warum stören mich die Widerstände so sehr? Ich bin der Meinung das es
Brandgefährlich ist, wenn wir eine Schaltung veröffentlichen welche so heiß werden kann. Ich habe Bilder gesehen bei denen die Widerstände direkt in einer Kiste aus leicht brennbarem Material „liegen“. Wenn man so etwas privat macht ist das o.k., aber ich möchte nicht dafür verantwortlich gemacht werden, wenn bei jemanden die Hütte abbrennt wegen „meiner“ Platine. Gar nicht auszudenken was mit all den Preiserleins passiert welche ja in der Regel festgeklebt sind ;-(
Ich würde mich sehr freuen, wenn Ihr mir Input zu der Schaltung geben könntet.
Danke
Hardi