Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Lokdekoder soll 8 Motoren (Last)-regeln L293D?


von Hendrik G. (lepus87)


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Servus,

ich habe vor meinen ICE 3 umzubauen und wie im Original den Wagen 
1,3,6,8 mit je 4 angetrieben Achsen zu versehen (heißt pro Wagen 2 
Motoren)
Dabei ist mir der kleine Motor von Motraxx 
(http://www.conrad.de/ce/de/product/235308/X-TRAIN-ELEKTROMOTOR-M30VA/SHOP_AREA_19779&promotionareaSearchDetail=005) 
in die Hände gefallen, der mit wenig Mühe in das Drehgestell passt.
Nun habe ich jedoch das Problem, dass der Lokdekoder nur einen Motor 
regeln kann und vermutlich, wenn mehrere parallel geschalten sind, er 
sicherlich nicht mehr ganz der Aufgabe nachkommt.
Ich hatte mir auch schon etwas ausgedacht, wie man in dem Bild erkennen 
kann, allerdings bin ich mir nicht so sicher, ob er das tut was ich 
verlange.
Habt ihr eine Idee, wie ich das lösen kann, oder ist es einfacher die 
Lastregelung auszuschalten und das Gleichstromsignal (Vorher PWM) 
mittels eines ICs in PWM Signale umwandle und der IC dann die 
Lastregelung übernimmt.

Hier (http://www.skilltronics.de/versuch/elektronik_pc/l293.html) hatte 
ich auch noch einen IC gefunden, der wohl PWM-Signale weiterreichen 
kann. Soll es das sein, da er auch gleich 2 Motoren steuern kann, die ja 
Pro Wagen vorhanden sind? Und übernimmt er dann die Lastregelung?
Kann der L293D denn positive und negative PWN Signale weitergeben, oder 
muss ich das PWM-Signal durch ne Spule jagen(damit es Gleichstrom ist) 
und dann für die Drehrichtung an den L293D anschließe.
Gruß Lepus

von Hendrik G. (lepus87)


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Ist das dann so richtig?
Ich weiß halt nicht, wie ich die PWM-Quelle erden muss, da ich den 
Aufbau des Lokdekoders nicht kenne, aber ich kann sagen, dass er auch 
logischerweise an der Gleisquelle dran hängt.
Gruß
Lepus

von Hendrik G. (lepus87)


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Nabend,
ich habe die Idee mit dem L293D verworfen, da er eigentlich nur dazu 
dient, die Richtung zu ändern, dafür geb ich keine 1,2€ aus.
Hab sozusagen dementsprechend die erste Skizze wieder aufgegriffen und 
ein wenig verfeinert.
Auf Grund dessen, dass ich jetzt die Lastregelung verstehe 
(http://www.der-moba.de/index.php/Wie_arbeitet_die_Lastregelung%3F), hab 
ich mir jetzt Gedanken gemacht, wie ich den einen Kreis vom Dekoder 
vollkommen entkoppel, aber doch das PWM Signal durchlasse.

Wenn die PWM-Spannung 0 ist, gibt der Motor eine generatorische Spannung 
an den Dekoder ab, diese soll aber nicht den Transistor betätigen, der 
die Spannung für die anderen Motoren steuert.
Heißt also, ich muss die Spannung vom PWM-Signal und der generatorischen 
Spannung auseinanderhalten.
Und da die generatorische Spannung immer kleiner der des PWM-Signals 
ist, hatte ich mir gedacht, dieses mit einem Mosfet pro Drehrichtung zu 
lösen.
Nur weiß ich jetzt nicht mehr genau, wie man den Mosfet schalten muss.
Nehmen wir an, ich habe eine Eingangsspannung von maximal 16V (PWM) und 
er soll alles unter 14V herausfilter, muss ich dann das mit einem 
Spannungsteiler lösen?
Und wenn ja wie? Und wenn nicht, wie dann?
Gruß
Lepus

von Sven (Gast)


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Es gibt gute Gründe, warum man auf der Modellbahn nur in Ausnahmefällen 
in Traktion fährt.

- Die Motoren haben herstellungsbedingt Schwankungen. Gleiche Spannung / 
PWM ist nicht gleiche Drehzahl.
- Die Lasten sind auf die Zuglänge verteilt nicht überall gleich. Bögen, 
Weichenstrassen.

Unterschiedliche Drehzahlen wirken sich unangenehm aus:

Vorn mehr als hinten: Der hintere Motor bremst unnötig, der Zug strafft 
sich und kann im Bogen entgleisen. Der vordere Motor braucht unnötig 
viel Strom.

Hinten mehr als vorn: Der vordere Motor bremst, die Waggons schieben 
sich auf und können entgleisen.

Bei der "richtigen" wird das entsprechend ausgeregelt.

Du kannst: Jedem Motor einen eigenen Dekoder verpassen. Alle Dekoder auf 
die gleiche Adresse einstellen. Bei jedem Dekoder die 
Geschwindigkeitsrampe (Stellwert => PWM) individuell einstellen, so dass 
alle Motoren bei gleicher Einstellung die gleiche Drehzahl haben. Müssen 
die Dekoder halt können.

von Hendrik G. (lepus87)


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Gut klingt logisch,
was ist aber wenn ich halt mit einem Dekoder fahre, der keine 
Lastregelung hat, somit jedem Motor eine eigene Lastregelung verpasse, 
indem ich die Spannung aus dem Dekoder glätte, dass es nur eine 
Gleichspannung ist, und diese dann für jeden Motor in ein lastabhängiges 
PWM-Signal umwandle.
Was würdet ihr mir an der Stelle empfehlen?
Sonst kostet jeder Dekoder mal eben 40€....

von Hendrik G. (lepus87)


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Zu diesem Thema habe ich diesen Thread gefunden.
Beitrag "PWM mit Lastregelung"
Allerdrings bin ich nicht mit dem Wissen gesegnet, wie ich das nun 
beschalten muss, wenn der Dekoder eine Gleichspannung ausgibt.
Mir ist klar, dass ich dafür einen Atmel brauche, aber wenn ich das so 
sehe sind die kosten für das ganze wesentlich geringer als 8 Dekoder.
Bewusst bin ich mir dem Umstand, dass ich wieder den L293D brauche.
Aber wenn jemand mir da helfen könnte, wär ich dem sehr verbunden.
Gruß
Lepus

EDIT: Dekoder kosten 18€ pro Stück. Trotzdem sollte man doch locker 
drunter landen!

von Sven (Gast)


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>>halt mit einem Dekoder fahre, der keine Lastregelung hat

Ich gehe von Dekodern ohne Lastregelung aus. Mit Lastregelung wird das 
noch schlimmer, weil da jeder seinen Kopf durchsetzen will.

>>die Spannung aus dem Dekoder glätte, dass es nur eine
Gleichspannung ist, und diese dann für jeden Motor in ein lastabhängiges
PWM-Signal umwandle

Da kannst Du auch gleich für jeden Motor das Signal von der Schiene 
abgreifen und der Steuerung des Motors zuführen. Sparst Du den Dekoder.

Bei Deiner Variante bekommst Du immer Probleme mit der Bezugsspannung, 
da die Dekoder den Motor in einer H-Brücke ansteuern, Du aber die 
Versorgung Deines Motortreibers aus der Schiene abgreifen musst und das 
Steuersignal aus der Differenz der Brückenspannung (gesiebt). Das geht, 
aber nicht schön...

Also entweder Du baust quasi Deine eigenen Lokdekoder, oder Du nimmst je 
einen fertigen pro Motor. Die hier sollten geeignet sein: 
http://www.conrad.de/ce/de/product/246925/LOKDECODER-LD-G-32-OHNE-KABEL/SHOP_AREA_20121&promotionareaSearchDetail=005

Btw: Welches Format, MM oder DCC?

von pumm (Gast)


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Die Dekoder geben meistens PWM-Spannung ab, ist mit µC doch recht 
einfach. Wie soll aber die Lastregelung mit mehreren Motoren und nur 
einem Decoder funktionieren? Und warum sollen so viele Motoren in den 
Zug - der herstellerseitige ist wohl nicht ok?

Deine Wünsche klingen etwas unverständlich. Probleme sind definitiv 
vorprogrammiert. Lese den Beitrag von  Sven (Gast) nochmal durch, denn 
daß wird Dich erwarten.
Aus eigener Erfahrung kann ich sagen/bzw. schreiben ;-), daß schiebende 
Kräfte (wenn z.B. Lok oder Motor hinten) zu unerwünschtem Zugverhalten 
führen können, eine Syncronisation hilft da auch nicht, da bei 
Steigungen, Gefälle, Kurven und Weichen dem Motor immer andere 
Bedingungen vorgegeben werden.

... nur so zum Nachdenken ...

sagt pumm, ein 1:160er Fan

von Tubie (Gast)


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Mach doch einfach mal den selbstversuch:


2 Loks im Abstand von 100mm über mehrere Runden konstant schnell 
hintereinander fahren zu lassen. Wenn hier pro Runde bei einer sehr 
guten Einregelung 10mm abstand Entsteht ist das sehr wenig.

Einen 8 Wagen Zug mit Zuglok, dann eine Schublok hinten dran wird auf 
jeden Fall zusammengeschoben oder gezogen. Den Haftreifen sei dank.

Bei einer Zuglok und einer Vorspannlok mag das gerade noch funktionieren 
da sind die Kräfte nur über die 2 Loks verteilt.

Oft wird sogar bei "Doppeltraktion" ein Lokgehäuse ohne Motor 
eingesetzt, das es so aussieht, als wenn 2 Loks den langen Zug ziehen.

Grüße,
Tubie

auch ein N Bahner

von Ulrich (Gast)


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4 Motoren sind wahrscheinlich übertrieben. Auch 2 Motoren sollten 
reichen. Die Begrenzung ist ja oft nicht die Motorkraft, sondern die 
Reibung zu den Schienen. Es sollte also das Gewicht vor allem auf den 
angetriebenen Achsen sein.

Wenn es gleiche Motoren sind, spricht nicht so viel dagegen die Motoren 
auch einfach parallel zu schalten und dann einen Treiber zu nutzen.  Die 
kleinen Motoren haben normal keine so steife Drehzahl: die Drehzahl paßt 
sich also an die Belastung an, wenn ein Motor mehr leisten muss, wird er 
automatisch langsamer und übernimmt so weniger Last. Das funktioniert 
vor allem dann gut, wenn das maximale Drehmoment des Motors zur 
Belastung passt. Dazu sollte das Getriebe stimmen und nicht zu viel 
Reibung haben.

Ein Problem hat man aber beim langsamen anfahren. Die hier ist die 
Reibung und das Rastmoment in den Motoren selber die Begrenzung, und da 
können die Motoren leicht unterschiedlich sein. Mit mehr Motoren wird 
das eher schlechter, weil die Rastung in den Motoren einen größeren 
Anteil bekommt. Um das zu umgehen bräuchte es dann schon eine 
Drehzahlregelung mit Messung der tatsächlichen Geschwindigkeit - das ist 
aber eine ganz andere Herausforderung.

Nur als Anmerkung: die Schaltung im ersten Post funktioniert so nicht, 
ein H-Brücke braucht doch etwas mehr als nur die 4 Transistoren. Da doch 
lieber ein L293D.

von Hendrik G. (lepus87)


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Hallo,
ich verwende das DCC-Format.
Auch wenn ihr immer auf das geschriebene vom Sven hinweist, ich verstehe 
die Logik dahinter, aber es ist ja so, dass wenn vorne der Motor 
langsamer wird, aufgrund einer Steigung oder einer Kurve, dass der ganze 
Zug kurzzeitig gebremst wird. Somit auch der Motor, an dem die 
Lastregelung dran hängt.
Wenn jetzt der Dekoder diesen Drehzahlabfall dedektiert, regelt er den 
einen Motor nach. Hat aber die Konsequenz, dass aufgrund dessen alle das 
gleiche PWM-Signal erhalten wie der geregelte Motor, alle auch mehr 
Spannung bekommen, sodass nur einen kurzen Augenblick geschoben bzw. 
gezogen wird.
Daher ist es wichtig, dass wirklich nur ein Motor vom Dekoder erfasst 
wird, und alle anderen entkoppelt sind und damit der Lastregelung nicht 
dazwischenfunken.
Glaub das ist nicht so deutlich geworden.
Außerdem wollte ich ohne Haftreifen auskommen. Daher auch ein verteilter 
Antrieb. Funktioniert beim Original auch. Dazu kommt, dass jeder 
treibende Wagen 300g wiegen soll und jeder rollende 200g (H0), weil 
geklagt wurde, dass auf Grund deren geringen Masse sie oft zum 
entgleisen neigen (unsymmetrische Aufhängung des Drehgestells). Dazu 
kam, dass der Motor im Bistrowagen untergebracht war und daher nicht 
mehr die Möglichkeit einer originalgetreuen Inneneinrichtung gegeben 
war.
Gruß Lepus

Edit: Wie schauts mit der Lastregelung vom L200 aus?
http://www.datasheetcatalog.org/datasheet/stmicroelectronics/1318.pdf 
Figure 28 page 9
oder der hier:
http://www.elv-downloads.de/service/manuals/36620_Drehzahlregelung_DC_Motor_V1_1_um.pdf 
nur ein wenig kleiner, da ich keine 10A brauch sondern max 0,2A

von Hendrik G. (lepus87)


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Hm, was ist, wenn ich einfach einen 12V Spannungsregler für diese 
Aufgabe nehme? Ich verbrate einfach alles an Spannung unter 12V über 
einen Widerstand gegen Masse (Generatorspannung) und alles darüber 
hinaus (PWM-Spitzen) die leite ich weiter zu den Transitoren.

Da mach ich mal ein Bildchen zu.

von pumm (Gast)


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> Dazu kommt, dass jeder
> treibende Wagen 300g wiegen soll und jeder rollende 200g (H0), weil
> geklagt wurde, dass auf Grund deren geringen Masse sie oft zum
> entgleisen neigen (unsymmetrische Aufhängung des Drehgestells). Dazu
> kam, dass der Motor im Bistrowagen untergebracht war und daher nicht
> mehr die Möglichkeit einer originalgetreuen Inneneinrichtung gegeben
> war

... mit 2000g und den kleinen Motoren - hast Du gleich einen Berg 
Drehgestelle als Ersatzware (wg. Wärmeentwicklung) bei PIKO bzw. Märklin 
geordert? Bist Du Betriebsbahner? Dann solltest Du ja wissen, daß die 
Stromabnahme eines der größten Probleme darstellt (Dreck, Staub, etc.).
Die Fahreigenschaften würden trotz diverser Dekodereinstellungen auch 
nicht berauschend sein.
Ich würde in diesem Fall einen (!) vernünftigen Motor mit 
Schwungmasse(n) suchen und den Bistro-Wagen umbauen. Unterhalb der 
Fensterfront ist doch Platz, dank der Kulisse am Fahrzeugboden.

... mein Unverständniss: eine 8tlg. Einheit, dann noch so einen Aufwand 
um etwas zu vermurksen. Und in der Modellbahnwelt muss man auch mit 
Kompromissen leben, da ja selbst die von Dir gewünschte Innenbeleuchtung 
nicht dem Vorbild entspricht.

grüssend pumm

von Ulrich (Gast)


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300 g für einen angetriebenen Wagen kommen mir plausibel vor, aber auch 
schon eher schwer, also mehr etwas für nur 1-2 angetriebene Wagen. 200 g 
für einen leeren Wagen ist eher zu viel - die Wagen sind normal 
leichter.

Mit nur dem Motor ist je auch noch nicht getan, da gehört ein Getriebe 
zu. Für den direkten Antrieb ist Motor viel zu schnell.

von Hendrik G. (lepus87)


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Hallo Ulrich,
gemäß der Orientierung von 
http://www.lokschuppen-dominik.de/Spur%20H0/Lok%20Umbau/ICE%203/Seite.htm 
hat er pro Wagen 100g hinzugefügt, also insgesamt 200g, weil er nur die 
beiden reinen Personenwagen in der Mitte befüllt hat und er hat nur 
einen fünfteiler, welcher schon bei 5% Steigung schwächelt 
(Zuggesamtmasse 180+220+450+220+180=1250).
ich habe einen achtteiligen Zug, sodass man davon ausgehen kann, dass 
der Motor für 5% Steigung total unterdimensioniert ist, wenn es ein 
ganzer Zug ist.
Dominik schrieb auch, dass die leichten Wagen aus den Gleisen bei 
Steigungsübergängen gehebelt werden, sodass ich mich zu den 200g pro 
Wagen entschied. Normal sinds 120g. Gemäß der Norm sind 112-145g.
Auf Grund der höheren Masse entschied ich mich einen stärkeren Motor 
einzubauen, der dann ohne Haftreifen mit 300g pro Wagen genügend 
Gewichtskraft erzeugt, die die Kraft auf die Schiene bringen.
Dazu verhält er sich allgemein viel träger, was bei Kurvenfahrten 
allgemein ein besseres Fahrverhalten an den Tag legen sollte.
Dann störte mich das mit dem Bistrowagen, weshalb ich mir gedanken über 
einen verteilten Antrieb machte.

Zu den mechanischen Komponenenten solltest dir keine Gedanken machen. 
Bin angehender "Maschinenbauer". Daher auch die (geringen) 
Grundkenntnisse in ET.
Die Untersetzung habe ich auf 1:6-1:10 gewählt. Da ich bei einer 
angenommenen Lastdrehzahl von 10000 RPM bei 12V ausgehe (bis 14V ist lt. 
Conrad zulässig),wird er bei 1:6 ca 300km/h fahren, bei 1:8 225km/h und 
bei 1:10 180km/h.
Zur Lagerung werde ich wohl Kugellager verwenden, die isoliert auf die 
Achse (Welle) kommen und mit dem Rad und dem Brückengleichrichter sowie 
Dekoder elektrisch verbunden werden, sodass nur geringe Reibmomente in 
radialer Richtung entstehen sollten.
Die Drehgestelle werden eh von mir aus einer 1mm dicken PVC Platte 
geschnitten.
Gruß
Lepus

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