Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Spannung eingrenzen


von Karsten M. (0karsten)


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Hallo,

gibt es irgend ein Bauteil, welches nur eine bestimmte Spannung 
durchläßt(z.B.10V)? Ist die Spannung höher (sie kann bis 16 V sein) 
sollen eben nur die 10 V durchgelassen werden.

Ich brauche das, um bei einer Modelleisenbahnanlage einen Zug in einer 
Kurve auszubremsen. Die anderen Züge (auf anderen Abschnitten)sollen in 
der Geschwindigkeit unberührt bleiben. Bis zu 10 V soll die Spannung 
konstant der anderen Gleisabschnitte bleiben. Bei höhergestelltem 
Fahrstrom trotzdem nur 10V.

Danke für eure Hilfe.

Gruß
Karsten

von Noch'n Spinner (Gast)


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Du könntest ein Stabi-IC verwenden z. B. 7810.

von Frank L. (hermastersvoice)


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Z-Diode

von Max (Gast)


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Spannungsbegrenzung könntest du mit einer simplen Z-Diode (eher unschön) 
oder gleich einem spannungsregler machen (z.B.: LM7810, sollte es geben, 
wenn auch eher unüblich).

Wann diese Spannung gesenkt werden soll, könntest du vor der Kurve mit 
einer Lichtschranke erfassen. Wie du allerdings die spannung dann nur 
dort begrenzt (außer sie darf im gesammten Schienennetz gesnket werden) 
musst du dir dann noch selber überlegen, das scheint mir ein wenig 
komplexer (jedenfalls kenne ich keine einfache lösung).

Am einfachsten wäre hier dann wohl ein Relais, das z.B. eine Z-Diode 
parallel zur Versorgung schaltet. Dabei aber nicht vergessen darauf zu 
schauen ob die Z-Diode das mit macht oder wie man die Schaltung komplett 
aufbauen müsste, soll nur mal ein Denkanstoß sein ;)

Mfg,
Max

von Wilhelm F. (Gast)


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Karsten M. schrieb:

> Bei höhergestelltem
> Fahrstrom trotzdem nur 10V.

Spontan fällt mir ein:

Operationsverstärker als Spannungsfolger mit Leistungsausgang, wobei man 
den Steuereingang mit einer Z-Diode plus Vorwiderstand begrenzt. Dann 
wird alles oben drüber abgeschnitten.

Allerdings ist das eine kleine Schaltung mit wenigstens 4 Bauteilen, 
kein Einzelbauteil.

von Karsten M. (0karsten)


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Hallo,

dank, danke. Spannungsregler habe ich da. Das ich da nicht selbst drauf 
gekommen bin. Wie mache ich das mit der Umpolung?

Mit Z-Dioden habe ich noch gar nichts gemacht. Brauch ich da eine 
bestimmte für 10 V?

Gruß
Karsten

von Max (Gast)


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Karsten M. schrieb:
> Wie mache ich das mit der Umpolung?

Spontan würd ich sagen über MOS-FET's oder Relais den schienenabschnitt 
vom rest abkoppeln und die 10V dran hängen, danach wieder die 10V weg 
nehmen und zum rest einkoppeln.

Ist vermutlich ein klein wenig aufwand aber sicherlich gut unter der 
Eisenbahn zu verstecken, die genaue verschaltung kannst du dir ja 
einfach mal auf ein Blatt malen, da kommt man relativ schnell drauf

Mfg,
Max

von Carsten R. (kaffeetante)


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Es braucht kein 7810er sein.

Wahrscheinlicher ist, daß Du einen 7805 in der Bastelkiste hast, oder 
etwas anderes mit einer kleineren Spannung als 10 Volt. Bei dem hängtst 
Du dann die Referenz per Spannungsteiler hoch.

Beim 7805 bedeutet das, Du verbindest den Ausgang mit zwei gleichen in 
Reihe geschalteten Widerständen mit Masse und verbindest den GND 
Anschluß mit der Mitte zwischen den beiden Widerständen (Stichwort 
Spannungsteiler). Wenn man nun vom Ruhestrom absieht, so käme man dann 
bei 10 Volt raus.

nEinersets sollten die Widerstände nicht zu klei sein, damit sie nicht 
zu viel Strom fressen, aber andererseits sollten sie auch nicht zu groß 
sein damit der Anteil des Ruhestroms nicht zu groß wird.

Da aber immer ein gewisser Ruhestrom über den mittleren Pin zusätzlich 
fließt, ist dies zu berücksichtigen. Dadurch hängt der Spannungsteiler 
höher als er sollte und der Regler gleicht dies durch Absenken der 
Ausgangsspannung aus. Entweder man lebt nun mit der etwas niedrigeren 
Ausgangsspannung oder man erhöht den oberen bzw. reduziert den unteren 
Widerstand etwas. Etwas Trimmbares kann da das Leben schon vereinfachen.

Gruß

Carsten

von Dietrich L. (dietrichl)


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Ein Hinweis, damit Karsten M. beim Nachbau nicht zu sehr enttäuscht 
wird:

Mit einem Spannungsregler gibt es 2 Probleme:

1. Das geht nur in einer Fahrtrichtung. Also Umpolen ist nicht. Eine 
einfache Lösung fällt mir spontan aber nicht ein.

2. mir einem 78xx-Regler gehen ca. 2V "verloren", d.h. die 
Ausgangsspannung ist 2V kleiner als die Fahrspannung. Fährt man also 
langsam in die Kurve kann die Bahn dann stehen bleiben. Da bräuchte er 
schon einen Low Drop-Out Regler(LDO).


Gruß Dietrich

von Karsten M. (0karsten)


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Hallo,

danke erst mal. Ich denke, ich werde erst einmal etwas versuchen. Wenn 
ich nicht weiterkomme melde ich mich wieder.

Gruß
Karsten

von Wilhelm F. (Gast)


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Karsten M. schrieb:

> danke erst mal. Ich denke, ich werde erst einmal etwas versuchen.

Also vom Himmel kommt da nichts gefallen!

Ich dachte ja zwischendurch mal an einen uralten Längsregler mit Z-Diode 
und Leistungstransistor, so wie man das in Zeiten vor den integrierten 
Spannungsreglern hatte. Aber da fällt auch Spannung ab, und er verhält 
sich bei kleinen Spannungen sicherlich schlecht..

von Axel S. (a-za-z0-9)


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Wilhelm Ferkes schrieb:

> Ich dachte ja zwischendurch mal an einen uralten Längsregler mit Z-Diode
> und Leistungstransistor, so wie man das in Zeiten vor den integrierten
> Spannungsreglern hatte. Aber da fällt auch Spannung ab, und er verhält
> sich bei kleinen Spannungen sicherlich schlecht..

Das wäre auch mein Vorschlag gewesen. Den Spannungsverlust kann man 
recht nahe an die 0.7V Flußspannung der BE-Strecke bringen - kommt drauf 
an wie niederohmig man den Basiswiderstand machen und wieviel Leistung 
folglich in der Z-Diode verbraten will.

Gerade bei niedrigen Eingangsspannungen würde sich die Simpel-Schaltung 
vorhersagbarer verhalten als ein 78xx Dreibein. Sie würde z.B. nicht 
schwingen.

Was den Betrieb bei beiden Polungen angeht: ich habe gerade mal 
gezeichnet wie das aussieht, wenn man einen Serienregler für positive 
Spannung (npn-Transistor) und negative Spannung (pnp) über entsprechend 
gepolte Dioden an die Eingangsspannung hängt und ausgangsseitig parallel 
schaltet. Dann würde der jeweils inaktive Transistor über die in 
Durchlaßrichtung arbeitende Z-Diode einen Basisstrom bekommen. Abhilfe: 
eine weitere Diode in Reihe mit jeder Z-Diode schalten, die in diesem 
Reverse-Betriebsfall sperrt. Müßte funktionieren.


XL

von Thomas (Gast)


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Ein Transistor in Kollektorschaltung zwischen dem geraden Gleis und der 
Kurve, angesteuert mit etwas über 10V an der Basis, sollte zumindest für 
eine Fahrtrichtung funktionieren.

von Wilhelm F. (Gast)


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Axel Schwenke schrieb:
> Wilhelm Ferkes schrieb:
>
>> Ich dachte ja zwischendurch mal an einen uralten Längsregler mit Z-Diode
>> und Leistungstransistor, so wie man das in Zeiten vor den integrierten
>> Spannungsreglern hatte. Aber da fällt auch Spannung ab, und er verhält
>> sich bei kleinen Spannungen sicherlich schlecht..
>
> Das wäre auch mein Vorschlag gewesen. Den Spannungsverlust kann man
> recht nahe an die 0.7V Flußspannung der BE-Strecke bringen - kommt drauf
> an wie niederohmig man den Basiswiderstand machen und wieviel Leistung
> folglich in der Z-Diode verbraten will.

So weit ich oben im Ausgangstext sehe, müßte der Spannungsabfall an 
einer Begrenzungsschaltung schon gering sein, denn sonst bleiben seine 
Züge bei niedrigeren Spannungen in der Kurve stehen. Wenn die 
Fahrspannung z.B. mal 6V beträgt, da geht es einfach nicht mehr, wenn 
das Kurvenstück nur noch 3V hätte.

Darum schlug ich oben in meinem ersten Beitrag auch eine OP-Schaltung 
Spannungsfolger mit Z-Diodenbegrenzung und Leistungsausgang vor, damit 
könnte die Spannung in der Kurve haargenau an die sonstige Spannung 
angeglichen werden. Allerdings: Das brauchte ein weiteres Netzteil. 
Lohnt sich für eine einzelne Kurve wohl nicht, eher bei größerer Anlage.

Bahntrafos haben doch meistens auch einen separaten galvanisch 
getrennten festen Wechselspannungsausgang mit höherer Spannung für 
sonstige Zwecke wie Beleuchtung. Vielleicht läßt sich sowas verwerten. 
Allerdings kenne ich die aktuelle Hobby-Eisenbahntechnik weniger, bin 
kein Hobby-Bahner.

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