Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Elektronische Schwungmasse


von Bernd F. (metallfunk)


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Das Problem: Eine Modelllokomotive ( Spur 1, fast 2 Kilo schwer )
stoppt bei Stromausfall sehr brutal.

Das liegt am verbauten Schneckengetriebe.

Für eine mechanische Schwungmasse ist kein Platz.

Bleibt eine elektronische.
Aber auch hier wird es eng. Mit Goldcaps lässt sich da schon
einiges machen.

Aber, wieso eigentlich 2 Pakete ? ( Für Vor und Rücklauf jeweils
eins )

http://alte-modellbahnen.xobor.de/t19675f15-quot-Elektronische-Schwungmassen-quot-mit-Hilfe-von-Elektrolyt-Kondensatoren.html

Könnte man nicht eine Art bistabiles Relais dazwischen setzen und
die Hälfte der Kondensatoren einsparen. Das würde das Platzproblem
lösen.


So ein Motor beginnt bei 1,5 V mit seiner Arbeit.
Maximum sind 16 V.

Grüße Bernd

von Stefan (Gast)


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Bernd Funk schrieb:
> stoppt bei Stromausfall sehr brutal.

warum pufferst Du nicht die Spannungsversorgung?
Stefan

von Nico (nico123)


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Und wieviel Leistung hat der Motor?

@Stefan: Genau das hat er vor!

: Bearbeitet durch User
von Stefan (Gast)


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Nico ... schrieb:
> @Stefan: Genau das hat er vor!

Nicht in der Lok ... die Spannungsversorgung!
Stefan

von Nico (nico123)


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Stefan schrieb:
> Nicht in der Lok ... die Spannungsversorgung!

Ahhh....gute Idee!

von Bernd F. (metallfunk)


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In der Spannungsversorgung bringt das nichts.

Die Lok fährt ja über ein verschmutztes Gleis, eine Weiche usw:

Die elektronische Schwungmasse muss in der Lok sein.

Bei Spur 1 ( 1: 32 ) sollten 5 cm Gleis ohne Strom noch
überfahren werden.

Das Teil ( Lok) ist ja 30 cm lang.

Im Moment blockieren die Räder in Millisekunden. Die Geräusche
vom Getriebe sind auch eher unanständig. :)

Das mit den Goldcaps ist ja schon eine bewährte Sache.
Blöd finde ich, das man für beide Fahrtrichtungen ein Paket C's braucht.
Die müssen ja auch möglichst unsichtbar ihren Platz finden.

Grüße Bernd

von Slow Mo (Gast)


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Kann man nicht die Ursache für den Stromausfall beheben? Fährst du 
Digital oder Analog?

von Michael H. (overthere)


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Goldcaps haben einen zuhohen Innenwiderstand. Schau mal nach Maxwell.
Nur als Beispiel:
http://www.ebay.com/itm/MAXWELL-ULTRACAPACITOR-BOOSTCAP-BCAP3000-2-7V-10pcs-/221296870189
Ist dann schon fast ne kleine Notstromversorgung ;)

von Axel R. (Gast)


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Wie groß sind die Kondensatoren jetzt, damit das einigermaßen 
funktioniert?
Welcher Ströme fließen bei Spur 1? Mit welchen Spannungen wird 
gearbeitet?

von Bernd F. (metallfunk)


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Slow Mo schrieb:
> Kann man nicht die Ursache für den Stromausfall beheben? Fährst du
> Digital oder Analog?


Kleine Ausfälle sind Systembedingt und nicht zu vermeiden.

Das geht völlig analog über einen Gleichstromtrafo 1-16V.

Wenn es irgendwie geht, kriegt der Motor eine Schwungmasse
angeflanscht, und gut ist.

Hier ist ein extremes Platzproblem. Schwungmasse am Motor geht nicht.

Im Lokkessel wäre noch 25mm Durchmesser und 60 mm lang frei, da wäre
halt noch Platz für die Goldcaps.

Das mit den Pufferkondensatoren ist ja ein bewährtes Mittel,
um dieses Problem zu lösen.

Ich frag mich ja nur, ob man durch eine trickreiche Schaltung
mit einer Kondensatorbatterie nicht beide Fahrtrichtungen
bedienen könnte.

Grüße Bernd

von Frank D. (Firma: Spezialeinheit) (feuerstein7)


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Vieleicht so, allerdings gibt das Probleme beim schnellen 
Fahrrichtungswechsel.

von Axel R. (Gast)


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Bernd Funk schrieb:
> Ich frag mich ja nur, ob man durch eine trickreiche Schaltung
> mit einer Kondensatorbatterie nicht beide Fahrtrichtungen
> bedienen könnte.

geht sicher. Sind ja hier genug "Pfiffige" Leute unterwegs.
Kannst Du uns mal ein multimeter in die Stromversorgung legen und über 
den üblichen Fahrstrom berichten, bitte?

von Axel R. (Gast)


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Den Motor musst Du noch vom Linken Teil abtrennen...

von Bernd F. (metallfunk)


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Axel R. schrieb:
> Wie groß sind die Kondensatoren jetzt, damit das einigermaßen
> funktioniert?
> Welcher Ströme fließen bei Spur 1? Mit welchen Spannungen wird
> gearbeitet?


Bisher gibt es keine Pufferkondensatoren.

Morgen bau ich das mal zusammen und messe.

Der kleine Faulhabermotor bewegt die Lok ab 1,5 V,
bei 14 V ist die Höchstgeschwindigkeit erreicht.

Aber, morgen messe ich auch mal die Aufnahme.


Obwohl bei Spur 1 Alles drastisch größer ist als bei H0,
so sind die Motoren kaum leistungsfähiger.

Der Rollwiderstand auf Gleis ist minimal.

von Axel R. (Gast)


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Bernd Funk schrieb:
> Obwohl bei Spur 1 Alles drastisch größer ist als bei H0,
> so sind die Motoren kaum leistungsfähiger.

ich dachte, es wäre fast schon "Gartenbahn" Dimension.

reichen 50mF ? die gibt es auch ungepolt und Stromtragfähig, also 
niederohmig.
machen auch bis 16V, ich habe bisher nur die 5Volt-Typen in Arbeit.
google --> avx bestcap
http://www.avx.com/docs/catalogs/bestcap.pdf

von alex (Gast)


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Eine Alternative könnte auch sein, in die Speiseseite (beim 
Trafo-Ausgang) eine große Induktivität in Serie zu schalten.
Wenn der Kontaktwiderstand der Räder zunimmt, treibt die den Strom noch 
weiter...

Da wär dann das Platzproblem auch gegessen.

von alex (Gast)


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Und wenn man auf die Geise greift, wenn der Zug ein Kontaktproblem hat, 
dann merkt man das auch :-)

von Jörg E. (jackfritt)


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Ich würde Akku nehmen. Den lädst du whärend der Fahrt und beim bremsen 
per PWM den Motor abbremsen. Könnte evtl. Klappen. Da könnte eine Zelle 
reichen.

von Axel R. (Gast)


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unipolarer Zwischenkreis, den Motor in eine H-Brücke, die Polarität der 
Gleisspannung dient nun nur noch der Richtungsinfromation.
So in der Art. Ist aber sicher wieder zu hoch gegriffen, oder?

von Jobst M. (jobstens-de)


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alex schrieb:
> Eine Alternative könnte auch sein, in die Speiseseite (beim
> Trafo-Ausgang) eine große Induktivität in Serie zu schalten.

Nein, in die Lok!
Parallel zu den Abnehmern noch einen Kondensator, los gehts ...

Gruß

Jobst

von Krangel (Gast)


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Hi,

tja ist leider nicht so einfach.

Das Einfachste Lösung ist die, mit den von Axel R. empfohlenen avx 
Bestcap. Da es die aber nur bis 12V gibt, müssen zwei in Reihe, und zur 
Sicherheit gegen Überspannung braucht es noch ein paar Schutzdioden.
Wenn du die Bestcap bekommst, bist du mit ca. 100,-€ pro Lok dabei.

Bei der Schaltung mit dem Relais muss die Motor- und Kondensatorspannung 
um den Betrag der Relaisspannung vermindert werden. Die max. 
Fahrspannung am Motor wäre dann 16V minus Relaisspannung, also nur noch 
für Bummelzüge.

Die H-Brücke müsste analog von 1,6 bis 16V Volt arbeiten und den letzten 
Zustand bei Stromausfall beibehalten. Auch keine Standardschaltung.

Grüße

von Axel R. (Gast)


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Das Gute an den Dingern ist der geringe Innenwiderstand und das sie 
ungepolt sind. Parallel zur Reihenschaltung lässt sich ja jeweils eine 
bidirektionale TVS schalten. Viel Platz ist ja wohl nicht in der Lok. 
Kann man mal ein Foto vom Aufbau haben, bitte?
>...Stromausfall beibehalten. Auch keine Standardschaltung.

Es muss keine Standardschaltung sein, für zwei, drei Hunderter kann man 
sich schon mal austoben ;)

von Axel R. (Gast)


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edit:
dann kann man sich aber auch gleich nen teuren Motor oder was fertiges 
(gibt es da schon was fertiges?) kaufen.
Sollte also nicht soo teuer werden, oder?

von Bernd F. (metallfunk)


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Auf dem Teppich bleiben, bitte!

Die Digitalmodellbahner haben da wenig Probleme:
http://zoffi.net/MOBAZI/tipps/pufferelko/pufferelko.htm

Wenn man aber so wie, ich alte Schule fährt. ( Also nur ein
Trafo mit Regelung und Vor- und Zurückfahrt, wird die
Nutzung modernster Kondensatoren schwieriger.

Das Problem ist immer der Platzbedarf. Die einzig sinnvolle
Stelle in so einem Modell, wird von Motor und Getriebe beansprucht.

Hier hätte ich noch ein wenig Platz im vorderen Teil des Kessels.

Grüße Bernd

von Bernd F. (metallfunk)


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Hier sieht man es etwas besser.

von Krangel (Gast)


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Hi,

ja stimmt, zu viel Dioden. Vier Zenerdioden oder zwei TVS reichen.

Grüße

von Manfred G. (magroma)


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Hallo, ich habe noch eine andere Idee.

Die Lok fährt doch sicher nicht immer allein durch die Gegend. Vieleicht 
haben die Kondensatoren in einem Wagen dahinter Platz?

von Bernd F. (metallfunk)


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Das ist eine " Rangierlok ", die fährt ganz oft einsam
und alleine   :(


Grüße Bernd

von Tilo R. (joey5337) Benutzerseite


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Low-tech-ohne-ELektronik-Ansatz:

im Kessel hast du ja Platz. Was spricht dagegen dort einen zweiten Motor 
+ Schwungmasse einzubauen?

von Jürgen (Gast)


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>>Hier hätte ich noch ein wenig Platz im vorderen Teil des Kessels.

>>Hier sieht man es etwas besser.

Da kann man nicht besser sehen wieviel Platz noch ist - falsches Bild 
hochgeladen !? lock ist ja geschlossen...

Gruß,
JJ

von Manfred G. (magroma)


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Bernd Funk schrieb:
> Das ist eine " Rangierlok ", die fährt ganz oft einsam
> und alleine   :(

Eine Rangierlok, die nur alleine fährt, gehört auf's Abstellgleis und 
der Lokführer entlassen. ;-))

von Bernd F. (metallfunk)


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Das grundsätzliche Problem ist der Antrieb.

Heutzutage verwendet man Schneckengetriebe. Damit erledigt man
zwei Probleme sehr einfach.

1. Die 90 Grad Umlenkung zwischen Motor und Fahrwerk.

2. Eine möglichst große Untersetzung für vorbildgerechte Langsamfahrt.


Das hat aber auch seinen Nachteil: Schneckengetriebe sind fast
immer selbsthemmend. Das heißt: kriegt der Motor auch nur kurzfristig
keinen " Saft" , stoppt die Sache sehr brutal.

Der Lösungsweg ist die " Schwungmasse " am Motor.

von Frank D. (Firma: Spezialeinheit) (feuerstein7)


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Dann mach einen zweiten Motor mit Schwungmasse in den Kessel, mechanisch 
werden die Motoren nicht gekoppelt, nur elektrisch. Bei Stromausfall 
arbeitet der zweite Motor als Generator. Wie viel man damit rausholt 
weiß ich aber auch nicht, wird nicht die Menge sein aber vielleicht 
reicht es zum sanft bremsen. Motor und Schwungmasse lässt sich zumindest 
im Kessel platzieren, ob das reicht lässt sich leichter probieren als 
theoretisch erörtern.

von Bernd F. (metallfunk)


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Jürgen schrieb:
>>>Hier hätte ich noch ein wenig Platz im vorderen Teil des Kessels.
>
>>>Hier sieht man es etwas besser.
>
> Da kann man nicht besser sehen wieviel Platz noch ist - falsches Bild
> hochgeladen !? lock ist ja geschlossen...
>
> Gruß,
> JJ

Hmm, ganz am Anfang schrieb ich: 25 mm Durchmesser und 60 mm lang.
das wäre noch an Platz verfügbar. ( 26 oder 27 Durchmesser geht
bestimmt auch noch )

Ich muss mich also vielmals entschuldigen, dass ich keine
präzise Zeichnung ( DWG ) des Raumangebotes zur Verfügung gestellt habe.

Das liegt auch daran, dass es sich hier um ein Modell handelt,
das um 1946 begonnen wurde, und jetzt von mir beendet wird.
( Ich nehme einfach mal an, das der erste Erbauer gestorben ist )

Grüße Bernd  :- )

: Bearbeitet durch User
von D. V. (mazze69)


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Bernd Funk schrieb:
> Ich muss mich also vielmals entschuldigen, dass ich keine
> präzise Zeichnung ( DWG ) des Raumangebotes zur Verfügung gestellt habe.

Gut. Wann kommst du nach Hamburg zu Besuch des Elektronensynchrotons aka 
Masse eines Elektrons?

Btw. was mach dein Oerlikon-Schweißgerät? Schon Schnee von gestern?

von patsch007 (Gast)


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Wie viel Strom braucht der Motor eigentlich ?

von Axel R. (Gast)


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einen Daumen oder Zeigefinger als Maßstab wäre nicht schlecht gewesen.

BTW:  Was kostet so ein Lokdecoder?

von Roland E. (roland0815)


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Axel R. schrieb:
> einen Daumen oder Zeigefinger als Maßstab wäre nicht schlecht gewesen.
>
> BTW:  Was kostet so ein Lokdecoder?

Größe hat er doch gesagt:
Spur I

Für Spur 1 muss man so mit 50..100 Euroni rechnen.

von Stefan (Gast)


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Also meiner Erfahrung nach sind die einfachen Lösungen meist die besten.

Was ist also gegen die Induktivität in der Zuleitung einzuwenden?

Ist leicht auszuprobieren, z.B. mit einer Vorschalt-Drossel von einer 
Leuchtstofflampe.

von Krangel (Gast)


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Hi,

Stefan schrieb:
> Was ist also gegen die Induktivität in der Zuleitung einzuwenden?

wie soll das den funktionieren? Willst du durch den Induktionsfunken den 
Schmutz von den Gleisen brennen? Das wird die Räder an den Gleisen 
festschweißen.

Grüße

von Der Rächer der Transistormorde (Gast)


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Bernd Funk schrieb:
> Bleibt eine elektronische.

Ein Akku mit Ladeschaltung, ein bistabiles Relais und eine Schaltung die 
das ganze verzögert runterfährt (uC, 555 mit PWM und Mosfet ...) gehen 
nicht?

von Jörg E. (jackfritt)


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Sicher. Will nur scheinbar niemand ;)

von Axel R. (Gast)


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ich wür auch nen SI5515 als H-Brücke einsetzen und nen Tiny10 als 
Prozessor. Sollte ja wohl reinpassen, oder?
Software muss man sich dann mal ausdenken...
Wenn man dem ungepolten Cap umpolt, fährt da erstma garnichts :) Der 
muss ja umgeladen werden.

edit zu früh gedrückt.

Somit sind zwei getrennte Caps keine schlechte Idee.

von Bernd F. (metallfunk)


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Die Lösung mit 2 getrennten Caps gibt es seit 20 Jahren.

Meine Frage ist: Kann man durch eine trickreiche Schaltung
mit einer Kondensatorbatterie auskommen?

Die könnte dann natürlich recht groß sein.

Im digitalen Modellbahnbereich geht das längst.

Analog ( Steinzeit ) wird genau das schwierig.
Die Schaltung müsste sich die Polung " merken", und bis zur
Entladung der Kondensatoren beibehalten.


Grüße
Bernd

von Frank D. (Firma: Spezialeinheit) (feuerstein7)


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Was spricht den gegen die Variante mit dem zweiten Motor mit 
Schwungmasse, die Vorteile für dich wären:
- kostet fast nichts, nur ein zweiter Motor mit Schwungmasse
- keine Elektronik, beide Motoren werden lediglich mit ein Stück Draht 
parallel geschaltet
- kein Programmieren
- Platzsparende Lösung, Motor und Schwungmasse sind rund und passen 
perfekt in den Kessel
Die Drehrichtung des Motors mit der Schwungmasse läuft automatisch in 
die richtige Richtung. Fällt der Strom aus, arbeitet der Motor mit 
Schwungmasse als Generator und treibt den Fahrmotor an.
Fertig.

von Helge A. (besupreme)


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Schwungmasse am 2. Motor dürfte die einfachste und kostengünstigste 
Lösung sein.

Faszinierend die AVR Kondensatoren. Dabei ist einer 0.12F/16V. Wer 
vertreibt die Dinger?

von Winfried J. (Firma: Nisch-Aufzüge) (winne) Benutzerseite


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Die trickreiche Schaltung ist der Lockprozessor statt des Lockdekoders. 
Der interpretiert dann das analoge Eingangssignal und erkennt ob 
abgeschaltet oder unterbrochen wurde. Bei der Abschaltung ist das Gleis 
kurzgeschlossen bei der unterbrechung hochohmig. So weis er ob sofort 
anzuhalten oder auszurollen ist.  Gefahren wird aus dem Pufferakku 
welcher mit Wechselspannung über einen Gleichrichter geladen werden 
kann. das anliegen einer wechselspannung am Gleis signalisiert dem 
Prozessor die Ladeprozedur bei stillstehender Maschine. 
Fahrtrichtungssignal und Geschwindigkeit gibt das Gleis vor. Bei Voller 
Spannung kann gleichzeitig der Akku während der Fahrt geladen werden. 
Der Prozessor muss freilich auch kontinuierlich versorgt werden. ;)

von Wolfgang (Gast)


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Michael H. schrieb:
> Goldcaps haben einen zuhohen Innenwiderstand.

Die GoldCaps mit dem niedrigen Innenwiderstand heißen meist SuperCap. Da 
gibt es durchaus z.B. 1F mit 35mΩ (BZ125A105ZAB von AVX).
http://www.avx.com/docs/Catalogs/bestcap.pdf

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