Hallo zusammen, ich beschäftige mich im Hobbybereich mit Modellbahn und etwas Elektrotechnik. Im Netz bin ich auf eine Schaltung gestoßen, die ich ganz gerne nachbauen und programmieren würde. Konkret handelt es sich um einen Rückmeldedecoder, der erkennt ob auf einem Gleisabschnitt ein Zug (Verbraucher) steht. Das Gleissignal ist nicht anderes als eine 18V Wechselspannung. Im Anhang habe ich mal die Schaltung verlinkt. Kurz zu Erklärung: Gleis 1 ist die Wechselspannung aus meinem Trafo. Diese wird über die Klemme X5 auf meine Gleisabschnitte gelegt. Ich verstehe die Funktion der Schaltung nicht ganz. Das die Dioden in beide Richtung ausgeführt sind und auch der OK beide Richtung macht schiebe ich auf die Tatsache das wir eine Wechselspannung haben und somit die Polung egal ist. Allerdings bin ich mir unsicher wie genau hier der Stromsensor funktioniert? Laut Angabe des Autor hat die Schaltung eine Empfindlichkeit von 7mA. Kann mir jemand diesen Teil der Schaltung erklären? Ich verstehe den Zusammenhang der Dioden mit dem OK nicht. Und die Schaltschwelle von 7mA kann ich mir auch nicht erklären. PS: Hier der Link zu dem original Beitrag: https://www.digital-bahn.de/bau_s88n/as88-n_2v5.htm Würde mich sehr über Hilfe freuen. Würde das ganze gerne auf dem Steckbrett nachbauen. Aber ohne Verständnis für die Schaltung wird das nichts. Viele Grüße Marcel
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Die Dioden X1-X4 müssen den Fahrstrom aushalten können. Der Optokoppler kann nur einige mA. Deshalb die Parallelschaltung.
7-8mA sind die typischen Ströme, die ein OK benötigt, um das Signal zu übertragen.
Dx1 bis Dx4 begrenzen den Spannungsabfall am Sensor. Die Differenz der Vorwärtsspannungen der Dioden V_f(Dx1)+V_f(Dx2) - V_f(OKx) legt zusammen mit dem Widerstand R3(x-1) den Strom für die Eingangsseite der OC fest. Ob der OC nun ausgerechnet bei 7mA ein Signal liefert, hängt auch davon ab, wie das Signal am Ausgang ausgewertet wird. Nimm dir LTSpice und simuliere die Schaltung
Super vielen Dank für die schneller Erklärungen. Jetzt ergibt es langsam Sinn. Allerdings komme ich rechnerisch nicht auf die 47 Ohm R3(X-1). Die Dioden haben eine UF von 1,25V. Der Ok hat eine UF von 1.2V und eine IF von 20mA (max 50mA). Die Spannungsquelle liefert 18V AC (max 20V). Durch die Dioden sollte sich die Spannung auf ca. 9V halbieren. 9V - 1,2V = 7,8V 7,8V / 0.02A = 390 Ohm Ich hab das Gefühl ich bin hier komplett auf dem Holzweg.
Marcel A. schrieb: > Ich hab das Gefühl ich bin hier komplett auf dem Holzweg. Sehe ich auch so ;-)
1 | 1.25 V * 2 - 1,2 V = 1.3 V |
2 | 1.3 V / 47 Ω = 28 mA |
Ein Strom von 28 mA für den armen Optokoppler erscheint trotzdem arg hoch.
p.s. Laut Datenblatt der MURS140 liegt V_f allerdings bei 1A typisch eher im Bereich 0.75 bis 0.96V (Figure 6). Damit kommt man dann für die LEDs auf einen Strom von 15 mA, was immer noch reichlich, aber ok ist.
Danke für die Erklärung Wolfgang. Allerdings verstehe ich den Zusammenhang zwischen den Dioden und den Widerstand noch nicht so ganz. Wie kommst du auf deine Formel zu Berechnung? Bzw wieso beschränken die Dioden in Kombination mit dem Widerstand den Strom? Vielen Dank und Grüße Marcel
Die Spannung über die Dioden in Flussrichtung ist vom Storm abhängig aber ca. 0,7-1V. An den beiden Dioden D11/D12 oder D13/D14 hast du dann max ca. 2V. Der Optokoppler ist in Reihe mit 47R parallel. Damit ist der Stom am OK =(Spannung an z.B. D11/D12 - Spannung Uf am OK)/47R
Kann es sein daß sich eine diode die parallel zu einem Widerstand geschaltet ist anders verhält?? Für mich liegt am OK 18V an. Der kann 1,2 V bei 20mA. Also Versuche ich die ganze Zeit einen Vorwiderstand nach dem Ohmsche Gesetz zu berechnen. Ich verstehe einfach nicht was die Dioden damit zu tun haben das der Strom durch den Ok begrenzt ist.??
Marcel A. schrieb: > Ich verstehe einfach nicht was die Dioden damit zu tun haben das der > Strom durch den Ok begrenzt ist. Nicht der Strom wird maßgeblich, sondern erstmal die Spannung an der Stelle begrenzt, durch 2x UF der beiden Dioden, über die fallen dann max 2,5 V ab, wenn damit der Strom-Fluß dadurch gemessen werden soll! Das stellt damit für den OK eine U-Quelle dar, welche aus der max. 2x UF dann einen Strom ableitet da parallel geschalten, also der R in Reihe mit der LED vom OK sieht max. eine U von 2,5 V aber nur in Durchfluß-Richtung https://www.reichelt.de/gleichrichterdiode-400-v-1-a-case-403a-murs-140-smd-p42001.html UF = 1,25 V pro Diode Also rechne mal selber
Marcel A. schrieb: > Für mich liegt am OK 18V an. Nein, die 18V teilen sich auf auf die Lok, die auf dem Gleis steht und den OC, d.h. 16V_RMS für die Lok und 2V für die hintereinandergeschalteten Dioden. Der OC wird mit den 2V betrieben, wie oben schon beschrieben. Niemand schrieb: > https://www.reichelt.de/gleichrichterdiode-400-v-1-a-case-403a-murs-140-smd-p42001.html > UF = 1,25 V pro Diode Wie kommst du auf die 1.25V? Hier geht es wohl kaum um den Kurzschlussfall an einem 100W Trafo (Figure 6. Typical Forward Voltage)
https://www.reichelt.de/gleichrichterdiode-400-v-1-a-case-403a-murs-140-smd-p42001.html MURS 140 Elektrische Werte URRM 400 V *UF 1,25 V* IF(AV) 1 A IFSM 35 A IR 5 µA Die Zeit mir noch das DB genauer anzuschauen brauch ich nicht, weil so Kleinigkeiten noch nicht das Thema dabei sidn.
Sogar unter 1V bei der 50V Type Maximum Instantaneous Forward Voltage (Note 1) vF > *0.875 V* Die Formatierung der Schrift hier ist aber auch sehr aufwändig gelöst.
Danke für euren ganzen Tipps und Bemühungen den Sachverhalt zu erklären. Ich muss aber gestehen daß sich mir das ganze nicht erschließt. So wie ich das sehe habe ich eine Parallelschaltung von Ok und Dioden. Somit ist meinem Verständnis nach überall 18V anliegend und der Strom teilt sich auf. Daher auch mein Gedanke daß 47 Ohm zu wenig sind um den Ok an 18v zu betreiben. Ich habe das ganze Mal im Simulator laufen lassen. Und offensichtlich funktioniert die Schaltung ja auch. Mir erschließt sich einfach nicht was die beiden Dioden damit zu tun haben den Strom durch den Ok zu begrenzen. Mir fehlt hier offensichtlich elementares Wissen in der Elektrotechnik. Vielen Grüße Marcel
Marcel A. schrieb: > Somit > ist meinem Verständnis nach überall 18V anliegend und der Strom teilt > sich auf. Daher auch mein Gedanke daß 47 Ohm zu wenig sind um den Ok an > 18v zu betreiben. Grundlagen E-Technik Reihen- u. Parallel-Schaltung, Spannungen u. Ströme verhalten sich dabei wie bitte? In der Reihenschaltung ist der Strom überall gleich hoch, nur die U-Abfälle sind entsprechend dem R proportional des R-Wertes zum Strom I = U/R . Die beiden Dioden in Reihe u. dann gesamt in Reihe zum Strom-Fluß inkl. Verbraucher sidn da ein Ausnahmefall weil über diese eine definierte U in Bezug zum Stromfluß abfällt, da gibt es keinen R-Wert zum Rechnen, der ergibt sich aus der Addition der beiden Uf-Werte u. muß vom Rest abgezogen werden. Nun verstanden? Die Fluß-U der beiden Dioden ist auch noch abhängig vom Strom-durchfluss in diesen. Im Datenblatt nachzulesen. Deine Strom-Sensor-Auswerteschaltung hat keine nur 0 oder 1-Werte, oder doch?
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Mal es mal etwas anders auf, im Bild zur Vereinfachung nur eine Stromrichtung. Der Strom fließt über D1 und D2. Dabei fällt die Spannung um 2 mal Vf ab. Das ist die einzige Spannung, die der Optokoppler sieht - das ist seine "Versorgungsspannung". Ob die untere Leitung dutzende/hunderte Volt höher oder niedriger liegt, ist dem vollkommen schnuppe.
Niemand schrieb: > Die Zeit mir noch das DB genauer anzuschauen brauch ich nicht, weil so > Kleinigkeiten noch nicht das Thema dabei sidn. Wie lange brauchst du denn, um auf den Link zu klicken. Dir sollte klar sein, dass es keine ideale Diode gibt. Niemand schrieb: > In der Reihenschaltung ist der Strom überall gleich hoch, nur die > U-Abfälle sind entsprechend dem R proportional des R-Wertes zum Strom I > = U/R . Niemand schrieb: > Die beiden Dioden in Reihe u. dann gesamt in Reihe zum Strom-Fluß inkl. > Verbraucher sidn da ein Ausnahmefall weil über diese eine definierte U > in Bezug zum Stromfluß abfällt, da gibt es keinen R-Wert zum Rechnen, Für eine Diode gilt das genauso. Wenn man allerdings nicht in der Lage oder zu faul ist, den relevanten Widerstandswert am Arbeitspunkt aus der Kennlinie zu bestimmen, strandet man schnell. Das ist aber kein Grund, für die Dioden hier eine völlig irreführende Uf zu nennen.
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