Verlichting in wagons: schakelschema

[BramvanLeeuwen]

Omdat iemand twijfelde aan de veiligheid van verlichting in wagons op een digitale baan heb ik nog even het schakelschema getekend van de schakeling die ik in mij wagons gebruik voor de verlichting:

De vier diodes in een vierkant zitten in één smd-brugcel. De linker weerstand kies ik ook wel kleiner dan 1kΩ b.v. 470Ω. Hij dient er voor om bij het laden van de condensator de stroom klein te houden. De weerstand van 10kΩ kan groter of kleiner gekozen worden afhankelijk van de efficiency van de led's en van hoeveel licht je in de wagons wilt hebben. Daarmee kun je spelen. Het kan ook een smd-exemplaar zijn, gezien de kleine stroom. Als aanvoerdraden kies ik dun lakdraad. Die zijn makkelijk op de smd-elementen te solderen.
De condensator mag ook wat groter zijn, b.v. 100μF, afhankelijk van hoeveel ruimte je hebt. Het kan goed een tantaalcondensator zijn, die zijn het kleinst, maar je kunt ook een elco gebruiken. Bij mij is ruim 47μF (16V) voldoende om stroomonderbrekingen (en dus geflikker) op te vangen. De stromen wil je ook zo klein mogelijk houden. De led in de schakeling is bij mij meestal een serietje van drie leds op een plakstrip die ik tegen het dak van de wagon plak.

De schakeling is veilig, de stroomopname is beperkt. Er kan beslist geen stroom van de condensator naar de baan vloeien, want dan zou de stroom tegen de (diode)pijlrichting in moeten lopen. De diode verhindert dat (sperrichting) van de diode.

[Remos112]

Zo hebben wij het ook ongeveer gedaan alleen de exacte waardes van de weerstanden zal per gebruikte led verschillen. Wij hebben wel een wat grotere capaciteit Condensator gebruikt, de reden dat dit kon is omdat we voor een 10V model hebben gekozen, die aanzienlijk kleiner zijn dan bijv 20 of 32V
Wel even rekening houden dat de weerstand aan het begin van het circuit zorgt voor een spanning niet hoger dan 10V natuurlijk.

[railrene]

Iets wat ik me al een tijdje afvraag, sorry als ik een topic even kaap maar het heeft er mee te maken:

Stel nou dat je een groot aantal (tientallen) rijtuigen met dit soort schakelingen er in op je digitale baan hebt staan. Die condensators (condensatoren?) gaan bij het inschakelen van de spanning meteen allemaal tegelijkertijd opladen (want ze zijn helemaal leeg getrokken na het uitschakelen van de spanning).

Trekt dat dan niet heel even best veel stroom? Zodat de centrale misschien denkt dat er kortsluiting is?

Iemand ervaringen daarmee? Denk ik verkeerd?


Mvrgr,
René

[BramvanLeeuwen]

Hoi René,
Ja, dat had ik in het begin ook. Als er teveel stroom wordt getrokken reageert het systeem hetzelfde als bij echte kortsluiting. De stroom wordt dan afgeschakeld. Sommigen noemen dat, ten onrechte, ook wel kortsluiting.

Ja, alles heeft zijn prijs, maar wat je kunt doen is de oplaadweerstanden (hier 1K) groter maken. Dan duurt het wat langer om de condensatoren op te laden. De capaciteit van de condensator kleiner maken kan ook (in samenhang net een grotere oplaadweerstand).
Dan wordt de kans op geflikker wel groter, tenzij je ook de andere weerstand (10k) groter maakt, maar dan heb je minder licht.

Je kunt, als je met Dinamo werkt, de kortsluitafschakeling minder kritisch zetten (er zijn geloof ik drie stappen). De handleiding van Dinamo is daar onduidelijk over, maar Dinamo staat dan eigenlijk geen grotere stroom toe, maar wacht nog even met afschakelen en kijkt dan nog een keer wat de stoom is. De oplaadstroom naar de elco neemt snel af, en dan even later lukt het wel, de stroom is dan onder het toegestane maximum.
Dat laatste wordt vaak aanbevolen, maar ik zelf houd toch wel erg van kleine stroompjes en weinig gevonk, en ook Dinamo heeft zijn grens.

Een eenvoudig recept heb ik dus niet. Het blijft wikken en wegen bij mijn geëxperimenteer. Maar ik kom er altijd wel uit. Die wagonverlichting hoeft helemaal niet zo fel te zijn. De (moderne) leds moet je zeker geen 20 mA laten trekken, behalve misschien in de discowagon.

[TonN]

Kan je je baan niet in segmenten verdelen en die door middel van een schakelaars stuk voor stuk aanzetten?

Je zou ook nog een spoel kunnen plaatsen tussen de plus van de brugcel en de bovenkant van de 10k weerstand/condensator.

[Pjotr]

Het probleem van te hoge inschakelstromen is vrij eenvoudig op te lossen met een extra diode en een voorschakelweerstand in de keten.
Hiermee beperk je de laadstroom, maar het ontladen gaat dan zonder de beperking.

Kijk maar bij onze oosterburen. Dit schema laat het goed zien.
https://www.1001-digital.de/pages/baste ... atoren.php

[BramvanLeeuwen]

Dat is een andere oplossing inderdaad. Maar een nadeel is dat de condensator langzamer wordt opgeladen, maar nu ik er over nadenk zal dat geen groot nadeel zijn, want de wielen zullen toch wel zeker de helft van de tijd contact maken, lijkt me zo. Voordeel is zeker dat de schakeling eenvoudiger wordt (iets minder werk, maar niet goedkoper). Nadeel lijkt me ook dat de voeding niet symmetrisch belast wordt, maar ik weet niet hoe zwaar dat nadeel weegt. Qua ruimtebeslag maakt het niets uit: de condensator is de grote joekel. Ik ga het toch eens uitproberen, denk ik.

[Zaunkönigs Bahn]

Omdat iemand twijfelde aan de veiligheid van verlichting in wagons op een digitale baan heb ik nog even het schakelschema getekend van de schakeling die ik in mij wagons gebruik voor de verlichting:

De vier diodes in een vierkant zitten in één smd-brugcel. De linker weerstand kies ik ook wel kleiner dan 1kΩ b.v. 470Ω. Hij dient er voor om bij het laden van de condensator de stroom klein te houden. De weerstand van 10kΩ kan groter of kleiner gekozen worden afhankelijk van de efficiency van de led's en van hoeveel licht je in de wagons wilt hebben. Daarmee kun je spelen. Het kan ook een smd-exemplaar zijn, gezien de kleine stroom. Als aanvoerdraden kies ik dun lakdraad. Die zijn makkelijk op de smd-elementen te solderen.
De condensator mag ook wat groter zijn, b.v. 100μF, afhankelijk van hoeveel ruimte je hebt. Het kan goed een tantaalcondensator zijn, die zijn het kleinst, maar je kunt ook een elco gebruiken. Bij mij is ruim 47μF (16V) voldoende om stroomonderbrekingen (en dus geflikker) op te vangen. De stromen wil je ook zo klein mogelijk houden. De led in de schakeling is bij mij meestal een serietje van drie leds op een plakstrip die ik tegen het dak van de wagon plak.

De schakeling is veilig, de stroomopname is beperkt. Er kan beslist geen stroom van de condensator naar de baan vloeien, want dan zou de stroom tegen de (diode)pijlrichting in moeten lopen. De diode verhindert dat (sperrichting) van de diode.

Ik heb er een tijdje over na moeten denken, maar je schema klopt niet. Dat je een gelijkrichtbrug toepast is een goede oplossing. Echter de brug wordt onevenwichtig gevoed. Je moet ook op de andere poot van de baanspanning een weerstand opnemen. Door het toepassen van de gelijkrichtbrug heb je een positieve kant en een negatieve kant in het DCC signaal, de 0 ligt ergens in het midden van de golfvorm. Ik weet niet hoeveel spanning je op de rails zet met DCC, dus ik kan verder ook geen berekeningen maken. Zo vind ik de 10K weerstand voor de leds nogal fors. Ook de condensator van 47μF lijkt mij overdreven groot, maar wellicht dat je proefondervindelijk hebt uitgevonden dat deze waarde de minste knipperingen geeft, maar wel meer stroom trekt bij het opladen.

[BramvanLeeuwen]

Beste Joop,
dat de weerstand van 10 kΩ groot is, daar ben ik het mee eens. Dat is ook de grootste weerstandswaarde die ik op deze plek toepas. Er zijn leds in de handel die dan voldoende licht geven. Ik schreef geloof ik ook dat ik de waarde aanpas op de leds. Eerlijk gezegd zou ik wat wagons moeten openmaken om te kijken wat ik waar heb toegepast. Maar sommige leds geven bij heel weinig stroom al voldoende licht voor een wagon. Mijn filosofie is: niet meer stroom als nodig. Het hangt er ook van af of er al een weerstand in de ledstrip zelf zit. Als je experimenteert: 1 kΩ is wel het minimum. Het ligt er ook aan of er al dan niet al een weerstand in de ledstrip zit en natuurlijk of je je baan 'met verlichting' in een verduisterde ruimte of in het zonlicht wilt bekijken. Ikzelf houd van een bescheiden verlichting van de baan, dat komt op mij natuurgetrouwer over.
Over de condensator: Ik las dat anderen soms condensatoren van 100μF gebruikten. Dat heb ik geprobeerd, maar mijn wagons gaven toen nog meer dan een seconde licht na uitschakelen van de stroom. Dat vond ik te gortig en toen ben ik één stapje kleiner gegaan. Toen paste het netjes en werkte het goed. Misschien kan het nog een stap kleiner, (10μF) maar dat heb ik niet uitgeprobeerd. Ik vrees alleen dat je dan weer geflikker krijgt, dat moet uitgeprobeerd worden, zou ik denken, maar bij 10μF en 15V sla je maar 10μF x 15V= 0,15mC op op de condensator. Bij 1mA stroom door de led kan de led maar 0,15s op de lading branden. Dat leek me toch aan de krappe kant.
Met je vermoeden van onevenwichtigheid ben ik het niet eens. In een serieschakeling maakt het voor de stroom niet uit in welke volgorde de weerstanden in het circuit staan. Het maakt ook voor de spanningen over de elementen niet uit. Het enige effect is dat de hoogte van de potentialen in de wagon anders is, maar daar zullen de elementen niets van merken. Ik denk dat je een redeneerfout maakt,

[Zaunkönigs Bahn]

Wat elektrolytische condensatoren betreft, de waarde zijn los van spanning vaak de reeks 10, soms 15, 22, soms 27, 33, 47 en soms 56 en 68. Hangt erg af van merk, spanning, temperatuurbereik en toepassing. De opgegeven waarden kun je delen door 10 of vermenigvuldigen met 10 of 100 voor de gangbare waarden.
Bij gelijkspanning heb je gelijk, maar dan pas je geen gelijkrichtbrug toe. Wat er nu gebeurt is dat in de positieve helft van de golfvorm de weerstand voor de brug staat en dat in de negatieve helft van de golfvorm de weerstand na de brug staat. In de gelijkrichtbrug wordt dan een "andere" route genomen. Daarmee heb je dus een plus en min die varieert en daarmee dat leds dus niet dezelfde lichtuitstraling houden. Dat helpt het effect van knipperen, alleen de frequentie van DCC is vrij hoog, dus de vraag wordt dan of ons oog dat kan volgen. De onderdelen in de schakeling kunnen dat wel. Met name de elco zou dat wel eens niet fijn kunnen vinden, maar hangt erg af van type en leverancier.

[jabesse]

Ehm, die wil ik graag nuanceren. Het maakt geen fluit uit of stroom als eerste door een weerstand gaat of als laatste. De spanning over de LED is in beide golfdelen hetzelfde, en de helderheid van de LED dus ook. (Het klopt dus wat Bram zegt.)
Het knipperen komt doordat het nog steeds een golf is, waarvan (door de gelijkrichter) de onderste helft naar boven is geklapt. Nog steeds golvens dus. De elco vlakt dat golven af.

[BramvanLeeuwen]

Hoi Joop,
je moet maar eens de stroom tekenen in beide richtingen. Dan zie je dat het niet uitmaakt. Je moet bedenken dat aan beide kanten van de condensator dezelfde stroom loopt De twee platen krijgen precies dezelfde maar tegengestelde lading.
Het is wel zo dat in mijn schema de potentaal van de condensator als geheel op en neer gaat. De capaciteit van een metalen cilindertje is echter minder dan 1pF. De capaciteit tussen de platen doet dan niet mee. Misschien denk je daar aan, maar dat speelt alleen een rol bij zeer, zeer hoge frequenties.