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Realisierung einer einfachen Transistorschaltung

K

kone

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8
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Potsdam
Hallo alle zusammen,

Dies ist mein erster eigener Thread und ich hoffe, dass ich nicht völlig am Thema vorbei schreibe.

Ich bin gerade dabei, die alte Familienmodellbahn neu aufzubauen und plane eine Steuerung mit arduino zu realisieren. Der erste Schritt soll einfach die Bestromung eines einzelnen Streckenabschnitts sein. Auf diesem soll eine alte BTTB-Lok fahren.

Meine Idee ist, mit einem einfachen 12V-Netzteil das Gleis zu bestromen. Mit einem Transistor, der via arduino geöffnet bzw. geschlossen wird, soll die Geschwindigkeit dann reguliert werden. Das alles erstmal nur in einer Richtung.

So in etwa hätte ich mir das gedacht.
proxy.php


Als Netzteil hätte ich dieses hier im Sinn gehabt.

Meine prinzipielle Frage:
Kann das so funktionieren? Mache ich damit irgendetwas kaputt?

Ich bin für jede elektrotechnische Erfahrung dankbar!

Schöne Grüße,
kone
 
kone schrieb:
Kann das so funktionieren?
Zum Vergrößern anklicken....

Nein

Mache ich damit irgendetwas kaputt?
Zum Vergrößern anklicken....

ja .

- es fehlt die "Masse"-Leitung als Bezugspunkt für das Einschaltsignal für den Transistor - Masse Arduino <-> Emitter Transistor
- Netzteil falsch gepolt
- Basiswiderstand für den Transistor fehlt , oder soll es ein "digitaler Transistor" sein ? - die haben die Vorwiderstände schon mit drin

Und als vorerst letztes : man schließt bei NPN Transistoren den Emitter normalerweise an Masse an und nicht den Kollektor an + wenn man ein Massebezogenes Signal hat und eine Last schalten will . Die kommt zwischen + und Kollektor .

Das erstmal zum anfang . Zeichne nochmal neu , dann kann man weitersehen ;)
Die Diode lass dann auch gleich weg .
 
Tobi hat das schon mal gut erklärt. Ich möchte noch hinzu fügen dass analoge Steuerung der Fahrspannung mit dieser Anordnung sehr schwierig sein wird. Bringt denn der Arduino- Ausgang analoge Werte?
Am einfachsten wäre es, wenn mit Pulsweitentechnik gearbeitet wird. Dann mus der Transistor "nur" ein- oder ausschalten.
Die Diode soll den Arduino (5V- Ausgang?) vor höherer Spannung vom Transistor schützen? Dann wäre sie berechtigt.
 
Wenn da eine höhere Spannung vom Transistor zurückkommt dann ist selbiger schon lange breit . Ausserdem bilden die normalerweise eine Dreibeinbrücke wenn sie abrauchen und dann ist da nix mit höherer Spannung . Wenn er die Diode trotzdem drin lassen will kann er das , einen Widerstand braucht er aber trotzdem . Wenn Längsdiode drin dann sollte aber zusätzlich noch ein Widerstand nach Masse , sonst kann es bei einigen Transistortypen unschöne Erscheinungen geben , z.b. krauchen die Loks immer weiter ...
Zusätzlich empfielt sich dringend ein Darlingtontransistor oder ein Mosfet zu benutzen . Ein Mikrocontroller kann nicht sehr viel Strom liefern und der Stromverstärkungsfaktor von Transistoren die genügend Leistung treiben können ist auch begrenzt .
Mosfets sind da schon fast vorzuziehen , benötigen soweit keinen Treiberstrom ( ausser beim Umladen des Gate ) und haben recht geringe Verlustleistungen . Ausserdem gibt es Logiklevel Typen die direkt an den µC Pin angeschlossen werden können .
 
Hallo Männer,

Vielen Dank für eure Antworten. Gut, dass ich die Schaltung nicht blindlinks zusammengefummelt habe!

Punkt 1: Die Diode ist tatsächlich ein Schutz für den arduino-Eingang.

Punkt 2: Als ich damals mein arduino gekauft habe, wurden einige Beispielschaltungen mitgeliefert. Da war auch eine Schaltung dabei, wo mittels Transistor ein Gleichstrommotor angesteuert wird. Dabei wurde auch PWM angewendet. Ich seh mal zu, dass ich die Schaltung wiederfinde und baue dann meinen Plan entsprechend um.

Ich melde mich morgen wieder!
 
Hi kone,

sorry wenn ich jetzt direkt bin.
Dein "Erstentwurf" zeigt, dass Du von der Materie maximal gefährliches Halbwissen hast.
Da hilft nur Lesen, Lesen, Lesen ...

Und nicht einfach einen gefundenen Plan nachbauen wollen, sondern zunächst versuchen die Grundfunktion zu verstehen.

Wie hast Du Dir eigentlich die restliche Beschaltung und Steuerung gedacht? Der Prozessor alleine weiß ja auch nicht wie er Deine Lok steuern soll.
 
Moin,
Seh ich auch so.
Warum solch ein Konstrukt, wenn man einen einfachen Fahrtrafo, der keine Kenntnis der Elektronik voraussetzt, relativ günstig beschaffen kann?
Aber sicher läuft dieses Thema drei Wochen, bis sich alle "Elektriker" einig geworden sind.
Mit Modelleisenbahn hat das soviel zu tun, wie der Gartenzaun mit dem Hochofenprozess.
Grüße ralf_2
 
Hallo 1435er,

Halbwissen trifft es. Aber mit der Zeit wird schon noch fundiertes 2/3-Wissen daraus werden.

Mein Plan sieht zunächst vor, dass ich mit dem arduino Eingangssignale von Gleisbesetztmeldern auswerte und dann jeweils die zugehörigen Gleisabschnitte bestrome. Dafür will ich diese quasi-analogen PWM-Ausgänge des arduino nutzen, sodass ich auch ein vernünftiges Brems- und Anfahrverhalten hinbekomme. Die Besetztmelder will ich mir mit Fotowiderständen und Ultraschallsensoren selbst bauen. Die Schaltungen hierfür habe ich mir schonmal zusammengebastelt und erprobt.

Aber gerade die Bestromung der Gleisabschnitte stellt für mich schon noch Neuland dar. Diesen Schritt muss ich allerdings gehen und wie du richtig sagst auch vollständig erfassen, denn ich möchte hier eine (Halb-)Automatisierung etablieren. Das ist dann allerdings das Endresultat und damit erstmal noch Zukunftsmusik.

Nachtrag. Ralf:
Klar könnte ich das auch mit einem einfachen Trafo realisieren. Mir ist aber die Automatisierung wichtig. Außerdem kann man ja auch mal andere Wege gehen. Und arduino fetzt sowieso, was diese "Fizzikäl Kompjuting"-Geschichten angeht!
 
Als erstes würde ich eine Galvanische trennung zwischen Android und Moba einfügen. Also Android steuert Optokoppler an und der steuert dann erst die Fahrspannung. Wenn es Raucht, dann hinter dem OK und das Android überlebt.Kosten OK ca. 0,20-0,50€ , was kostet das Android?
ausserdem soltest du dich mit den grundlagen der Elektronik befassen, sonst wird da nix draus aus der Steuerung.
PS:
Besetztmelder mit Ultraschall und Fotowiderstände? Warum nicht einfach Stromfühler?
Und auch hier an OK´s denken!
 
Dafür wollte ich eigentlich eine Diode nutzen, aber Optokoppler sind natürlich auch lohnend. Ich werd mich mal umschauen!
Vor allem bei den Preisen! Auf Anhieb 10Stk. für 2,30 Euri gefunden. Nicht schlecht...
 
Hallo kone,

fast, nein eigentlich dasselbe, habe ich auch noch irgendwann mal vor (also Stromabschnitte mit Arduino schalten). Ich habe mich aber bisher mit dem Motortreiber (z.B. L293D) beschäftigt, der gleich 2 Abschnitte (= Motoren) pro Baustein schalten könnte (PWM) und nicht allzuviel kostet - steht auch auf der Arduino-Homepage als Beispiel.

So, das mal als alternativen Hinweis...
 
Hallo meinTT,

Was für ein erstklassiger Hinweis. Darauf bin ich bis jetzt noch nicht gestoßen.
Ich werde mir glaube ich so ein Teil direkt mal besorgen und mich dann nochmal melden. Das sieht viel einfacher aus, als alles selbst zu basteln.

Danke für den Tipp!

Wenn ich mir die entsprechenden Tutorials so durchlese, fällt mir auf, dass hier eine Dauerbelastung von nicht mehr als 600mA empfohlen wird. Reicht das aus? Die Versorgung mit einem 12V / 500 mA Netzteil wäre ja kein Problem.
 
kone schrieb:
Dies ist mein erster eigener Thread und ich hoffe, dass ich nicht völlig am Thema vorbei schreibe.
Zum Vergrößern anklicken....
Da es DEIN Thread mit DEINEM Thema ist, sollte es schwer sein, das Thema nicht zu treffen ;).


kone schrieb:
Ich bin gerade dabei, die alte Familienmodellbahn neu aufzubauen und plane eine Steuerung mit arduino zu realisieren. Der erste Schritt soll einfach die Bestromung eines einzelnen Streckenabschnitts sein. Auf diesem soll eine alte BTTB-Lok fahren.
Zum Vergrößern anklicken....
Mein Tipp: für Spielereinen (eine Lok auf einem speziellen Abschnitt): ja, für die ganze Anlage: nein.
Es sind schon zu viele Leute daran gescheitert, welche andere Grundlagen hatten als du. Lies dich ins Digitale ein, dort kannst du auch mit µC ganze Anlagen steuern (z.B. Rocrail + RaspPi), aber es arbeiten ausgereifte und erprobte Schaltungen und Bauteile drin. Soft- UND Hardware gleichzeitig zu entwickeln und zu erlernen ergibt einfach viel zu viele Fehlermöglichkeiten.
 
kone schrieb:
...eine Dauerbelastung von nicht mehr als 600mA empfohlen wird. Reicht das aus?
Zum Vergrößern anklicken....

Eventuell könnte man einen schnellen MOSFET-Transistor als Leistungstreiber hinter den Ausgang hängen, da wären auch mehrere Ampere möglich. Kühlkörper nicht vergessen...

Damals, in den 80er Jahren, hatten wir selber Audioendstufen für's Auto gebaut. Um aus den 12 Volt was rauszuholen, nahm man ein Schaltnetzteil mit MOSFET BUZ 11 zum hochtransformieren der Spannung.

https://www.fairchildsemi.com/datasheets/BU/BUZ11.pdf

30 Ampere Dauerstrom und 120 Ampere Spitzenstrom dürften für eine BTTB-Lok reichen...


Strombegrenzung, um das Abfackeln der ganzen Angelegenheit zu verhindern, wäre eventuell für länger anhaltenden Spielspass sinnvoll...
 
Diese Angabe bezog sich auf den BUZ11 . Der kann nämlich 30A dauer und 120A Spitze aushalten .

Man sollte auch nicht unbedingt zu knapp kalkulieren . Denn Mosfets haben Schaltverluste . Wenn der Treiber nicht kräftig genug ist und der Mosfet dann zu lange im sogenannten Halbleitenden Bereich ist steigenden diese noch an . Und bei PWM Ansteuerung kommen diese besonders zum tragen .
 
TT1 schrieb:
Strombegrenzung, um das Abfackeln der ganzen Angelegenheit zu verhindern, wäre eventuell für länger anhaltenden Spielspass sinnvoll...
Zum Vergrößern anklicken....

Hatte ich deshalb im Kleingedruckten noch erwähnt.


So ein BTTB-Löckchen wird wohl keine 30 Ampere ziehen...

Bei einem Kurzschluss hängt der fließende Strom auch davon ab, was das Netzteil liefern kann.


Ein bißchen mehr als 500 mA fände ich aber schon richtig. Falls mal ein paar Wagen mit Beleuchtung mitfahren...

Es gab ja hier im board mal das Thema PC-Netzteil und Strombegrenzung und Abfackeln. Mir würde das ständige Lüftergeräusch eines PC-Netzteiles aber nicht gefallen.
 
Ich sehe das Problem darin, das die Schaltung nicht Kurzschlussfest ist. Das könnte dem Transistor schnell das Leben kosten.
Also, ein bischen mehr Aufwand ist wohl nötig. Hinzu kommt, das am Transistor 2-3V Spannung abfallen. Hinzu kommen etwa 0,7-1,0V am (noch fehlenden) Strommesswiderstand, dann bleiben etwa 8-9V für die Lok übrig. Für meine Geschmack etwas zu wenig.
Die Idee einen einfachen Fahrregler ala TF1 umzubauen (Handregler ab - Arduino ran) scheint machbar.
Oder bau das hier:
http://www.ferromel.de/tronic_7.htm (Bild1) und statt des Potis dann den schon erwähnten Optokoppler ran.
 
@kone
Hier steht alles drin, was Du zum Ansteuern Deiner Bahn wissen musst. Und vergiss den L293, es geht eben auch ohne Kühlblech mit dem L6203.
 
@kone
Für solche Elektronik-Anfänger wie Dich gibt es andere Foren und Wissensquellen, aus denen Du Dir ohne Umwege und ohne das Gelabere vieler 'Experten' die nötigen Grundkenntnisse viel besser als in diesem, einem Modellbahn-Forum, aneignen kannst. Wenn's dann läuft, kannst Du Deine Realisierungen mitsamt ihren modellbahnmäßigen Besonderheiten gerne hier vorstellen.
 
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