Waggonbeleuchtung mit Spannungsregler

[Spitzenlicht]

Hallo Boardler,
habe mal ein Problem mit meiner Schaltung hinsichtlich der Waggonbeleuchtung mittels Spannungsregler.
Nachfolgend die Schaltung kurz beschrieben:
Vom Gleis wird über einen Brückengleichrichter ( 40V; o,5 A ) wird der Spannungsregler angesteuert (3,3 V; 0,5 A ), nachgesteuert am + Pol ein Widerstand von 100 Ohm nachgeschaltet, d.h ich habe dann eine Ausgangsspannung bei ca 5 ... 12 V Eingangspannung eine Vout von ca. 3 V. Damit werden parallel die SMD Dioden betrieben ( warm/weis; 3600 C; SMD 0805 ).
Bei Inbetriebnahme futzt allss super, jedoch nach gewisser Zeit fangen diese an zu flackern und dann ist plötzlich alles dunkel.
Ich fahre grundsätzlich anlog und habe als Fahrtrafo ein Impulsbreitengesteuerten Fahrtrafo im Einsatz.
Kann mir jemand erklären, bzw. behilflich sein, wieso es eine weile futzt und dann ist das Licht aus. Liegt es vielleicht am Fahrtrafo?
Noch ergänzend, hinter dem Brückengleichrichter ist ein Kondensator geschalten ( 470 Ohm; 25 V ).
Es ist keine LED, bzw. ein Teil heißgelaufen!

neTTe Grüsse

 

[Rossi]

Ich denke, der Spannungsregler ist am Ende seiner Verlustleistung, wird zu warm und regelt über seine integrierte Schutzbeschaltung den Ausgangsstrom runter auf null.
Du mußt bedenken , dass die gesamte Differenz von 3,3 zu 12 V in diesem Bauteil in Wärme umgesetzt wird.

Ich hatte auch mal mit solchen Schaltungen rumprobiert und es dann verworfen. Ich habe jetzt eine Z-Diode mit Transistor auf 5 V und einen Goldcap dahinter, das leuchtet lange Zeit nach.

viele Grüße rossi

 

[Tobi05]

Hinter dem Gleichrichter und vor dem Spannungsregler hast du einen Kondensator . Und wie sieht es am Ausgang des Spannungsreglers aus ?

Das flackern könnte darauf hindeuten das der Regler anfängt zu schwingen und dann abschaltet . Wenn das passiert helfen 100nF dicht an den Anschlüssen vom Regler . Auch im Datenblatt nachzulesen .

Ich denke, der Spannungsregler ist am Ende seiner Verlustleistung, wird zu warm und regelt über seine integrierte Schutzbeschaltung den Ausgangsstrom runter auf null.

Vergiss es . Ausserdem hat er 100 Ohm , 3V hinter dem Widerstand und 3,3V vom Regler angegeben , macht 3mA . Der sollte da nicht überlastet sein . -> Verlustleistung im Regler bei ~ 27mW

 

[Spitzenlicht]

Hallo,
was verstehst Du unter warm, ich habe nicht ein bisschen Wärme verspürt als ich laufend den Finger draufgehalten habe, er war immer "kalt". Vielleicht ein bisschen blöd ausgedrückt, aber bildlich am einfachsten. Nur nebenbei, der Regler 7805 mit seinen Parametern spricht doch gegen keinen Einbau, oder ?
Ergänzend hinter dem Spannungsregler am + den SMD 100 Ohm 1/4 Watt, an dem - die Leuchtdioden (-) angeschlossen, alle parallel.

neTTe Grüsse

 

[Tobi05]

Was denn nun ? 3,3V oder 5V Spannungsregler ?
Der 7805 ist einer mit 5V am Ausgang .

Wären dann 20mA Strom und ~ 0,2W Verlustleistung .
Für nen SO8 oder SOT89 eigentlich nicht kritisch .

Was für eine Ausgangsspannung hat denn der Regler nun ?

 

[Spitzenlicht]

Hallo,
3,2 V, auch gemessen, nach dem Regler und nach dem Widerstand 2,9 V! Der Kondensator ist hinter dem Brückengleichrichter bzw. vor dem Spannungsregler.

neTTe Grüsse

 

[E-Fan]

Kannst Du mal ein Schaltbild Deiner Konstruktion posten?
Zweite frage: Wie viele LED's betreibst Du parallel?

 

[Spitzenlicht]

Hallo,
hier das Schaltschema, wobei insgesamt 6 ... 8 Dioden, je nach Waggongröße zur Anwendung kommen.



neTTe Grüsse

 

[ateshci]

Die Dioden haben alle ein wenig Exemplarstreuung in der Flußspannung. Daher sollte man, wenn man sie parallelschaltet, jeder einen Widerstand von ca. 10 Ohm als Vorwiderstand verpassen. Dann sind, bei einer Nennflussspannung von 3,2(+/- 0,1)V, die 3,3V des Reglers einfach zu wenig. Ein 5V-Regler mit einem Vorwiderstand, der nach dem gewünschten Flussstrom pro Diode ( also der Helligkeit ) ausgelegt ist, arbeitet da besser. Auch braucht der im Gegensatz zu den 3,3V-Reglern keinen dicken Elko auf der Ausgangsseite. 100nF reichen da aus.
Beispiel: 6 Dioden, Uf~3,2V, If=5mA -->30mA Summenstrom, 1,8V müssen weg -->60Ohm, Normwert 68Ohm ist dann auf der ganz sicheren Seite und es werden am Widerstand 50mW verbraten bei ~4..5 mA pro Diode.

 

[Spitzenlicht]

Hallo,
da ich aber jede Menge dieser 3,3 V Regler und auch div. SMD LED, kann ich aus dem letzten Beitrag schließen, wenn ich 8 LEDs brauche, so teille ich dieses in 2 Gruppen. Somit wäre je Schaltung und dem Spannungsregler 3,3 V mit max. 4 LEDs belegt, d.h.
4 x 5mA = 20mA. Ich könnte auch einen Kondesator 220uF; 35 V einsetzen.
Bringt das etwas ?????

neTTe Grüsse

 

[ateshci]

Wenn Du mit PWM fährst, muss der Filterkondensator so bemessen sein, dass er bei niedrigster Geschwindigkeit und vorgegebenem Strom über der Mindesteingangsspannung des Reglers bleibt. Lässt man jetzt zu, dass die Spannung am Eingangselko in der Tastpause bis auf 6V fallen darf, reichen 47..50µF ( bei 32mA max. ) aus. Die längste Tastpause , wenn Du mit 100 Hz fährst. liegt bei ca. 9msec. In der Zeit ist an einem 220µF-Elko gerade mal 1,5V abgefallen. Da Du unbedingt 3,3V-Regler einsetzen willst, kriegst Du bei 8 parallelen LEDs max. 10mA pro Diode heraus, deren Flussspannung dann ungefähr bei 2,9V liegt. Das würde aber umgekehrt Deinen Spannungsregler thermisch überlasten. Also setzen wir mal 4..6mA pro Diode an ( witzigerweise ist dann die Effizienz am höchsten ) bei ca. 2,8V. Dein Vorwiderstand muss entsprechend dem Summenstrom berechnet werden: R = 0,5/( n*I ), also bei I=4mA wenigstens ~18 und höchstens 120 Ohm betragen. Der Regler muss max. 0,3 W bei 12V verbraten, das ist ohne Kühlung bei SMD-Reglern schon kritisch.

 

[Spitzenlicht]

Hallo,

bei der Berechnung des Widerstandes gem.

http://www.bader-frankfurt.de/widerstandberechn.htm

ergibt sich ein Rv = 100 Ohm, vorausgesetzt, dass ein Strom von 4mA fließt. Ein Widerstand von 100 Ohm ist eingesetzt worden, die Spannungen 3,3 V und 2,9 V sind wie im Vorfeld bereits gesagt, vorhanden.

Meine Frage ist, woher weiß ich, dass die 4 mA wirklich vorhanden sind. Denn bei 10 mA je LED liegt der Sachverhalt anders, dann wäre der eingebaute Widerstand zu groß, denn jetzt würden nur 40 Ohm notwendig, wenn ich 2,9 V für die LEDs benötige. Denn Fakt ist die Ausgangsspannung am Regler gem. der Schaltung liegt bei 3,2 ... 3.3 V.

Irgendwie muß doch die Leistung am Spannungsregler bei 4 LEDs gegenüber 8 LEDs geringer werden und damit auch nicht überhitzt werden. Irgendwie habe ich Dich schon verstanden, komme trotzdem mir der Annahme der 4 mA nicht klar. Weniger LEDs, heißt auch weniger Wärmeentwicklung am Spannungsregler???? Trotzdem ist in der Anfangsphase mit 8 LEDs keine Hitzentwicklung an einem Bauteil zu verzeichnen, es futz ja eine ganze Weile, dann erst gehen die Lichter aus. Es wird nichts heiß. Wenn ich ca. 15 ... 20 min warte, futzt wird alles, das Licht ist geregelt wie im Original und dann gehts, wie beschrieben von vorne los. Deshalb verstehe ich nicht, dass nichts heiß wird und auch nichts kaputt geht, denn den Vorgang kann ich immer wiederholen. Es muß etwas anderes sein, habe "null" Ahnung. Das bis dato gesagte will ich auch nicht anzweifeln, aber nochmals, es es bis jetzt nichts heiß geworden oder kaputt!
Vielleicht war dieser Hinweis doch noch nötig gewesen.

neTTe Grüsse

 

[Tobi05]

Meine Frage ist, woher weiß ich, dass die 4 mA wirklich vorhanden sind

Sind sie ja auch nicht . Es sind 3mA

Hatte ich auch schon in meinem ersten Posting geschrieben .

100 Ohm und 0,3V am Widerstand :

R = U/I -> I = U/R -> I = 0,3V/100R -> I = 0,003A -> I = 3mA


Was du aber wohl immer noch nicht hast ist ein Kondensator am Ausgang des Spannugnsreglers . Ebenfalls im ersten Posting schon geschrieben . Und eine Erklärung auch .

Aber auf mich hört ja wieder keiner .

Die 470µF vor dem Spannungsregler sind genug , die werden soweit nicht leergelutscht und wenn dann hättest du das schon am anfang beim fahren mitbekommen das die Beleuchtung nicht das macht was sie soll .

Schalte mal 100nF direkt an den Spannungsregler , jeweils einen von Eingang nach Masse und von Ausgang nach Masse . Wenn das nicht reicht ( was ich auch nciht so glaube ) dann ruhig noch 22 - 50µF am Ausgang nach Masse zusätzlich ran .

 

[TT-Sheepy]

Tobi hat recht, diesen Kondensator am Ausgang des Reglers (und auch den am Eingang) brauchen diese Spannungsregler unbedingt. Er dient zur Kompensation des Frequenzgangs, ohne ihn fängt die ganze Schaltung unweigerlich an zu schwingen, egal welche elektrische Last hinten dran hängt.
Es gibt übrigens modernere Linearregler als die etwas in die Jahre gekommenen 7800-er. Ich benutze für Waggonbeleuchtungen meistens ein IC aus der Reihe LP2950 oder LP2980. Die gibt es beide auch als 3.3V und 5V-Version. Für Digitalbetrieb oder PWM-Betrieb ist das nicht so relevant, aber für den klassischen Analogbetrieb haben diese "Low Dropout"-Regler den großen Vorteil, daß die Eingangsspannung fast bis auf das Niveau der Ausgangsspannung absinken kann. Betreibt man die LEDs mit 3.3V, bedeutet das, daß praktisch immer die volle Helligkeit zur Verfügung steht.
Zur Kompensation brauchen die zwar einen größeren Kondensator am Ausgang (ab 1uF), dafür aber keinen am Eingang (die Typen für Spannungen >6V brauchen auch immer mehr Platz). Am Ausgang hab ich meistens sowieso einen Goldcap oder zumindest mehrere große Kondensatoren als Flackerschutz dran hängen.
So, genug der für heute...
Viele Grüße
Tom

 

[Spitzenlicht]

Hallo,

Zitat von Tobi
Schalte mal 100nF direkt an den Spannungsregler , jeweils einen von Eingang nach Masse und von Ausgang nach Masse

Werde die beiden Kondensatoren 100 nF mir besorgen und diese Einbauen. Habe mal im Internet jede Menge durchforstet und den gleichen Ansatz - Schwingungen des Spannungsreglers ! - gefunden. Einen anderen Grund für das Verhalten meiner Schaltung wirds wahrscheinlich nicht geben, da, wie beschrieben nichts "durchbrennt" bzw. immer wieder nach einer Pause wieder futzt. Bin davon jetzt auch überzeugt,dass das die Lösung ist. Melde mich wieder.
neTTe Grüsse und bis bald, sowiefür Eure Hinweise

 

[Klein_Elektro_Bahn]

Jede LED benötigt eigenen Vorwiderstand!

Hallo Spitzenlicht,

sind die LED etwa alle parallel geschaltet?

Du musst jeder LED einen Vorwiderstand gönnen, sonst wird das nix! Die 8 LED müssen sich die 3 mA ja teilen. Im kalten Zustand scheint sich kurzfristig eine "Balance" zwischen Vorwiderstandsstrom und LED-Spannung einzustellen und die LED leuchten (aber sicherlich unterschiedlich und nicht besonders hell?). Wenn die Komponenten durch Eigenerwärmung wärmer werden, scheinen die LED keine ausreichende Vorwärtsspannung zu bekommen, die LED mit der geringsten Vorwärtsspannung (Exemplarstreuung!) klaut den anderen den Strom und einige LED erlischen - nicht alle LED, oder? Egal, abstellen kannst Du das nur durch eigene Vorwiderstände vor jeder LED. Probier das mal aus!

K_E_B

PS. Klick mal hier auf "Beleuchtung". Dort ist ein Schaltplan abgebildet, der zeigt, wie's auch geht!

 

[Spitzenlicht]

Hallo,

mit Deinem Vorschlag

Zitat von K_E_B:
Du musst jeder LED einen Vorwiderstand ...

gehe ich schon mit, aber demgegenüber steht, dass auf einmal - auf einem Schlag - alles ausgeht, wobei vorher alle die eingestellte Leuchtstärke hatten, die sich auch nicht änderte.

Zitat von K_E_B:
... einige LED erlischen - nicht alle LED, oder? ...

kann ich nicht feststellen.
Gem. Recherche, siehe http://de.wikipedia.org/wiki/Spannungsregler und auch entsprechend den Datenblättern zu den Spannungsreglern wird immer wieder auf die Kondensatoren 100 nF hingewiesen. Das werde ich jetzt ausprobieren und dann zur Diskussion stellen.
Deine Varianle behalte ich trotzdem im Auge und ist immer eine Alternative

neTTe Grüsse

 

[Spitzenlicht]

Hallo,
jetzt habe ich das Ergebnis, nachdem ich entsprechend Tobis Vorschlag, vor und hinter dem Spannungsregler je einen Kondensator von 100 nF eingelötet habe. Diese Variante habe ich in 5 Stück Wagen mit je 9 Leuchtdioden eingebaut ---> Ergebnis, es futzt, gleichmäßigen konstantes Ausleuchten der Waggons. Alle LEDs leuchten gleichmäßig.
Es geht auch ohne Vorwiderstand vor jeder LED ! Damit ist die Schaltung perfekt. Habe auch einen Waggon mit 4 LEDs ausgerüstet, funktioniert genauso, wie bei den Waggons mit 9 LEDs, gleiche Ausleuchtungsstärke! Alle Wagen sind über einen längeren Zeitraum in Betrieb - auch unter wechselnden Verhältnissen - gewesen.

Danke für die Hinweise und
neTTe Güsse

 

[E-Fan]

mit ohne Vorwiderstand je LED

Sicherlich funktioniert das. Allerdings hast Du ein Problem falls mal eine LED ausfällt weil sich ihr Strom dann zwangsläufig auf die anderen Verteilt. Ab einem gewissen Punkt reduziert sich deren Lebensdauer erheblich.
Mit je einem einzelnen Widerstand vor jeder LED passiert das nicht.

 

[McGum]

Sicherlich funktioniert das. Allerdings hast Du ein Problem falls mal eine LED ausfällt weil sich ihr Strom dann zwangsläufig auf die anderen Verteilt. Ab einem gewissen Punkt reduziert sich deren Lebensdauer erheblich.
Mit je einem einzelnen Widerstand vor jeder LED passiert das nicht.

Da muss ich ma ne "dumme" Frage stellen:

meines bescheidenen Physikwissens nach, sollte nur die Spannung, nicht die Stromstärke relevant sein.
In der Parallelschaltung liegen 3V an jeder LED an. Stromstärke ist so stark, wie es die LED benötigt um auf die angegebene Leistung zu kommen. Es können also maximal 3mA abgerufen werden - ab dann wird irgendwas warm, weil es die Stromstärke (wenn nicht woanders begrenzt) nicht verträgt.

Also: solange an der Parallelschaltung nur 3V anliegen kann den LEDs nichts passieren... oder täusche ich mich da?

 

[ateshci]

täusche ich mich da?

Und wie. Am besten mal hier nachlesen

 

[Spitzenlicht]

Hallo,
habe mit der Bestückung meiner Beleuchtungsplatine - PCB Band - die erste 1 LED eingelötet und dann getestet. Helligkeit und Funktionstüchtigkeit okay.
Danach die 2. LED eingelötet und wieder getestet, okay. Der Vorgang wird bis zur Endzahl, bei mir max. 9 Stück in dieser Verfahrensweise wiederholt.
Das Ergebnis ist immer dasselbige. Habe sorgar nach mehrstündigem Lauf mal 3 LEDs versuchsweise wieder ausgelötet, es futzt immer in der gleichen Leuchtstärke. In keinem Fall wird etwas heiß.
Ich verstehe die Diskussion nicht, wenn eine oder 2 ... 4 LEDs mal ausfallen sollte, es funktioniert alles weiter - nur da wo die LEDs fehlen, im Wagen etwas dunkler -, es geht nicht insgesamt das Licht aus! Ich kann doch auch nicht gegen die Regeln der E-Technik mit meiner Schaltung entgegenwirken, oder liege icch hier falsch in meinem Gedankengang

neTTe Grüsse

 

[TT-Sheepy]

Natürlich funktioniert die Schaltung von Spitzenlicht. Der Punkt ist, daß Du die LEDs alle auf eine Flußspannung zwingst. Entscheidend für die Leuchtstärke ist aber der Diodenstrom. Wenn jetzt eine der parallel geschalteten LEDs eine etwas andere Strom-Spannungs-Kennlinie hat als ihre Nachbarn (was bei diskreten Dioden durchaus vorkommen kann - Exemplarstreuung), kann es passieren, daß sie entweder gar nicht leuchtet oder alle anderen ausgehen. Je nachdem, ob sie wesentlich höher- oder niederohmiger als ihre Nachbarn ausfällt.

Dagegen hilft nur ein Vorwiderstand vor jeder LED. Wenn Du die Schaltung aber wie von Dir beschrieben testest, geht es natürlich auch, Du würdest ja den "Abweichler" sofort finden, wenn Du ihn anschließt und sofort testest.

Viel Grüße
Tom

 

[coppy]

Ich finde die hier vorgestellte Schaltung ohnehin nicht besonders gut. Der Threadersteller fährt mit einem Impulsbreitenregler, d.h. hinter dem Brückengleichrichter sind am Ladekondensator etwa 10-11V Spannung zu erwarten. Ich würde hier immer 2 oder 3 LEDs in Reihe schalten mit einem gemeinsamen Vorwiderstand, oder besser einer Konstantstromquelle. Man sollte sich auch davor hüten, die Wagen zu hell zu beleuchten, im Original ist ein beleuchteter Wagen tagsüber nur schwach zu erkennen. Ferner sollte man -LEDs sind ja billig- jeder Abteil mit einer LED versehen + einige im Gang. 3 bis 4 LEDs pro Wagen wirken recht unrealistisch.