Lokdecoder puffern

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Lokdecoder puffern

Beitragvon oligluck » Mo 27. Jun 2016, 11:12

Moin,
sicher ist bekannt, dass man, um einen Decoder zu puffern, einen Speicher einbauen kann.
Dieser dient dazu, bei fehlender Stromaufnahme, z.B. durch verdreckte Gleise oder bei nicht leitenden Herzstücken, einen kurzen Moment zu überbrücken.
Während eine Lok mit "normalem" Decoder notfalls auch über eine solche Stelle rutschen kann, ist es bei Sounddecodern ärgerlich, wenn der Sound aussetzt oder sich gar verhaspelt.

Die Decoderhersteller bieten solche Speicher an. Neben dem nicht unerheblichen Preis haben diese Lösungen aber noch einen anderen Nachteil: sie sind groß!

In einigen Loks ist genug Platz, da macht das nichts. Interessant wird das Ganze jedoch bei den Loks, in denen eben nicht genug Platz ist.
Und wenn es sich dann noch um einen Zweichachser wie das Schweineschnäuzchen oder den VT 133 handelt, die unsichtbar "versoundet" werden sollen, dann benötigt man eine andere Lösung.

Die einfache Mögichkeit ist, einen handelsüblichen Elektrolyt-Kondensator zu verwenden, er sollte eine Kapazität von mindestens 1000µF haben und eine Spannungsfestigkeit von 25V.

Das Prinzip der Schaltung sieht so aus:

Bild

Während des Fahrens wird der Kondensator über den Widerstand aufgeladen (ein Widerstand ist hier deshalb, damit die Zentrale den Ladeversuch nicht wie einen Kurzschluss wertet und abschaltet).
Sobald eine Stromunterbrechung geschieht, entlädt sich der Kondensator über die Diode, der Decoder bekommt für einen kurzen Moment "Saft".

Wie kurz oder lang dieser Moment ist, hängt von der Kapazität des Kondensators ab.
1000µF sind nicht wirklich viel. Das dient allenfalls, um eine klitzekleine stromlose Stelle zu passieren.
Aber das ist auch der Zweck, denn mehr ist oft nicht nötig - und die gnadenlos große Kapazität moderner GoldCap-Kondensatoren, mit der man zwar beeindruckend über ein Blatt Papier fahren kann, brauchen wir nicht wirklich.

Daher nenne ich hier die 1000µF als sinnvolles Minimum, denn so ein Kondensator ist schon recht groß:
die hier abgebildeten Kondensatoren, oben im Bild, messen 18mm Länge bei 10mm Ø

Bild

Eine Alternative sind Tantal-Kondensatoren, direkt darunter:
sie sind 7,3x4,3x4mm groß und passen in nahezu jede Lok.
Ihr Nachteil ist die vergleichsweise geringe Kapazität von nur 100µF.

Macht aber nichts, denn ich kann mehrere davon parallel schalten. Und zwar so viele, wie in eine Lok passen.
Dafür habe ich eine simple Platine entworfen, die unten auf dem Foto zu sehen ist.
Sie ist so gedacht, dass ich sie auf die nötige (oder mögliche) Länge abschneide, so ein Rohling ist also immer für zwei Loks gedacht.

Bestückt sieht das Ganze dann so aus:

Bild

Neben den Tantal-Elkos, hier sind es 16 mit einer Gesamtkapazität von 1600µF, sitzen der Widerstand und die Diode.
Zwischen den beiden wird das Kabel für U+ (blau) angelötet, außen das für Masse.

Warum ich hier 4 leere Lötflächen gelassen habe, zeigt folgendes Foto:

Bild

Der VT133 ist nun wirklich kein Raumwunder, hat mit seinen zwei Achsen zudem eine erbärmliche Stromaufnahme.
Die Platine mit den Tantal-Kondensatoren findet aber unsichtbar im Dach Platz, daneben reicht es noch für einen Lautsprecher.

Bei anderen Loks ist mehr oder weniger Länge möglich, manchmal auch weniger in der Breite: also schneide ich die Platine passend zu.


Viele Grüße,
Oliver


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Re: Lokdecoder puffern

Beitragvon Atlanta » Mo 27. Jun 2016, 21:33

Moin Oliver,

eine sehr schöne Lösung, die Platinen bekomme ich womöglich nur bei dir, da es sich um eine Eigenkreation handelt?
:mx13:

Die Bauteile, der 100 µF oder 1000 µF Kondensatoren, der 100 Ohm Widerstände und der 1 N 4001 Dioden, kann man ja günstig bei der Elektronik Apotheke mit dem großen C oder Reichelt oder ELV beziehen.

Diese fahrspannungspufferungsschaltung fide ich zudem simpel und leicht reaisierbar, auch für Laien der Eletrotechnik.

:mx7:
Schönen Gruß,
Ingo
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Re: Lokdecoder puffern

Beitragvon oligluck » Di 28. Jun 2016, 14:27

Moin Ingo,
ja, die Platinen sind selbstgestrickt.

Aber wer selber ätzt, kann gerne die Vorlage haben oder bekommt auch Platinen von mir.
Im Prinzip kann man auch direkt auf Streifenrasterplatinen löten, das geht genauso gut.
Wie es aussieht, spielt ja keine Rolle.

Die Tantal-Elkos sind etwas knifflig zu bekommen, wenn sie denn bezahlbar sein sollen.
Die kommen direkt vom Hersteller, aus China. Dort sind dann 500 auf einer Rolle, die t3eile ich mir mit einem Freund.

Viele Grüße,
Oliver


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Re: Lokdecoder puffern - Rückruf

Beitragvon oligluck » Do 7. Jul 2016, 14:09

Moin,

im Moment möchte ich davon abraten, das Ganze nachzuahmen, denn das könnte auch sehr leicht so aussehen:

Bild

Das gab eine Riesensauerei und hat bestialisch gestunken... :a046:
Ich vermute stark, dass es eine flasche Lieferung war und die Chinesen uns nur Elkos mit 16V Spannungsfestigkeit geschickt haben, so nach dem Motto "merkt ja keiner"...

Nun möchte ich das Ganze gerne unter kontrollierten Bedingungen wiederholen, um sicher zu gehen.
Es war so verlockend, die Dinger auch in flach zu bekommen, aber manchmal kann sowas schief gehen, so wie hier...


Viele Grüße,
Oliver


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Re: Lokdecoder puffern - Rückruf

Beitragvon Atlanta » Do 7. Jul 2016, 23:12

Moin Oliver,

oligluck hat geschrieben:Bild

Das gab eine Riesensauerei und hat bestialisch gestunken... :a046:


da gewöhn' dich mal dran.

Auch wenn du "normale" Elektrolytkondensatoren "zerlegtst", riecht das ziemlich lange (über Wochen) nach Ampere. :a609:
Schönen Gruß,
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Re: Lokdecoder puffern

Beitragvon oligluck » Fr 8. Jul 2016, 14:58

Moin,

nun, da es nicht mir passiert ist, kann ich mit dem Gestank ganz gelassen umgehen :mrgreen:

Becherelkos haben im Deckel eine Sollbruchstelle (kreuzförmige Einkerbung), so dass sich im Schadensfalle das Elektrolyt in der ganzen Lok verteilt...

Da meine Nanox auf nur 14V eingestellt ist, war ich stets auf der sicheren Seite. Aber wer eine Multimaus samt Verstärker hat, jagt bis zu 20V aufs Gleis, sofern er nicht ein anderes Netzteil benutzt.

Nächste Woche sollte alles für einen Test da sein, inkl. Tantal-Elkos aus insgesamt 4 Lieferungen.
Diese werden dann, samt Verbraucher, auf eine Testplatine gelötet, mittels Arduino abwechselnd geladen und entladen und stufenweise die Spannung erhöht, bis 30V.
Wenn ich rausfinde, wie das funktioniert, kann ich das Ganze mit Zeitraffer filmen..

Viele Grüße,
Oliver


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Re: Lokdecoder puffern

Beitragvon oligluck » Fr 15. Jul 2016, 20:06

Moin,
heute kamen endlich die Elkos aus der dritten Lieferung an - die, die ich selber noch nicht benutzt hatte.
Angegeben waren alle mit 25V Spannungsfestigkeit, was für unsere Zwecke definitiv reichen sollte.

Zuerst ein Foto vor dem Testaufbau und eine Beschreibung:

Bild

Auf eine handelsübliche Streifenrasterplatine habe ich jeweils mehrere der Tantal-Elkos aufgelötet, dazu zwei normale Becherelkos, die mit 16V Spannungsfestigkeit angegeben sind.

Dazu gab es die übliche Ladeschaltung aus Widerstand und Diode (siehe Startbeitrag).
Als Verbraucher dient eine Mikro-Glühlampe, die ich mit 30mA gemessen habe. Da sie nur für 12V ausgelegt ist, bekam sie einen Vorwiderstand, sodass sie 30V überleben kann. Daher glimmt sie am Anfang des Films auch nur. Zu sehen ist sie am unteren Ende der Platine.

Über einen Arduino mit nachgeschaltetem Transistor und Relais wurde eine simple Schaltung gebaut, mit der die Tantal-Elkos ca. 8 Sekunden lang aufgeladen wurden und danach über den Verbraucher, also das Lämpchen, entladen wurden.
Die Spannung kam aus einem regelbaren Labornetzteil, hier musste ich von Hand nach immer einer Weile die Spannung erhöhen.
Weil ich keine Lust auf Sauerei und Gestank hatte, wurde alles in einen Holzkasten eingebaut, der eine Plexiglasscheibe bekam. So konnte ich gefahr- und stinklos filmen...

Nun das Video dazu, das ich zusammen geschnitten/gekürzt habe:




Die jeweils eingestellte Spannung lässt sich leider nur schwach erkennen, aber immerhin.

Bei ca. 0:49 kam es zur ersten Rauchbildung: hier hat der Ladewiderstand aufgegeben, was kein Wunder ist, denn 23,5V und 30mA sind immerhin 0,7W: definitiv zuviel für einen Widerstand, der für 1/4W ausgelegt ist...

Danach habe ich einen 0,5W-Widerstand eingelötet, man merkt den Sprung, bei ca. 5:20.
Aber auch dieser schaffte es nicht lange, denn bei 6:30 löste er sich in Wohlgefallen auf.

Kurzerhand habe ich ihn gebrückt, so dass die volle Spannung direkt an den Kondensatoren anlag (zweiter sichtbarer Sprung).
Der Erste von denen warf bereits bei 15,8V recht schnell das Handtuch, zu sehen an der schwarzen Färbung, ungefähr in der Mitte rechts.
Als ich dann die Spannung gnadenlos erhöht habe, sind mehrere Elkos so heiß geworden, dass das Lötzinn schmolz und sie herunter fielen...

Wie man jedoch sehen kann, sind nur die Elkos aus dieser einen Lieferung betroffen; die anderen hat das nicht gejuckt, selbst die normalen 16V-Elkos haben 24V verkraftet.
Es ist also anzunehmen, dass dieses Los definitiv keine 25V-Elkos sind, sondern eher 6V-Elkos. Die Beschriftung lässt das überdies entfernt erahnen...

Vermutlich existiert das Wort "Gewährleistung" im chinesischen Sprachraum gar nicht mal. Irgendwie dumm gelaufen...

Es steht noch ein weiterer Test aus, denn die anderen Elkos in Bauform D (im Film unten) stehen noch immer unter Verdacht.
Sie wurden, aufgrund ihrer geringen Höhe, in zwei recht edlen Modellen verbaut.


Viele Grüße,
Oliver


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Re: Lokdecoder puffern

Beitragvon oligluck » So 17. Jul 2016, 14:46

Moin,

ich schrieb ja, dass noch ein zweiter Test ausstand: der Erste hat zwar Einiges zutage gebracht, aber es gab noch Interpretationspotenzial, darauf kann ich nicht so gut...

Ich nehme vorweg, dass die Tantal-Elkos, die im ersten Test bei knapp 16V abrauchten, sehr wahrscheinlich nur für 6V ausgelegt sind. Eine Sicherheitsmarge ist immer drin, die Dinger sollen ja über viele Jahre funktionieren. Da alle meine Testexemplare im ersten Test zerstört wurden, beschränke ich mich im zweiten Test auf
1. Tantal Bauform D (2,9mm hoch, angegeben mit 25V)
2. Tantal Bauform E (4,1mm hoch, angegeben und beschriftet mit 25V)
3. Becherelko (angegeben und beschriftet mit 16V)

Das Thema mag dröge sein, aber das Video zu schauen, lohnt allemal!




Simple Schaltung, gespeist direkt durch ein Labornetzteil, das freundlicherweise die Spannung mit anzeigt.
Als Verbraucher und Funktionsindikator dient eine Mikro-Glühlampe. Eigentlich verträgt sie nur 12V, aber zu diesem Zeitpunkt war es mir egal, ob die irgendwann die Grätsche macht...

Begonnen wurde mit 17V, danach habe ich im Minutentakt hochgeregelt.
Bei 22V, also bei 04':22'' hat sich der erste der Tantal-Elkos verabschiedet. Recht unspektakulär, wie ich finde.
Trotzdem wäre er fähig, eine gewisse Sauerei in einer Lok zu schaffen :mrgreen:

Bei Minute 8 wurden 26V erreicht: recht bald rauchte der 16V-Becherelko ab, sehr imposant!
Da dadurch ein Schluss geschaffen wurde, konnte auch das Video beendet werden.


Meine Schlussfolgerung aus beiden Vorgängen:
bei den Tantal-Elkos aus Video 1 handelt es sich aller Wahrscheinlichkeit nach um 6V-Elkos, die immerhin bis 15,8V durchgehalten haben.

Die anderen flachen Tantal-Elkos sind entweder auch nur 6V-Elkos, in besserer Qualität, oder allenfalls 16V-Elkos: ein Exemplar gibt nicht genug Rückschluss auf die Serie.
Aber selbst wenn es 16V-Elkos wären, dann sind sie für Digitalloks nicht geeignet, da sie jenseits ihrer Spezifikation betrieben werden.
Ich fahre meine Nanox mit 14V; Wolfgang hat bei seiner ECoS 17V eingestellt. Mit beiden wird es vermutlich eine Weile gutgehen.
Aber was, wenn ich solch eine Lok mal zu jemandem mitnehme, der einen Roco-Verstärker hat? Und bei dem man die Spannung nicht einstellen kann?
Also zu riskant!

In Bauform D, die mit 7,3x4,3x2,9mm angegeben ist, sind mMn keine 100µF-Elkos zu realisieren, die 25V abkönnen. Hier hat uns der Hersteller behumst, der - vermutlich aufgrund von Einzeltests, gedacht hat "oh, die schaffen ja auch mal 22V, dann verhökern wir die doch glatt mal als 25V-Elkos!"


Es tut mir nicht weh, die Elkos in meinen Loks und in zwei betroffenen Loks von H.K. zu tauschen - im Gegenteil, ich halte es für geboten.
Es ist allerdings ein wenig schade, dass dort in die Schnäuzchen nun Welche hinein kommen, die einen guten Millimeter höher sind, und damit weniger unauffällig...


Falls Jemand die Testergebnisse kommentieren möchte oder zu einem anderen Schluss kommt: nur zu!
Ich zeige die Videos ja nicht aus Schadenfreude (über mich selbst... :rollEyes: ), sondern damit alle etwas davon haben.


Viele Grüße,
Oliver


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Re: Lokdecoder puffern

Beitragvon UdoWy » Fr 12. Aug 2016, 07:58

Moin Oliver,
leider kann ich von deinen Video´s nichts sehen - wie weit ist denn nun die Tantal Geschichte gediehen? :mx13:
Du weißt ja ich würde gerne meine DRG BR 94 damit ausstatten .... :bigOK:
Gruß Udo
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Re: Lokdecoder puffern

Beitragvon oligluck » Fr 12. Aug 2016, 16:10

Moin Udo,
merkwürdig, dass die Youtube-Videos für dich nicht anzuschauen sind - hier klappt's.

Es gab insgesamt 4 Lieferungen, eine vom örtlichen Grossisten, die anderen drei aus China.
Die, die ich dir geschickt hatte, tragen aller Wahrscheinlichkeit nach die Bezeichnung

107
25K
221

(kontrolliere das bitte)

Die "107" steht für die Kapazität, also 100µF.
"25K" ist die Spannungsfestigkeit, 25V.
Und das "221" dürfte die Herstellerkennung sein, wenn du möchtest, finde ich den raus.

Dieses sind die Tantal-Elkos, denen ich nach wie vor über den Weg traue, während die anderen beiden China-Lieferungen nicht für 25V geeignet sind.
Da ich aber von denen nur wenige hatte, den Rest noch bekommen soll, habe ich sie glücklicherweise nicht großartig verteilt, lediglich in zwei Loks von Henry und drei von Meinen eingebaut.

Wolfgang hat seine ECoS auf 17V eingestellt, meine Nanox ist auf 14V geregelt. Daher hatte er leider das Pech, die "bösen" Elkos zu zu entlarven, was ihn das Gehäuse einer Märklin-Lok gekostet hat.
Glücklicherweise handelt es sich um ein Gehäuse, das günstig zu ersetzen ist.

Im Falle von Henrys Loks habe ich eine "Rückrufaktion" gestartet :mrgreen: , so dass kein weiterer Schaden entstehen konnte.

Becherelkos versuche ich zu vermeiden, wo es geht, da sie erstens viel zu groß sind und zweitens irgendwann altersschwach werden und den Dienst quittieren. Das liegt daran, dass das Elektrolyt darin flüssig ist.
Gold-Caps sehe ich noch immer mit Skepsis, da sie entwickelt wurden, um als Langzeit-Speicher zu dienen, beispielsweise um eine BIOS-Batterie zu ersetzen.
Das häufige Laden und Entladen, dem sie als Puffer in einer Lok ausgesetzt sind, war bei der ursprünglichen Entwicklung dieser Speicher nicht vorgesehen, zudem fehlen logischerweise Langzeiterfahrungen, da es sie noch nicht allzu lange gibt.

Da aber die Pufferspeicher, die von Lenz oder Esu angeboten werden, auf Gold-Caps (in Verbindung mit einer Spannungspumpe) basieren, ist meine Skepsis wohl eher unbegründet.
Aber um sie unsichtbar einzubauen, sind sie ohnehin viel zu groß - zumindest bei den meisten Loks, die ich auf den Seziertisch bekomme :mrgreen:

Von Esu ist ein kleines Power-Pack angekündigt, das dieser Tatsache Rechnung trägt.

Damit sich ein (Sound-)Decoder nicht verhaspelt, reicht eine 5V-Pufferung des Prozessors, der könnte dann relativ klein ausfallen, ohne den ganzen Elektrotrick mit Spannungspumpe etc..
Manche Hersteller (ich weiß es von Tams und von Tran) verzichten gänzlich darauf, um die Decoder möglichst klein für N-Loks hinzubekommen.
Andere, wie Esu oder Lenz, haben immerhin eine kleine Pufferung onboard.
Soundaussetzer wären damit aber noch nicht zu vermeiden, dafür ziehen die Dinger zu viel Strom.

Ich meine, dass Zimo (oder war es D&H?) Anschlüsse für die Pufferung der internen Spannung bereit hält, dort reichen dann 16V-Elkos, unabhängig von der Gleisspannung. Inwieweit das bei anderen Herstellern zutrifft, entzieht sich meiner Kenntnis, mangels der entsprechenden WhitePapers.

Wer hierzu weitere Informationen hat, möge sie bitte hier kund tun oder mir per PN zukommen lassen :hppy2:


Viele Grüße,
Oliver


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