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Win-Digipet - deutsche Foren => Stammtisch => Thema gestartet von: Christof Z. in 04. Oktober 2005, 21:45:31

Titel: Messen von Stromverbrauch einer selbstgebauten Wagenbeleuchtung
Beitrag von: Christof Z. in 04. Oktober 2005, 21:45:31
Hallo Allerseits,

Bitte um Hilfe zur Lösung eines für Euch sicherlich banales Problem: Ich möchte den Stromverbrauch meiner Wagenbeleuchtungen messen um herauszufinden, in wie viele Stromkreise ich meine Anlage einteilen sollte. Und um herauszufinden wie viele Booster ich im Bahnhof brauche, muss ich den Verbrauch der Beleuchtungen kennen.

Diese selbstgebauten Wagenbeleuchtungen sind folgenderweise aufgebaut: Plus (bei mir von der Schiene) über eine 1N4148 Diode und über je einen 220 Ohm Widerstand zu einer SMD-LED Kette, die je aus 5 - teilweise 6 LED bestehen. Je nach Wagen habe ich 2 oder 3 Ketten "montiert". Minus von der Lichterkette über Stromführende Kurzkupplungen von Tams über Relais (von Funktionsdekoder gesteuert) zum Mittelleiter.

Als Messgerät habe ich ein billig-Multimeter. Die Einstellmöglichkeiten heissen hier 2000 u, 20 m, 200 m und 10.

Ich bin mir darürber im Klaren, dass beim Messen des Stromverbrauches das Multimeter irgendwie in den Stromkreis geschaltet werden muss. Aber wie?      Auf welche Einstellung sollte das Multimeter eingestellt werden?

Ich habe den Verdacht, dass ich falsche Werte ermittle, wenn ich das Multimeter zwischen Mittelleiter und der stromführende Kupplung des zu messenden Wagens schalte......  
Titel: Re: Messen von Stromverbrauch einer selbstgebauten Wagenbeleuchtung
Beitrag von: Martin Lutz in 04. Oktober 2005, 22:50:43
Hallo Christof,

Hierzu hätte ich zwei Bemerkungen:

1. Ausführung deiner Beleuchtung:
Du schreibst, dass du für eine Lichterkette nur eine Diode verwendest. Das heisst eine Enweggleichrichtung. Das ergibt im digitalen Stromkreis leider das berühmte Flackern wie man es bei Loks kennt die die Stirnbeleuchtung gegen die Fahrzeugmasse speisen. Besser währe es für deine Beleuchtung, einen Brückengleichrichter einzubauen. Also die  andere Halbwelle mitnehmen.

2. Strommessung:
Mit deiner realisierten Einweggleichrichtung wird sich der Strom gar nicht vernünftig messen lassen mit einem Billig Messinstrument.

Es fliesst nur in einer Halbwelle Strom. Die Halbwellen bestehen aus mehreren scheinbar unregelmässigen Impulsen. Billig Messgeräte sind meist keine True RMS Geräte die den Mittelwert richtig messen können.

Mein Vorschlag:
Bau dir die Beleuchtungen so um, dass sie mit beiden Halbwellen betrieben werden. Dann musst du aber den Vorwiderstand etwas erhöhen (auf etwa 400 Ohm (nächst höherer Reihenwert) bei 6 in Reihe geschalteten LED's). Ansonsten überlastest du die LED's.

Wenn ich bei deiner Schaltung von einer reinen Gleichspannung ausgehe (20V als Speisespannung kann bei Digitalsystemen durchaus vorkommen) dsann komme ich rechnerisch auf etwa 36mA pro LED Gruppe. Das heisst, dass die LED's leicht überlastet sind. Sie vertragen meist nur etwa 20mA (Bitte in den Datenblättern der verwendeten LED nachprüfen)

Aber da du sie jetzt nur mit einer Halbwelle betreibst sollte dies zu keinem Problem führen, da dieser Strom nur impulsmässig fliesst. Das ergibt dann einen Mittelwert aus Impulsen und Pausen. Dieser Mittelwert ist entscheidend für das Resultat und natürlich auch der Grund weshalb du mit deinem Gerät es nicht vernünftig messen kannst.

Gruss  
Titel: Re: Messen von Stromverbrauch einer selbstgebauten Wagenbeleuchtung
Beitrag von: Christof Z. in 06. Oktober 2005, 11:29:55
Hallo Martin,

Danke für Dein Engagement und die Erkärungen, die ich mit grossem Interesse gelesen habe.
In Antwort auf:
Wenn ich bei deiner Schaltung von einer reinen Gleichspannung ausgehe (20V als Speisespannung kann bei Digitalsystemen durchaus vorkommen) dsann komme ich rechnerisch auf etwa 36mA pro LED Gruppe.



Ich war gestern Abend noch mal bei meinem Nachbar, der viel mehr von Elektronik versteht als ich. Wie Du meiner Frage entnehmen kansst, habe ich kaum Verstand auf diesem Gebiet  

Jedenfalls haben wir zwei verschiedene Beleuchtungen  an zwei Autobatterien (1 x 12V, 1 x 6V) die zusammen knapp 19V Gleichstrom abgeben angeschlossen und den Strom gemessen.

Ergebnis:

1. Beleuchtung: 3 Ketten mit jeweils einem 1000 Ohm Widerstand: Stromverbrauch knapp 30 mA

2. Beleuchtung: 2 Ketten mit jeweils einem 200 Ohm Widerstand: Stromverbrauch gut 200 mA

Es scheint also sehr wichtig zu sein, wie gross der Widerstand dimensioniert ist.

Meine Frage: Kann man diese Messergebnisse, die mit Gleichstrom vorgenommen sind, ohne Weiteres direkt auf die Moba mit Digitalstrom übertragen? Oder anders ausgedrückt: Verbrauchen die beiden Beleuchtungen den gleichen Strom auf der Moba?

Frage 2: Kann ich die gleichen Messungen vornehmen, wenn ich die Autobatterien mit dem alten Trafo meiner Lego-Eisenbahn (Gleichtrom) aus meiner Kindheit als Stromquelle ersetze?
 
Titel: Re: Messen von Stromverbrauch einer selbstgebauten Wagenbeleuchtung
Beitrag von: Maiky911 in 06. Oktober 2005, 12:47:20
Hallo Christof,


Zu Deinen Fragen kann ich folgendes sagen, Was Du gemessen hast in Verbindung mit Deinen Nachbarn war Gleichspannung, auf der MoBa aber fließt Wechselspannung, zumindest bei Märklin!
Wenn Du also den Strom Messen möchtest, schließe Deine Beleuchtung in Reihe mit dem Messgerät an Dein MoBa-Trafo, welches Du auf Deiner Anlage verwendest!
Das Messgerät sollte zu Anfang auf 10 stehen, wenn alles ok ist, heißt Deine Ketten leuchten, kannst du den nächst kleineren Wert nehmen! Ganz wichtig, Dein Messgerät muss auf Wechselstrom (-spannung) stehen!

Als nächstes würde ich gerne von Dir wissen, wie sind Deine Ketten aufgebaut, alles LED´s in Reihe (plus der einen LED zum minus der anderen LED) oder sind sie parallel geschaltet (Alle minus Anschlüsse der LED´s sind zusammen und alle plus)? Und welche Farbe habe die LED´s!
Ich rechne bei mir pro Leiste mit ungefähr 150mA bei 12 weißen LED´s (pro LED 3,9V bei 15mA, wie gesagt bei meinen)! Und das ist großzügig! Aber besser etwas zuviel als zuwenig!
Ansonsten würde ich es wie Martin machen, 6 gelbe LED´s in Reihe (6*2V=12V), macht bei einem Strom von 20mA einen Widerstand von 400 Ohm, würde dann ein 390 nehmen (400 gibt es nicht, oder halt 2*200), Vor dem ganzen eine Brückengleichrichter! Und evt. noch einen Goldcap Kondensator schalten, um das flackern bei Weichen o.ä. zu unterbinden:

Auch würde ich die Lichtleisten(-ketten) direkt über den Funktionsdecoder laufen lassen! Bei mir klappt es wunderbar! Aber schau auf die Leistung der Funktionsdecoder, nicht überlasten! Ansonsten auf mehrere Ausgänge verteilen,
oder pro Wagon und Beleuchtung einen! Sieht auch mal gut aus, wenn bei Nacht bei einem kein Licht an ist!

Du weißt ja, dass du bei Relais eine Freilaufdiode haben musst, da sonst für den Bruchteil einer Sekunde, beim abschalten der Relais,  riesige Spannungen auftreten! Irgendwann können dadurch elektronische Komponenten ihren Geist aufgeben! Dafür die Freilauf Diode!

Hoffe ich konnte Dir helfen
 
Titel: Re: Messen von Stromverbrauch einer selbstgebauten Wagenbeleuchtung
Beitrag von: Christof Z. in 06. Oktober 2005, 13:38:50
Hallo Maik,

Auch Dir herzlichen Dank für Deine Anteilnahme.  Leider habe weder ich noch mein Nachbar ein Gerät zur Verfügung, das Wechselspannung messen kann. Deshalb die Frage, ob ich die Resultate, die wir mit Gleichstromspannung gemessen haben, auch bei Wechselspannung bei den von mir gebauten Lichtstäben Anwendung finden.

In Antwort auf:
Als nächstes würde ich gerne von Dir wissen, wie sind Deine Ketten aufgebaut, alles LED´s in Reihe (plus der einen LED zum minus der anderen LED) oder sind sie parallel geschaltet (Alle minus Anschlüsse der LED´s sind zusammen und alle plus)? Und welche Farbe habe die LED´s!




Meine Ketten sind so aufgebaut, dass die SMD-LED's seriell angeschlossen sind - Plus der Einen and Minus der Anderen usw. Alle LED's sind gelb - weisse sind mir noch viel, viel zu teuer  

In Antwort auf:
Ansonsten würde ich es wie Martin machen...


So ähnlich mache ich es auch. Bloss habe ich meistens bloss 5 LED's in einer Reihe und habe meistens Widerstände von 1000 Ohm verbaut. Auf den Brückengleichrichter war ich nicht aufmerksam und habe eben bloss auf der Plusseite eine Diode verbaut. Und den Umbau von etwa 40 Wagen scheue ich, falls ich das umgehen kann. Würde eigentlich am liebsten bei einigen Wagen die Widerstände wechseln. Und das Flackern bilde ich mir ein umgangen zu haben, indem ich in die ganze Konstruktion pro Wagen einen Kondensator 35V 470 uF geschaltet habe.

Pro Zug verwende ich einen Funktionsdekoder. Die Funktion 1 schaltet dann ein Relais, das den Strom über Tams stromleitende Kupplungen an die Lichtstäbe verteilt. Das mit dem Relais habe ich so gemacht, um nicht versehentlich zu viele Wagenbeleuchtungen an den Funktionsdekoder zu "rangieren". Mit dem Relais fühle ich mich einigermassen sicher  

Was die Freilaufdiode angeht: Benötige ich die auch, wenn das Relais direkt an den Funktionsdekoder angeschlossen ist? Anschluss: Funktion 1 an die Spule, Rückleiter an die andere Seite der Spule?


Zusammenfassung: Ich würde gerne - falls möglich und weil ich kein Gerät habe, dass den Stromverbrauch bei Wechselspannung messen kann - mit meinem Gleichstromtrafo die Wagen ermitteln, die wegen zu kleinen Widerständen die grossen Stromfresser sind. Geht das?

Ein Stromverbrauch von 30-40 mA ist für mich akzeptabel und diesen Wert habe ich bei einem Wagen ermittelt. Weiss leider bloss nicht, ob der ermittelte Wert (mit Autobatterie als Stromquelle) auch "in Wirklichkeit" auf der Moba gilt......

Wieder mal viele Fragen -        
Titel: Re: Messen von Stromverbrauch einer selbstgebauten Wagenbeleuchtung
Beitrag von: Lothar Gallus in 06. Oktober 2005, 23:01:36
Hallo Christof,
Eigentlich ist es egal ob die Leuchtdioden mit Gleichstrom von der Batterie oder gleichgerichtetem Wechselstrom betrieben werden.
Bei Deinem Beispiel, 5 Dioden in Reihe mit einem 1000 Ohm Widerstand = 30mA.
Der Stromverbrauch ändert sich bei gleicher Spannung nur dann wenn Du den Widerstand änderst. Kleinerer Widerstand - Leuchtdioden leuchten heller - größerer Stromverbrauch, allerdings darf der Widerstand nicht zu klein werden, sonst gehen die Leuchtdioden für immer aus.
Wenn Du zur Gleichrichtung anstatt einer Diode einen Gleichrichter verwendest, wird sich der Stromverbrauch natürlich auch verdoppeln und die Leuchtdioden heller werden.Aber Achtung evtl. auch Widerstand ändern.
Wenn die einzelnen Lichtbänder gleich sind, kannst Du den Gesamtverbrauch relativ einfach errechnen.
Gruß
Lothar  
Titel: Re: Messen von Stromverbrauch einer selbstgebauten Wagenbeleuchtung
Beitrag von: Christof Z. in 07. Oktober 2005, 01:59:38
Nochmals Hallo,

Lothar - vielen Dank auch an Dich. Mir ist jetzt Einiges klarer.

Bloss bin ich noch ein bisschen unsicher mit der Freilaufdiode am Relais, die Maik mir emfohlen hat. Ist sie auch nötig, wenn das Relais direkt am Funktionsdekoder hängt (mit Rückleiter)? Ich meine irgendwo gelesen zu haben, dass die Freilaufdiode schon im Decoder "enthalten" ist.  
Titel: Re: Messen von Stromverbrauch einer selbstgebauten Wagenbeleuchtung
Beitrag von: Martin Lutz in 07. Oktober 2005, 07:29:35
Hallo Christof

Im Märklin Funktionsdecoder von Märklin sehe ich keine Dioden die bereits eingebaut wären auf dem Decoder. Die Funktionsleitungen verlassen direkt den Decoderchip ohne weitere Beschaltung. Wenn die Entwickler des Decoderchip sauber gearbeitet haben, so enthält der Chip solche Freilaufdioden. Doch erkennen tut man das als Anwender nicht.

Wenn ich die Schaltung des 60902 betrachte, dann fällt auf, dass die Leitungen der Zusatzfunktionen vom CHip her zusätzlich über einen Schalttransistor geführt sind. Es handelt sich hierbei um den BST51. Gemäss Datenblatt hat dieser eine Schutzdiode zwischen Emitter und Kollektor geschaltet. So wäre also eine Freilaufdiode unnötig. Aber eben, wie schützt diese?

Sicher ist es besser für alle Teile, wenn die Induktionsspannung so früh wie möglich abgebaut wird. Also so nah wie möglich an der Quelle.

Ausserdem ist eben nicht bei jedem Decoder klar, wie die internen Schutzmassnahmen gemacht sind.

Deshalb empfehle ich (und machs eigentlich auch immer) eine Freilaufdiode einzubauen. Und zwar am besten eine Diode (1N4148 oder besser eine 1N4001 oder ähnlich) direkt an die Relaisspule zu löten. Aber immer dran denken: eine Freilaufdiode wird von der Relaisspeisung aus gesehen immer in Sperrichtung eingebaut. Also Anschluss mit dem Ring (Kathode) auf das Plus (Am Märklin Decoder die orange Leitung) hängen.

Schemas der Märklin Decdoder findet man auf der Homepage von Jürgen Schad:
Homepage Jürgen Schad

Ein Schema vom Innenleben eines Darlington Transistors BST51 findet man auf der Seite:   Philips BST 51


Gruss    
Titel: Re: Messen von Stromverbrauch einer selbstgebauten Wagenbeleuchtung
Beitrag von: Gerd Boll in 07. Oktober 2005, 08:05:11
Hallo Christof
Wenn du auf dem Funktionsdecoder einen Baustein mit 16 Beinchen und der Aufschrift ULN2003 (bekannt vom Drehscheibendecoder)entdecken kannst, dann ist in diesem Chip die Freilaufdiode bereits drin.
Bei allen anderen Treiberstufen währe ich vorsichtig und würde die Diode lieber spendieren.

Beachte: die Kathode (Ring) der Diode immer an + , dies wird meist als gemeinsamer "Rückleiter" bezeichnet, obwohl es eher der "Hinleiter" ist. Wer die FLDiode falsch einbaut, wird sie beim ersten Einschalten zerstören, und meist die Ausgangsstufe gleich mit.

Übrigens Tests mit dem LEGO Trafo halte ich für viel besser, als die schweren Autobatterien herumzuschleppen. Gibt es in Dänemark tatsächlich noch 6V Autobatterien?
Du solltest nur mal die einstellbare Gleichspannung am Ausgang messen, ich glaube der kommt nur bis auf 12V hoch.  
Titel: Re: Messen von Stromverbrauch einer selbstgebauten Wagenbeleuchtung
Beitrag von: Christof Z. in 07. Oktober 2005, 10:41:12
Hallo an alle

Noch einmals Danke für Eure Anteilname.

Werde die Freilaufdioden spendieren  

An Gerd:
Mein anderes Hobby sind uralt VW - die fahren bis Ende der 60'er mit 6V System. Und wenn man einen alten 54'er Cabrio hat, ist's eben nicht weit zur 6V Batterie      
Titel: Re: Messen von Stromverbrauch einer selbstgebauten Wagenbeleuchtung
Beitrag von: Klemens Müller in 07. Oktober 2005, 11:48:51
Hallo Zusammen,

jetzt habe ich auch noch eine kleine Frage zu dieser Freilaufdiode.

Ich habe in einer Damopflok einen Kühn T145 und an dessen Funktionsausgang ein Relais mit dem ich die Seuthe Qualmvorrichtung ein und aus schalten kann.

Müßte ich da auch eine Freilaufdiode einbauen?

Bis jetzt funktionierts mal so.
 
Titel: Re: Messen von Stromverbrauch einer selbstgebauten Wagenbeleuchtung
Beitrag von: Martin Lutz in 07. Oktober 2005, 13:05:12
Hallo Klemens,

Ich würde zwar behaupten, dass der Decoder etwas eingebaut hat. Trotzdem würde ich Freilaufdioden einbauen.

Es ist einfach so, dass ein Relais (oder generell eine Spule) beim Abschalten eine so hohe Gegeninduktionsspannung erzeugt, dass ein Funke am offenen Kontekt überschlagen kann. Konkret heisst das, dass die Isolationsfestigkeit der Luft überschritten wird. Das sind dan schon einige 1000V.

Ist jetzt kein Kontakt da sondern ein Transistor so liegt auch eine ziemlich hohe Spannung zwischen Emiter und Kollektor. Bei den meisten Kleinsignaltransistoren ist die Sperrspannung bei 40V. Diese wird mit der Gegeninduktionsspannung des Relais massiv überschritten. Das muss zwar nicht den sofortigen Tod des Transistors bedeuten (Kann aber). Auf jeden Fall leidet er bis er dann einmal tatsächlich durchbrennt.

Gruss    
Titel: Re: Messen von Stromverbrauch einer selbstgebauten Wagenbeleuchtung
Beitrag von: Klemens Müller in 07. Oktober 2005, 19:05:00
Hallo Martin,

dann werde ich mal in meiner Bastelkiste kramen, da müssten noch solche Dioden rumliegen.