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Digital DCC-Spannung messen vs. Umrechnungsfaktor Gleichspannung

Daemon

Daemon

Foriker
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Hallo zusammen,

ich habe derzeit Probleme mit Zubehördecodern und müsste daher die DCC-Spannung messen. Ich weiß, dass das wegen des rechteckförmigen Signals mit einem normalen (billigen) Multimeter nicht zuverlässig möglich ist.

Stattdessen solle man die Spannung über an einem Brückengleichrichter oder 4 Dioden messen und dann für den Verlust noch 1,4V hinzurechnen. (siehe hier)
Aber nach meinem Verständnis liegt die Gleichspannung nach Gleichrichten um den Faktor 1,414 als die zugrunde liegende Wechselspannung. (siehe hier und eigene Messergebnisse) Auf den Seiten, wo das Messen über Brückengleichrichter empfohlen wird, wird nicht auf diesen Umrechnungsfaktor eingegangen.

Ich nutze einen Conrad-Trafo, der 17,2V liefert. Die Grundlast beträgt etwa 0,4A. Daran hängt ein LDT DB2-Booster, der ausschließlich die Zubehördecoder mit ausschließlich DCC versorgt (die Stromversorgung ist getrennt) und somit eigentlich mehr oder weniger im Leerlauf laufen müsste.

Gemessen habe ich am Brückengleichrichter eine Gleichspannung von 21,2V.
Wenn ich falsch liegen sollte (was ich keinesfalls ausschließe), läge die DCC-Spannung bei 22,6V, was besorgniserregend wäre.
Wenn ich richtig liegen sollte, läge die DCC-Spannung bei beruhigenden 15V.
Wenn beide Annahmen richtig sein sollten, läge die DCC-Spannung bei 16,2V - auch gut.

Was ist denn jetzt richtig? Für lebensdauerverlängernde Antworten wäre ich sehr dankbar.

Gruß
 
DCC ist keine Wechselspannung. Daher lässt. es sich schlecht mit einem einfachen Messgerät messen. Ich benutze ein Messgerät nur, um zu sehen ob Spannung anliegt. Ich habe ein Rocozentrale und mir die App runtergeladen. Dort wird die Spannung angezeigt. Liegt bei mir bei 14V. Diese Spannung wird auch von Roco für TT empfohlen und Foriker haben es auch schon so geschrieben.

Um so höher die Signaldichte, um so mehr Spannung wirst du messen. Idealerweise lässt sich das mit einem Oszi. am besten prüfen.
 
@Daemon: Die Schaltung auf die Du oben verlinkst, kenne ich auch noch aus einer anderen Quelle.
Sie liefert näherungsweise brauchbare Werte (meiner Meinung nach gut genug für unsere Hobbyzwecke).

Viellleicht kannst Du mal ein anderes/besseres Meßgerät verwenden - oder einem (einfachen) Oszi.

Zum Thema "messen+Genauigkeit" gab es hier schon mal eine Diskussion im Board.


P.S:
Der Spannungsabfall über einer SI-Diode liegt zwischen 0,6-0,7V (daher "die 1,4V zum Messwert dazu rechnen")
Wenn Du die Gleichspannung nach der Graetzbrücke mit einem Kondensator glättest gilt: Spannung mal Wurzel aus 2 (daher die 1,414V)
 
Zuletzt bearbeitet:
Die 1. verlinkte einfache Schaltung mißt die Spitzenspannung, ablesbar am Gleichspannungsmeßgerät.
Zu diesem Meßwert mußt Du 2x die Diodenflußspannung, also insgesamt ca. 1,4V dazuaddieren.
Die Dioden dienen zur Entkopplung, so daß sich der Kondensator auf die Spitzenspannung aufladen kann.
Der Faktor 1,41 gilt hier nicht, er ist nur bei Sinusförmigen Verlauf zu nutzen zur Umrechnung Spitzenwert- Effektivwert.
Deine 22,6V wären die Spitzenspannung des Signals.
DaMe schrieb:
Um so höher die Signaldichte, um so mehr Spannung wirst du messen.
Zum Vergrößern anklicken....
Nein, denn es wird der Spitzenwert gemessen und der ist unabhängig von der Signaldichte.

Viele Grüße Wolfgang
 
Zuletzt bearbeitet:
WolfgangTT schrieb:
Die 1. verlinkte einfache Schaltung mißt die Spitzenspannung, ablesbar am Gleichspannungsmeßgerät.
Zu diesem Meßwert mußt Du 2x die Diodenflußspannung, also insgesamt ca. 1,4V dazuaddieren.
(...)
Der Faktor 1,41 gilt hier nicht, er ist nur bei Sinusförmigen Verlauf zu nutzen zur Umrechnung Spitzenwert- Effektivwert.
Deine 22,6V wären die Spitzenspannung des Signals.
(...)
Zum Vergrößern anklicken....
Danke, das ist die Antwort, die ich brauchte! :)
Holla, die Waldfee :oops:
Kannst Du sagen, warum aus den 17V so hohe 22V werden?
 
Hallo,

weil die 17V am Trafo eine Wechselspannung ist die gleichgerichtet wird und das bestimmt in Vollbrücke. 17V~ x 1.4142 = 24V - 2 Diodenstrecken des Gleichrichters a 0.7V = 22.6V
Oder andersrum - wenn 15V= Ua sein sollen, dann 15V + 1.4V = 16.4V / 1.4142 = 11.5V~ vom Trafo.

Sind denn da keine Spannungsstabilisierungen drin?
 
Wenn die effektive Wechselspannung 17V beträgt und dann nach Gleichrichtung und Siebung ca. 23V für das DCC-Signal herauskommen, sollte das immer noch kein Grund zur Sorge sein -nach allen Normen, die die Hersteller einzuhalten haben, um auf ihr Produkt 'DCC' draufschreiben zu dürfen, müssen alle Bauelemente 25V abkönnen.
 
Die ganze Problematik läßt sich doch eigentlich sehr elegant lösen. Im Prinzip gibt es doch heute keinen wirklichen Grund mehr, überhaupt Wechselspannung auf der Modellbahn einzusetzen. Es gibt nur noch eine Hand voll Komponenten, die wirklich Wechselspannung benötigen. Und nur wenige verwenden solche noch.
Jeder Decoder, jeder Booster, praktisch jede Elektronik hat am Eingang eine Gleichrichtung, arbeitet also mit Gleichspannung.
Ein gutes Schaltnetzteil ist nicht teurer als ein guter Trafo, hält aber im Gegensatz zu diesem die Spannung auch bei höherer Belastung konstant, wodurch das Risiko, daß die Kurzschlußabschaltung der Booster nicht funktioniert, gegen Null geht.
Gleichspannung beeinflußt im Gegensatz zu Wechselspannung auch nicht die Daten in signalführenden Leitungen.
Seitdem ich vor einigen Jahren die Stromversorgung meines Bahnhofs auf ein 15V-Schaltnetzteil umgestellt habe, haben sich eine ganze Menge Probleme, die mich zuvor regelmäßig nervten, komplett in Wohlgefallen aufgelöst.
Nur mal so als Denkanstoß.

Gruß Jens
 
zucker schrieb:
Hallo,

weil die 17V am Trafo eine Wechselspannung ist die gleichgerichtet wird und das bestimmt in Vollbrücke. 17V~ x 1.4142 = 24V - 2 Diodenstrecken des Gleichrichters a 0.7V = 22.6V
(...)
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Die 17V gehen erst in den Booster, der ein DCC-Signal draus macht, und danach messe ich hinter dem Gleichrichter 21,2V.
Widerspricht sich Deine Aussage nicht mit Wolfgangs Aussage?
WolfgangTT schrieb:
(...)
Der Faktor 1,41 gilt hier nicht, er ist nur bei Sinusförmigen Verlauf zu nutzen zur Umrechnung Spitzenwert- Effektivwert.
(...)
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@zucker
Bisher habe ich keine Spannungsstabilisierungen drin. Bisher hatte ich keine Notwendigkeit dafür (gemerkt).
ateshci schrieb:
Wenn die effektive Wechselspannung 17V beträgt und dann nach Gleichrichtung und Siebung ca. 23V für das DCC-Signal herauskommen, sollte das immer noch kein Grund zur Sorge sein -nach allen Normen, die die Hersteller einzuhalten haben, um auf ihr Produkt 'DCC' draufschreiben zu dürfen, müssen alle Bauelemente 25V abkönnen.
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Ah ok, das ist spannend... Danke für den Hinweis!
jf- schrieb:
Die ganze Problematik läßt sich doch eigentlich sehr elegant lösen. Im Prinzip gibt es doch heute keinen wirklichen Grund mehr, überhaupt Wechselspannung auf der Modellbahn einzusetzen. Es gibt nur noch eine Hand voll Komponenten, die wirklich Wechselspannung benötigen. Und nur wenige verwenden solche noch.
Jeder Decoder, jeder Booster, praktisch jede Elektronik hat am Eingang eine Gleichrichtung, arbeitet also mit Gleichspannung.
(...)
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Beim LDT DB2 steht aber dezidiert Wechselspannung als Eingang dabei, und auf der Teileliste und dem Bauplan sehe ich auch keine(n) Gleichrichter(schaltung). Vielleicht habe ich das aber auch übersehen.
 
Nehmt mehr Schaltnetzteile... die knallen auch lauter... die chinesischen sind die besten, aber nur die, die unter 10 Euro kosten... ich hau mich weg....
 
Daemon schrieb:
Widerspricht sich Deine Aussage nicht mit Wolfgangs Aussage?
Zum Vergrößern anklicken....
Nein, Zucker rechnet auf der 50Hz- Wechselspannungsseite, ich auf der DCC- Impulsseite. (oder messe).
Man sollte aus Sicherheitsgründen Netzteile verwenden, die für Spielzeug zugelassen sind, also mit dem
E-Lok- Symbol. Wegen der Gesundheit und es macht auch nicht "pom-pom."

Viele Grüße Wolfgang
 
Mir scheint, daß die Schaltung des DB2 eine verdammte Ähnlichkeit mit dieser hat:

Noch etwas zur primären Stromversorgung:
Es wird im Netz Wechselspannung übertragen, die für sehr viel Anwendungen in Gleichstrom umgewandelt werden muß. Deshalb gibt es Trafos und Gleichrichter. Der Strom ist ein derart fauler Bursche, der fließt ohne Prügel einfach nur ein Stück und deshalb steht da immer einer rum, der die Polarität der Spannung ständig wechselt, eben die Wechselspannung.
Würde der Strom nicht so faul sein und nicht jeden Widerstand als Ausrede für sein sitzenbleiben benutzen, dann gäbe es keine Energieproblem.

Meine kleine Berechnung von oben bezieht sich auf die Sekundärseite des Trafos, wie Wolfgang schon schrieb. Der Trafo transferiert die 230V~ 50Hz auf 17V~ 50Hz und die werden dann Gleichgerichtet.
Wenn das mit einer Diode geschieht, dann wird nur eine Halbwelle weitergegeben, die andere fließt zum Kraftwerk zurück. Sollte an der Diode zum Gegenpol eine ohmsche Last hängen, dann pulst die Spannung mit nachfolgendem Strom da mit 50Hz so rum. Da das nicht zu gebrauchen ist, wird ein Ladeelko parallel zur Last eingefügt. Dieser muß sich nun aufladen, entzieht damit seinen Ladestrom dem Stromkreis und gibt ihn wieder ab, sobald die Spannung unter den Wert sinkt, der von der Last gefordert wird.

Wenn man das Ganze ohne Last betrachtet, dann ergibt sich folgende Gleichung:
Ua0 = 1.4142 x U leer eff - UvD
Ua0 = Leerlaufausgangsspannungsscheitelwert
U leer eff = effektive Leerspannung des Trafos
UvD = Verlustspannung der Gleichrichterdiode

D.h. bei einem unbelasteten Trafo wird die Leerlaufspannung bei 17V Ua~ 23.3V betragen. Die Spannung über dem Ladeelko wird sich also auf 23.3V aufladen und dort verharren.

Belastet man nun den Stromkreis, dann wird der Ladeelko in der Zeit entladen, in der die Diode sperrt, geladen in der Zeit, in der die Diode leitet. Dabei wird die überschüssige Energie, die nicht an der Last benötit wird, dem Ladeelko als Ladestrom zugeführt, bzw, er entnimmt sich diese Energie.

Das Wechselspiel von Laden und Entladen hat aber nicht nur mit der Last zu tun, sondern auch mit dem Innenwiderstand des Trafos.
Zudem kommt noch die Schieflage des Stromflußwinkels Alpha.

Wenn man jetzt mal einfach von einer rein ohmschen Last von 100R bei 12V= ausgeht, dann benötigt man dazu 0.12A.
Wenn der Trafo bei 17V~ 1A liefert, dann ergibt sich folgende Gleichung:

Ua = Ua0 x (1 - Wurzel aus Ri/Rv)
Ri ist der Innenwiderstand des Trafos
Rv ist die Verlustspannung über der Last

Trafo: 17 V / 1A = 17R
Last: 12V / 0.12A = 100R

Die an der Last zur Verfügung stehende Spannung beträgt somit 13.7V

Damit ergibt sich eine pulsierende Ladespannung für den Ladeelko in der Summe von 10V. Das kann man aber nicht schlagartig betrachten, da die pulsierende Gleichspannung eben pulst und nicht als H bzw. L sofort zur Verfügung steht. Es bleibt also immer eine Restwelligkeit U br (Brummspannung)

LadeC 2.GIF

Vollweggleichrichtung mit 2 Trafowicklungen
Netzteil.GIF
 
Ein Trafo, der bei 17Veff 1A Ausgangsstrom liefert, hat mitnichten einen Innenwiderstand von17 Ohm.
Und der Stromflusswinkel ist immer nur alpha, egal ob Einweg- oder Vollweggleichrichtung, da er ein Maß für die Ladezeit des Kondensators im Vergleich zur Periodendauer von 20ms ist.
Der Kondensator wird nur bis zur Spitzenspannung Us geladen, danach speist er die Schaltung.
Dieses Diagramm für Einweggleichrichtung ist für den Verlauf der Ausgangsspannung falsch!
Ich habe keine Lust, mich weiter damit zu befassen, mögen die anderen "sachkundigen Werktätigen" die Ausführungen von Zucker richtigstellen
 
Zuletzt bearbeitet:
Daemon, das Teil arbeitet mit Sicherheit mit Gleichspannung. Falls es beim Betrieb mit Gleichspannung tatsächlich nicht funktioniert, dann hat es eine Einweggleichrichtung und wird nach Umpolen der Eingangsspannung funktionieren.

Pompom, natürlich keine elektrischen China-Böller. Ich habe mir ein für Dauerbetrieb ausgelegtes Schaltnetzteil eines Markenherstellers aus dem Industriebedarf gekauft, alles sauber verkabelt inclusive primärer und sekundärer Absicherung, es anschließend von einem Elektroingenieur (keinem Theoretiker) begutachten lassen und dann erst in Betrieb genommen. Vor Strom habe ich den notwendigen gehörigen Respekt.

Gruß Jens
 
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