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Elektronikproblem: 0,8V am Trigger-Ausgang

@flicflac
Ich beziehe mich noch mal im Nachklapp auf Deinen Beitrag #15. Da fließt bei unbelegtem Gleis auf der Sekundärseite ein Strom von ~0,2mA. Das ist schon zu viel. Wenn bei ausgestecktem OC das immer noch so ist, dann mußt Du den Elko gegen einen Tantal tauschen. Hat Dir ptl ja schon geraten.
Zum anderen ist bei der gewählten Dimensionierung alles sehr grenzwertig. Manchmal sollte man doch die Datenblätter zu Rate ziehen. Wegen der Exemplarstreuungen immer mit den garantierten Mindestwerten, also dem ungünstigsten Fall, rechnen.
Die 1N4001 hat bei 1mA Flußstrom 0,58V, bei 0,5mA 0,54V Flußspannung. Am Optokopplereingang stehen also weniger als 1,1V an, wenn durch ihn ein nennenswerter Strom fließt, denn er teilt sich ja auf. Laut dem Datenblatt des PC 8x7 (x = 1, 2,4) von SHARP beträgt die Flußspannung durch die Diode des Kopplers bei 0,5..1mA ~1V (+/-10%). Richtigerweise hast Du den Vorwiderstand des OK mit 10 Ohm klein genug gewählt. Du hast also je nach Exemplar zwischen 0,5 und 1mA zur Verfügung, die mit einer garantierten CTR von 80% übertragen werden, d. h. der Ausgangstransistor kann nur zwischen 0,4 und 0,8mA liefern. Die 10k bei 5V 'fressen' aber schon 0,5mA, d.h. bei der gewählten Kondensatorkapazität kommt eine Einschaltverzögerung zu Stande. Wenn man das nicht will, muß man den Pull-Up-Widerstand größer machen bei gleichzeitiger Verkleinerung der Kapazität, an besten ist es, einen MKS von 1µF einzusetzen, dann ist das Reststromproblem weg. Was bleibt, ist aber die wegen der 'offenen' Diodenstrecke vorhandene Übersprechempfindlichkeit der Schaltung, d. h. sie kann sich leicht durch induktive/kapazitive Kopplung was einfangen und Fehlanzeige liefern.
Gruß vom Heizer
 
Ich habe nochmal ein bisschen getestet.
Eine Erhöhung von R3 auf 22k ließ die Spannung im gesperrten Zustand auf 3,7V sinken. Mit 100 k liegen nur noch 2,1V an, wenn ich R2/C1 rausnehme 2,5V.
0,1µ (Kerko) für C1 ändert auch nichts. Tantal habe ich leider keine mehr, alle verbaut.

Am OC-Eingang gemessen:
unbelegt: 25µA / 0,4V
15k Achswid.: 0,35mA / 0,7V
Lok stehend: 0,95mA / 0,8V
Lok fahrend: 1,6mA / 1V
Spannungswerte mit DMM, Wechselspannung (mein Oszi ist blöderweise wieder mal verliehen)


Am OC-Ausgang gemessen:
unbelegt: 28µA / 4,6V
15k Achswid.: 0,45mA / 0,3V
Lok stehend: 0,47mA / 0,15V
Lok fahrend: 0,47mA / 0,12V

Die 28µA zeigen das der OC leicht durchsteuert.

Die besten Werte erhielt ich mit der anhängenden Schaltung.
Eure Tips und Aussagen sind ja nun mal nicht aus der Luft gegriffen, nur lassen sie sich bei mir in der Praxis einfach nicht mit Erfolg umsetzen :heul: :boeller:

flic
 

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Hallo flicflac,

die Tipps mit den vergrößerten Werten funktionieren natürlich nur wenn der OC wirklich sperrt. Dazu hatte ich empfohlen parallel zum Eingang des OC direkt über die Beinchen einen 1KOhm zu löten.
 
@flicflac
Wenn ich Deine Zeichnungen richtig interpretiere, dann arbeitet der Optokoppler doch einwandfrei. 4,6/0,4 V als Eingangspegel sind auch in Ordnung für den 40106. Wo ist denn damit das Problem? Wenn der 40106 damit kein vernünftiges Ausgangssignal produziert, dann liegt das Problem hinter dem 40106.
Gruß vom Heizer
 
@ateshci

Ja klar funktioniert es mit den geänderten Werten für R2/C1. Irgendwie ging es mittlerweile in Richtung Perfektion und ums Austesten der gemachten Vorschläge.

flic
 
Wie bereits gesagt, ich würde erst mal ohnr Gleise dran testen, dann Gleisanschlüsse Tauschen (Suspekte bereiche mit ordentlich arbeitenden Tauschen)
Ich habe es auch schon mal geschaft, Gleis und Fahrspannungssammelschiene zu vertauschen, dann war der GBM immer mit besetzt, wenn einer der anderen besetzt war.
 
@Flic:
Hast Du mit nem Oszi oder einem Multimeter gemessen?
Meiner Meinung nach könnten Deine Werte Einstreuungen sein. Richtig sauber wird's nur mit OpAmp-Schaltungen wie sie in Heizers Link zu finden sind. Die würde ich ohnehin favorisieren weil man da die Eingänge befiltern kann womit sich störende Oberwellen besser unterdrücken lassen. Ein weiterer Vorteil dieser Schaltungen ist die Möglichkeit das man sich Hysteresen individuell einstellen kann.
Wem das zu Aufwändig ist, der könnte freilich Perlen vor die Säue werfen und einen µC nehmen an den I²C-Portexpander angeschlossen sind.
 
@E-Fan
Nicht mit Kanonen auf Spatzen schießen :)
Heizer's Link habe ich mal "durchgestoppelt" (mit meinen Englischkenntnissen), aber es sollte im Rahmen bleiben.
Mit den mittlerweile ermittelten Werten müssten 19 GBM sehr gut funktionieren. Zeigen alle die gleichen Messwerte und ich habe stichprobenartig 5 Stück getestet.
Gemessen habe ich mit DMM, da mein Oszi (wie ich schon schreib) leihweise auf Wanderschaft ist.

@pltbahn
Bei den zwei Prolemabschnitten liegt der Fehler eindeutig im Abschnitt. Ich habe mehrere GBM getestet, auch mit meiner Testschaltung kommen unmögliche Werte.
Hat jetzt nix mit dem aktuellen Problem zu tun, aber man kann sich übrigens perfekt selbst zur Verzweiflung bringen wenn man testhalber das DCC-Signal für einen Weichendecoder vom Gleis "klaut". Der OC des Decoder sorgt für eine perfekte Belegtmeldung des Abschnittes >> 2 Abende gesucht!

flic
 
Nochmal hochhole...

Bevor ich eine Großbestellung auslöse, eine kurze Frage.
Wäre es sinnvoll anderen Dioden zu versuchen, mit höherer Flussspannung? So würde doch mehr Spannung am OC anliegen. Nebeneffekt wäre eine niedrigere Gleisspannung.

flic
 
Bauteiltausch

@flicflac,

vielleicht würde eine dritte Diode in Reihe noch etwas bringen (Preis-Nutzenverhalten) gegenüber einer teueren Schottky-Diode. Viel besser wäre jedoch ein Tausch des Optokopplers gegen einen PC814 mit antiparallelen Dioden. Der sollte das Kondensatorproblem beheben.
 
Schottkydioden haben keine höhere, sondern eine niedrigere Flußspannung und daher bei hohen Strömen geringere Verluste, abgesehen vom schnelleren Schaltverhalten.

Ein Optokoppler mit antiparallelen Dioden hilft nichts, denn die abzufangenden kurzzeitigen Kontaktunterbrechungen auf dem Gleis sind wesentlich länger als eine Spannungshalbwelle dauert.

Si-Dioden mit 'höherer' Flußspannung gibt es nicht.
Es gibt auch keinen Grund, warum es damit (oder auch mit dreien in Reihe) besser funktioniert als mit zwei Dioden. Alles nur eine Frage der Dimensionierung, über die ja alles gesagt wurde.

Gruß vom Heizer
 
Anmerkung

Tja wie rede (schreibe) ich mich jetzt am besten heraus... gar nicht.
Schottky-Dioden haben natürlich eine etwas geringere Flussspannung. Ich hätte den Post wohl mal genauer lesen sollen.
Der Vorteil des Optokopplers mit antiparallelen Diode ist aber schon vorhanden denke ich, da die zweite Halbwelle auch genutzt wird, kann man sich bei der Dimensionierung des Kondensators voll auf die Unterbrechung konzentrieren und muss sich nicht um die lange "0" des DCC-Signals oder ähnliches kümmern. Nun hoffe ich nicht wieder ins Fettnäpfchen getreten zu sein und belasse es jetzt dabei.
 
Die zweite Halbwelle kann im Schaltplan vom ersten Posting nicht für den Optokoppler genutzt werden weil eine LED Strom nur in eine Richtung durchlässt und in die andere (zweite Halbwelle) sperrt. Man nimmt die vier Dioden um den Spannungsabfall zwischen Besetztmelder und Gleis auf gleichem Niveau zu halten.
In meinen Augen wäre ein Besetztmelder mit einem Monoflop eine denkbare Lösung wenn dieses nach meinetwegen 500ms -müsste man ausprobieren- ohne Eingangssignal wieder abfällt und das Gleis freimeldet. Fragt sich nur wie man das Monoflop soweit manipuliert das es bei vorhandenem Eingangssignal den Besetztzustand hält.
 
@jf
Jo da haste wahr! Ein Monoflop hat aber ne bessere Flankensteilheit und keine Restströme. ;)
 
@ E-Fan

...ist schon klar. Ursprünglich hatte ich nur die einfachen GBM im Einsatz (der weise Teil). Später wollte ich nicht nur wissen, wann ein Gleis besetzt ist, sondern auch, wann es wieder frei ist. Das ist notwendig, um Rangieraufgaben automatisch ablaufen zu lassen, z.B. das Kopfmachen eines lokbespannten Zuges mit automatischem Umsetzen der Zuglok. Hier brauchte ich die Meldung, wann die entsprechende Weiche frei gefahren ist. Die Schaltung ist nicht berechnet, sondern durch Probieren entstanden.
Netter Nebeneffekt: die Belegtmeldung durch schlecht rückmeldende Wagen, insbesondere Zweiachser, wird dadurch kontinuierlich.

@ flic-flac

jein.
Meine Antwort mit dem Link bezog sich auf E-Fans Gedanken in #39.

So wie ich Dich verstanden habe, sollen Deine GBM einen Prozessor mit Informationen versorgen. Wie schon in #8 vorgeschlagen würde ich statt des Triggers ein Flipflop nehmen und dieses von der Auswerteschaltung reseten lassen, am besten so, daß Du das Resetintervall während des Betriebes softwaremäßig nachregeln kannst.

Gruß Jens
 
Der Vollständigkeit nochmal hochhole für evtl. Nachbauer

Die Funktion ist jetzt einwandfrei. Erste Gadanken an eine reine SMD-Ausführung habe ich verworfen, da sich die bedrahteten Dioden einfacher handhaben lassen und die 10Ohm Widerstände als Brücke dringend notwendig waren. Merklich kleiner wäre es in SMD auch nicht geworden. Lediglich die 100 Ohm Widerstände sind in SMD ausgeführt. Eine Ausführung mit Gleichrichtern hätte evtl. andere Spannungswerte ergeben, also habe ich auf die getesteten Dioden zurückgegriffen.

Anbei ein Bild einer fertigen Platine (Abmessung 100x100mm).
Der 16xGBM ist aufgeteilt in 2x8GBM für eine evtl. Aufteilung in zwei Boosterkreise (DCC-Eingang).
Anbei die Schaltung (einfach), Bestückung und Layout (Ansicht Leiterseite).

flic
 

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