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RE: Auslegung LED für Digital+Analog-Betrieb

#1 von SJS , 19.01.2021 18:17

Hallo zusammen,

ich möchte hier einige Loks auf digital umbauen und auch gleich die Beleuchtung auf LED umrüsten. Als Decoder kommen nur welche in Frage, die auch den klassischen Analogbetrieb erlauben.

Nun stellt sich die Frage, wie man hier am besten die Strombegrenzung der LED dimensioniert bzw. mit welchen maximalen Spannungen gerechnet werden muss (ich denke da vor allem an den Umschaltimpuls in alten Anlagen, der keinen Schaden an den LEDs anrichten darf).

Ich sehe hier zwei Möglichkeiten:

1) die LEDs werden mit einem Vorwiderstand versehen, der z.B. auf 25V berechnet wird (welche Spannung tritt denn bei analogen Anlagen maximal auf?)
Nachteil: je nach Gleisspannung unterschiedliche Helligkeit.

2) die LEDs werden über eine KSQ (Konstantstromquelle) versorgt, die z.B. bis 25V arbeitet. Hier gibt es ja mittlerweile sogar 2-pin-Varianten, die man wie ein Widerstand einfach in die Leitung zur LED schleift.
Vorteil: konstante Helligkeit

Was mir auch noch nicht ganz klar ist:
Die Gleisspannung wird ja normalerweise im Decoder gleichgerichtet, oder? Was genau schaltet denn der Decoder an seinen (Licht)Ausgängen durch, ist das die Gleichspannung nach dem Gleichrichter oder die Wechselspannung am Gleis?

Wie habt Ihr das Thema gelöst?


Viele Grüße,
Stefan


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RE: Auslegung LED für Digital+Analog-Betrieb

#2 von alexus , 19.01.2021 18:38

Hallo Stefan

Das ist eine schwierige Thematik.
Bei analog sollte die Beleuchtung möglichst schon bei niedriger Spannung leuchten und trotzdem den Umschaltimpuls aushalten. Bei Digital schön gleichmäßig ohne zu flackern brennen.
Der Umschaltimpuls hat im Leerlauf bis zu 28V Effektivspannung (teilweise sogar noch mehr), d.h. aber auch die Spitzen der Wechselstromamplituden liegen bei ca. 40V (oder >). Darauf sollte der Decoder und die Beleuchtungselektronik ausgelegt sein.
Mit Bauteilen die max. 25V aushalten geht es vermutlich eine Weile, aber irgendwann
Prinzipiell ist wohl die Ansteuerung mit einer KSQ die beste Lösung, aber ist der Platz immer da?

Aus den Decoder Aux-Anschlüssen kommt Gleichstrom raus, nach dem Decodergleichrichter, siehe V+, gemeinsamer Rückleiter für Beleuchtung o. ä. Die Schaltspannung aus dem Decoder ist etwa 1-1,5V niedriger als die Speisespannung vom Gleis.
Richtig spannungsfeste Decoder (<= 50V) sind Zimos 63x Serie. Getestet mit einem Märklin 6631, 220V Nennspannung, Umschaltimpuls 27,5V effektiv~.

Tante Edit: Meine Lösung (nur für mich): Reiner Digitalbetrieb mit 18V Gleisspannung. Kein Analogbetrieb.


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RE: Auslegung LED für Digital+Analog-Betrieb

#3 von SJS , 19.01.2021 18:57

Hallo Alexander,

danke vielmals für die Informationen!

Uff, 27,5Veff sind natürlich eine Hausnummer, da würde dann nach dem Gleichrichter immer noch fast 39VDC anliegen, die dann auf die Beleuchtung geschaltet werden.

Wäre aber trotzdem mit KSQ machbar, die sind heute nicht größer als ein Widerstand und verkraften bis 60V. Hier muss man natürlich die Verlustleistung anschauen, aber auch das ist machbar.

Ich hatte eigentlich den Kühn T65 und den Märklin MLD/3 bzw. MSD/3 im Auge, die müssten doch beide problemlos auch analog "können". Den Pufferelko für den Decoder würde ich natürlich auch entsprechend auslegen (50V-Typ).

Ich will mir halt alle Möglichkeiten offen halten und analog+digital vorsehen - man weiß ja nie, vielleicht verkaufe ich ja in vielen Jahren mal wieder eine Lok...


Viele Grüße,
Stefan


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RE: Auslegung LED für Digital+Analog-Betrieb

#4 von SJS , 19.01.2021 19:02

Nachtrag:

Ich wollte die KSQ der LEDs generell so dimensionieren, dass ca. 15mA fließen (also mit etwas Abstand zu den 20mA für eine hohe Lebensdauer). Die Anpassung auf die Lok erfolgt dann über die Dimmfunktion des Decoders - das habe ich gerade bei einer 34121 (Reinheim) so gelöst und das funktioniert super.


Viele Grüße,
Stefan


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RE: Auslegung LED für Digital+Analog-Betrieb

#5 von alexus , 19.01.2021 19:13

Hallo Stefan

Vorsicht, Märklin gibt für mld3 und msd3 in der Bedienungsanleitung eine Spitzenspannung von <40V an. Kühn gibt gar keine Spitzenspannung an, nur eine max. Digitalspannung von 24V.

Zu deinem Nachtrag, meine letzte, auf weiß-rote LED-Beleuchtung umgebaute Lok, eine ältere 191 von Märklin hat Vorwiderstände weiß 4,7kOhm und rot 10kOhm bei 17V Decoderausgangsspannung (Zimo). Da liegt der Strom an der LED unter 5mA, LEDs mit den org. Lichtleitern. Und das reicht völlig aus, sind ja keine Suchscheinwerfer
Das dimmen mittels Decoder hat mir nicht so gut gefallen, das ist eine PWM-Regelung, hat dann bei starker Dimmung zum Flackern geführt.


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RE: Auslegung LED für Digital+Analog-Betrieb

#6 von SJS , 19.01.2021 19:18

Danke Alexander,

also Kühn schreibt beim T65 in der Anleitung explizit dazu, dass bei Wechselstrom auch der Umschaltimpuls abgedeckt ist. Bei Märklin würde ich erwarten, dass die bei Zulassung für Analogbetrieb an eigenen Trafos auch nicht über die Wupper gehen


Viele Grüße,
Stefan


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RE: Auslegung LED für Digital+Analog-Betrieb

#7 von SJS , 19.01.2021 19:21

Zitat

Das dimmen mittels Decoder hat mir nicht so gut gefallen, das ist eine PWM-Regelung, hat dann bei starker Dimmung zum Flackern geführt.


Danke für den Hinweis! Da muss ich glatt nochmal schauen, flackern wäre für mich auch nicht akzeptabel. Ansonsten nehme ich eine KSQ mit einstellbarer Stromstärke (da wird nur ein zusätzlicher Widerstand benötigt), das muss dann nur einmalig eingestellt werden.


Viele Grüße,
Stefan


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RE: Auslegung LED für Digital+Analog-Betrieb

#8 von rufer , 19.01.2021 19:38

Mit Konstantstromquelle kann es sein, dass Dimmen und aufblenden mit dem Decoder nicht oder nicht korrekt funktioniert.

Meist sind die LED sowieso viel zu hell, also Vorwiderstand grosszügig dimensionieren und fertig.

Gruss
Rufer


 
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RE: Auslegung LED für Digital+Analog-Betrieb

#9 von alexus , 19.01.2021 20:29

Hallo Stefan

Ja, Märklin schreibt das so in seiner allgemeinen Beschreibung, aber das bezieht sich nur auf den neuen Regeltransformator 66471 mit einer Nennspannung von 230V. Deswegen steht in der Betriebsanleitung zu den mld3 und msd3 ausdrücklich max. Eingangsspannung <=40V.
Ältere Trafos liefern im Leerlauf höhere Spannungen.
Vermutlich bezieht sich auch Kühn nur auf den neuen Trafo.

Andere Beispiele, teilweise sehr gut versteckt, Tams und ESU nur 35V.

Das ganze hat hier im Forum schon für Diskussionen geführt.


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RE: Auslegung LED für Digital+Analog-Betrieb

#10 von SJS , 19.01.2021 20:32

Hallo Rufer,

auch Dir danke für den Hinweis! Die 2-pin-KSQ sind da eigentlich problemlos, die verhalten sich wie ein variabler Widerstand und lassen sich auch problemlos dimmen - sie haben auch keine zusätzlichen Kondensatoren o.ä., die ggf. den Ausgang des Decoders belasten. Ich verwende diese an anderen Stellen bisher ohne Probleme.


Viele Grüße,
Stefan


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RE: Auslegung LED für Digital+Analog-Betrieb

#11 von SJS , 19.01.2021 20:39

Zitat

Ja, Märklin schreibt das so in seiner allgemeinen Beschreibung, aber das bezieht sich nur auf den neuen Regeltransformator 66471 mit einer Nennspannung von 230V. Deswegen steht in der Betriebsanleitung zu den mld3 und msd3 ausdrücklich max. Eingangsspannung <=40V.
Ältere Trafos liefern im Leerlauf höhere Spannungen.



Puh, dann wird es wirklich kompliziert. Ich habe mich da bisher drauf verlassen, dass "analog" alles abdeckt, was mit einem Trafo betrieben wird. Danke Dir für den Hinweis!
Wobei ich mir der Einschränkung schon leben könnte, dass nur neuere Analogtrafos zulässig sind.

Kann noch jemand was zum Thema sagen, wie ein Decoder mit Analogspannung umgeht? Verhält der sich rein passiv oder wird der bei einer Mindestspannung am Gleis "scharf" (z.B. 5V) und übernimmt dann die Kontrolle (z.B. skalieren der Fahrspannung 5-16V zum Motor als "Regelbereich)?

Danke schonmal für Eure Hilfe, das ist wirklich klasse!


Viele Grüße,
Stefan


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RE: Auslegung LED für Digital+Analog-Betrieb

#12 von Wolfgang45 , 01.02.2021 12:56

Hallo zusammen,

Ich habe eine Z21 und derzeit nur eine digitale Lok auf meiner Testanlage in N.
In der Anleitung der Z21 steht, dass man die Gleisspannung für N überlicherweise auf ungefähr 12V einstellen sollte. Ich würde es ja bei den voreingestelltem Wert (um die 18V) lassen, der Vorteil wäre aber, dass meine beleuchteten Reisezugwagen (originale Lämpchen von vor 30 Jahren) nicht umgerüstet werden müssten.
Alle Weichenantriebe und Signale usw. schließe ich über den Wechselspannungsausgang eines Analogtrafos an, der Digitalstrom ist also nur zum Fahren und für den Austausch mit den Dekoders da.

Ich gebe zu, dass meine Herangesehensweise quasi das Gegenteil der Ursprungsfrage ist, aber das Ergebnis wäre ja das gleiche (alles funktioniert)

Welche Nachteile entstehen mir da?
Ab welcher Anlagengröße (Anzahl Loks?) reichen 12V nicht mehr aus?
Wenn das alles Quatsch ist, warum steht das dann noch in der Z21-Anleitung drin?

Beste Grüße
Wolfgang


--
Freundliche Grüße
Wolfgang


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#13 von drum58 , 01.02.2021 13:19

Hallo Wolfgang,

12 V sind eigentlich die Standardeinstellung für N (und 16V für H0, zumindest bei DCC). Und die Spannung am Gleis hat nichts mit der möglichen Anzahl (stromverbrauchender) Fahrzeuge zu tun, da kommt es nur auf die mögliche Ausgangsleistung/Stromstärke an. Wenn die nicht mehr ausreicht, muss die Anlage in Boosterabschnitte aufgeteilt und von zusätzlichen Boostern versorgt werden. Die Spannung am Gleis bleibt gleich.

Gruß
Werner


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RE: Auslegung LED für Digital+Analog-Betrieb

#14 von Wolfgang45 , 01.02.2021 14:14

Hallo Werner,

ich werde das mal ausprobieren.
Standardmäßig klingt ja gut, aber die Z21 weiß ja nicht, dass ich nur mit N fahre.

Beste Grüße
Wolfgang


--
Freundliche Grüße
Wolfgang


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#15 von Kriwatsch104 , 01.02.2021 15:55

Hallo
Kannst Du so halten aber irgend wann eines nicht so fernen Tages wirst Du Rauchzeichen von Deinen Loks bekommen. Die kleinen Motörchen sind nämlich nur für 12 Volt ausgelegt Es liegt ja immer die volle Gleisspannung an. Eine Regelung macht der Decoder ausschließlich über PWM und nicht über die Spannungshöhe
Ciao
Micha


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RE: Auslegung LED für Digital+Analog-Betrieb

#16 von Wolfgang45 , 01.02.2021 22:27

Danke Micha für den Hinweis.

Auf der Packung meiner Lok steht immerhin 20V~ drauf.

Bei einer z21 kann man doch m.W. die Gleisspannung nicht ändern. Ich wäre verwundert, wenn dort N-Loks Rauchzeichen abgeben

Beste Grüße
Wolfgang


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Freundliche Grüße
Wolfgang


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RE: Auslegung LED für Digital+Analog-Betrieb

#17 von volkerS , 01.02.2021 22:44

Hallo Wolfgang,
20V~ würde heißen dass deine Spur N Lok mit Wechselspannung fährt, kann nicht sein, das gab es nie. Ab der 1960ern war Märklin der einzige Abieter mit Fahrzeugen für Wechselspannung.
Wie schon richtig gesagt wurde liegt bei Digital immer die volle gleichgerichtete Gleisspannung am Motor an. Drehzahl wird durch die PWM geregelt.
Die hohe Spannung führt zu einem erhöhten Verschleiß am Kollektor und den Kohlebürsten, NEM630 sagt ganz eindeutig Gleisspannung Spur N 12V.
Trix im Technik Tip 201 ebenfalls 12V mit maximal 14V. Arnold Trafos ebenfalls 12VDC Gleisspannung. Die Gleisspannung der z21 kannst du durch entsprechende zugelassene Netzteile reduzieren.
Volker


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RE: Auslegung LED für Digital+Analog-Betrieb

#18 von Wolfgang45 , 02.02.2021 07:30

Hallo Volker,

Zu "kann nicht sein" hier ein Auszug aus der Anleitung:


Wie dem auch sei, ich stelle jetzt also 12V ein (oder lieber 13, damit 12 am Gleis ankommen?).

Vielen Dank für Eure hilfreichen Hinweise.

Beste Grüße
Wolfgang


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Freundliche Grüße
Wolfgang


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