Beim Aufbau dieser Karte muß man sorgfältig überlegen, welche Voraussetzungen gegeben sind und was die Karte leisten soll. Je nach Spurweite der Modellbahn und unter Umständen sogar persönlichem Geschmack muss die Maximalspannung am Gleis festgelegt werden. Bei Spur Z sollten dies maximal 8 Volt sein, bei den meisten anderen Bahnen sind es 12 Volt, ev. erreichen aber manche Modelle erst die gewünschte Geschwindigkeit bei 14 Volt. Die Zenerdioden D1 und D3 bestimmen die Ausgangsspannung, allerdings muß man den Spannungsabfall an den Dioden D29 bis D36 und R1 bzw. R8 beachten. Weil die maximale Fahrspannung nur 15/16 der Zeit anliegt, muss man auch dies berücksichtigen. Für 12Volt Nennspannung ergibt sich folgende Rechnung: 12 / 15 * 16 = 12,8 Volt, zuzüglich 2 mal 0,7Volt für die Diode und den Widerstand sowie 1Volt für Basis-Emitter-Spannung der Transistoren T1 bzw. 5 ergibt eine Zenerspannung von 15,2Volt.
Es empfehlen sich folgende Werte:
Ausgangsspannung: Zenerspannung
8 Volt: 9 bis 11
12 Volt: 15
14 Volt: 17
Da aber die meisten Modelle bei Nennspannung schneller als die Maßstabs-Geschwindigkeit sind, ist es ratsam im Zweifel eher nach unten als nach oben zu runden.
Der maximale Strom wird von R1 bzw. R8 bestimmt. Die Strombegrenzung setzt bei einem Spannungsabfall von 0,7Volt an diesem Widerstand ein, der notwendige Widerstandswert läßt sich also wie folgt berechnen:
R (Ohm) = 0,7Volt * Strom (Ampere)
Erfahrungsgemäß sind 0,47Ohm bei Spur Z und N und 0,39Ohm bei allen anderen
Baugrößen brauchbare Werte.
Von den Ein- und Ausgangsspannungen und dem maximalen Strom hängt die Belastung der Transistoren T1 und 5 ab. Je höher die Fahrspannung ist, desto mehr Verlustleistung fällt im Kurzschlußfall an. Die Temperaturerhöhung eines Kühlkörpers mit 2,3 °/Watt beträgt je nach Kombination der Betriebsdaten schnell 80°, d. h. eine Dimensionierung für den Dauer-Kurzschlußfall ist nicht immer möglich. Aber die Temperaturüberwachung alarmiert ja auch den Bediener. Beim Autor gab es bis heute keine Probleme mit Überhitzung auch mit extrem kleinen Kühlblechen da die Fahrspannung nur ca. 1,5Volt höher als die Spannung der Zenerdioden liegt und auch mit dem Fahrstrom knapp kalkuliert wurde. Hier wurde wegen der geringeren Belastung und der umgekehrten Anschlußfolge auch die Transistoren BD 675 eingesetzt. Eine maßstäbliche Darstellung des kleinen Kühlkörpers kann man sich aus der Target-Datei heraus ausdrucken.
Auch bei D29 bis 36 hängt die Auswahl der Bauteile vom maximalen Strom ab. Die Typen 1N4001 vertragen nur kurzzeitig mehr als 1Ampere, wenn man R1 und R8 kleiner als 0,47Ohm wählt, sollte man Dioden 1N5401 einsetzen.
Der Aufbau der Karte sollte nach dem Aufbau der Netzteilkarte sicher leicht von der Hand gehen. Eine Vorrichtung zum Einspannen der Platine, die die Bauteile am Platz hält wenn man sie zum Löten auf der Unterseite umdreht, ist hier allerdings sehr wertvoll. Beachten Sie unbedingt die Hinweise in der Stückliste zu den mechanischen Abmessungen und der elektrischen Belastbarkeit. Der Elko C24 ist an die Fahrspannung angeschlossen, er sollte aus Sicherheitsgründen die 1,5-fache Nennspannung der Fahrspannung haben. Es sollte, wie in der Stückliste geschrieben, ein liegender Typ sein. Dies ist mechanisch stabiler und spart auch Platz weil sich die Karten dann eventuell dichter stecken lassen. Die Transistoren T1 und T5 lötet man erst nach der Montage des Kühlkörpers und Verschrauben der Halbleiter fest. Übrigens ist normalerweise keine Isolierung notwendig, allenfalls auf der Platinenunterseite dürfen natürlich die Schraubenköpfe nicht die benachbarten Leiterbahnen berühren.
Der Wärmeempfindliche Widerstand R23 muss so montiert werden, dass er thermischen Kontakt zum Kühlkörper hat. Ein kleiner Klecks Wärmeleitpaste kann hier helfen.
In der nachfolgenden Tabelle sind die Anschlüsse an den beiden Buchsen angegeben. Wenn Sie dabei den negativen Pol vermissen: die gemeinsame Masse aller Blöcke, die linke Schiene, wird direkt zur Stromversorgung 'Fahrspannung' geführt, der Anschluß fehlt hier absichtlich.
Anschluß K2 bzw. K4: Bedeutung
4 und 5: Fahrabschnitt 1 bzw. Bremsabschnitt im Bahnhof
1 und 2: Fahrabschnitt 2 bzw. Haltabschnitt 1 im Bahnhof
8 und 9: Bremsabschnitt bzw. Haltabschnitt 2 im Bahnhof
6 und 7: Haltabschnitt bzw. Haltabschnitt 3 im Bahnhof
Ein vollständiger Test dieser Karte kann selbstverständlich nur im Zusammenspiel mit einer kompletten Busplatine und Verbindung zum PC erfolgen.
Bei dieser Komponente werden zunächst noch ohne IC's die beiden Endstufen geprüft. Man legt nur die Fahrspannung an (nicht die +5Volt) und sieht nach, ob die Ausgangsspannung bei einer geringen Last, z. B. mit einem kleinen Birnchen, den richtigen Wert hat (ca. UZD - 1Volt). Falls man ein einstellbares Netzgerät besitzt, ist es interessant, die Ausgangsspannung als Funktion der Eingangsspannung zu betrachten: wenn am Eingang mehr als 3Volt als die gewünschte Ausgangsspannung anliegen, muss die Nenn-Ausgangsspannung erreicht werden. Diese darf auch bei Belastung bis zum Einsatz der Strombegrenzung nicht wesentlich geringer werden. Die Funktion der Kurzschlusssicherung sollte man ev. nicht gleich durch einen totalen Kurzschluss testen, der Anschluss immer geringerer Belastungswiderstände schont die Bauteile falls irgend etwas doch nicht so arbeitet wie gewünscht. Der maximale Ausgangsstrom, der sich durch die Dimen- sionierung von R1 und R8 ergibt, sollte in keinem Fall überschritten werden.
Wenn diese Hürde erfolgreich genommen wurde, kann man die Bestückung komplettieren und die digitalen Funktionen checken. Netzteil- und Interfacekarte sowie eine oder mehrere Fahrreglerkarten werden in die Busplatinen gesteckt, alle Spannungen ordnungsgemäß angeschlossen und das Programm Konf_Test.exe (Windows-Test-Programm) gestartet. Wie das Programm zu bedienen ist, steht in der dazugehörigen Bedienungsanleitung. Die Fahrreglerkarte arbeitet korrekt wenn die Gleisbesetztmelder einzeln ansprechen und beim Steigern der Fahrstufen die Ausgangsspannung (bei einer geringen Belastung, z. B. Prüflampe) gleichmässig ansteigt.
Bei Anschluss an die Modellbahn kann die Elektronik jetzt erstmals Züge bewegen.
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