5) Prinzipschaltung

Aus verschiedenen Gründen habe ich mich bei meinen Selbstbauprojekten dazu entschieden, die Innenbeleuchtung meiner Wagen mit einer Spannungsquellenschaltung gemäß folgendem Schaltbild aufzubauen: Bild 6: Schaltplan einer universellen Innenbeleuchtung mit Spannungsquellenschaltung (Originalgröße des Plans gelinkt) Diese Schaltung funktioniert unabhängig vom verwendeten System (anlog oder digital). Der Transistor in Baugruppe 2 muss je nach "angehängter" Last erhebliche Leistung "verbraten" (P = (UEingang - Uausgang) x ILast). Im Digitalsystem kann eventuell auch ein 6 V-Spannungsregler verwendet werden. Der GC wird über den 50 Ohm-Widerstand geladen (da sonst Kurzschluss im entladenen Zustand) und über die Diode entladen. Dabei beträgt der Spannungsabfall an der Diode ~0,6 V, d.h., es ist ein geringer Helligkeitsverlust bemerkbar. Wen das stört, kann die Lade- / Entlade-Schaltung wie in Bild 8 als Alternative gekennzeichnet, verwenden. Am Punkt A liegt beim Umschalten von Betrieb Spannungsquelle –> GC gleiches Potential an. Die Ladezeit kann je nach Kapazität des GC mehrere Minuten betragen, in dieser Zeit steht also nicht die volle Spannung beim Überfahren von Weichen etc. zur Verfügung, die Innenbeleuchtung wird also noch flackern. Erst wenn der GC voll geladen ist, sollte die Innenbeleuchtung auch bei kurzen Stromununterbrechungen konstant hell leuchten. Als LED's verwende ich die Osram-Typen LYT 676 und LYE 676, wenn, wegen der stilisierten Inneneinrichtung, ein Leuchtstab notwendig ist, sonst 3 oder 5 mm LED's mit ~9000 mcd mit kleinem Abstrahlwinkel (siehe Photos). Einen Leuchtstab mit weißen LED's habe ich noch nicht aufgebaut, aber hier ist eine Reihenschaltung bei 5 V Quellenspannung nicht möglich da der Uf -Wert ca. 3,5 V beträgt. Zu Analogzeiten habe ich auch bei mehreren Zügen zwischen Baugruppe 3 und 4 sogenannte Charge-Pumps und Step-Up-Converter geschaltet, die aus Eingangsspannungen zwischen 2,7 und 5 V eine konstante Ausgangsspannung von 5 V liefern. Damit verlängerte sich die Nachleuchtdauer bei im Bahnhof stehenden Zügen erheblich. Diese Bauteile finden heute in den meisten batteriebetriebenen Geräten Verwendung (Mobiltelephone etc.) und bewirken, daß diese bis zu einer minimalen Quellenspannung optimal funktionieren, danach tut sich nichts mehr. Ohne diese Schaltungen wären die Betriebszeiten wesentlich kürzer. Bild 7: Zusatzschaltungen zum Verbessern der Innenbeleuchtung (Originalgröße des Plans gelinkt) Im Digitalsystem sind diese Zusatzschaltungen eigentlich nicht notwendig, aber sie haben einen Steuereingang (SHDN), über den mittels eines Funktionsdecoder die Beleuchtung ein- und ausgeschaltet werden kann. Ein einfacher Transistor tut's aber auch (s.u.). Fazit: solche Käfer (6 Beine) und Spinnen (8 Beine) können im Analogsystem sinnvoll sein, um schon bei niedriger Gleisspannung helle Innenbeleuchtung zu erhalten.

6) Integration ins Digitalsystem

Wenn schon digital, dann auch konsequent: was macht das für einen realistischen Eindruck, wenn ein beleuchteter Zug ins Abstellgleis gefahren wird, die Lok abgekoppelt wird und zum Betriebswerk fährt, und die Beleuchtung weiter eingeschaltet bleibt? Zum Glück bieten hier die Hersteller von Digitalkomponenten einfache Funktionsdecoder an, mit deren Hilfe die Wageninnenbeleuchtung ein- und ausgeschaltet werden kann (ein Lokdecoder mit z.B. defektem Motorausgang tut es auch). Bild 8: Schaltung nach Bild 7 mit Erweiterung: Funktionsdecoder und Zugschlussbeleuchtung Vom Gleichrichter des Decoders wird die Gleichspannung für die Innenbeleuchtung abgegriffen. Zwischen Baugruppe 3 und 4 wird ein NPN-Transistor eingefügt. Die Basis wird mit einem Schaltausgang des Decoder verbunden. Dieser hat im aktivierten Zustand "Masse"-Potential, d.h. zum Ausschalten der Beleuchtung muss der Ausgang aktiviert werden (inverse Funktion). Wenn mit beleuchtetem Zug gefahren wird, hat das den Vorteil, dass beim Überfahren von Weichen etc. nicht über den Decoder ein Flackern der Beleuchtung verursacht wird. Wenn die ganze Elektronik in den letzten Wagen eines Zuges eingebaut wird, lässt sich gleichzeitig auch noch eine Zugschlussbeleuchtung anschliessen. Wegen des modularen Aufbaus lässt sich ganze Elektronik auch gut in einen Packwagen verstecken. Das größte Problem ist und bleibt die Verkabelung von Wagen zu Wagen. Das Löten von SMD-Bauteilen ist relativ einfach: die Bauteile werden mit einer Klemmpinzette auf den Leiterbahnen fixiert und dann mit feinsten Lötspitze verlötet - bitte kein Standard "Brateisen" verwenden.