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Netzteil

Übersicht:

Funktion
Aufbauhinweise
Sonstiges
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Netzteil für Servos
Selbstbaunetzteil

Funktion:

Für die Versorgung der zentralen Module - BMC, IFC, PMC, USC ist eine Versorgungsspannungen von +5V notwendig. Angeschlossene Fahrpulte können ebenfalls aus diesen 5V versorgt werden. Alternativ und von mir als unverbindliche Empfehlung zu verstehen, sollte das Fahrpult allerdings so konfiguriert werden (siehe dazu die Beschreibung zum Fahrpult), dass es mit +9V bis +12V versorgt werden kann. Ausserdem kann mit dieser Spannung auch die Versorgung der Elektronik der Peripherie-Module übernommen werden. Siehe hierzu weitere Hinweise unter

Eine generellen Hinweis auf zu verwendende Netzteile zu geben, ist nur sehr schwer möglich, denn es hängt - wie immer - davon ab, wieviele Komponenten betrieben werden. Die Konfiguration, die ich bei meiner eigenen MoBaSbS gewählt habe sieht als Anhaltspunkt wie folgt aus:

  • +5V / 4A Versorgung aus einem Schaltnetzteil (z.B. erhältlich bei der Firma Reichelt Elektronik)
  • +12V / 5A Versorgung aus einem Schaltnetzteil (z.B. erhältlich bei der Firma Reichelt Elektronik)

Aufbauhinweise:

Ich weise hier nochmals ausdrücklich darauf hin, dass die Netzteile mit 230V versorgt werden. Diese Netzspannung ist lebensgefährlich. Bedenkt man darüberhinaus noch, dass bei einer Modelleisenbahn die Schienen als Stromleiter verwendet werden, so sollte man bei der Handhabung von Netzspannung die notwendige Umsicht walten lassen, damit unter keinen Umständen eine Verbindung der Netzspannung mit z.B. den Schienen entstehen kann!
So ist es z.B. für mich eine Selbstverständlichkeit, dass (es sind nur die für mich wichtigsten Punkte genannt, die Aufzählung erhebt keinen Anspruch auf Vollständigkeit):

  • die Netzspannung so verwendet wird, dass keine Gefahr eines Stromschlages besteht.
  • die Einspeisung der Netzspannung in das Gehäuse z.B. überKaltegeräteeinbaubuchsen mit integrierter Feinsicherung erfolgt.
  • die Netzteile über einen 2poligen Netzschalter von der Netzspannung getrennt werden können.
    • Phase (L, braun oder schwarz) und Nullleiter (N, blau) werden von der Einbaubuchse zu dem 2poligen Netzschalter geführt. Der Schutzleiter (PE, grün-gelb) wird mit dem Gehäuse verbunden.
  • bei der Verwendung von Einzelleitern für Phase und Nulleiter beiden Leitungen per Kabelbinder miteinander verbunden werden. Falls sich doch mal eine Verbindung lösen sollte, wird der lose Leiter von dem zweiten Leiter wenigstens noch fixiert und hängt nicht im Gehäuse unkontrolliert herum.
  • bei der Verwendung von Litze Ader-Endhülsen verwendet werden, um ein Aufspleissen oder Verletzen der Litzenenden zu verhindern.

Sonstiges:

Die Ausgangsströme der oben genannten Netzteile sind ausreichend, um damit die zentralen Module, aber auch Peripheriemodule zu versorgen.
Ich habe es zwar noch nie nachgemessen, aber die Gesamtstromaufnahme der MoBaSbS liegt schätzungsweise bei 1.0 bis 1.5A. Lediglich angeschlossene Fahrpulte werden den Strom erhöhen Das LCDisplay ist hiebei der grösste Verbraucher. Aber selbst 2, 3 oder 4 Fahrpulte sollten kein Problem darstellen. Werden die Fahrpulte mit langen (>7m) Kabeln an der MoBaSbS angeschlossen, so kann bei einer 5V Versorgung der Spannungsabfall über die Leitung dazu führen, daß die Spannung amFahrpult nicht mehr ausreichend ist. Werden derart lange Kabel benötigt empfehle ich zweierlei:

  1. Eine Ringleitung am Rand des Anlagenrahmens mit ausreichend dimensioniertem Kabelquerschnitt. In diese Ringleitung wird neben dem differentiellen Signal der Zentrale auch die Versorgungsspannung eingespeist. An verschiedenen Stellen in dieser Ringleitung können jetzt RJ45-Dosen eingeschleift werden, an denen dann - mit wiederum kurzen Kabeln - die Fahrpulte angeschlossen werden können.
  2. Steht eine Spannung zwischen 9V bis 12V zu Verfügung und ist diese leistungsmässig ausreichend dimensioniert, so kann sie auch direkt für die angeschlossenen Peripherie-Module mitverwendet werden. Auf der Backplane können sowohl die 5V, als auch die 9V bis 12V Versorgung über Flachstecker eingespeist werden. Über Jumper auf der Zentrale ist es möglich, zwischen der 9V bis 12V einerseits und der 5V Versorugngsspannung andererseits für die Fahrpulte auszuwählen. Der weiterer Vorteil einer 9V bis 12V Versorgung für die Fahrpulte ist der, dass bei einem versehentlichen Einstöpseln des Fahrpults in einen der Verwalter, die an den RJ45 Buchsen des Verwalters anliegende Spannung das Fahrpult nicht zerstören kann. Voraussetzung ist, dass der im Fahrpult integrierte 5V Festspannungsregler über die Jumperoption im Fahrpult aktiv geschaltet ist.

Download:

Die Schaltpläne, wie immer im geschützten Downloadbereich.

Servo-Netzteil:

Gelegentlich kommt es beim Einschalten der Versorgungsspannung der MoBaSbS zu einem Phänomen, dass in Modellbaukreisen als 'Servozucken' bekannt ist. Hierunter ist eine schnelle unkontrollierte Bewegung von Modellbauservos zu verstehen. Dieses ist deswegen unschön, weil es die Weichenmechanik belastet und die Endstellung des Servos häufig unbestimmt ist. Erst mit dem ersten Schaltkommando an das Servo verhält sich dieses wieder normal.

Ein wenig ausprobieren hat dann zu einer simplen Schaltung geführt, die das 'Servozucken' unterbindet. Mit einem einfachen Einschaltstrombegrenzer und der Einschaltreihenfolge MoBaSbS, dann Versorgungsspannung der Servos ist das 'Einschaltzucken' der Servos vorbei.

Der Einschaltstrombegrenzer besteht aus nur zwei Bauteilen, einem Relais und einem Heißleiter und funktioniert wie folg: Wird die Versorgungsspannung eingeschaltet, so kann über den im kalten Zustand hoch-ohmigen Heißleiter (NTC: Negativer Temperatur Koeffizient) nur ein geringer Strom fließen. Die Spannung fällt also noch über dem NTC ab. Durch den Strom, der durch den NTC fließt, wird dieser erwärmt und der Widerstand des NTCs nimmt immer weiter ab. Nun fällt die Spannung also nicht mehr über dem NTC ab, sondern über dem Relais. Ist die Spannung über dem Relais groß genung, so zieht das Relais an und hält sich von nun an selbst. Gleichzeitig wird der NTC kurzgeschlossen, so dass kein Strom mehr durch in fließt und er wieder abkühlen kann.

Die Schaltung sorgt also dafür, dass die Spannung für das Modellbauservo langsam ansteigt. Warum dadurch das 'Servozucken' vorbei ist habe ich im Einzelnen noch nicht herausgefunden. Aber es funktioniert.

Hier ein Bild der Schaltung

Servo-Netzteil

Das Netzteil ist sehr Leistungsstark. Ein MoBaSbS-Nachbauer betreibt damit 145 Servos. Deshalb wurde der Ausgang in vier Stränge aufgeteilt. Diese vier Ausgänge sind kaskadiert und schalten nacheinander ein. Damit werden zeitgleich maximal nur 35 Servos gleichzeitig eingeschaltet.

Im geschützten Downlaodbereich befindet sich für kleinere Modellbahnanlagen auch eine Schaltung die nicht kaskadiert ist und nur ein Relais und einen NTC aufweist. Ströme von bis zu 1A sollten damit möglich sein.

Abgangsseitig habe ich auf der Frontplatte für jeden Strang noch eine Sicherung (500 mA träge eingebaut). Das Netzteil sitzt auf einer separten Backplane für Netzteile. Auch primärseitig soll eine Feinsicherung eigebaut werden. Hier habe ich eibenfalls einen Wert von 500mA träge ausgewählt. Auf jeder dieser Backplane haben bis zu drei Netzteile platz.

Bild vom Baugruppenträgen mit Backplane

Backplane Stromversorgung

Auch hier nochmals der wichtige Hinweis. Das Netzteil wird mit Netzspannung betrieben. Eine Berührung mit Netzspannung ist lebensgefährlich. Die unkontrollierte Verbreitung von Netzspannung durch Kabel auf der Modellbahn stellt ebenfalls Lebensgefahr dar. Der Aufbau von Netzteilen sollte Personen vorbehalten sein, die dazu beruflich qualifiziert sind.

Selbstbaunetzteil:

Hier noch zwei Netzteile, die als Selbstbaunetzteile als Ersatz für die oben beschriebenen Fertignetzteile eingesetzt werden können. Zunächst ein Bild.

Netzteil mit Gleichrichter             Netzteil mit Gleichrichter und 5V Festspannungsregler

Netzteil    Netzteil 5V

Beide Netzteile sind zunächst identisch aufgebaut. Primärseitig wieder mit der Messerleiste, um sie auf eine Backplane aufzustecken. Sekundärseitig mit Sicherung, Gleichrichtung und einem Glättungkondensator. Beim rechten Netzteil schließt sich dann noch der Spannungregler, hier eine 2A Version mit Kühlkörper, an. Diese Netzteile lassen sich auch für viele andere Stromversorgungsmöglichkeiten auf der Modellbahn einsetzen.




Stand: 25.11.2019

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Patrick Urban