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Das Netzteil

Das Slotkeller-Netzteil. Zuerst stellt sich mal die Frage wozu braucht man überhaupt ein geregeltes Netzteil. Das ist einfach zu erklären, es hat außer dem Preis eigentlich nur Vorteile!

Als erstes wären da die Vorteile der geglätteten Spannung: Diese führt zu geringerem Verschleiß der Motoren, da das Bürstenfeuer reduziert wird. Die Motoren werden nicht so schnell warm. Das ist ein Vorteil den Vielfahrer besonders schätzen werden. Auch das Motorgeräusch wird reduziert. (Kann auch nicht von Nachteil sein). Fahrzeuge mit elektronischer Bremslichtschaltung ( Im Rahmen einer Dauerbeleuchtung) arbeiten nur mit glatter Spannung richtig!

Glätten kann man die Spannung auch durch einen Kondensator am Originaltrafo! Das führt dann auch zu einer höheren Ausgangsspannung und somit zu Mehrleistung der Fahrzeuge.

Weiterhin hat man bei einem stabilisierten Netzteil den Vorteil das es keine Beeinflussung  zwischen den Spuren gibt. Bei meinem 16 Ampere EA-Netzteil führt ein Super 16D Motor beim Beschleunigen aus dem Stand (=größter Stromverbrauch) lediglich zu einer Spannungsschwankung von 0,1 Volt. Das merkt ein Fahrer auf einer weiteren Spur nicht!

Zugegeben, den selben Effekt erreicht man mit einem separaten Trafo für jede Spur. Dabei muß man jedoch darauf achten das diese identisch sind! Sonst wird man nie auf gleiche Rundenzeiten kommen. (Bei unseren Original Exclusiv Transformatoren gibt es teilweise deutliche Unterschiede.)

Kommen wir nun zum wichtigsten Vorteil überhaupt, bei einem geregelten Netzteil für jede Spur kann man Autos mit unterschiedlichen Fahrleistungen auf ein ähnliches Niveau bringen. Natürlich ist das nur begrenzt möglich. Bei uns wird es hauptsächlich dazu verwendet um gleiche Autos absolut gleichwertig zu machen. Selbst bei identischen Modellen sind oft Differenzen von 2/10 Sekunden pro Runde. Damit kann man natürlich kein ausgeglichenes Rennen fahren. Auf unserer Holzbahn habe ich deswegen mal einige Tests durchgeführt. Ich bin mit verschiedenen Fahrzeugen möglichst konstant schnelle Runden gefahren. Wenn sich ein Fahrzeug bei einer festen Rundenzeit eingependelt hat, habe ich die Spannung verändert, um so festzustellen welchen Einfluss die Spannung auf die Rundenzeit hat. Dabei zeigte sich ein recht ausgewogenes Bild. Das anheben der Spannung um 0.1 Volt verkürzte die Rundenzeit im Schnitt um 0.05 Sekunden. Auch die schnellsten Runden wurden um etwa diese Zeit besser! Das heißt hier bei uns 0.2 Volt sind gut für eine Zehntelsekunde auszugleichen. Jetzt stellt sich die Frage, wie regelt man an einen Netzteil die Spannung in Zehntel-Volt Schritten? Es gibt Netzteile mit einer Grob und einer Feineinstellung. Aber das bringt es immer noch nicht so wie wir es haben wollten. Eine Digitaleingabe wäre nicht schlecht! Damit wären wir dann bei den Anforderungen die wir an unser Netzteil stellen.

Da muß man sich erst mal überlegen welche Leistung das Netzteil haben soll. Das hängt in erste Linie von den verwendeten Fahrzeugen ab. Diese bestimmen den Strom und die Spannung die benötigt werden. Diese wiederum haben einen Rieseneinfluss auf den Preis, der ja auch eine Rolle spielt.

 In unserem Fall sieht das also folgendermaßen aus: 

Wir fahren meistens 1:32 mit Standardmotoren. Also 12-15 Volt bei ca. 500-800 mA. Für diese Bedingung würde ein gut gekühlter LM317 als Spannungsregler reichen. Aber wir fahren auch 1:24 mit Standard oder schwarzem Bühler Motor. Auch der würde eventuell noch mit dem LM317 laufen, aber schon an der Leistungsgrenze. Also muss was stärkeres her. Ich hab mich dann für einen LM 350 entschieden. Der Regler ist bis 30 Volt zu gebrauchen und liefert einen Maximalstrom von 3 Ampere. Das reicht dann auch locker für die 1:24. Auch Fox und Cheeta können so problemlos eingesetzt werden.  

Also habe ich mir überlegt, wie ich am günstigsten zu einem Prototypen komme. Da viel mir mein regelbares DUO-Netzteil ein. Dieses nutze ich normal an meiner Ninco-Bahn die gelegentlich unseren Garten ziert. Deckel ab, Lötkolben raus und los geht’s. Als Basis nutze ich dort ein Netzgerätebausatz mit LM317. Der lief zwar wie gesagt auch noch mit den 1:24’er, aber es sollte ja etwas mehr sein. So habe ich dann den LM350 eingelötet. Für dessen Ströme ist allerdings der Trafo zu klein. Also musst ein externer Trafo mit 2*4 Ampere her! Damit lief dann auch der erste Test mit heißeren Motoren auf der Holzbahn. Nachdem der bestanden war, wollte ich die Regelung aufbauen. Da schwebte mir die C-Control Unit von Conrad vor.

Die hat zwei pulsweitenmodulierte Analogausgänge. Das Signal muss allerdings für unsere Zwecke noch geglättet und verstärkt werden. Dafür nutze ich einen Standardoperationsverstärker LM 324 mit einer Filterbeschaltung und entsprechender Verstärkung. Dieses Signal geht nun auf den Eingang des Spannungsreglers. Leider wird hierdurch die Rückkopplung der Ausgangspannung auf den Eingang gedämpft. Deswegen ist die Konstanz der Ausgangspannung nicht sehr gut. Das spielt für uns aber nur eine untergeordnete Rolle, da wir ja für jede Spur ein eigenes Netzteil haben.

In dieser Ausstattung musste das Netzteil dann den ersten Rennabend durchstehen. Das ging problemlos! Nun wollte ich aber auch mal meine Flexi’s rollen lassen. Zuerst eins mit 16D Motor. Da war dann noch Luft von der Temperatur her, also wechselte ich auf ein Super 16D Motor. Hier ging dann die Spannung beim Beschleunigen doch gut 1,5-2 Volt runter. Daran sieht man dann auch die Belastung des Spannungsregler. Aber der musste jetzt Flagge zeigen! Entweder Flexi rennt oder Regler brennt! Nach ca. 1,5 Stunden Dauerdampf mit dem Super 16D Motor war ich dann zufrieden. Man darf also sagen es rennt!! Interessant ist übrigens die Tatsache, dass es fast keine Beeinflussungen zwischen den Spuren gibt. (Beim Flexi fahren auf Bahn 4 schwankte die Spannung auf Bahn 3 maximal um 0,1 Volt!) Da können wir mit leben! 

 Damit ist dann der Prototyp vom SK-Power fertig! Jetzt müssen die Bastelteile durch eine endgültige Version ersetzt werden. Zusätzlich brauchen wir noch eine Bedienung für das Ganze! Die soll zuerst über Tasten am Netzteil geschehen. Außerdem braucht das Teil mehre Anschlüsse für die Schienen. So können die Zwischeneinspeisungen direkt am Netzteil angeschlossen werden. Das benötigen wir für unsere Gartenbahn! Angestrebt für die Endversion ist eine Spannung von 9 bis 18 oder 20 Volt, ein Dauerstrom von 1,5 Ampere pro Spur und der Maximalstrom wird durch den Spannungsregler auf 3 Ampere begrenzt. Mit diesen Daten sollte das Ganze dann unsere Anforderungen genügen!  

Gegenüber dem Prototypen wird die Endversion ihren Sollwert nicht direkt aus der C-Control Unit sondern aus separaten Digital-Analog-Wandlern erhalten, um 4 Spuren abzudecken. Wahrscheinlich werden die Leistungsteile modular aufgebaut. Da brauch man nur eine Platine für die Leistung und eine für die Steuerung zu entwickeln. Dadurch wird es möglich das Gerät für 2-8 Spurige Bahnen zu nutzen.

Naja, das ist noch etwas Theorie, aufbauen werde ich es wohl erst im Winter, bei miesem Wetter fluppt das viel besser!  

Anmerkung: Dieses Projekt war die Basis für das Tanknetzteil. Ihr wisst nicht was das ist? Dann schaut doch einfach mal unter www.ghairacer.de ! Dort findet Ihr auch weitere Einuelheiten zu der Entwicklung, inkl. Schaltplan!

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