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Erweitern unverstärkter phys. Decoder-Ausgänge ... verschiedene Möglichkeiten


Erweitern unverstärkter phys. Decoder-Ausgänge ... verschiedene Möglichkeiten

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infoModerne Decoder sind mit verschiedenen Ausgänge versehen. Man spricht von physikalischen und logischen Ausgängen.

Während die physikalischen Ausgänge echte Verbraucher (Lampen, LEDs, etc.) schalten können, beschränken sich logische Ausgänge auf intere Decoder-Funktionen.

Übersicht

physikalische Ausgänge 

  • [LV] Stirnlicht vorne
  • [LH] Stirnlicht hinten
  • [AUX1] Schaltausgang 1
  • [AUX2] Schaltausgang 2
  • [AUX3] Schaltausgang 3
  • [AUX4] Schaltausgang 4
    Diese Ausgänge können für Schaltfunktionen im Zusammenhang mit externen Verbrauchern wie Lampen, LEDs, etc. verwendet werden.

logische Ausgänge 

  • Rangiergang
  • ABV
  • aber auch Sound-Slots
  • etc.


    Diese Ausgänge können für Schaltfunktionen mit internen, logischen Decodereigenschaften verwendet werden.

Neben den Licht-Ausgängen [LV,LH], sind oft aber nur zwei Ausgänge (AUX1, AUX2) als sogn. "verstärkte Ausgänge" und bei manchen Decodern noch zusätzlich die Ausgänge (AUX3 + AUX4) als "unverstärkte Ausgange" spezifiziert.

Einige Hersteller (z.B. Märklin, ZIMO) haben inzwischen bei neueren Decodern durch geschicktes Platinendesign und auch im Zuge weiterer Miniaturisierungsmöglichkeiten durch Verwendung immer kleinerer Bauteile, auch bereits Decoder im Angebot, bei denen Aux3 + Aux4 ebenfalls verstärtkt sind.

el. Eigenschaften

verstärkte Ausgänge

Diese schalten im aktivierten Zustand gegen die Elektronikmasse. Dabei können sie i.d.R. mit einem max. Strom von bis zu 200 mA betrieben werden. Höhere Ströme überlasten i.d.R. die Ausgangsstufe und können diese zerstören.

unverstärkte Ausgänge

Diese verhalten sich anders. Sie liefern im aktiven Zustand eine Spannung von +5V (TTL-Pegel).  Dabei können sie aber nur einen max. Strom von ca. 5 ... 10 mA liefern. Sind damit als wesentlich leistungsschwächer.

Um diese Ausgänge für allgemeine Schaltaufgaben nutzbar zu machen, müssen sie verstärkt werden. Dabei wird ihnen eine weitere Ausgangsstufen (Transistor, IC) nachgeschaltet. Diese kann dann je nach Spezifikation auch höhere Ströme vertragen.

Oft ist es aber gar nicht notwendig, eine Verstärkung vorzunehmen. Speziell dann, wenn Verbraucher mit sehr geringer Stromaufnahmef - z.B. hocheffiziente LEDs mit sehr niedrigem Strombedarf (ca. < 1 .. 2 mA) - geschaltet werden sollen.

In der Modellbahntechnik kommt so etwas z.B. bei Führerstandsbeleuchtungen oft vor. Hier kann dann die LED auch unmittelbar an einem unverstärkten Ausgang betrieben werden. Man muss lediglich durch den Vorwiderstand halt aufpassen, dass der Ausgang nicht in die Überlast gebracht wird.

Schaltungstechnik

Um einen unverstärkten Decoderausgang nutzbar zu machen - kann man je nach Verwendungszweck - eine der folgenden Schaltungen einsetzen. Diese bestehen aus verschieden Möglichkeiuten und Technologien.

Standard-Beschaltungen

Bei dieser Art der Ausgangsbeschaltung wird dem unverstärkten Decoderausgang eine Transistor-/IC-Stufe nachgeschaltet, die für das Schalten von keleinen, mittleren bis hohen Laststömen geeignet ist.

Verstärkter Standard-Ausgang (Ströme bis zu 100 mA)

Aux-STD

Diese Schaltung entspricht der Standard-Beschaltung für einen unverstärklten Decoderausgang für geringe Schaltleistungen.

Der Transistor wird dabei als "Schalter" betrieben.

Transistor klassisch  T8  BC 107 oder ähnl.  
  SMD  T8  BC 850/1B oder ähnl.  
         
Widerstand klassisch  R11  4700 Ohm = 4K7  
  SMD  R11  472  

Verstärkter Standard-Ausgang (Ströme bis zu 500 mA)

Aux-PWR Diese Schaltung entspricht der Power-Beschaltung für einen unverstärklten Decoderausgang für gerößere Schaltleistungen.

Die Transistoren wird dabei als "Schalter" betrieben. T7 wird durch den Decoderausgang gesteuert und steuert selbst über den Basisstrom den Transistor T6. Dieser ist als Darlington-Transistor für mittlere/größrere Ströme ausgelegt.
Transistor   klassisch  T7  BC 107 oder ähnl.  
 T7  BC 850/1B oder ähnl.  
SMD  T6    
 T6  BST 51, BST52  
Widerstand    klassisch   R9  270 Ohm = 270R  
 R9  270   
SMD   R10  1500 Ohm = 1,5 kOhm  
 R10  152  

Verstärkter Ausgang mit FET (Ströme bis zu 200 mA)

Aux-FET Diese Schaltung entspricht der Power-Beschaltung für einen unverstärklten Decoderausgang für gerößere Schaltleistungen.

Die Transistoren wird dabei als "Schalter" betrieben. Q3 wird durch den Decoderausgang gesteuert. DerVorteil dieser Steuerung ist in der leistungslosen Ansteuerung begründet, die durch den quasi sehr hohen Eingangswiderstands des FET (mehre 100 MegaOhm) entsteht.  
Transistor   klassisch  Q3    
SMD  Q3  BSS123  
Widerstand    klassisch     entfällt  
SMD     entfällt  

Dualer Ausgangsverstärker (Ströme bis zu 500/1000 mA je Stufe)

Aux-DMF Diese Schaltung entspricht einer doppelten Power-Beschaltung für einen unverstärklte Decoderausgänge für größere Schaltleistungen.

Die Transistoren wird dabei als "Schalter" betrieben. Q3 wird durch den Decoderausgang gesteuert. DerVorteil dieser Steuerung ist in der leistungslosen Ansteuerung begründet, die durch den quasi sehr hohen Eingangswiderstands des FET (mehre 100 MegaOhm) entsteht.

 
IC  SMD IC2  SI9955, IRF7103, ... N-Channel-Dual-MOSFET

Sonder-Beschaltungen

Bei dieser Art der Ausgangsbeschaltung wird der unverstärkte Decoderausgang direkt genutzt

Hier können aber nur sehr geringe Ströme (bis max. 10 mA) entnommen werden.ndungsfall 

Aux-LED

Ein klassischer Anwendungsfall ist hier der Betrieb einer LED, wie er in der Modellbahntechnik oft in Form einer Führerstandsbeleuchtung verwendet wird.

Bemessung des LED-Vorwiderstandes

Um eine LED zu betreiben, muss ihr ein Widerstand vorgeschaltet werden, da die LED gegegenüber der Betriebsspannung [UB] nur eine geringe Durchlaßspannung [UF] besitzt. Der Durchlaßstrom [IF] beträgt dabei - je nach LED-Farbe und Emissionstyp nur wenige mA (typisch: 1 ... 20 mA). Mit Hilfe dieser Angaben kann man den Vorwiderstand leicht berechnen.

Dieser ergibt sich zu:  Rv= [U- UF] / I

Die Durchlaßspannung ist dabei stark von der LED-Farbe abhängig:

UF für verschiedene LED-Farben
 Farbe rot   gelb grün orange blau weiss  
UF ~ 1,6 - 2,0 Volt ~ 2,4 - 3,2 Volt  ~ 2,7 - 3,2 Volt ~ 2,2 - 3,0 Volt ~ 3,0 - 5,0 Volt ~ 3,2 - 4,0 Volt
UF-Mittel ~ 2 V ~ 2,8 V ~ 3 V ~ 2,6 V ~ 4V ~ 3,6 V 

warm-weisse LED  

UB=21 V und UF-Mittel=3,6 V mit Higheffency LED [IF=1 mA]

R= (21-3,6)/0,001 = 17,4/0,001 = 17,4 kOhm -> gewählt 18 kOhm nach der zulässigen E12-Wertereihe.

Beim Betrieb einer LED an einem modernen Digital-Decoder mit dimmbarem Ausgang,

Mit Hilfe der obigen Tabelle (UF für verschiedene LED-Farben) lassen sich die Werte für andere LED-Farben nach dem gleichen Berechnungsschema ermitteln.


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Zuletzt aktualisiert: Freitag, 30. Januar 2015 16:12

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