Das Wettringer Modellbauforum

In meinen Modellvorstellungen hab ich schon öfters automatische Schaltungen erwähnt, die bei mir zum Einsatz kommen.

Hier möchte ich mal einige davon vorstellen.
Ich verwende dazu einen IC vom Typ 555 (NE555, R555, oder wie sie immer auch heißen), oder auch einen Typ 556, der nichts weiter ist, als die Zusammenfassung von zwei 555'ern in einem Gehäuse. Sie werden als Timer-Schaltkreise bezeichnet, sind aber eigentlich nur Schwellwertschalter. Die Timer-Funktion wird erst durch die äußere Schaltung mit Widerständen und Kondensatoren erreicht.

Hie mal die Beschaltung beider IC's:





Zunächst eine Blinklichtschaltung.
Es ist eine Standardschaltung aus dem Produktdatenblatt.
Die Funktion ist so:
Über die Widerstände R1 und Rs wird der Kondensator C1 aufgeladen, bis er die Schaltschwellenspannung für den IC erreicht hat. Dieser schaltet den Ausgang 3 und und den Rücksetz-Ausgang 7 von "1" auf "0" . Der Rücksetz-Ausgang dentlädt den Kondensator C1 über den Widerstand R2, bis wieder eine Schaltschwelle erreicht ist. Dann schalten beide Ausgänge wieder von "0" auf "1" und der Vorgang beginnt von vorne.
'Der Transistor mit dem Basis-Vorwiderstand R4 dient nur dazu, für die angeschlossenen LED's mehr Strom zur Verfügung zu stellen. Das heißt, mehr LED's oder stärkere LED's anschließen zu können. Wenn die Last am Ausgang nicht zu groß ist, kann man auch daraud verzichten und die LED's direkt auf den Ausgang 3 schalten. Den Vorwiderstand R3 für die LED kann man auch an anderer Stelle unterbringen. Wichtig ist nur, dass er irgendwo vorhanden ist.



Die Widerstände habe ich etwa so dimensioniert:

R1 - 1 Kiloohm
R2 - 100 Kiloohm
R3 - 100 Ohm (Vorwiderstand für die LED's, kann auch einen anderen Wert haben)
R4 - 1 Kilooohm
C1 - 2 Mikrofarad

Das sind aber nur Dimensionierungsvorschläge. Um die Blinkgeschwindigkeit zu verändern, kann man natürlich variieren. Werden die Werte von R2 oder C1 größer, wird die Blinkfrequenz kleiner (d.h. es blinkt langsamer). Werden diese Werte kleiner, blinkt es dann auch schneller.
Um etwa gleich lange EIN- und AUS- Phasen zu erreichen, sollte der Widerstand R1 sehr viel kleiner sein, als R2. DIeser dient eigentlich nur dem Schutz des Rücksetz-Ausganges 7.

Für den Aufbau mit SMD-Bauteilen hab ich diese Leiterplatte entwickelt




Man kann die Schaltung natürlich auch mit "normalen" Bauelementen aufbauen, dann wird die Leiterplatte natürlich etwas größer.


Falls Interesse besteht, kan ich das Leiterplatten-Layout auch als Autocad-Datei zusenden.(Bitte dann eine E-mail Adresse per PN.)
Viel Spaß beim Nachbauen,

, Ronald

Weiter geht es mit einer Doppelblitz-Schaltung.

Auch hier kommt wieder ein 555'er, genauer gesagt, zwei 555'er zum Einsatz.

Die Funktion ist ganz einfach diese, dass der eine Blinker langsam blinkt und dadurch den zweiten Blinker ein- bzw- ausschaltet.
In der Aus-Phase des ersten Blinkers bleibt der zweite auch aus, in der Ein-Phase des ersten Blinkers blinkt der zweite 2 bis 3 mal.
Das heißt, es blinkt kurz hintereinander 2 (oder 3) mal, dann ist eine längere Pause und dann blinkt es wieder 2 oder 3 mal.

Die Funktion der einzelnen Blinker ist natürlich genauso, wie im ersten Beitrag beschrieben
Zum besseren Verständnis ist hier mal die Schaltung mit zwei 555'ern dargestellt.



Die Dimensionierung, die ich verwende ist folgende:

R1 - 1 Kiloohm
R2 - 82 Kiloohm (es soll nämlich schneller Blinken, als bei der vorherigen Schaltung)
R3 - 56 Ohm (Die LED's sollen auch heller aufblitzen, als in der vorherigen Schaltung)
R4 - bleibt bei 1 Kiloohm
R5 - 1 Kiloohm
R7 - 200 Kiloohm (R6 gibt es nicht. R7 sollte eigentlich R6 heißen, sorry)
C1 - 1 uF
C2 - 2 uF

Auch hier ist die Dimensionierung nur ein Vorschlag, der sich bei mir bewährt hat.

Bei dieser Schaltung ist der Transistor aber zwingend notwendig. Wenn man die LED's direkt auf den Ausgang schalten würde, dann würden sie ständig leuchten und zwischdurch nur mal kurz ausgehen. (sozusagen "negatives" Blitzen)

Und auch hierfür habe ich eine Leiterplatte für SMD entwickelt. Um die Sache zu vereinfachen, hab ich sie aber nicht mit zwei 555'ern sondern mit einem 556'er aufgebaut.



Hier mal ein Bild dieser Platine, in einem Modell eingebaut.



und groß:



Und auch hierfür kann ich eine Autocad-Datei zur verfügung stellen.

, Ronald

Und gleich noch eine Schaltung.

Ich hatte mir die Aufgabe gestellt, auf einem Schiffsmodell während es steht, ankert oder aus sonst einem Grunde nicht fährt, soll das Ankerlicht leuchten. Wenn es sich in Bewegung setzt, soll das Ankerlicht ausgehen und die Navigationsbeleuchtung eingeschaltet werden. Wenn man zum Manövrieren mal kurz stoppt, soll aber nicht gleich wieder das Ankerlicht angehen. Erst wenn das Modell eine längere Zeit wieder stillsteht.
Da ich aber nur eine einfache Zweikanalsteuerung hatte, hatte ich dafür keine Schaltfunktion zur Verfügung. Ich musste sie Sache also automatisieren, indem ich die Lichtumschaltung mit dem Motor koppelte.

Dazu entstand die folgende Schaltung.

Auch hier verwende ich wieder einen 555'er.
Die Funktion ist wieder so, dass über den Widerstand R1 der Kondensator C1 aufgeladen wird, bis die Schaltschwelle des IC erreicht wird. Das kann in diesem Falle einige Sekunden dauern.
Die Ausgänge schalten dann von "1" auf "0".
Die LED für das Ankerlicht wird direkt auf den Rücksetz-Ausgang 7 des IC geschaltet. Wenn diese auf "0" geht, also auf Minus-Potential schaltet, geht die Anker LED an.
Der Transistor, der vorher über das "1"-Signal vom Ausgang 3 angesteuert wurde, wird nun nicht mehr angesteuert und das Fahrlicht, was durch ihn eingeschaltet wurde, geht aus.

Um die Umschalteinrichtung mit dem Motor zu verbinden, wird der Eingang eines Optokopplers über einen (ganz wichtig !) Widerstand parallel zum Motor geschaltet.
Wenn nun der Motor eingeschaltet wird, und sei es auch nur ganz kurzzeitig, schaltet auch der Optokoppler durch und entlädt den Kondensatur.
Dadurch geht die Spannung am Kondensator unter die Schaltschwelle des IC zurück und der IC schaltet wieder in den Urzustend (also auf Fahrlicht).
Erst wenn der Motor wieder aus ist, wird das Licht nach einer gewissen Verzögerungszeit wieder umgeschaltet, es sei denn, der Motor läuft vorher wieder einmal.

Hier ist die Schaltung:



Die wesentliche Dimensionierung ist bei mir:
R1 - 100 kiloohm
C1 - 100 uF

Dadurch habe ich eine Verzögerungszeit von etwa 10 sekunden. Durch Vergrößerung der Werte von C1 und R1 wird die Verzögerungszeit auch länger und durch Verkleinerung entsprechend kürzer.

Und auch hier habe ich ein Leiterplatten Layout für SMD.



Die Schaltung ist natürlich nicht nur für Schiffsmodelle geeignet. Auch bei Autos gibt es Stand- und Fahrlicht.

, Ronald

Zunächst @ Torsten: Ja Du hast Recht, woanders würden auch andere Modellbauer diesen Thread finden. Ich weiß nur nicht, wie ich ihn in einen anderen Forenbereich verschieben kann. Aber ich denke mal, der Eine oder Andere aus einer anderen Modellbausparte wird ihn hier auch finden.

Und nun wieder zum Thema:

In meinem BB zum Fairplay bin ich gefragt worden, wie ich es denn mache, mit einer Servoelektronik einen Schaltbefehl zu erzeugen und was es mit meiner Signalaufbereitung auf sich hat.
Um den BB damit nicht zweckentfremdet zu belasten, erkläre ich es hier.

Aber zuerst ist etwas Theorie nötig, um es zu verstehen.
Zunächst mal, wie funktioniert ein Servo überhaupt ? Mal ganz simpel erklärt:

Der Sender erzeugt mit seiner Elektronik eine ganze Reihe von Impulsen. Die Impulse sind abhängig von der Stellung des jeweiligen Steuerknüppels unterschiedlich lang. Diese Impulse werden in einer Kette hintereinander auf einen Hochfrequenzträger aufmoduliert und in die Luft geblasen. Egal, ob diese Hochfrequenz 27 MHz, 35 MHz, 40 MHz oder 2,4 GHz ist, das Prinzip ist (ganz grob betrachtet) immer das gleiche.
Der Empfänger fängt diese Impulse auf, dekodiert sie, das heißt, aus den 4, 5, oder mehr Impulsen, die hintereinander gesendet werden, pflückt er für jeden einzelnen Kanal den richtigen Impuls heraus und gibt ihn zum Servo weiter. Und das Ganze passiert mit einer Taktfrequenz von 50 Hz, also 50 mal in einer Sekunde. oder anders gesagt, alle 20 Millisekunden.

Die Servoelektronik bekommt also nun einen einzelnen Impuls, der sich alle 20 Millisekunden wiederholt. Die Länge dieses Kanalimpulses ist ja von der Stellung des Steuerknüppels im Sender vorgegeben. In dem Augenblick erzeugt die Sevoelektronik selbst einen sogenannten Referenzimpuls, dessen Länge durch das Rückmeldepoti vorgegeben wird. Wenn beide Impulse gleich lang sind, pasiert nichts weiter, das Servo bleibt so stehen, wie es gerade steht. Im Bild 1 ist das der Zustand -1- .

Wenn nun beispielsweise der Steuerknüppel am Sender nach links bewegt wird, ändert sich dadurch die Länge des Kanalimpulses. Er wird kürzer. Der Referenzimpuls im Servo ist aber immernoch genauso lang wie vorher, das heißt, er ist länger als der Kanalimpuls. Das wertet die Servoelektronik aus und gibt eine Spannung auf den Motor, so dass dieser sich nach links dreht. Dabei dreht er auch das Rückmeldepoti mit, was wiederum die Länge des Referenzimpulses verändert, in diesem Falle also verkürzt. Das geschieht dann so lange, bis Kanalimpuls und Referenzimpuls wieder gleich lang sind. Und dann bleibt der Motor wieder stehen. Das ist im Bild 1 der Zustand -2- .

Wenn der Steuerknüppel nun wieder nach rechts bewegt wird, wird der Kanalimpuls wieder Länger und im Servo passiert genau das gleiche wie eben beschrieben, nur andersherum.
Zustand -3- .

Hier dazu das Bild 1:




Um eine Servoelektronik als Fahrtregler zu verwenden, wesetzt man ganz einfach das Rückmeldepoti durch eine fest eingestelltes Poti, oder auch durch Festwiederstände. Dadurch bleibt der Referenzimpuls immer gleich. Im Idealfalle ist der Referenzimpuls genauso lang, wie der Kanalimpuls, wenn der Steuerknüppel genau in der Mitte steht. Dann steht auch der Motor still.
Im Bild 2 ist das der Zustand -1- .
Wenn der Steuerknüppel nach vorne gedrückt wird, verlängert sich auch hier wieder der Kanalimpuls. Da der Referenzimpuls aber konstant bleibt, wird die Differenz zwischen Kanal- und Referenzimpuls immer größer. Und je größer die Differenz ist, desto schneller dreht sich der Motor. Bild 2, Zustand -2- und -3- .
Genau das gleiche passiert auch wieder, wenn der Steuerknüppel nach hinten gezogen wird, nur eben wieder in die andere Richtung. Bild 2, Zustand -4- und -5- .

Hier das Bild 2:




Durch dieses dynamische Verhalten kann man mit einer Servoelektronik natürlich keine sauberen Schaltbefehle erzeugen. Schon garnicht, wenn damit andere elektronische Schaltungen angesteuert werden sollen. Die Ausgangsspannung der Servoelektronik muss dazu erst aufbereitet werden.

Ich werwende dazu wieder einen IC der 555'er Bauform (bzw. jeweils einen halben 556'er), den ich ganz einfach als Schwellwertschalter betreibe.
Am Eingang des IC befindet sich eine Kombination aus einem Elektrolytkondensator (auch Elko genannt) und einem Widerstand. Bein ersten Einschalten lädt sich der Elko langsam auf. Dabei überschreitet er irgendwann die Schaltschwelle des 555'ers und dieser schaltet seinen Ausgang von "0" auf "1".

Nun hab ich diese Elko- Widerstand- Kombination an den Ausgang einer Servoelektronik angekoppelt. Wie schon oben irgendwo beschrieben, kommt aus den beiden Ausgängen immer eine impulsförmige Spannung heraus. Entweder Plus oder Minus, je nach "Drehrichtung des Motors", falls einer angeschlossen sein sollte.
Durch die Diode kann nur ein Strom eine Richtung fließen. Denn der Ausgang, an den sie angeschlossen ist, nun gerade auf Plus geht (Motor vorwärts), kann in der dargestellten Richtung kein Strom durch die Diode fließen. Dadurch ändert sich auch nichts an der Spannung des Elkos und der 555'er reagiert auch nicht.
Erst wenn der aufgeschaltete Ausgang Impulse abgibt, die nach Minus gehen (Motor rückwärts), dann fließ ein Strom durch die Diode. Und zwar so, dass der Elko entladen wird. Dadurch geht der Ausgang des 555'ers von "1" auf "0". Erst wenn der (meist recht kurze) Impuls von der Servoelektronik wieder aufhört, lädt sich der Elko wieder auf. Jetzt kommt aber schon der nächste Impuls vom Servo und entlädt den Elko wieder. Und zwar noch bevor er die Schaltschwelle des 555'ers erreicht hat. Dadurch bleibt dessen ausgang auf "0". So lange, bis sich der Elko wieder voll aufladen kann, weil der Servoimpuls nicht mehr kommt.

Das hab ich mal in diesem Bild 3 dargestellt.



Für eine sichere Funktion ist es gut, den Elko und den Widerstand lieber etwas größer zu dimensionieren. Ich verwende so etwa 2 uF für den Elko und 100 kOhm für den Kondensator. Welchen Ausgang der Servoelektronik man verwendet, spielt grundsätzlich keine Rolle. Dadurch kann man aber festlegen, in welcher Richtung des Steuerknüppels der Schaltbaustein Ein oder Aus schalten soll.


Ich hoffe, das war jetzt nicht zu wissenschalftlich und verständlich erklärt.

, Ronald