ELEKTRONIK Stabilisiertes Festspannungs-Netzteil

Hinweis: Dieser Beitrag ist nicht auf unserer aktuellen Carrera4Fun-HomeEdition-CD-ROM enthalten !

Vorab vielen Dank an Peter Mohr, der uns diese Bauanleitung als Gastbeitrag zur Verfügung gestellt hat.

Der hier beschriebene Schaltplan und die dazu passende Bauanleitung für ein stabilisiertes Slotbahn-Netzteil ist für 2 Bahnspuren ausgelegt. Die beiden getrennten Ausgangsspannungen sind konstant und gemäß der Variantentabelle (s. Unten) auswählbar. Das Netzteil ist kurzschussfest und temperaturgesichert. Die hier beschriebene kleine Elektronikschaltung ersetzt das evtl. vorhanden Netzteil aus der Grundpackung der jeweiligen Autorennbahn. Sie kann aber auch als Ergänzung zwischen dem vorhandenen unstabilisierten Netzteil und den Reglern eingefügt werden. In diesem Fall, wird auf den Transformator und den Brückengleichrichter (s. Schaltplan) verzichtet. Durch die Stabilisierung findet der grundlegende Schritt in Richtung Clubbahnkarakter statt.
Der Nachbau sollte wegen der wenigen Bauteile auch für Elektronikunerfahrene machbar sein.

Vorsicht ! Wichtiger Hinweis: Auf der Primärseite des Netzteils liegen 230 Volt an! Unvorsichtiges Berühren etc. kann u. U. Todesfolgen haben! Der Aufbau und Betrieb des Netzteils erfolgt auf eigenes Risiko! und sollte daher nur von Elektronikerfahrenen vorgenommen werden.
Das fertige Gerät muß daher in ein geschlossenes Gehäuse eingebaut werden. Bei allen Schaltungen ist sicherzustellen das nur im stromlosen Zustand daran gearbeitet wird !
Beim Umgang mit Produkten die mit elektrischer Spannung in Berührung kommen, müssen die gültigen VDE-Vorschriften beachtet werden, insbesondere VDE0100, VDE0550/551, VDE0700, VDE0711 und VDE0860.
Für die beschriebene Schaltung ist auf ausreichende Dimensionierung der Kühlkörper zu achten um eventuelle thermische Risiken (Brandgefahr) auszuschließen.
Weiterhin wird darauf hingewiesen das solche Schaltungen nicht unbeaufsichtigt betrieben werden sollten bzw. bei Verlassen der Räume sichergestellt ist das die Schaltung spannungsfrei und "abgekühlt" ist.
Vorsicht !


Schaltplan
für 2 Spuren
(z.B. 12 Volt)

Netzteil-Schaltplan

Bauteile ohne Angabe:
TR1 = Transformator
B1  = Brückengleichrichter
IC1 = Festspannungsregler
IC2 = Festspannungsregler
C6 + C7 sind nicht
zwingend notwendig.

Beschreibung
des
Schaltplanes:

Der Schaltplan ist klassisch, preiswert aber wirkungsvoll aufgebaut. Das heist, auf Komponenten wie Schaltregler etc. wurde zu Gunsten einfacher Bauweise verzichtet. Es entfallen damit aufwändige Siebstufen!
Die 230 V Wechselspannung liegen an der Primärseite des Transformators an und werden mit einer Schmelzsicherung gesichert. An der Sekundärseite des Trafos TR1 liegt die niedrigere z.B. 12 V Wechselspannung an, die mittels des Brückengleichrichters B1 gleichgerichtet wird. Der Kondensator C1 sorgt für eine Glättung der Gleichspannung. Die eigentliche Spannungsregelung erfolgt mit den Spannungsreglern IC1 und IC2. Normalerweise reichen Spannungsregler mit der Kennzeichnung 7812 (für 12 V bzw. 7818 für 18 V, usw.) aus. Für gehobene Ansprüche allerdings empfehlen wir den Einsatz von Spannungsregler der Firma Motorola: Der MC78S12 kann 2 A und der Type MC78T12CT zB. bis zu 3 A Strom abgeben. Es ist aber für ausreichende Kühlung in Form von Kühlkörpern zu sorgen!

Im folgenden Teil dieser Anleitung werden die 4 grundlegenden Bauteile eines stabilisierten Festspannungs-Netzteiles besprochen.

Transformator (TRAFO)

Brückengleichrichter (4 Dioden)

Elektrolytkondensator (ELKO)

Festspannungsregler IC

Wechselspannung

unsaubere Gleichspannung

geglättete Gleichspannung

stabilisierte Gleichspannung

Der Transformator (Trafo)
transformiert primäre
Spannung (230V) auf eine
geringere Wechsel-Spannung
(zB. 12V) runter.
 
Achtung:
Primär- und Sekundär-Seite
dürfen nicht vertauscht
werden!
 
Tipp:
Einen leistungsstarken 12 V
Trafo findet man zB. in aus-
gemusterten Niedervolt-
Schreibtischlampen.

Der Brückengleichricher
enthält 4 Gleichrichter-
Dioden. Ab hier haben wir
nun Gleichstrom.
 
Hier hören die Netzteile
aus den Grundpackungen
der Autorennbahnen auf!
Es ist die einfachste und
kostengünstigste Art.
Aber auch die schlechteste,
da Gleichstrommotoren
damit "unsauber" laufen.
Erhöhte Funkenbildung
am Motoer und Schleifer
der Slotcars ist die Folge!
 
Bauteil-Kennzeichnung:
B 40  C 5000 zB.
bedeutet max. 40 Volt u.
max. 5000 mA (5 A).
Es gibt sie auch in runder
Bauform.
Die Anschlussbelegung
( -, ~, ~, + ) ist immer
aufgedruckt.

Der Elektolyt-
Kondensator
(Elko)
glättet die "unsaubere"
Gleichspannung und füllt
die Spannungstäler
teilweise aus.
 
Hinter dem Elko ist die
Spannung nun 1,4 mal
so hoch. Die braucht
der Spannungsregler
zum "Ausfüllen" der rest-
lichen Spannungstäler.

Pro 1 Ampere Strom
werden min. 1000 µF
Kondensator-Kapazität
benötigt.
 
Achtung:
Die zulässige
Kondensatorspannung
muss ausreichend hoch
sein, sonst altert (platzt)
er vorzeitig. Auf die
richtige Polarität (+ / -)
ist zu achten, sonst
Zerstörung!
 
Tipp:
Elkos parallel geschaltet,
ergeben den additiven
Kapazitätswert.

Der Spannungsregler
enthält im Inneren eine
komplexe Schaltung
(ca. 22 Transistoren,
Widerstände u. Zehner-
Dioden). Diese sorgt für
die restliche Glättung u.
Stabilität der Spannung
auch unter Last.
 
Es gibt sie in den Span-
nungswerten: 5, 6, 8, 9,
12, 15, 18, 20 u. 24 Volt.
Die Abbildung oben zeigt
die Leistungsstarke
Bauform im s.g. TO-220-
Gehäuse.
 
Nebenbei sind diese
"Dreibeiner" kurzschluss-
fest und haben einen
thermischen Überlast-
schutz!
 
Achtung:
Das Kühlkörperblech
des ICs ist mit Pin 2
(Masse) verbunden!
Somit können die
Spannungsregler auf
einen gemeinsamen
Kühlkörper montiert
werden.
 
Kennzeichnungen:
7812 = +12V, 1A
7818 = +18V, 1A
usw.

MC78S12 = +12V, 2A
MC78T12CT = +12V, 3A
usw.

 

Nachbau der
Elektronik:

Obwohl bei der o.g. Elektronik nur wenige Bauelemente verwendet werden, raten wir dringend zu einer Verdrahtung mittels Lochrasterstreifenplatine. Alle benötigten Bauelemente sind im Elektronikfachhandel erhältlich oder können aus ausgedienten Geräten wie zB. Niedervoltschreibtischlampe (Trafo, Sicherung u. Netzkabel) und altem Nadeldrucker (Gleichrichter, Ladeelko u. Spannungsregler) entnommen werden.

Die
Platine:

Platine von oben

Platine mit Leiterbahnen von unten

Nachbau
der
Platine:

Der Aufbau der Elektronik erfolgt auf einer preiswerten Lochrasterplatine mit Streifenleiterbahnen. Links die Draufsicht, rechts die Leiterbahnen und Lötpunkte von unten. In diesem Beispiel sind 2 Elkos (C1 u. C1') parallel geschaltet. Bei den Spannungsreglern (78xx : 78 = Positive Spannung, xx = Spannungswert in Volt) ist das mittlere Beinchen nach vorne gebogen (Spitzzange verwenden). Zwischen Pin 1 und Pin 3der Spannungsregler muss die Leiterbahn (zB. mit einem 4mm Bohrer) unterbrochen werden!

Hier die fertig
bestückte Platine
für 2 Spuren:

bestückte Platine von oben

Platine mit Leiterbahnen von unten

Wichtig:
Auf der Unterseite sollten alle stromführenden Leiterbahnen mit viel Lötzinn nachgezogen werden, damit die Leiterbahnen den hohen Strom aushalten!

Montage:

Die Größe der Platine richtet sich ein wenig nach der Größe der verwendeten Bauteile. Das Gleiche gilt auch für das Gehäuse. Die Elektronik-Platine wird dem Transformator (Sekundärseite) nachgeschaltet. Für die Verdrahtung keine zu dünnen Kabel verwenden! Wir empfehlen ein Vollkunststoffgehäuse, wegen der hohen Eingangsnetzspannung (230 Volt) an der Primärseite des Transformators!

So kann das
Netzteil von
innen und
aussen aus-
sehen.

stabilisiertes Netzteil von innen

stabilisiertes Netzteil von aussen

 

 

Bauteileliste für den Nachbau der Varianten:

Variante
(Sekundär-Spannung), 2 mal

12 Volt

18 Volt

20 Volt

 

 

Sekundär-Strom in A
(Ampere)
gesamt

min.1 A

min.1,5 A

min.2 A

 

 

Maßstab der Slotcar-
Autos (Empfehlung)

1:32

1:24

1:24

 

 

 

 

 

 

 

 

Bezeichnung

Volt/Ampere

Volt/Ampere

Volt/Ampere

Anzahl

Euro/Stck.

Transformator, 230 Volt
primär;
Sekundär:

12-18V/min.1A

18-24V/min.1,5A

24V/min.2A

1

15,-  -  20,-

Brückengleichrichter

min.30V/min.1,5A

min.40V/min.2A

min.40V/min.3A

1

1,90 - 2,50

Elko, 2x 2200uF (parallel)
oder 1x 4700uF

min.30 V

min.40 V

min.40 V

1 bzw.2

2,- / 3,50

Spannungsregler, 78xx,
(TO-220-Gehäuse)

12V/min.0,5A 
(7812)

18V/min.1A
(
MC78S18)

20V/min.1,5A
(
MC78T20CT)

2

0,65 - 0,85

Elko 47 - 100 uF

min.16 V

min.35 V

min.35 V

2

0,30 - 0,40

Kühlkörper
(für TO-220-Gehäuse)

 

 

 

2

0,50 - 1,50

Gehäuse mit Deckel
(aus Kunststoff)

 

 

 

1

10,-  -  20,-

Schraubklemme, 2-polig

 

 

 

3

ca. 0,50

Einbaubuchse, rot,
4mm

 

 

 

2

ca. 1,-

Einbaubuchse, schwarz,
4mm

 

 

 

2

ca. 1,-

Streifenlochrasterplatine,
RM 2,54 mm

 

 

 

1

ca. 1,-

Netzkabel mit Schuko-
Stecker, 0,75mm²

250

250

250

1

ca. 3,-


Wenn die Bauteile nicht aus vorhandenem Elekto- u. Elektronikschrott zu entnehmen sind, so kosten sie zusammen nur wenige EURO.
(Viel Spaß beim Nachbau :-))


Bei eventuellen Fragen zu dieser Bauanleitung könnt Ihr ggf. den Autoren fragen: Peter Mohr

FAQ:

Hilfe bei der Fehlersuche


Frage:
Der Spannungsregler mit Kühlkörper wird sehr schnell sehr heiß?
Antwort: Hinter dem Spannungsregler befindet sich ein Kurzschluss. Der Kühlkörper (welcher mit Pin 2 und Masse/GND/- verbunden ist) berührt ein positives Element der Schaltung.

Frage: Die Spannung hinter dem Spannungsregler ist größer als die angegebene Spannung?
Antwort: Die Leiterbahn unter dem Spannungsregler (zwischen Beinchen 1 und 3) ist nicht unterbrochen. Beinchen 2 des Spannungsregler ist nicht mit Masse/GND(-) verbunden.

Frage: Die Spannung am Ausgang des Netzteiles entspricht ohne Last zwar der Spannungsreglerangabe, bricht aber um mehrere Volt unter Last ein?
Antwort: Der Spannungsregler ist Seitenverkehrt (Pin 1 + 3 vertauscht) eingebaut. Die Last (das Rennbahnfahrzeug) ist zu stark für dieses Netzteil.

 

Zum Seitenanfang