DE4419389A1

DE4419389A1 - Konstante und unterbrechungsfreie Beleuchtung von Modelleisenbahnfahrzeugen

Info

Publication number: DE4419389A1
Application number: DE19944419389
Authority: DE
Inventors: Claus Dipl Ing Dahl
Original assignee: DAHL CLAUS DIPL ING PAED DIPL
Current assignee: DAHL CLAUS DIPL ING PAED DIPL
Priority date: 1994-05-30
Filing date: 1994-05-30
Publication date: 1994-12-15

Description

Stand der Technik

Modellbahnfahrzeuge (Triebfahrzeuge, Reisezugwagen, Dienstwa gen, Güterzugwagen u. a.) werden zum Zwecke der verbesserten Modellmäßigkeit mit Beleuchtung (Innenbeleuchtung, Zugspit zen- und Zugschlußbeleuchtung u. a.) versehen. Die Energie versorgung der Beleuchtung erfolgt aus der Fahrspannung unter Nutzung stromabnehmender Elemente an den Fahrzeugen. Durch dieses Verfahren treten wesentliche Mängel auf.

Wegen der in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit unter schiedlichen Fahrspannung ist die Beleuchtung unterschiedlich hell, bei Halt wegen Stromabschaltung ganz aus. Außerdem treten oft durch unsichere Stromabnahme hervorgerufene Hel ligkeitsschwankungen auf, deren Ursache in technischen und Umwelteinflüssen liegt und die innerhalb eines Zuges von Fahrzeug zu Fahrzeug unterschiedlich sind. Das wirkt beson ders bei aus Reisezugwagen mit Innenbeleuchtung bestehenden Modelleisenbahnzügen sehr modellwidrig. Die zuletzt genannte Erscheinung ist auch bei digitalen Mehrzugsteuerungen, bei denen die Fahrspannung hinreichend konstant ist, zu beobach ten.

Problemlösung

Die Erfindung benutzt zur Stromversorgung der Fahrzeugbe leuchtung das Verfahren der mit einem geregelten Stromversor gungsteil gepufferten Akkumulatorbatterie nach Fig. 1. Über die stromabnehmenden Elemente 1 und 1′ sowie die Zuleitungen 2 und 2′′ wird die Schaltungsanordnung mit der Fahrspannung 7 versorgt. Das Stromversorgungsteil 3 der Schaltungsanordnung übernimmt erstens die Anpassung an die jeweilige Spannungsart des verwendeten Modellbahn-Stromversorgungssystems, zwei tens die Regelung der Fahrspannung auf den konstanten Wert der Betriebsspannung 8 und drittens nach Bedarf die kontrollierte Ladung der Akkumulatorbatterie 4. Der Verbrau cher 5 wird über die Zuleitungen 2′ und 2′′ mit der Konstant spannung 8 versorgt. In der Schaltungsanordnung fließen über die Knotenpunkte 6 und 6′ im wesentlichen drei Ströme, aus dem Stromversorgungsteil 3 erstens der Verbraucherstrom 9 und zweitens der Ladestrom 10 für die Akkumulatorbatterie sowie der in den Verbraucher fließende Entladestrom 11 der Akkumulatorbatterie. Das Stromversorgungsteil 3 übernimmt bei vorhandener und genügend hoher Fahrspannung die Versorgung des Verbrauchers 5 und teilweise die Nachladung der Akkumu latorbatterie 4 während des Betriebes. Während einer Fahr spannungsunterbrechung oder niedriger Fahrspannung versorgt die Akkumulatorbatterie 4 die Beleuchtung unterbrechungsfrei. Die Konstantspannung 8 kann von elektrischen Verbrauchern passender Art (Glühlampen, Lumineszenzdioden, anderen elek tronischen Funktionseinheiten u. a.) genutzt werden.

Vorteile

1. Trotz der im Fahrbetrieb schwankenden Fahrspannung erhält die Beleuchtung oberhalb eines gewissen Fahrspannungsniveaus ihre Energie als Konstantspannung aus dem Stromversorgungs teil 3, unterhalb dieses Niveaus übernimmt die Akkumulator batterie die Energieversorgung 4, wodurch die Betriebsspan nung der Beleuchtung und sie selbst unterbrechungsfrei und konstant bleiben.
2. Bei durch Kontaktunsicherheiten hervorgerufenen Fahrspan nungsunterbrechungen übernimmt die Akkumulatorbatterie 4 sofort die Überbrückung der Stromversorgungsunterbrechung, wodurch auch in diesem Betriebsfall die Beleuchtung unterbre chungsfrei und konstant bleibt.
3. Bei Betriebshalten (z. B. Anhalten im Bahnhof oder vor dem Signal) übernimmt die Akkumulatorbatterie 4 allein die Strom versorgung der Beleuchtung, wodurch auch in diesem Fall die Beleuchtung längere Zeit (mindestens 60 oder mehr Minuten) konstant bleibt unter Berücksichtigung der installierten Batteriekapazität.
4. Durch hand- oder fernbetätigte Abschaltung der Stromver sorgung können Beleuchtungseinrichtungen für den Tagesbetrieb außer Betrieb gesetzt werden.
5. Durch Erhöhung der Leistung der Schaltungsanordnung können auch Verbraucher in anderen Modellbahnfahrzeugen versorgt werden.
6. Die unterbrechungsfreie und konstante Betriebsspannung der Schaltungsanordnung kann auch für den Betrieb anderer elek trisch/elektronischer Funktionseinheiten (z. B. Geber für Zugendesignal u. a.) benutzt werden.

Fundstellen

Bisher bekannt gewordene Schaltungsanordnungen weisen die vorstehenden Vorteile nur in beschränktem Umfang auf. Am weitesten geht die Schaltungsanordnung nach Patent Nr. 3504460 mit dem Titel "Zugbeleuchtung mit nahezu konstanter Beleuchtungsstärke", die unter Verwendung eines geregelten Stromversorgungsteiles die Speicherfähigkeit eines Kondensa tors zur Überbrückung von kurzzeitigen Stromunterbrechungen beim Betrieb der mit Lichtemitterdioden ausgestatteten Zugschlußbeleuchtung während der Fahrt benutzt und gleichzei tig ab einem bestimmten Niveau der Fahrspannung für konstan tes Licht sorgt. Nach ähnlichem Prinzip arbeiten der Schal tungsvorschlag "Zugschlußbeleuchtung für TT-Fahrzeuge" in der Zeitschrift Modelleisenbahner, T Verlagsgesellschaft mbH Berlin, 1993, Heft 2 und 4, und der Bausatz Nr. 191892 "Konstant-/Schlußbeleuchtung" der Firma Conrad-Elektronik Hirschau.

Dimensionierung der Schaltungsanordnung und Betriebsspan nungswahl

Um mit möglichst niedriger Fahrspannung (ca. 7,5 V) die Kon stantspannung 8 zu erzeugen und gleichzeitig mit drei NC- Akkumulatorzellen (3,6-4,5 V) auszukommen, wird die Nenn spannung auf 4 Volt festgelegt. Mit 4 V können verschiedene Verbraucher 5 (Glühlämpchen, Lichtemitterdioden, elektroni sche Bauelemente u. a.) betrieben werden. Die Wahl der Akkuzellen hängt von ihren und den baulichen Abmessungen des Modells, sowie der Sicherung des Strombedarfs ab. Ein ange nommener Entladestrom von 100 mA (2 Glühlampen mit je 50 mA Betriebsstrom) und eine ununterbrochene Entladezeit von 2 Stunden setzt eine Kapazität von 200 mAh (Milliamperestun den) oder mehr voraus. In dieser Kapazitätsgröße gibt es NC- Akkumulatorzellen mit für den Einbau in Modellfahrzeuge geeigneten Abmessungen in Scheiben- oder Zylinderform.

Beispiel

Die Beispielschaltung nach Fig. 2 ist wegen der Gleichrich terbrückenschaltung für jede Stromart (Gleich-, Wechsel-, Digitalstrom) geeignet und unabhängig von der Polung der Fahrspannung U_F. Ein Ladekondensator C1 sorgt für eine aus reichende Beruhigung der Rohspannung. Der Festspannungsregler N1 erzeugt die geregelten 5 Volt, die mit dem Flußspannungs abfall an der Diode V2 auf ca. 4,2 Volt reduziert wird. Die Konstantspannung U_K steht nun den Verbrauchern zur Verfügung (im Beispiel zwei Glühlampen H1 und H2 für die Innenbeleuch tung und zwei rote Lumineszenzdioden V4 und V5 mit dem Vorwi derstand R2 als Zugschlußbeleuchtung). Über den Schalter S1 wird die Akkumulatorbatterie G1 dem Laststromkreis zugeschal tet. Ein zweiter Schalter S2 erlaubt zusammen mit S1 die Beleuchtung ganz abzuschalten (Tagesbetrieb). Die Schalter sind durch fernbetätigte Mittel ersetzbar.

Zum kontrollierten Laden der Akkumulatorbatterie G1 nach den üblichen Ladeverfahren mit 10 Stundenladung wird ein Kon stantstromregler N2 bei offenem Schalter S1 benutzt.

Die Bauelementedimensionierung für die kleinste Leistungsstu fe ist für die Versorgung eines Modells gedacht, ihre Werte enthält die nachfolgende Liste.

Bauelementeliste

Technische Daten

Betriebsspannung: im Mittel 4,0 Volt
vorgesehener Verbraucherstrom: 100 Milliampere
kontrollierter Ladestrom: 30 Milliampere

Kurzzeichenliste

zu Fig. 1
1 stromabnehmende Elemente
2 Zuleitungen
3 Stromversorgungsteil
4 Akkumulatorbatterie
5 Verbraucher in Modellbahnfahrzeugen, Glühlampen, Lichtemitterdioden
6 Schaltungsknoten, Verbindungspunkt
7 Fahrspannung
8 Konstantspannung, unterbrechungsfrei
9 Verbraucherstrom
10 Ladestrom der Akkumulatorbatterie
11 Entladestrom der Akkumulatorbatterie

zu Fig. 2
C1 Kondensator
C2 Kondensator
G1 Akkumulatorbatterie
H1 Glühlampe
H2 Glühlampe
N1 Festspannungsregler
N2 Konstantstromregler
R1 Widerstand
R2 Widerstand
S1 Schalter
S2 Schalter
U_F Fahrspannung
U_K Konstantspannung
V1 Brückengleichrichter
V2 Gleichrichter
V3 Gleichrichter
V4 Lichtemitterdiode
V5 Lichtemitterdiode

Claims

1. Schaltungsanordnung und Verfahren zur Versorgung der Innen beleuchtung und/oder anderer Beleuchtungsmittel an/in Modell eisenbahnfahrzeugen mit konstanter und unterbrechungsfreier Betriebsspannung, dadurch gekennzeichnet, daß eine Akkumulatorenbatterie (4) von einem aus der Fahr spannung (7) gespeisten und geregelten Stromversorgungsteil (3) gepuffert wird und die beide in Modelleisenbahnfahrzeugen gemeinsam als zusätzliche Funktionsbaugruppe eingebaut sind.

2. Schaltungsanordnung und Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie für jede Art von Modellbahnfahrzeugen, sowohl Trieb fahrzeuge als auch alle anderen Fahrzeuge anwendbar ist.

3. Schaltungsanordnung und Verfahren gemäß Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie für jede Stromart (Gleich-, Wechsel-, Digitalstrom und/oder andere Stromarten) anwendbar ist.

4. Schaltungsanordnung und Verfahren gemäß Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie in jeder Modellbahn-Nenngröße anwendbar ist.

5. Schaltungsanordnung und Verfahren gemäß Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie die konstante Stromversorgung von elektrisch/elektro nischen Zusatz- oder Hilfsschaltungen zur Beeinflussung beliebiger Funktionen in und/oder an Modellbahnfahrzeugen übernimmt.

6. Schaltungsanordnung und Verfahren gemäß Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Schaltungsteil enthält, der, unabhängig von seiner Funktion und seinem Ausstattungsgrad, das kontrollier te Laden der Batterie erlaubt.

7. Schaltungsanordnung und Verfahren gemäß Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß sie entsprechend der Dimensionierung ihrer Leistungsfä higkeit und Kapazität ein oder mehrere Modellbahnfahrzeuge mit konstanter Spannung versorgt.

8. Schaltungsanordnung und Verfahren gemäß Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß sie Schaltmittel enthält, mit denen eine hand- und/oder fernbetätigte Ein/Ausschaltung vorgenommen wird.

9. Schaltungsanordnung und Verfahren gemäß Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß sie zum Betrieb an jedem Modellbahn-Speisesystem (z. B. Zwei-Leiter-, Drei-Leiter- oder andere Systeme) eingesetzt wird.