Licht-Fahrtrichtungsumschalter

Für meine älteren Gartenbahn-Loks wollte ich eine Fahrtrichtungsumschaltung realisieren, da die Loks bisher nur mit Glühlämpchen ausgestattet sind, welche immer in beide Richtungen und nur während der Fahrt leuchten. Im Zuge der Wiederbelebung unserer Gartenbahnanlage wurden die Loks auch gleich mit generalüberholt und mit LEDs ausgestattet.

Folgende Features sollte die neue Beleuchtung gegenüber der Alten besitzen:

  • LEDs für weniger Stromaufnahme
  • Rot / Weiß Umschaltung je nach Fahrtrichtung
  • Beleuchtung für kurze Zeit aufrechterhalten, auch wenn Zug anhält (Standlicht)

Da unsere Anlage auf Analogbetrieb ausgelegt ist und der LGB 51070 Fahrtregler eine geglättete Gleichspannung ausgibt (kein PWM), sollte das Licht schon bei möglichst geringen Spannungen angehen. Die Loks beginnen meist bei ca. 5V zu fahren (je nachdem wie viele Waggons angehängt sind). Also wurde die Beleuchtung auch für diese Spannung ausgelegt.

Schaltplan:

Die Gleichspannung des Fahrtreglers wird je nach Fahrtrichtung umgepolt. Es handelt sich vom Prinzip her also um eine Wechselspannung, je nachdem wie breit man den Integrationszeitraum sieht. Diese muss für die LEDs natürlich gleichgerichtet werden. Daher die Grätz-Brücke am Eingang der Schaltung. Da ich keine fertige B2U-Brücke gefunden habe, die weniger als 0,8V Spannungsdrop vorweist, habe ich die Brücke mit meiner Lieblings-Shottky-Diode (PMEG6030) diskret aufgebaut. Diese Diode hat eine Durchlassspannung von nur 0,38V bei einem Strom von 1A. Fließt weniger Strom, fällt dementsprechend noch weniger Spannung über der Diode ab. Der LM2940 Linearregler mit ulra-low-dropout voltage beginnt schon ab 5,4V Eingangsspannung stabil zu arbeiten. Somit leuchten die LIchter bzw. arbeitet der Mikrocontroller stabil ab einer Spannung von ca. 6V an den Gleisen. Die beiden Speicherkondensatoren sorgen für die kurzzeitige Standbeleuchtung. Die Fahrtrichtung wird von dem ATtiny Controller über zwei Eingänge erfasst und die entsprechenden Ausgänge geschaltet. Die Eingänge werden über 100k Widerstände und 3,6V Z-Dioden geschützt. Es kommt ein Controller zum Einsatz, da mit diesem die Möglichkeit besteht die Beleuchtung mittels PWM zu dimmen. Das wird für das Standlicht von Vorteil sein, da damit der Stromverbrauch gesenkt bzw. die Standlichtdauer verlängert werden kann. Die Beleuchtung der Loks ist mittels RGB-LEDs umgesetzt. Die haben den Vorteil der geringen Abmaße. Außerdem kann so die Rote LED jeder Lampe einfach dauerhaft eingeschaltet werden. Nur die blaue bzw. grüne Teil-LED werden je nach Fahrtrichtung geschalten.

Schaltplan

Die Schaltung kommt durch den Einsatz eines Mikrocontrollers mit wenigen Teilen aus. Die ersten Prototypen wurden einfach auf Lochraster-Resten aufgebaut und direkt in die Loks gebaut. Die Software für den Controller gibt es als Anhang (unten) zum herunterladen. Hier noch ein paar Impressionen vom Aufbau und ein kleines Video welches die Funktion des Schaltung im Einsatz zeigt.

// video

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