Samstag, 1. August 2015

Stromstoßschalter selbstgebaut

Letztes Jahr stellte ich hier eine Schaltung vor, mit der ich im Nachhinein sehr unzufrieden bin. Mit nur einem Taster wurde eine Weiche gestellt. Möglich macht dies ein Stromstoßschalter, der bei jeder Betätigung zwischen zwei Zuständen wechselt. Um einen besseren Schutz gegen das Durchbrennen des Weichenantriebs zu verwirklichen, wurde ein neuer Entwurf benötigt.


Für Stromstoßschalter gibt es durchaus noch mehr Anwendungen. Wenn man eine Schaltfunktion von verschiedenen Orten aus auslösen will, erlauben sie eine einfache Verdrahtung. Es sind nur ein Draht und ein Taster zum Ein- und Ausschalten nötig. Mit Relais aus dem Elektronikversand sind sie auch für einen größeren Betriebsspannungsbereich anwendbar als der alte Entwurf auf Basis eines Fahrtrichtungsumschalters von Märklin. Hier stelle ich zwei solcher Stromstoßschalter vor.

Variante für Wechselspannung


Das Relais AGQ2104H ist bistabil und reagiert auf die Polarität des Stromes, der es durchfließt. Im Ruhezustand wird der Kondensator C jeweils über eine Diode geladen. Das Entladen erfolgt, sobald der Taster S betätigt wird. Das Relais ändert dann seinen Schaltzustand und C wird nun mit entgegengesetzter Polarität geladen.

Stromstoßschalter für Wechselspannung
C = 10 µF, R1 = 10 kΩ , R2 = 470 Ω, D1,2 = 1N4148

Die Schaltung kann auch mit digitaler Gleisspannung gespeist werden. Für Märklinfahrer nützlich: Es kann gegen Masse geschaltet werden, so dass stets ein gemeinsamer Rückleiter verwendet wird. Damit kann der Stromstoßschalter mit Tastern, Schaltgleisen, Reedkontakten etc. ausgelöst werden.

Fertiger Stromstoßschalter. Der Kondensator befindet sich auf der Rückseite.

Ein Umschalter des Relais ist potentialfrei, kann also beliebig eingesetzt werden. Wer über den anderen noch etwas schalten will, der muss Sperrdioden einsetzen, damit der Kondensator nicht über die Last entladen wird.

Variante für Gleichspannung


Wer nur Gleichspannung zur Verfügung hat, braucht zwei Kondensatoren. Es können Elkos verwendet werden. Das Relais wird als Polwender beschaltet. So wird über R1 und R2 jeweils ein Kondensator ge- und der andere entladen. Ein Druck auf den Taster S, und die  Differenz beider Kondensatorspannungen liegt am Relais an.

Stromstoßschalter für Gleichspannung
C1,2 = 33 µF, R1,2 = 10 kΩ , R3 = 470 Ω

Leider sind bei diesem Entwurf die Relaiskontakte nicht mehr potentialfrei. Außerdem kann man nun nicht mehr die gemeinsame Masse als Rückleiter für den Taster verwenden. Es sind also zwei Anschlussdrähte zum Taster notwendig.

Stromstoßschalter mit LEDs zur Statusanzeige

Dafür hat man nun einen Polwender. Man kann die Schaltung also benutzen, um die Drehrichtung eines Motors zu ändern. Das kann auch ein Weichenmotor sein. Auch Lichtsignale lassen sich so ansteuern.

Formel für den Relais-Vorwiderstand


Abhängig von der gewählten Betriebsspannung muss der Relais-Vorwiderstand angepasst werden. Dabei hilft diese Formel:

RV = RR (UB - UR) / UR

RV = Vorwiderstand
RR = Widerstand der Relaisspule
UB = Betriebsspannung (Bei Wechselspannung noch mit 1,41 multiplizieren!)
UR = zulässige Betriebsspannung des Relais

Thermische Probleme sind bei keinem Relais zu erwarten, da die Spannung jeweils nur kurzfristig anliegt. Aber möglicherweise würde eine zu hohe Betriebsspannung zu starkem mechanische Verschleiß führen. Da ich nicht weiß, wo genau die Belastungsgrenze liegt, dimensioniere ich die Schaltungen nach den Herstellerangaben.

Anwendung: Weichenantrieb


Nimmt man zwei Dioden und einen Kondensator hinzu, so kann man mit dem Stromstoßschalter einen Weichenantrieb ansteuern. Die Schaltung wurde bereits im Artikel Weichenbedienung mit Schaltern vorgestellt. Hier wie dort gilt, dass die Endschalter des Antriebs überbrückt werden müssen.

Weichenantrieb am Stromstoßschalter für Gleichspannung

Damit ist ein Durchbrennen des Weichenantriebs ausgeschlossen.

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Weichenbedienung mit einem Taster
Weichenbedienung mit Schaltern

Kommentare:

  1. Wie kann ich bei der Variante für Wechselspannung eine LED für den jeweiligen Schaltzustand einbauen? Also eine LED soll leuchten wenn die Weiche abzweigt, eine andere wenn die Weiche auf gerade steht

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    1. Ich habe probehalber eine der vielen möglichen Varianten umgesetzt: http://mobatechnikblog.blogspot.com/2016/11/optische-anzeige-fur-stromsstoschalter.html

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