Binnenverlichting rijtuigen: Ledstrip aan de rol

[Station W]

Hallo mede-modelspoorders.
Iemand vroeg mij hoe ik de Ledstrip van een rol van 5 meter geschikt maak voor de binnenverlichting van de rijtuigen. De voordelen zijn duidelijk: weinig stroomverbruik en een zee van licht.
Hierbij mijn verhaal, hopelijk ook begrijpelijk voor modelspoorders met niet zo veel elektronische kennis. Zie ook in de BNLS encyclopedie het hoofdstukje over rijtuigverlichting E08.07.

Het materiaal heb ik bij een webwinkel besteld:
Artikelbenaming: LED Strip 60/LED 5 meter op rol Warm Wit NON WP (WIT PCB) Los
Artikelnummer : LED03WWL-WPCB
Prijs: € 24,95 (hier komt nog € 6,95 verzendkosten bij)
Op de 5 meter zitten 300 Leds, genoeg voor ongeveer 25 rijtuigen.

Per rijtuig ook nodig als er geen decoder is toegepast:
- weerstand (1/8 Watt), waarde nog te bepalen (€ 0,18)
- gelijkrichter DB104 (€ 1,20)
- indien onontkoombaar: elco 470uF/25V (€ 1,40), volgens de BNLS encyclopedie is 35V beter.


De rol is al iets geslonken.

De Ledstrip is af te knippen op stukjes van 3 Leds (groepje) of een veelvoud hiervan. Kies een passende lengte voor het rijtuig. Zie foto voor de juiste knippositie. Het zwarte blokje tussen de Leds is een weerstandje van 151 Ohm, dat directe aansluiting aan 12V= mogelijk maakt.



Aan één kant van de geknipte strip moeten de ronde soldeereilandjes vrijgemaakt worden. Pruts hier met een mesje een stukje van de plastic omhulling af. Het materiaal is niet erg kwetsbaar maar wees toch voorzichtig met de koperbaantjes. In principe kun je hier rechtstreeks de 12V (maximaal !!) van de spoorbaan aan solderen. Als je wat zuiniger aan wilt doen kun je stripjes van 3 Leds losknippen en deze wat verder uit elkaar plaatsen. De verbindingen (van het ene soldeerrondje naar het volgende soldeerrondje) moet je dan met een stukje draad doorverbinden. Let wel goed op de plus en de min.
Je moet met 2 zaken rekening houden:
1.   De lichtsterkte in het rijtuig is nu “oogverblindend”, er moet dus gedimd worden
2.   Rijd je zonder decoder of niet-digitaal dan hangt het van de positie van de +/- van de rijspanning af of er licht brandt
Hoe je dit kunt opvangen is per systeem verschillend, mijn suggesties zie hieronder.

Rijd je digitaal en de verlichting zit aan een decoder:
Ik denk dat je kunt volstaan met de + van de Ledstrip aan een decoderuitgang te hangen. Ik ga ervan uit dat de decoder 12V= uitstuurt en bovendien dimbaar is naar de gewenste lichtsterkte. De min van de Ledstrip moet aan de algemene nulleiding van de decoder (heet dat zo?) worden aangesloten. Helaas heb ik er zelf geen ervaring mee, maar andere forumleden wel. Hierbij aan hen het verzoek om te corrigeren/aanvullen indien nodig. Als het dimmen puls gestuurd is, weet ik niet of er dan hinderlijk geknipper ontstaat. Zet hem dan voluit en gebruik een serieweerstandje (zie hieronder, vervang 8,7 in de formule voor 7,5).

Rijd je niet-digitaal (of digitaal met de verlichting direct aan de voedingsspanning):
Dan moet je een gelijkrichtertje aanbrengen tussen de binnenkomende voedingsspanning en de Ledstrip. Hiervoor is te gebruiken de DB104 of zelf te maken met 4 diodes uit de rommelvoorraad.

In het bijgaande tekeningetje is Uv de voedingsspanning van de rails en een extra weerstandje Rs, nodig om het licht te dimmen. Hieronder een rekenvoorbeeld om de waarde van de weerstand Rs te bepalen:
Uitgaande van een voedingsspanning van 12V=. De Ledstrip is (bij mij) mooi met een stroom van 2mA per groepje van 3 Leds. Het licht is dan bij normaal omgevingslicht nog goed te zien en overstraalt je netvlies niet in “nachtelijke omstandigheden”. Als je uitgaat van een gemiddeld rijtuig met 12 Leds (4 groepjes van 3) heb je dus 8mA nodig. De gelijkrichter pakt 1,2V van de voedingsspanning, de weerstandjes van 151 Ohm nog eens 0,3V. Deze Ledjes gaan branden bij een drempelspanning van 3 x 2,4V = 7,2V. Dus moet er over de extra serieweerstand 12V – 1,2V – 0,3V - 7,2V =  3,3V vallen bij 8mA. De waarde van de weerstand moet dan zijn 3,3V gedeeld door 8mA is 410 Ohm. In de elektronicawinkel wordt dat al gauw 390 Ohm. Is ook goed.
Pas op: Ik ben er vanuit gegaan dat de effectieve waarde van de digitale voedingsspanning 12V is. Waarschijnlijk is die hoger maar zoals al aangegeven heb ik hier geen ervaring mee. De berekening pakt dan anders uit.
In formule:
Rs = (Uv – 8,7) / (n x 0,002)
Hierin is
Uv = de (effektieve waarde van de) voedingsspanning
n = aantal groepjes per rijtuig

Ik heb geleerd dat Leds slecht tegen hogere sperspanningen kunnen (verkeerde polariteit). Omdat op de spoorbaan wel eens stroomonderbrekingen voor komen (o.a. door vuile rails en wielen of abrupte stopsecties) veroorzaken de motoren in de locs akelige spanningspieken door hun inductief gedrag. Ondanks dat er een gelijkrichter in het circuit is opgenomen twijfel ik of deze pieken toch niet kunnen doordringen tot de Leds. Daarom heb ik in ieder rijtuig een condensatortje C van 10nF ter beveiliging opgenomen (of zie ik spoken en valt dat allemaal wel mee?)

Rijd je niet-digitaal en bovendien met allerlei merken door elkaar:
Dan ben je een gewone ouderwetse modelspoorder zonder pretenties net als ik en heb je al gauw last van variërende “schaalsnelheden”. De ene loc begint al te racen bij 7V terwijl de andere niet vooruit te branden is met 14V. Het is dan belangrijk dat de Ledverlichting een flink spanningsbereik heeft. De truc is dan om de Ledstrip in stukjes van 2 Leds te knippen. De drempelspanning gaat dan van 7,2V naar 4,8V. Om dit weer bruikbaar te maken is dan wel wat meer knutselwerk nodig. Ik heb dit gedaan door steeds 2 Ledjes en een weerstandje van 151 Ohm aan elkaar te laten zitten en vervolgens alle losse Leds die ik daardoor overhield zelf met een weerstand van 150 Ohm aan elkaar tot groepjes van 2 te combineren. Je moet dan wel op de koperen baantjes solderen en deze dus op het soldeerpunt goed schoonmaken, behalve de plastic omhulling zit er ook lak op de printsporen. De formule om Rs te berekenen is nu iets anders, deze speelt nu zeker een cruciale rol anders branden de Leds door.
De formule is nu:
Rs = (Uv – 6,3) / (n x 0,002)
Ja het blijft behelpen: een trein die stil staat is jammer genoeg nog steeds helemaal donker.

Blijft de verlichting tijdens het rijden knipperen:
Achter de decoder verwacht ik niet dat dit probleem zich zal voordoen. Deze zal al voldoende gebufferd zijn. Doe je het zonder, dan gebeurt het absoluut zeker en wordt het tijd om je rails eens echt goed schoon te maken en idem het rijoppervlak van de wielen. Sommige fabrikanten hebben de wielen “gezwart”. Dat wordt dus schuren en polijsten tot het blanke metaal je tegemoet glimt. Ook op de baan dienen nu alle puntstukken en andere stroom onderbrekende situaties definitief te worden opgelost. Dan rijdt je Sik ook weer eens lekker. Ik heb alles onder handen genomen en er wordt  op mijn baan nagenoeg niet meer geknipperd.
Is dit nog onvoldoende dan is de oplossing een Elco van minimaal 470uF/25V (of 35V?) op de plaats van C aan te brengen. Denk om de juiste polariteit. Dit gaat dan wel zitplaatsen kosten want dit is een flinke jongen. Deze Elco kan ruzie krijgen met een pulsgestuurde snelheidsregeling. Zolang de Elco achter de serieweerstand is geplaatst zal het denk ik wel meevallen.

Tot zover mijn verhaal. Veel succes en heb je nog vragen laat het weten.



Wat knapt een eenvoudige Lima ICR hiervan op

Disclaimer: mocht iets in bovenstaande beschrijving fout zijn of voldoet het niet aan de verwachting dan spijt het me zeer, maar ik vergoed geen schade.

Groeten Henk

[Bart Sanders]

Top-tip! 

Groetjes,

Bart

[Wersitime]

Goeie tip, heb ze al besteld.

[Back to the Eighties]

Hele goede tip.

Ik heb vorige week ook zo'n LED strip gekocht en ben in Lima ICR's aan het knutselen gegaan.
Ondanks dat ik de wielen en de stroomafname helemaal schoon heb gemaakt en gecontroleerd op goede werking, blijven de LED's knipperen.

Jouw schema heb ik ook toegepast, digitaal, maar ik maak geen gebruik van een decoder.
Dus gelijkrichter, en Elco over de + en - achter de gelijkrichter.
Tevens rekening houdend met de polariteit van de Elco.
Het is een 63V 4,7 nF Elco.

Het rare is nu dat het helemaal niet uitmaakt of de Elco er wel of niet tussen zit, het geknipper blijft zoals het was.
Net of de Elco niet geladen raakt, of zich niet op tijd ontlaad bij spanningsverlies.

Rare materie die electronica  (voor een werktuigbouwer tenminste  )

Ik ga vanavond nog eens wat experimenteren, houd jullie op de hoogte.

Grtz.
Rob.

[Karst Drenth]

Het is een 63V 4,7 nF Elco.

Daar zit het probleem. Pas vanaf 220uF ( 25V ) ga je effectief wat merken Dit o.a. omdat de LEDs per 3 in serie staan. 3.65 X 3 = 11 Volt. Dus zodra de spanning op de Elko onder de 11 Volt komt is het al weer gebeurt.

Ik zou er per rijtuig 2 stuks 220uF in proberen te prutsen


Grtzz,

Karst

P.S. 220uF is 47000 maal zoveel als 4.7 nF

[Back to the Eighties]

Karst,

Bedankt voor je snelle antwoord.
Scheelt maar een factor van een kleine 50000x  .
Zo zie je maar een werktuigbouwer en electronica gaan niet echt goed samen  .

Morgen maar eens op jacht naar andere Elco's.

Wordt vervolgt.

Grtz.
Rob.

[Station W]

Ondanks dat ik de wielen en de stroomafname helemaal schoon heb gemaakt en gecontroleerd op goede werking, blijven de LED's knipperen.

Hallo Robsterdnbobster
Je hebt inderdaad een erg kleine elco gebruikt. Maar naar mijn overtuiging moet een elco niet nodig zijn. De wielen van de Lima ICR zijn gezwart. Heb je de loopvlakken helemaal glanzend blank gemaakt? Het minste spoortje kan het probleem al veroorzaken. Wat ook helpt is de sleepcontacten iets strakker laten aandrukken. Niet te gek want het rijtuig moet wel blijven rijden.
Anders toch nog een keer met de wasbenzine over de baan.

Groeten en succes
Henk
 

[Railpassie]

@Henk,
Bedankt voor plaatsen van deze draad,
Ik zelf ben geen elektronicus,maar ga binnenkort alles een uitproberen.
Kan deze informatie niet in de Wiki Opgenomen worden?
Alvast iedereen bedankt die in dit draadje hun tips geven 

Mvg Tino

[Back to the Eighties]

@Henk,
Nou heb ik door omstandigheden nog geen baan liggen.
Leg af en toe een baantje op tafel om te testen of mijn knutselkarwijtjes werken.
De rails maak ik dan altijd effe met wasbenzine schoon.
Ga de Limawielen eens goed onder handen nemen.

Nog even het volgende:
Ik heb de LED strips zonder gelijkrichter eens aan de baanspanning gelegt.
En wat blijkt, de LED's werken gewoon.
Ondanks dat de baanspanning een hoogfrequente blok/Wisselspanning is, geven ze een goed lichtbeeld.

Vraag blijft natuurlijk hoe lang ze dat volhouden.
Het is immers een hoogfrequent wisselende spanning.
De LED's knipperen dus in een frequentie die onze hersentjes niet waar kunnen nemen.
Die maken er een continue lichtsterkte van wegens capaciteitsproblemen  

Heeft iemand hier een antwoord op?

Grtz.
Rob.

[Station W]

Hallo Rob,
Dat is meteen mijn tekortkoming: ik weet te weinig van het digitale materiaal.

De Ledstrip functioneert zelf als (enkelzijdige) gelijkrichter omdat het tenslotte dioden zijn. Maar bij een echte wisselspanning krijgen ze dan ook een sperspanning te verduren en daar kunnen ze niet goed tegen.
Werkt de Ledstrip ook als je de plus en min aan de baanspanning omdraait?

Groeten Henk

[Back to the Eighties]

@Henk,

Yep, polariteit omdraaien maakt geen verschil.
Een gelijkrichter is er natuurlijk ook zo tussengezet.
Het is niet zo'n groot componentje, en natuurlijk beter voor de LED's.
Ze krijgen dan helemaal geen sperspanning/stroom voor hun kiezen.
Blijft wel overeind dat de LED's in een hoogfrequente spanning staan.
Immers de gelijkrichter doet niets aan het afvlakken van de spanning/stroom.
Daar zou de Elco dan voor kunnen zorgen.

Grtz.
Rob.

[Station W]

Dat had ik niet direct verwacht. Zou het toch zo zijn dat de digitale pulsen zich als een echte wisselspanning gedragen: een centrale nul op de ene pool en plussen en minnen op de andere pool? Anders kan ik het niet verklaren. Misschien hangt dat ook van het digitale systeem af.
Dat zou inderdaad betekenen dat een gelijkrichter toch wel ingebouwd moet worden om de Ledstrip tegen negatieve spanningen te beschermen. Dan gaat de spanning wel omhoog, vanwege het dubbelzijdige gelijkrichten.
De hoogfrequente spanning is op zich denk ik geen probleem tenzij er geknipper door ontstaat, wat niet het geval is als ik je eerdere bericht lees.

Hopelijk leest er een digitaal-specialist mee.

Groeten Henk

[Back to the Eighties]

Heb nog effe wat gegoogled op het web en wat gevonden.

http://people.zeelandnet.nl/zondervan/digispan.html#dcc
Het is een pagina uit de website van Klaas Zondervan.
Volgens mij geen onbekende op dit forum.

Ik heb een Multimaus die DCC praat met de decoders op de baan.
Het is dus een soort wisselspanning die niet sinusvormig verloopt maar in de vorm van een pulstrein in de tijd gezien.
De gelijkrichter zal de negatieve pulsen omzetten in positieve pulsen.
Als het een zuivere blokspanning is, is het volgens mij geen probleem.

En yep, als er een digitaal-specialist meeleest, dan graag feedback.

Grtz.
Rob.

[Station W]

Hallo Rob,
Die Klaas van ons heeft de hele zaak al voor ons in kaart gebracht. Je hebt helemaal gelijk. Het is een echte wisselspanning.
Maar ik lees ook dat het gaat met 18V. Dat is gevaarlijk veel voor onze Ledstrip. Zet er maar een flinke serieweerstand in. Met de natte vinger: 1 kOhm.

Groeten Henk

[Remunj]

Zou het toch zo zijn dat de digitale pulsen zich als een echte wisselspanning gedragen: een centrale nul op de ene pool en plussen en minnen op de andere pool? Anders kan ik het niet verklaren. Misschien hangt dat ook van het digitale systeem af.

NEE ! Een digitale spanning is GEEN wisselspanning. Wisselspanning komt uit je wandcontactdoos.
Een digitale spanning is een blokspanning waarin de digitale informatie gecodeerd zit. Het is dus ook geen zuivere blokspanning maar een varierende blok afhankelijk van het gebruikte protocol.

Het is dus een soort wisselspanning die niet sinusvormig verloopt maar in de vorm van een pulstrein in de tijd gezien.

Zie hierboven.
Precies zo als Klaas het ook zo duidelijk uitlegt.

Gr.
Eric