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Illuminazione carrozze (LED)

Ecco qua le istruzioni su come costruire l'illuminazione per le carozze. Innanzitutto bisogna fare un po' di conti ed avere un minimo di conoscenza di elettronica.

 

Lo scopo é quello di costruire due circuiti, uno di stabilizzazione e uno di illuminazione.

 

SELEZIONE DIODI:

Lo so, per questo argomento ci vorrebbe un documento a se. Diodi se ne trovano di tutti i tipi e di tutti i colori. Selezionare i diodi è un grosso lavoro e ci vuole un pizzico di fortuna.
Io i diodi li ho acquistati su un grosso rivenditore online di componenti chiamato **. Questi sono
quelli che ho provato:

Marca: Osram Topled
Modello: LYT676Q2T126020R18Z
Colore: giallo
Involucro: PLCC2 (lo vedete nelle foto sotto)
Codice articolo:  497-5188

Questo LED ha le seguenti caratteristiche:
Tensione di soglia: 2V
Corrente nominale: 20mA

Vi assicuro che a 20mA è talmente luminoso che se ci fossero delle vere persone nelle carrozze sarebbero accecate immediatamente :)
Io dopo un po' di prove ho visto che 12mA sono piu' che sufficienti (anche troppo, scenderei anche a 10...).
Come fare a sapere se la luce che fa il LED acquistato è giusta?

VI RICORDO CHE è LA CORRENTE CHE DECIDE LA LUMINOSITA' DEL LED. PIU' è ALTA PIU' IL DIODO è LUMINOSO.

Per fare delle prove ci vorrebbe un alimentatore variabile....ma noi ce l'abbiamo gia'...si chiama trafo märklin :)
Si costruisce il circuito di stabilizzazione e si mette come R1 una resistenza da 680 ohm e si monta un solo LED.
Si collega il circuito al trasformatore su B e O.
Adesso si puo' muovere la levetta del trafo finche' non troviamo la luminosita' che ci piace (p.es. la si prova in una carrozza direttamente).
Si prende il tester e si misura la tensione (V continua) che cade sulla resistenza

Dopo di che si ricava la corrente con la formula I=V/R=V/680
Esempio: la tensione misurata è 9.5V, la corrente è di circa 14mA

Cosi' abbiamo trovato la corrente che crea la luce voluta per tutti i diodi di quella marca.

 

 

SCHEMI e COMPONENTI:

 

Il circuito di stabilizzazione (Disegno 1) é composto dai seguenti componenti:

 

B1 = ponte a diodi (converte la tensione da AC a CC)

C = capacita' filtro per eliminare sfarfallio dei LED

R1= resistenza di limitazione

 

Ponte a diodi:

Io uso un ponte SMD modello MB2S-E3 o similari. Si puo' fare anche con diodi normali.

Capacita':

non é critica, io uso 2uF, non polarizzati. Piu' é grande meglio é ma bisogna litigare con lo spazio...

 

Il circuito di illuminazione (Disegno 2) é composto dai seguenti componenti:

 

D1...Dn = diodi SMD, involucro tipo PLCC2 o simili (I diodi devono essere identici e possibilmente acquistati insieme.)

Striscia di rame adesivo: viene venduto in rotolo larghi 1cm; costa un po' (25 euro per 33 metri) ma ti basta per moltissime carrozze e altro (io ho diviso le spese con altri modellisti :) )

 

 

DIMENSIONAMENTO:

 

Quanti diodi mettere? Come mettere i diodi???

 

Ho preparato un file excel per calcolare la resistenza R1:

 

http://www.3rotaie.it/3r_Documenti/Tips.htm

ATTENZIONE: questo file excel calcola la resistenza solo per il circuito indicato

nelle figure. Altre combinazioni sono da valutare differentemente.

 

I campi sono i seguenti:

Alimentazione = tensione alimentazione massima, tipicamente sono 16 V

Vg ponte = perdita tensione ponte a diodi tipicamente di 1.2V (se si usa un solo diodo vale 0.6 V)

Nr diodi correttivi = sono il numero di diodi correttivi eventualmente da aggiungere (tipicamente 0)

Vg LED = tensione di soglia nominale del LED (tipicamente 2V per diodi SMD, ma dipende dal colore e dal produttore, questo dato é da ricavare dai datasheet)

Numero LED = numero di LED in serie (D1...Dn) da installare nella carrozza

 

Inserendo i dati sopra esposti si ricavono i seguenti risultati:

Potenza R = potenza dissipata dalla resistenza (tipicamente <150mW), da confrontare con quella massima dissipabile dalla resistenza

R = valore da dare alla resistenza R1: in commercio non trovi tutti i valori di resistenza, ma vedi di trovare quello piu' vicino, o ne metti due in serie (somma delle due resistenze). Un margine del 10% è tollerato.

Esempio: 315 ohm = 270 + 47ohm oppure 330 ohm
Esempio: 460 ohm = 390 + 68ohm oppure 470 ohm

Una tabella delle resistenze la trovi nel file excel sopra riportato.

 

 

SE IL VALORE DI R é NEGATIVO O MOLTO BASSO (<50 ohm) NON é POSSIBILE COSTRUIRE IL CIRCUITO CON I DATI IMMESSI

OCCHIO ALLA POTENZA: SE é TROPPA LA RESISTENZA SI SCALDA TROPPO E PUO' FONDERE LA PLASTICA INTORNO

 

 

 

COSTRUZIONE:

 

Il circuito di stabilizzazione viene costruito su una basetta millefori saldando i componenti.

 

Il circuito di illuminazione viene costruito nel seguente modo:

 

- Si prende una striscia di cartoncino (non carta) e la si ritaglia larga 1 cm e lunga quanto basta per occupare la carrozza (immagine 3-A)

- Si ritaglia una striscia di rame adesivo e la si adagia al centro del cartoncino (immagine 3-B)

- con una penna si marcano i punti dove posizionare le luci (occhio alle pareti nella carrozza, fare una stima del punto di diffusione migliore) (immagine 3-C)

- con una penna segnare il polo + e - alle estremita' (immagine 3-C)

- con un taglierino tagliare via circa 2mm di rame nei punti dove piazzare i LED (immagine 3-D)

- saldatore in mano: stagnare le 2 estremita' e un lato solo di tutti i LED (immagine 3-E)

- saldatore in mano: piazzare il LED e saldare il lato gia' stagnato (cosi' viene fissato e affonda bene nello stagno) (occhio alla polarita') (immagine 3-F)

- fare il punto precedente per tutti i LED

- saldatore in mano: saldare l'altro lato di tutti i led (immagine 3-G)

- controllare con un tester in modalita' diodo che tutti i led sono "vivi"

- saldare alle estremita' i fili che andranno poi al circuito di stabilizzazione (immagine 3-H)

 

Mi raccomando controllare che tutte le saldature siano ok e che le polarita' dei diodi siano rispettate.

 

I circuiti vengono montati nella carrozza, mi raccomando a non fare corto circuiti semai usare nastro adesivo.

 

TEST e PROVE:

Due test raccomando prima di sigillare il tutto:

Test corrente:
Si alimenta il circuito dal binario e si misura la tensione che cade sulla resistenza R1 con un voltmetro in V (continua).

Si esegue il calcolo: I=V/R=(V letta)/R1
La I risultante deve avvicinarsi al valore calcolato con il file excel.

Test calore:
Alimentare il circuito dal binario per almeno 5 minuti. Provare a sentire il calore della R1 col dito: OCCHIO CHE CI SI PUO' SCOTTARE. Se la resistenza è fredda o tiepida, tutto ok. Il calore dipende è proporzionale ai mW calcolati con il file excel.

 

 

MODIFICHE AGGIUNTIVE:

 

LED "difettoso" in cabina:
è possibile aggiungere una resistenza IN PARALLELO ad un LED per simulare uno scompartimento "spento" o con la luce difettosa (Vedi immagine 4).
per questo bisogna sapere quanta corrente ci serve per illuminare il diodo "difettoso", rimando alla sezione "SELEZIONE DIODI"
Una volta stabilita la corrente che vogliamo usare per quel LED la immettiamo nel file excel nel campo "Corrente LED "rotto"" (pagina "Funzioni speciali") e voila'...abbiamo la resistenza nel campo "R2" da montare in parallelo al LED.

 
CONCLUSIONI 

 

Questo video mostra le mie carrozza in lamierino con l'illuminazione montata:

http://www.youtube.com/watch?v=i8iQ7friufU

Per ogni carrozza ho usato 6 LED gialli.

 



Immagine 1


Immagine 2


Immagine 3


I due circuiti montati


Dettaglio circuito stabilizzazione


Dettaglio LED montati


LED accesi


Risultato finale


Striscia con i LED a vista


Immagine 4