Lastregulierung

Aus DC-Car
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Mit der Lastregulierung soll die Kraft erhalten bleiben, die voreingestellt wurde.
Viele meinen ein Car-System würde damit bei Berg- und Talfahrt die gleich Geschwindigkeit fahren.
Das wäre ein aufwendig einzustellende Lastregulierung. Messtrecken, die das beweisen, habe ich noch nicht gesehen.
Dafür wäre ein Tempomat nötig. Der arbeitet aber anderes.

Funktion der Lastregulierung

Beispiel Bohrmaschine

Wenn eine Bohrmaschine bei langsamer Drehzahl auf eine Hindernis stößt wird mehr Kraft (Leistung) benötigt.

Da nicht die Spannung (230 Volt) oder der Strom (abhängig von der benötigten Kraft)reguliert wird, muss ein Trick angewendet. Puls-Weiten-Modulation PWM.

Die Bohrmaschine wird mit mehr oder weniger breiten Impulsen von 230 Volt angesteuert.
So wird die Leistung und damit die Drehzahl reduziert.
Spannung * Strom * Ein/Ausschaltverhältnis = Leistung
Aus 230 V * 1 A * 0,0 = 0 Watt
Halbe Last 230 V * 1 A * 0,5 = 115 Watt
Volllast 230 V * 1 A * 1 = 230 Watt

Das hat aber einen Rechenfehler. Der Strom ändert sich mit der Belastung.

  • Keine Last wenig Strom (vielleicht 0,2 A)
  • Große Last maximal möglicher Strom ( In dem Beispiel 1 A)

So kann nur bei Volllast die Rechnung richtig sein und damit die Drehzahl stimmen.(Sofern keine Überbelastung vorliegt)
Bei Halblast kann der Strom 0,2 bis 1 A sein. Das bedeutet die Drehzahl ist abhängig von der Belastung.

Um dem entgegen zu wirken muss wieder die Elektronik mit einer "Lastregulierung" eingreifen.
Wird wenig Kraft benötigt, erkennt das die Elektronik und macht die Impulse schmaler. (Weniger Leistung)
So wird kürzer Spannung auf den Motor gegeben.
Umgekehrt Wird mehr Kraft benötigt, erkennt das die Elektronik und macht die Impulse länger. (Mehr Leistung)
So wird länger Spannung auf den Motor gegeben.

Allerdings funktioniert das nur bei niedrigen Drehzahlen.
Bei voller Aufsteuerung liegt bereits 100% Leistung an, mehr geht nicht.

Bei der Modelleisenbahn

Bezogen auf die Modellbahn bedeutet das:
Die Leistung muss von vornherein eingeschränkt sein um aufregeln zu können.
Da die Motore bei 70% bereits eine angemessene Geschwindigkeit bringen genügend Reserve da.

Car-Systemen

Allgemein

Bei den Akku betriebenen Straßenfahrzeugen ist das etwas anders.
Die Motore sind meisten 1,0 bis 2 Volt in Ausnahmefällen 3 Volt.
Mit NiMH-Akkus 1,2 Volt brauchen die bereits voll Leistung, um eine angemessene Spitzengeschwindigkeit zu fahren.
Bei den 2,4 Volt Fahrzeugen wäre je nach Antrieb eine kleine Reserve vorhanden.
Mit Lipoakkus 3,6 Volt betriebenen Fahrzeugen ist mehr Reserve um Aufsteuern vorhanden

Carsystem mit Lipo-Akku

Das Spräche für Lipo-Akkus, doch die haben ihr eigenen Tücken.
Stichworte: Kurze Lebensdauer unter 500 Ladezyklen, sofort defekt bei Unterspannung, Brandgefahr bei Kurzschluss, usw.

Nun kommen aber ein anderes Problem dazu.
Der Einschaltimpuls schalte die 3,6 Volt des Akkus auf den 2 Volt Motor.
Es fließt somit fast doppelt so viel Strom durch die Motorwicklung wie eigentlich vorgesehen.
Damit wird der Motor wärmer als normal.
Da ein solches Fahrzeug nicht wie ein Rennwagen über die Straße jagen soll, ist der Decoder ständig im Impulsbetrieb.
Es muss auf ca. 40% gedrosselt werden, um eine passend Spitzengeschwindigkeit zu bekommen. Laut Decoder fährt es weniger wie Halbgas, fährt aber mit der richtigen Geschwindigkeit auf der Straße bis ein Berg kommt.
Nun wird es viel langsamer, weil die eingestellt Leistung nicht ausreicht.
Das ist auch schon bei engen Kurven mit dem Geschwindigkeitsmesser SC=Speedcontrol zu sehen.

Nach einem Einschaltimpuls kommt die Ausschaltphase. In der erzeugt eine Motor mit hoher Stromaufnahmen eine Spannung von über 80 Volt.
Das kann die Elektronik zerstören.
Diese Rückspannung wird bei einer Lastregulierung zum Erkennen des Leistungsbedarfs benötigt.
Sie wird beim nächsten Einschaltimpuls kurzgeschlossen. Das ist eine EMK-Bremse.
Der Motor wollte eigentlich schneller weiterdrehen, weil die Spannung einer höheren Drehzahl entspricht, wird aber durch den Impuls wieder gebremst.
Auch das erzeugt Wärme.

DC-Car ohne Lastregulierung

Da die verschiedenen Motore unterschiedlich reagieren kann man bei DC-Car die Steuerungsfrequenz in der CV22 umstellen.
In der Regel werden DC-Cars mit 1,2 bzw. 2,4 Volt betrieben. So liegt die Spannung im Arbeitsbereich des Motor.
Eine Überhitzung wird damit vermieden.

1,2Volt Fahrzeuge

Ein DC-Car mit 1,2 V fährt meistens Vollgas auch im Decoder ist (100%) eingestellt. Daher ist die Geschwindigkeit vom Akku abhängig.
Es wird am Berg geringfügig langsamer. Bergab bremst der Akku den Motor ab. Es wird nur wenig schneller gefahren.
Das ist von dem Motor, der Übersetzung und der Kapazität des Akku abhängig.
Nachteil: der Spannungswandler brauchen für die Beleuchtung 30% mehr Strom, was die Fahrzeit verkürzt.
Vorteil: PKW wie Audi A6, VW Passat , Mercedes E-Klasse fahren bis zu 3 Stunden.

2,4Volt Fahrzeuge

Ist ein 2,4 V Fahrzeug für die Spitzengeschwindigkeit mit DC-Car abgeregelt, fährt es in der Regel mit 70-80%
Es wird am Berg langsamer. Bergab bremst der Akku den Motor nur wenig ab. Es wird dadurch etwas schneller fahren.
(Doch so ist es auch im richtigen Straßenverkehr. Die 40 Tonner kommen auch mit Vollgas nicht mit 90 km/h die Kasseler Berge hoch.) Nachteil: der Spannungswandler brauchen für die Beleuchtung 10% mehr Strom und ist in PKW kaum machbar.
Vorteil: VW Bus 1,5 Stunden, Mercedes Sprinter 3 Stunden, LKW 5 Stunden (Wechselakku AAA)

Besondere Funktionen im DC-Car

Um das Anfahren bei langsamer Fahrt zu ermöglichen, die meisten Fallerantriebe haben eine hohe Mindestgeschwindigkeit, hat DC-Car die Anlaufunterstützung/Anfahrhilfe. Jeder DC-Car-Fahrzeugdecoder ist damit ausgerüstet.
Mit der CV56=1 wird die eingeschaltet.
Das erfüllt den gleich Zweck wie die Lastregulierung bei anderen Systemen.
Das kann aber bei schlechten Antrieben auch nichts bringen. Daher sind die original DC-Car-Antrieb zu empfehlen. DCACI46 und DCACI26. Bei Nachbauten ist die Qualität schlechter. Siehe den Vergleich aus der Praxis Antrieb-Vergleich