Schaltung schaltet nicht sicher

Hallo, ich habe da schon wieder ein Problem, doch vorerst special thx an Peter(TOO) (das mit dem Transistor und der 5V Begrenzung hat dann doch noch funktioniert:wink: Jetzt aber folgendes:
Ich habe bis jetzt eine Schaltung gebaut, die mir ein Signal einer Eisenbahnplatte steuert und zwar mit Zugbeeinflußung und allem Pipapo.
Als Logik habe ich CMOS IC´s z.B vom Typ Hef4069BP mit 5V verwandt. Trocken funktioniert die Schaltung einwandfrei und die Logik ist auch richtig. Wenn ich diese aber an die Eisenbahn anschließe, liegen da noch Weichen rum, die jeweils ein Relais mit zwei Spulen enthalten. Diese Spulen werden mit 16V und Max 1,2 A Gleichstrom gespeist. Leider MUSS ich für beide Systeme den selben Rückleiter, was nämlich ein Schienenstrang ist verwenden. Nun verhält es sich so, daß manchmal wenn ich eine Weiche (Spule) schalte, die FF meiner Logik setzen, obwohl sie dieses ja nicht sollen. Ich bin leider noch nicht so vom Fach, dachte mir aber, daß durch die schon relativ hohe Induktivität unzulässige Ströme im Rückleiter fließen, die mir dann die Logik durcheinander bringen, wesegen ich vorerst die Ein- und Ausgänge aller IC´s mit Kondensatoren parallel geschlossen habe. Dabei habe ich sowohl die größten ELKO´s genommen (4,7mF) und dann auch die größten Keramikkondensatoren (1mikroF) die ich auftreiben konnte. Leider bisher ohne Erfolg. Ist mein eingeschlagener Weg der richtige, und habe ich bisher nur zu wenig gepuffert oder liege ich total falsch? Welche Möglichkeiten gibt es sonst noch, bzw. was mache ich verkehrt?
Vielen Dank für Eure Hilfe und einen schönen Tag noch, Sebastian

Hallo Sebastian,

Hallo, ich habe da schon wieder ein Problem, doch vorerst
special thx an Peter(TOO) (das mit dem Transistor und der 5V
Begrenzung hat dann doch noch funktioniert:wink:

Bitte.

Leider bisher ohne Erfolg. Ist mein eingeschlagener
Weg der richtige, und habe ich bisher nur zu wenig gepuffert
oder liege ich total falsch? Welche Möglichkeiten gibt es
sonst noch, bzw. was mache ich verkehrt?

  1. Wie erzeugst du die +5V für die Logik ??
    Wenn du einen 7805 verwendest solltest du auf jeden Fall 220nF und 100nF, am besten Keramik-Kondensator, direkt am Eingang und Ausgang des 7805 platzieren (Im Datenblatt steht zwar, dass die nicht benötigt werden, die Praxis hat aber immer etwas anderes bewiesen).
  2. Wie ist das ganze verdrahtet ?
    Hier kommt es auf die „geographische“ Verdrahtung an, nicht auf die elektrische.
  3. Die Spulen werden ja mit Gleichspannung betrieben, also versuche diese mit einer Freilaufdiode zu entstören.

MfG Peter(TOO)

  1. Wie erzeugst du die +5V für die Logik ??
    Wenn du einen 7805 verwendest solltest du auf jeden Fall 220nF
    und 100nF, am besten Keramik-Kondensator, direkt am Eingang
    und Ausgang des 7805 platzieren (Im Datenblatt steht zwar,
    dass die nicht benötigt werden, die Praxis hat aber immer
    etwas anderes bewiesen).

die +5V kriege ich bisher von einem alten ATX 300 Watt Netzteil
die +16V von einem Eisenbahntrafo, der mir maximal 1,2A ausgibt.
Die Masse von dem Netzteil habe ich mit dem Minus des Eisenbahntrafos zusammengelegt

  1. Wie ist das ganze verdrahtet?
    Hier kommt es auf die „geographische“ Verdrahtung an, nicht
    auf die elektrische.

Sämtliche IC´s sind auf einer ca 10 x 10 cm Platine via Steckmodulen aufgesteckt. Ich habe leider wenig Rücksicht auf die geographische Lage genommen, sondern vielmehr darauf geachtet, diese so anzuordnen, daß sich keine Leitung kreuzt. Die Ic´s haben grundsätzlich wenigstens 2cm Abstand voneinander. Die Spulen liegen direkt auf der Eisenbahnplatte, also in einem Abstand von ca 30cm bis 400cm von der Platine. Der Hinleiter aller Spulen kommt von dem Pluspol des Eisenbahntrafos. Der Rückleiter der meisten Spulen geht über manuelle Schalter an den Minuspol des Trafos. Einige Spulen werden aber auch von der Lok quasi automatisch betätigt. Diese gehen an einen Taster am Schienenstrang,den die Lok beim überfahren an diesen selbst schließt. Diese Lok setzt aber auch ab und zu mal die Logik der Signalsteuerung gegen Masse, weswegen es schlecht mit Potentialtrennung aussieht.

  1. Die Spulen werden ja mit Gleichspannung betrieben, also
    versuche diese mit einer Freilaufdiode zu entstören.

Das heißt ich muß vom Rückleiter der Spule zum Hinleiter der Spule parallel zur Spule eine Diode einbauen?
Danke erneut

Hallo Sebastian,

Die Masse von dem Netzteil habe ich mit dem Minus des
Eisenbahntrafos zusammengelegt

Wo ?

  1. Wie ist das ganze verdrahtet?
    Hier kommt es auf die „geographische“ Verdrahtung an, nicht
    auf die elektrische.

Sämtliche IC´s sind auf einer ca 10 x 10 cm Platine via
Steckmodulen aufgesteckt. Ich habe leider wenig Rücksicht auf
die geographische Lage genommen, sondern vielmehr darauf
geachtet, diese so anzuordnen, daß sich keine Leitung kreuzt.
Die Ic´s haben grundsätzlich wenigstens 2cm Abstand
voneinander.

Ein typisches Problem gibt es z.B. bei Verstärkern:
Im Schema ist einfach alles an Masse angeschlossen. Verbindet man diese Anschlüsse einfach irgenwie miteinander, möglichst noch mit einer dünnen Leiterbahn, so brummt es ganz gewaltig. Deshalb macht man eine Sternmasse, d.h. alle Anschlüsse führt man mit einer eigenen Leiterbahn an einem Punkt zusammen und schon brummt es nicht mehr. Das Schema ist aber noch das gleiche.
Das Problem ist, dass wenn über eine Leiterbahn oder ein Draht ein Strom fliesst, ergibt das einen Spannungsabfall an dieser Verbindung, das kann dazu führen, dass dein Flip-Flop schaltet. Es kann aber auch sein, dass du die Störung irgendwie über die +5V aufliest.
Allerdings kann ich so etwas nicht am „normalen Schema“ sehen, was du alles falsch gemacht hast. Es liegt da sehr viel an deinem konkreten Aufbau. Allerdings hast du vieleicht auch noch ein paar Fehler, störtechnisch gesehen, in deiner Schaltung.

Die Spulen liegen direkt auf der Eisenbahnplatte,
also in einem Abstand von ca 30cm bis 400cm von der Platine.
Der Hinleiter aller Spulen kommt von dem Pluspol des
Eisenbahntrafos. Der Rückleiter der meisten Spulen geht über
manuelle Schalter an den Minuspol des Trafos. Einige Spulen
werden aber auch von der Lok quasi automatisch betätigt. Diese
gehen an einen Taster am Schienenstrang,den die Lok beim
überfahren an diesen selbst schließt. Diese Lok setzt aber
auch ab und zu mal die Logik der Signalsteuerung gegen Masse,
weswegen es schlecht mit Potentialtrennung aussieht.

Machbar ist das schon, aber an muss die „Tricks“ kennen und die gewinnt man hauptsächlich durch Erfahrung.

  1. Die Spulen werden ja mit Gleichspannung betrieben, also
    versuche diese mit einer Freilaufdiode zu entstören.

Das heißt ich muß vom Rückleiter der Spule zum Hinleiter der
Spule parallel zur Spule eine Diode einbauen?

Ja, und zwar so, dass die Diode sperrt wenn die Spule eingeschaltet ist. Zudem muss diese Freilaufdiode möglichst direkt an der Spule angeschlossen werden. Spulen erzeugen beim Ausschalten problemlos Gegeninduktions-Spannungen von einigen 100V, deshalb bilden sich am Schalter aus gerne Funken, vor allem beim Ausschalten.

Weiterhin hast du den Fehler gemacht möglichst grosse Kondensatoren zur Entstörung zu verwenden, das bringt auch nicht viel, da Elkos eine relativ grosse Induktivität in serie zum eigentlichen Kondensator besitzen, wodurch schnelle Impulse gar nicht abgeblockt werden können.
Deshalb sin Keramik-Kondensatoren wesentlich besser zur Entstörung geeignet. Meist verwendet man Wrte um 100nF. Weierhin sollte man bei Eingängen einen Widerstand in serie schalten und dahinter den Kondensator, dadurch bildet manb einen Tiefpass, welcher schnelle Impulse ausfiltert.

Weieter Probleme kommen auch noch von mechanischen Schaltern. Diese schalten nicht sofort, sondern Prellen, d.h. nachdem der Kontakt geschlossen hat sprint er wieder hoch und unterbricht wieder. Je nach Schaltertyp und art der Betätigung liegt diese Prellzeit im Bereich von 5ms bist einige 100ms. Deine Logik erkennt dadurch mehrere einzelne Impulse, was je nach Schaltung auch zu Fehlern führt.

Grundsätzlich ist bei deinem Störproblem noch anzumerken, dass nicht ein einzelner Faktot die Ursache ist, sondern die Summe aller Punkte die nicht ganz 100% ausgeführt wurden.

MfG Peter(TOO)

MfG Peter(TOO)