Modelo de tren bombilla incandescente (grano de trigo) a LED

Vi y me inspiré en el siguiente video.

Agregue iluminación direccional a un BIG Hauler de Bachmann utilizando diodos y bombillas de grano de trigo de 1,5 V

Tengo una locomotora Bachmann 49 Santa Fe. Es más antiguo, pero es en gran parte igual que los modelos 4-6-0. También soy un novato en lo que respecta a componentes y electrónica. Soy principalmente autodidacta a través de varios proyectos personales y jugando con LED y Arduino.

Entiendo el concepto de usar diodos para crear iluminación direccional. Compré SMD Leds (0603) .

  • El LED es resistente y superresistente, cubierta de resina para proteger los LED, tamaño del LED: 0603 LED (0,06 0,03 0,03 pulg.)
  • Los LED funcionan directamente en 3-3,3 V CC, las resistencias de 5 V/9 V/12 V están disponibles para diferentes voltajes de batería o fuente de alimentación utilizada.

Mantuve correspondencia con el compañero que hizo el video. Tenía esto que decir:

Los LED son bastante diferentes a las luces incandescentes antiguas. Dos claves: el LED necesita un cierto voltaje antes de que emita una luz decente (3 V, por ejemplo), pero un LED también necesita tener su corriente limitada (en algún lugar en el rango de 10 mA a 20 mA). El método simple es agregar una resistencia en serie para "bajar" el resto del voltaje de la fuente de alimentación y limitar la corriente. El problema con los trenes (que usan fuentes de alimentación de CC variables simples) es que el voltaje varía mucho. SI el voltaje de suministro se fijó en 12 V, entonces una resistencia de 1 K bajaría 9 V y limitaría la corriente a 9 mA (I=V/R = 9/1000 = 0,009 A o 9 mA). La pregunta es, ¿qué pasa cuando la locomotora va lenta? Puede disminuir la reactancia a 500 o 400 ohmios.

Entiendo sus puntos pero no sé cómo seguir adelante. Me gustaría al menos poder usar los LED, incluso si no tengo iluminación direccional. Indique qué método o componentes podría necesitar.

Entonces, ¿cuál es el rango de voltajes?
uh, ese video es... interesante, por decirlo suavemente. ¿Por qué exactamente están poniendo los diodos en serie con el motor? Eso parece muy desacertado.
@MarcusMüller No es una mala solución entregar 1,5 V constantes a la microbombilla de 1,5 V tan pronto como haya suficiente corriente para arrancar el motor ...
@bobflux de hecho, pero eso significa quitar ese voltaje del motor, lo que parece ser algo que no querrías hacer si quieres que el motor arranque de manera confiable
Supongo que la respuesta sería "simplemente suba el potenciómetro de voltaje un poco más";)
@Twisty, para aclarar su pregunta, necesita un circuito que encienda el LED frontal o posterior según la polaridad del voltaje de suministro, con corriente constante para que se vea mejor, y desde un voltaje de suministro de ___V a ___V (llene los espacios en blanco ). ¿Correcto?
Twisty, ¿es esta una escala HO? (Usé la escala O cuando era niño, que usa CA y no CC. Y recuerdo que los faros estaban tenues cuando el tren circulaba a baja velocidad, pero se iluminaban cuando encendía el variador).
¿Cuál es el voltaje en las vías cuando el tren avanza y cuando retrocede?
@MarcusMüller 0v a 19v desde los rieles.
@jonk este es un juego de trenes a escala G: estore.bachmanntrains.com/…
@Twisty Al leer sus respuestas a continuación, que son buenas ideas, tenga en cuenta que es posible usar dispositivos activos de germanio para reducir el voltaje de sobrecarga desperdiciado y, por lo tanto, ampliar el rango dinámico útil (obtener un rango útil más amplio) para controlar el actual. Y cuando estos circuitos comienzan a fallar (los de abajo), comienzan a parecerse más a resistencias, lo cual no es exactamente terrible. La luz simplemente se atenuará más. Probablemente aceptable.
@jonk a) Creo que los diodos Schottky serán más fáciles de obtener en esta década y edad;) b) literalmente te necesitan aquí
@MarcusMüller (A) ¡Tengo bolsas de BJT de germanio! ;) Compró acciones viejas que se encontraban en los estantes de las tiendas de propiedad única, aquí y allá, por centavos. Además, me encantaría ver una regulación de corriente activa útil con diodos Schottky. (B) ¿Por qué me necesitan dónde?
@jonk re: (A) bueno, ¡ser su propio administrador de stock de productos electrónicos tiene algo de atractivo! (B) electronics.stackexchange.com/questions/541739/… es una pregunta acerca de que un JFET es asimétrico y, con toda honestidad, nadie en esa pregunta tiene mucha idea (incluyéndome a mí) de por qué un dispositivo semiconductor tan simple puede ser que asimétrica.
@MarcusMüller Solo lee esto . Todavía no fui a tu enlace. Pero por lo que escribiste, parece que la patente cubre la pregunta. Veré el enlace en unos 10 minutos más o menos. Estoy ocupado en otra cosa.

Respuestas (2)

Este es un circuito de corriente constante bastante simple y barato:

ingrese la descripción de la imagen aquí

Aunque los LED son diodos, por lo general no tolerarán un voltaje inverso superior a 5 V, del mismo modo que los transistores no toleran un voltaje BE inverso por encima de eso, por lo que he agregado un diodo D2 que conducirá solo cuando el voltaje de suministro sea positivo para proteger los otros componentes. Para la luz delantera y trasera, necesita un circuito como este para cada luz, pero el de la luz trasera debe conectarse a la fuente de alimentación en polaridad inversa para que se encienda cuando el voltaje sea negativo.

Q1 y Q2: transistor NPN estándar como PN3904, BC547, etc.

D2: 1N4148, 1N4001, etc

La corriente se establece a través de R1 y es de aproximadamente 0,6 V/R1, para 47 ohmios, eso es 0,6 V/47 ohmios = 12-13 mA

Lo interesante de este circuito es el bajo voltaje de sobrecarga, solo agregará alrededor de 1.2V además del voltaje del LED.

¡Gracias! Esta es una toma interesante. Creo que tengo algo de NPN aquí, así que puedo probar las dos soluciones que tengo aquí.

Todo esto supone que sus rieles transportan CC, no CA. Si llevan CA, el enfoque del video no se aplica en absoluto.

La verdad es que necesitas un suministro de corriente constante² para que un LED emita una cantidad constante de luz. Tener un voltaje constante y una resistencia en serie es en efecto eso¹.

Entonces, construyes un suministro de corriente constante.

Teniendo en cuenta que necesita poder soldar esto (seguiré adelante y supondré que no ha soldado tanto), un método "anticuado" para hacerlo sería mucho más preferible que uno pequeño o efectivo.

Entonces, el famoso regulador de corriente constante LM317 es:

esquemático

simular este circuito : esquema creado con CircuitLab

El LM317 es un regulador ajustable, cuya única preocupación es que la diferencia de voltaje entre su SALIDA y ADJ sea de 1.25 V. Usar 120 Ω entre estas dos terminales significa que debe fluir una corriente de un poco menos de 10 mA.

Ahora, dado que los 10 mA deben ir a alguna parte , fluyen a través del LED. Que luego está iluminado por una corriente constante, exactamente lo que necesita. Tenga en cuenta que puede poner varios LED en serie donde pongo solo uno, siempre que la suma de sus voltajes directos sea más de aproximadamente 3 V más pequeño que el voltaje del riel.

¹ aproximadamente, por lo menos. Las características del LED cambian con la temperatura, pero eso está fuera del alcance aquí.

² La afirmación "necesita un cierto voltaje" es solo un "proxy": la corriente, que es la que provoca la emisión de luz, a través de un LED es una función exponencial del voltaje. Por lo tanto, es una muy buena idea regular la corriente en lugar del voltaje: si comete un pequeño error al regular el voltaje, de repente tiene mucha corriente que destruye el LED debido a la naturaleza de la función exponencial.

¡Gracias marcus! Haré algunas pruebas con esto una vez que pida las piezas. Construiré una placa de prueba y la probaré conectada directamente al controlador. No tengo la configuración de la pista en este momento.
¡perfecto! Los componentes Element14/farnell, digikey y rs son excelentes fuentes de componentes electrónicos, por cierto (amazon no lo es).
¡Gracias! Uso Element14, SparkFun, EvilMadScientist, Jameco y Fry's
Aquí está el circuito que construí hasta ahora: circuitlab.com/circuit/snu39u7hm34b/… Probé el LED con una batería de 3v y se enciende bien. Cuando protoboard el circuito, estoy probando con Vin entre 5v y 10v y veo una salida de aproximadamente 2.5v.
Tenía las resistencias en las posiciones incorrectas en el protoboard. Ahora veo 3.1v en la salida.
Modelo de tren bombilla incandescente (grano de trigo) a LED
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