Wagon verlichting met LED’s

In dit zelfbouw project vervangen we de oude wagonverlichting met gloeilampjes door een moderne variant met LED’s. Daarbij passen we een eenvoudige schakeling toe die ervoor zorgt dat de verlichting in de wagons niet knippert en nog een tijdje blijft doorbranden als de rail al stroomloos is.

Wat is een LED (Light Emitting Diode)? 
Een LED is een diode (een elektronische component) die stroom slechts in een richting doorlaat. Het bijzondere aan dit soort diodes is dat zij licht uitzenden als er een elektrische stroom in de doorlaatrichting doorheen loopt.
Kijk voor meer informatie over LED’s eens op https://nl.wikipedia.org/wiki/Led.

Bekijk een filmpje van de verlichte trein in de praktijk.

bij daglicht:

For privacy reasons YouTube needs your permission to be loaded. For more details, please see our Privacy.
Ik Accepteer

bij nacht:

For privacy reasons YouTube needs your permission to be loaded. For more details, please see our Privacy.
Ik Accepteer

Voorbereiding

We halen allereerst de gloeilampjes en sleepcontacten zoals hieronder uit de wagons halen, op het sleepcontact in een wagon na. Zelf heb ik hiervoor de sluitwagon (voor goederen) gekozen. De bestaande verlichting kan natuurlijk per wagon-type verschillen maar het inbouw principe blijft hetzelfde.

image016

Het werken met een enkel sleepcontact heeft een voordeel en een nadeel. Het nadeel is dat elke wagon via een kabeltje moet worden verbonden met de volgende wagon. Wanneer het treinstel altijd in deze combinatie wordt gebruikt is dat prima maar je kunt de wagons niet meer van elkaar splitsen via een ontkoppelrail. Het voordeel is echter meervoudig. Er is maar een sleepcontact nodig (minder geluid) en de gelijkrichting is maar een keer nodig.

Vervolgens nemen we een LED-strip zoals die her en der te koop zijn:

image007

image013

Deze knippen we in stukjes op de plek die in de beschrijving van de strip is aangegeven. Elk stukje van de strip (met drie LED’s) kan op de aangegeven plek worden doorgeknipt en aangesloten op een gelijkspanningsbron (bijvoorbeeld 12 Volt).

image008

De LED-stripjes (voor elke wagon een, bij groter wagons twee) mogen alleen op een gelijkspanning worden aangesloten. Bij een wisselspanningsysteem zoals Märklin moet de spanning worden gelijkgericht. Dat doen we met een diode (1N1004), een condensator (4700uF) en een weerstand van 470 ohm. Deze weerstand beperkt de stroom over de LED’s. Wanneer de LED’s te zacht branden kan deze weerstand eventueel worden verlaagd.  Niet te laag want bij een te hoge spanning, zoals bij omschakelen van de rijrichting, kunnen de LED’s sneuvelen.
De LED-stripjes zelf bevatten nog een weerstand van 150 Ohm in serie voor een gelijkmatige stroomverdeling over de stripjes van drie stuks LED elk.

image001
image011

Schema 1

Het schema is zeer eenvoudig (zie ook schema2):

treinverlichting

Je moet alleen goed opletten dat de juiste contacten (plus/min, anode/kathode) met elkaar worden verbonden.

diode

Schema 2

Voor modeltreinen op gelijkspanning moet de diode worden vervangen door een brugcel. Zie onderstaand schema:

Let er op dat de spanning over de LED-strip niet hoger wordt dan 12 volt. Zet hiertoe eventueel een 12 Volt spanningsregelaar tussen de uitgang van de brugcel en de rest van de schakeling volgens onderstaand plaatje.

De 7805 wordt  een 7812.

Op Ingang van het IC staat de gelijkspanning afkomstig van de brugcel.
Neem voor de condensator van 470 µF een van 4700 µF.

De uitgang is dan netjes 12Volt (ipv5V).

Het IC is verkrijgbaar bij oa. Conrad. Daar vind je ook de (aansluit) gegevens.

Montage

De diode voeren we door het voetje waar voorheen het gloeilampje heeft gezeten (met de anode kant richting sleepcontact onder de wagon):

image002

en solderen de anode aan het sleepcontact.
image003

image004

image009

Het kabeltje dat nog aan het sleepcontact zit op bovenstaande foto gaat naar de sluitverlichting. Dit is hier nog een gloeilampje maar kan natuurlijk ook worden vervangen door een rood LEDje.

In de sluitwagon waar ook het sleepcontact onder zit wordt de eenvoudige schakeling ingebouwd.

image005

Alvorens verder te gaan testen we nu de schakeling door de wagon op een testrail te plaatsen en de trafo langzaam open te draaien. Wanneer de LED-strip oplicht is alles correct gesoldeerd.

image006

Vervolgens is het zaak om de LED-voeding naar alle andere wagons door te voeren. Hoewel deze onderlinge bekabeling tussen de wagons ontkoppelen via een ontkoppelrail onmogelijk maakt, willen we wel de wagons nog handmatig kunnen los/vastkoppelen. Daartoe wordt elke kabel tussen de wagons voorzien van een stekker en contrastekker, uiteraard zo klein mogelijk. Daartoe gebruiken we printcontactjes zoals hieronder weergegeven.
image010

De printcontactjes zijn verkrijgbaar bij Conrad.
Artikelnaam: econ connect SL40G1F Male header
Artikelnummer: 1883771
Artikelnaam: TRU COMPONENTS Female header (precisie) Aantal rijen: 1 Aantal polen per rij: 40 TC-0514-040-1-50-00-6 1
Artikelnummer: 1560875

Onder de linker wagon (dit is de sluitwagon met daarin de schakeling) op onderstaande foto lijmen we een contrastekkertje en solderen dit aan de LED-strip van deze wagon. Let op dat plus en min op het juiste contact van de LED-strip wordt gesoldeerd. Onder de rechter wagon wordt zowel een lange kabel met stekker aan de LED-strip gesoldeerd als ook een contrastekker gelijmd voor connectie naar de volgende wagon. Alle volgende wagons worden op dezelfde manier als de rechter wagon gemonteerd. Het spreekt vanzelf dat je voor de de kabels tussen de wagons dunne flexibele draad moet nemen.

image012

De langere kabel van de rechter wagon naar een vorige wagon of naar de sluitwagon wordt netjes weggewerkt langs de wielas ophanging en eventueel met een stukje schuim vastgezet.

image018

image019

Het is handig om kabels met een verschillende kleur te nemen. Dat helpt bij het juist aansluiten (plus op plus en min op min). Het ziet echter niet mooi uit wanneer de kabels niet zwart zijn. Het zichtbare stukje bruine kabel tussen de wagons wordt daarom met een viltstift zwart gemaakt.

Het resultaat ziet er dan uit zoals hieronder:

image017

De kabels lopen tussen de wagons in langs de koppeling hetgeen er niet eens vreemd uitziet:



image015

Bonus

Er is nog een leuke bonus bij deze schakeling. Omdat we de spanning gelijkrichten is er een condensator nodig. Omdat we een beetje redelijk capaciteit hebben gekozen (mag nog groter als hij maar in de wagon past) blijven de LED-strips ook nog branden wanneer de spanning van de rail afvalt (bijvoorbeeld als de trafospanning naar 0 wordt gedraaid). Pas na een tijdje gaat de verlichting langzaam uit.
Een nog groter voordeel is dat de verlichting niet meer knippert tijdens het rijden omdat het sleepcontact net even geen goed contact met de middenrail maakt. Mooi toch?