Persoonlijke instellingen

Digitale spanning meten

Uit BeneluxSpoor.net - Encyclopedie
Ga naar: navigatie, zoeken
Hoofdpagina  Categorie-index  Index  Menu
Vorige | Volgende

Onder redactie van: BeneluxSpoor.net / Auteur: Fred Eikelboom


De digitale spanning is geen sinus-golfvorm zoals bij wisselspanning, en ook geen pure gelijkspanning.
Het signaal dat op de rails staat, is namelijk een spanning in de vorm van een blokgolf. Die blokgolf kunt u zich het beste voorstellen als de streepjes van een barcode, zie: het artikel Inleiding digitale baanbesturing bij 'Meer informatie'). Het signaal bestaat uit een spanning die (bij schaal H0) tussen ± plus 18 volt en min 18 volt wisselt, met verschillende pulslengtes. Het totale spanningsverschil tussen de beide spoorstaven is dus ongeveer 18 volt.

Volgens NEM 670 en NEM 671 zijn de lange pulsen 100 microseconden lang. De korte pulsen zijn 58 microseconden lang. Een lange positieve en een lange negatieve puls vormen samen een logische '0'. Een korte positieve en een korte negatieve puls vormen samen een logische '1'. Met behulp van, bijvoorbeeld een digitale centrale, kunnen combinaties van 'nullen' en 'enen' op de rails worden gezet. Daarmee kunnen dan de (loc)decoders worden aangestuurd.

Meten van de spanning

Het meten van de digitale spanning op de rails kan niet zonder een adapter worden gedaan. Met een normale (RMS) voltmeter of een digitale multimeter (DMM) krijgt u afwijkende aflezingen (spanningswaarden). We willen echter wel graag de werkelijk aanwezige spanning weten. Daarvoor bestaat, in de handel verkrijgbare, apparatuur zoals de RRAmp (zie: 'Meer informatie'), hieronder).

U kunt echter ook zelf een adapterschakeling in elkaar zetten, om de 'digitale spanning' te kunnen meten met een digitale multimeter. Hier ziet u twee schema's, waarmee u kunt meten hoe hoog de spanning is die op de spoorstaven staat. Bij 'Drierail' gaat het dan om de spanning die tussen de puntcontacten (PuCo's) en de spoorstaven staat.

NMRA meetmethode

De NMRA geeft in S-9-1.2 bij punt 2.2.1 aan dat er een 1K-weerstand over de spoorstaven aangesloten dient te worden bij het meten van de railspanning (zie 'Meer informatie'). Deze weerstand is in onderstaande schema's opgenomen. Bij het meten mogen er verder geen stroomverbruikers op de centrale aangesloten zijn. Bij het meten aan de baan dienen dus alle locomotieven én alle wagens/rijtuigen met detectie en/of verlichting van de baan gehaald te worden. Heeft u wisseldecoders e.d. op de rails-aansluiting aangesloten, dan dienen die ook allemaal losgekoppeld te worden. Dat is geen haalbare kaart. De gemakkelijkste meetmethode is dan ook: centrale loskoppelen van de baan, en dan de spanning op de uitgang (rails-aansluiting) van de centrale meten.

Meetschakeling-01.gif Meetschakeling-01a.gif
Afbeelding: 01 Afbeelding: 02
Schakeling met germaniumdiode Schakeling met bruggelijkrichter
Foto gemaakt door: Fred Eikelboom Schema gemaakt door: Fred Eikelboom

Germaniumdiode

In schema 01 is een germaniumdiode toegepast. Deze heeft een lagere drempelspanning dan een siliciumdiode. Door de lagere drempelspanning komt de uitgangsspanning beter overeen met de ingangsspanning van de schakeling. Ofwel, we hebben minder spanningsverlies. Het toegepaste type is een 1N60. We kunnen ook andere germaniumtypes toepassen, zoals de 1N34A, OA90 en OA91.

Bruggelijkrichter

In schema 02 is een bruggelijkrichter toegepast. In de meeste gevallen bestaat een bruggelijkrichter uit siliciumdiodes. Bruggelijkrichters met germaniumdiodes zijn in de handel zeer moeilijk verkrijgbaar. De bruggelijkrichter kunt u ook vervangen door vier losse 1N60 diodes of door vier losse 1N4148.

De drempelspanning van de schakeling meet u ook hier weer met behulp van een 9 volt blokbatterij en telt u op bij de gemeten uitgangsspanning. Doordat de spanning nu dubbelzijdig gelijkgericht wordt, zal er een iets andere spanning op de uitgang te meten zijn. U moet nu twee maal de drempelspanning bij de gemeten waarde optellen. Een voorbeeld: bij de ECoS 1 (van de auteur) werd achter de gelijkrichter een spanning van 16,7 volt gemeten. Bij toepassing van een bruggelijkrichter (bij het testen waren dat vier stuks 1N4148) moet daar nog twee maal 0,65 volt bij opgeteld worden. De digitale spanning bedraagt dus 16,7 + (2×0,65) = 18 volt.

Elco voor afvlakking

Wat gebeurt er wanneer we een aantal LEDs in een rijtuig willen bouwen en we maken een voedingsschakeling met een bruggelijkrichter en een elco om de spanning af te vlakken? Dat kunnen we zien wanneer we de elco in schema 02 vervangen door een elco van 1000µF en op schakelaar S1 drukken. Nu blijkt dat de spanning op de plus en de min van de gelijkrichter hoger is. Bij de voornoemde ECoS 1 werd na het sluiten van de schakelaar een spanning van 17,5 volt op de plus en min van de gelijkrichter gemeten.
Dat is hetzelfde effect wat we zien, wanneer we een trafo met een secundaire spanning van 12 volt AC op een bruggelijkrichter met elco aansluiten. Dan staat op de plus en min van de bruggelijkrichter en de elco ook een hogere spanning dan op de ingang van de gelijkrichter.

Drempelspanning meten

Zoals hierboven al vermeld, hebben we bij een diode te maken met een drempelspanning. We moeten dus weten hoe hoog die drempelspanning is, en deze waarde bij de uitgangsspanning van de adapterschakeling optellen om de juiste waarde te verkrijgen. U kunt de drempelspanning vinden in de datasheet van de fabrikant, maar u kunt ook zelf de drempelspanning meten.

Stapspanning-meten-01.gif
Afbeelding: 03
Meten van de drempelspanning
Schema gemaakt door: Fred Eikelboom

Bij een diode is de drempelspanning mede afhankelijk van de stroom die door de diode loopt. Bij toenemende stroom door de diode zal de drempelspanning evenredig toenemen. Daar er bij het meten met een multimeter een zeer lage stroom door de diode vloeit (dan gaat het om microampères), zal die drempelspanning laag zijn en tevens constant.

Wanneer u gebruik gaat maken van losse diodes, gaat het meten van de drempelspanning heel eenvoudig, met behulp van een 9 volt blokbatterij. U meet met behulp van een multimeter de spanning van de batterij. In het voorbeeld van schema 03 is dat bijvoorbeeld een spanning van 8,94 volt. Daarna sluit u de batterij op de ingang van de schakeling van afbeelding 03 aan, en meet op de uitgang hoeveel spanning daar aanwezig is. Het verschil tussen die twee is de drempelspanning over de diode. In het voorbeeld is dat (8,94 - 8,81) = 0,13 volt. Deze spanning telt u op bij de gemeten waarde van de spanning die u straks op de spoorstaven meet.

Bij een bruggelijkrichter is het ook mogelijk te bepalen hoe hoog de drempelspanning is. U sluit dan in plaats van de diode in schema 03, één faseaansluiting (~) en de plus van de gelijkrichter aan (de faseaansluiting aan de plus van de batterij en de plus van de bruggelijkrichter aan meterzijde). De gemeten waarde moet u verdubbelen om de juiste waarde straks bij de spanning die u straks op de spoorstaven meet, op te tellen.

De waarde van C1

Elco C1 had bij de testen een waarde van 0,47 microfarad (de kleinste waarde die de auteur op dat moment in voorraad had). De waarde van C1 mag liggen tussen 0,1 en 1 microfarad.


Meer informatie

Encyclopedie
Externe websites:
Meten van de digitale spanning (pdf).
RRAmp DCC-spanning-/stroomtester.
Meten van de digitale spanning.


Bronnen



Hoofdpagina  Categorie-index  Index  Menu
Vorige | Volgende
Contact met de redactie: Contact met de redactie 


Laatste wijziging: 9 okt 2017 13:42 (CET)