|
|
Elektronica basisUit BeneluxSpoor.net - Encyclopedie
Onder redactie van: BeneluxSpoor.net / Auteurs: Dick van der Knaap en Fred Eikelboom
TolerantieÉén van de zaken die bij elektronica in de gaten gehouden moeten worden, is de zogenaamde tolerantie bij de componenten. Hieronder wordt verstaan dat de waarde van een bepaalde eigenschap, bijvoorbeeld de weerstand, niet altijd is wat die moet zijn. Bedenk, dat het hier meestal gaat om onderdelen die in massa geproduceerd worden, vaak geheel machinaal, zoals weerstandjes. De tolerantie wordt, normaal gesproken, op het onderdeel weergegeven.
Typen WeerstandenDe weerstand bestaat in meerdere typen:
WeerstandcoderingWeerstandswaarden worden aangeduid met het Ohm-teken: Ω. In schema's wordt het symbool gebruikt zoals aangegeven in tekening E16.01-01.
In de E12-reeks (standaard waarden) komen de volgende waarden voor:
10, 12, 15, 18, 22, 27, 33, 39, 47, 56, 68, 82. Hierin zitten b.v. de waarden 12 Ω, 220 Ω, 33K, 560K enz.
Kleurcode codering van weerstandenWeerstanden zijn voorzien van een gestandaardiseerde code in de vorm van gekleurde ringen.
CondensatorenBij condensatoren onderscheiden we twee hoofdtypen. De gewone condensator, welke niet gepolariseerd is, en de Elco, welke wèl gepolariseerd is. In schema's wordt een condensator aangegeven zoals afgebeeld in tekening E16.01-04.
De waarde van een condensator wordt in Farad als volgt aangegeven: 1 µF = 1000nF = 1000000pf. µF= microFarad, nF = nanoFarad en pF = picoFarad.
Elektrolytische Condensatoren (Elco's)In schema's wordt een Elco aangegeven zoals afgebeeld in tekening E16.01-05.
Bij de radiale Elco is door middel van een lengteverschil van de aansluitdraden aangegeven, wat plus en min zijn. De langste draad is hierbij de plus-aansluiting (zie links op tekening E16.01.06 hierboven). Bij de axiale Elco is op de behuizing aangegeven wat de plus- of min-aansluiting is (zie: rechts op tekening E16.01.06 hierboven). Een Elco kan stroom opslaan (net als een accu) en wordt dan ook vaak gebruikt voor het opslaan (bufferen) van stroom. De bekendste toepassing is het afvlakken van de gelijkgerichte spanning in voedingen ('afvlakken' betekent vermindering van de rimpelspanning) en bij LED-verlichting in rijtuigen (LED-strip's) kunnen we de Elco gebruiken om het knipperen van de LED's tegen te gaan.
DiodeDe diode, die maar in één richting stroom doorlaat, wordt o.a. gebruikt voor gelijkrichting. Een diode heeft twee aansluitingen, de Anode en de Kathode.
Bij zelfbouw modelspoor-elektronica worden de 1N4148, 1N4007, BYV28-200 of 1N5408 vaak gebruikt. De 1N4148 kan 100 mA verwerken bij maximaal 75V. De 1N4007 kan maximaal 1 Ampère verwerken bij 1000 V. De BYV28-200 kan maximaal 3 Ampère verwerken bij 200 V en de 1N5408 kan maximaal 3 Ampère verwerken bij 1000 V. De BYV28-200 is uitermate geschikt voor detectieschakelingen (in combinatie met een stuk geïsoleerde rails).
Bruggelijkrichter (Brugcel)
1) de enkelfazige/enkelzijdige met één diode (zie: fig.1). Frequentie op de uitgang = 50 Hz. 2) de dubbelfazige/enkelzijdige met twee diodes en een middenaftakking op de trafo (zie: fig.2). Frequentie op de uitgang = 100 Hz. 3) de dubbelfazige/dubbelzijdige met een bruggelijkrichter (zie: fig.3). Frequentie op de uitgang = 100 Hz. De dioden in fig.1 en fig.2 moeten minstens een sperspanning hebben van twee × de topwaarde van de wisselspanning.
Achter de gelijkrichter hebben we een pulserende gelijkspanning, daarom wordt een Elco geplaatst(met grote capaciteit) om de rimpelspanning te verminderen. De onbelaste spanning achter de Elco is 1,414 × de AC-spanning die op de ingang van de gelijkrichter staat, minus de stapspanning over twee diodes van 1,4 Volt. Dus bij een ingangsspanning van 12 V AC staat er op de Elco een spanning van: (12 × 1,414) - 1,4 = 15,56 Volt. In figuur 2 geleidt afwisselend de dioden A of B. In figuur 3 geleiden afwisselend de diodeparen A en A' of B en B'. Op een brugcel staat een code: de B van brug, dan de maximale spanning: bijv. 40 Volt, daarna de C van Current (stroom in mA), en daarachter de maximaal toelaatbare continu-stroom, in dit geval 2200 mA oftwel 2,2 Ampère.
ZenerdiodeZenerdioden zijn genoemd naar C.M. Zener, een Amerikaanse natuurkundige, die het Zener-effect ontdekte. De Zenerdiode heeft, net als de gewone diode, een Kathode en een Anode. Op de behuizing zit een ring welke de Kathodezijde aangeeft. Er bestaan gewone Zenerdioden, maar ook Zenerdioden welke het zgn. 'Avalance' (Engels) of 'lawine'-effect hebben. Bij de laatste typen neemt de inwendige weerstand plotseling sterk af van enkele tientallen MegaOhm tot ongeveer 100 Ohm wanneer ze in geleiding komen (c.q. doorslaan).
RelaisEen relais is een door een elektromagneet bediende schakelaar. Het is een eenvoudige en veelgebruikte component in elektrische- en elektronische schakelingen. Een relais bestaat uit de volgende onderdelen:
Een relais heeft minimaal één moedercontact, aangegeven met C, dit is de afkorting van 'Common' (ofwel 'gemeenschappelijk) en één schakelcontact, aangegeven met NO, dit is de afkorting van 'Normaly Open' (ofwel in ruststand geopend). Er bestaan ook uitvoeringen die in de ruststand gesloten zijn. Hierbij staat dan NC, dit is de afkorting van Normaly Closed (ofwel in rusttoestand gesloten). Deze laatste uitvoering wordt maar zeer weinig toegepast.
Hoe werkt een relais?De elektromagneet in het relais bestaat uit een stuk weekijzer (A) met daaromheen een groot aantal windingen van dun gelakt koperdraad (B). De lak om het koperdraad voorkomt dat de windingen onderling kortsluiting maken. Wanneer op de aansluitdraden van de spoel (S) een voldoende hoge spanning wordt gezet, ontstaat in- en om de spoel een magnetisch veld. Dit veld zal het weekijzer in/om de spoel magnetiseren. Door de magnetische trekkracht wordt het weekijzeren anker door de elektromagneet aangetrokken. Zodra er een voldoende hoge spanning aanwezig is over de spoel, zal het relais dus 'aantrekken' (inschakelen of omschakelen afhankelijk van het type relais). Zodra de stuurspanning wegvalt, zal het magnetisch veld wegvallen en het relais in de ruststand terugspringen door het veermechanisme (V).
AC of DCStaat er een ~ op de spoel dan is de relaisspoel bedoeld voor AC (wisselspanning). Staat er een = op de spoel dan is de relaisspoel bedoeld voor DC (gelijkspanning).
GelijkspanningrelaisBij een gelijkspanningrelais (zie: linksboven) veroorzaakt de stroomrichting in de kern (het weekijzeren gedeelte waar de spoel omheen gewikkeld is) een (magnetische) Noord en Zuidpool. In het weekijzeren anker, waaraan de contacten van de schakelaar bevestigd zijn, ontstaat ook een Noord en Zuidpool, zodat het anker wordt aangetrokken door de kern met spoel.
WisselspanningrelaisBij een wisselspanningrelais (zie: linksboven) gebeurd precies hetzelfde. Alleen wisselt hier de polariteit van de spanning 50× per seconde, daardoor trilt het weekijzeren anker 100 keer per seconde, aangezien het zowel op het positieve, als het negatieve deel van de sinus wordt aangetrokken. Bij de polariteitwisseling ontstaat ook even een nuldoorgang van de stroom. Op dat moment is de magnetische aantrekkingskracht even weg en zou het anker meteen weer afvallen. Om dat te voorkomen is een koperen plaatje in de vorm van een gesloten winding (zie: fig. A op de tekening) op de kern aangebracht. In dat koper gaat, wanneer het magnetisch veld het grootst is, een kortsluitstroom lopen die weer een klein magnetisch veld opwekt welke zijn eigen ontstaan tegenwerkt. Gevolg hiervan is dat, wanneer de stroom van de spoel door nul gaat, er een beetje stroom loopt door het koperen plaatje bovenaan de kern. De aantrekkingskracht van de grote spoel is even nul, maar op dat moment is er wel een aantrekkingskracht welke veroorzaakt wordt door de stroom door het koperen plaatje. Hierdoor valt het anker niet af en ontstaat er geen trilling van het anker. Bij een wisselspanningrelais is de kern vaak opgebouwd uit stripjes weekijzer. Dit wordt gedaan om wervelstromen in de kern te voorkomen.
Aantrekspanning en houdspanningEen relais heeft een aantrekspanning en een houdspanning. De aantrekspanning is die spanning waarbij het relais volledig aantrekt (of omklapt). Voor het aantrekken van het anker is veel meer elektrische energie nodig dan voor het vasthouden van het anker tegen de kern. Dit komt doordat er een magnetische weerstand van de luchtspleet én de spanning van de trekveer overwonnen moeten worden. De houdspanning, dit is de spanning waarbij het relais nog net niet terugveert en het contact niet verbroken wordt, is lager.
Aanduidingen op een relaisOp een relais wordt vaak aangegeven wat de spoelspanning is, wat het soort spoelspanning is, AC of DC en wat het maximaal te schakelen vermogen (spanning × stroom) is. Staat er niets aangegeven, dan kunt u vaak aan de hand van het typenummer op het relais bij de fabrikant de datasheet (gegevensblad) bekijken. Op het relais staat bijvoorbeeld: 12V~1A230V~ of 12VAC1A230V~, dit betekent dat de spoel ontworpen is voor 12V AC (wisselspanning), en de contacten maximaal één Ampère mogen schakelen bij 230V AC. 24V=2A230V~ of 24VDC2A230V~, dit betekent dat de spoel ontworpen is voor 24V DC (gelijkspanning), en de contacten maximaal twee Ampère mogen schakelen bij 230V AC. Staat er bij de gegevens '1 × om', ('om' is de afkorting van omschakelen) dan betekent dit dat er één contact in het relais zit dat omschakelt. Staat er bij de gegevens '2 × om', dan betekent dit dat er twee contacten in het relais zitten die gelijktijdig omschakelen, enz. Ook kan, inplaats van de aanduiding '1 × om' de Engelse methode gebruikt zijn. Dan geeft de fabrikant met een cijfercode aan wat voor relais het is, zoals:
Er bestaat nog een andere codering:
Let op! Bij spoelspanningen van 230 Volt dient de isolatie van de stuurdraden te voldoen aan de geldende veiligheidseisen en dus een bepaalde voorgeschreven minimale dikte te hebben i.v.m. elektrocutiegevaar. Ook wanneer u met de relaiscontacten 230 Volt~ schakelt, dienen de aansluitdraden aan bovenstaande eisen te voldoen.
Soorten relaisEr zijn twee hoofdsoorten relais:
Wanneer worden relais gebruikt?Relais worden overal ingezet op die plaatsen waar een hoge stroom geschakeld moet worden. Om de volgende redenen wordt gebruik gemaakt van een relais i.p.v. een schakelaar:
Wanneer u een relais gebruikt met lage spoelspanning (12 of 24 Volt), volstaan dunne draden (0,14 kwadraat) als aanstuurbedrading van de lichte enkelpolige schakelaar naar het relais. De dikkere draden lopen van de voeding naar het schakelcontact van het relais en vanaf het het schakelcontact van het relais verder naar de verbruiker (bijv. een wisselspoel). U kunt dus gebruikmaken van een kleine schakelaar (bijv. Conrad bestnr.: 701070 - 89), welke gemakkelijk ergens in te bouwen of te plaatsen is, en toch een hoge stroomsterkte schakelen. Meer informatieHieronder vinden we een overzicht van links naar andere websites over dit onderwerp:
|
