Persoonlijke instellingen

Locomotief en treinstelverlichting

Uit BeneluxSpoor.net - Encyclopedie
Versie door Fred (overleg | bijdragen) op 16 mei 2017 om 14:36
Ga naar: navigatie, zoeken
Hoofdpagina  Categorie-index  Index  Menu
Vorige | Volgende

Onder redactie van: BeneluxSpoor.net / Auteur: Fred Eikelboom - Update door Fred Eikelboom


Schakeling van de lampen in de locomotief of het treinstel

Analoog01.gif
Afbeelding: 01
Aansluiting van de lampen
Schema gemaakt door: Fred Eikelboom

De verlichting in zijn simpelste vorm, zoals die in een analoge loc geschakeld is. Hier ziet u twee lampen. De ene zit aan de voorkant van de loc, en de andere zit aan de achterkant. Wanneer de plus op het rechterwiel staat, geleidt diode A. De stroom loopt dan vanaf punt C door diode A en de frontlamp naar het linkerwiel, waardoor de frontlamp brandt. Wanneer de plus op het linkerwiel staat, geleidt diode B. De stroom loopt dan vanaf het linkerwiel door diode B en de achterlamp naar punt C, waardoor de achterlamp brandt. De twee diodes zijn van het type 1N4007.

Het nadeel van analoog rijden is, dat de verlichting alleen op volle sterkte brandt bij volle snelheid van de loc. Zodra u de loc minder spanning geeft, zal ook de verlichting minder sterk gaan branden. U zou kunnen overwegen om een anti-knipperschakeling in te bouwen, maar,... dat is bij een analoge baan zinloos, omdat de spanning op de rails niet constant aanwezig is.


Basisschakeling voor het aansluiten van lampen op een decoder

Lampen1.gif
Afbeelding: 02
Aansluiting van de lampen
Schema gemaakt door: Fred Eikelboom


Hoe werkt het?

Op de blauwe draad van de decoder staat plus 15 tot 18,5 Volt. De gele òf de witte draad liggen - afhankelijk van de rijrichting - via een schakeltransistor in de decoder, aan massa. Bij het vooruit rijden brandt dus de ene lamp en bij het achteruitrijden, brandt de andere lamp.

Controleer altijd het voltage van de lampen, vòòrdat u ze op een decoder aansluit. Zitten er standaardlampen in de loc (die berekend zijn op 12 tot 14 Volt), dan heeft u de keuze uit drie mogelijkheden:

  • U vervangt de bestaande lampen door lampen die gemaakt zijn voor 16 tot 18 Volt, anders raken de bestaande lampen zeer snel defect. Dit komt ten eerste door de hogere inschakel-stroompiek (vanwege de hogere voedingsspanning loopt er meer stroom door de lamp), en daarnaast doordat de brandspanning (de spanning over de lamp) te hoog is.
  • U laat de bestaande lampen zitten, en schakelt een weerstand van ongeveer 2,7 of 3,3 Ohm in serie met de lamp. Hierdoor wordt de inschakelstroom-piek begrensd, en tevens wordt de brandspanning tot een normalere waarde teruggebracht. (In bovenstaand schema kan die weerstand in de blauwe draad aangebracht worden omdat er (volgens dit schema) altijd maar één lamp van de twee brandt).
  • U laat de bestaande lampen zitten en regelt met een CV-instelling dat de lamp gedimd is (bijvoorbeeld instellen op 75%). Dan branden de lampen ook niet op de volle spanning en stroomsterkte.


Maar,... deze laatste mogelijkheid houdt wel het risico in, dat ze later alsnog defect raken! Wat gebeurt er namelijk wanneer u na verloop van tijd de decoder reset? Dan branden ze weer op volle sterkte. Nu kunt u denken: 'dat stel ik dan na een reset wel weer goed in'. Helaas, dit is niet aan te raden. want er zijn een aantal gevallen bekend, waar men na een jaar of wat totaal vergeten was dat de lampen gedimd waren. En toen kwamen die personen er achter dat het bij nader inzien toch beter was geweest om de lampen meteen te vervangen.
Vooral die eerdergenoemde inschakelstroom-piek is funest voor gloeilampen. In koude toestand is de weerstand van de gloeidraad erg laag. Op het moment van inschakelen loopt er een hoge stroomsterkte door de gloeidraad (bij benadering is die hogere stroomsterkte tijdens de eerste milliseconden het vijf tot tienvoudige van de nominale stroomsterkte!). Pas wanneer de gloeidraad zijn normale werktemperatuur bereikt heeft, zal de gloeilamp de nominale (gespecificeerde) stroom opnemen (bijvoorbeeld 45 milliAmpère).
Wanneer de lampen aan één zijde in verbinding staan met het chassis van de loc, moet u de lampen isoleren. Indien dit te veel werk is, verdient het aanbeveling de lampen te vervangen door LED's.



Blokschema van een decoder

295px
Afbeelding: 03
Blokschema van decoder
Schema gemaakt door: Fred Eikelboom

Fabrikanten hebben het over 'functie-uitgangen', maar die benaming is niet juist. De juiste benaming is functie-aansluitingen.
Na de ontdekking van de elektriciteit is door de internationale wetenschappers in 1747 vastgelegd dat stroom altijd van plus naar min loopt. In een later stadium werd echter vastgesteld dat de elektronen van min naar plus lopen.
In elektrische- en elektronica-schema's is in de diverse schemasymbolen de stroomrichting met een pijl aangegeven. Kijk bijvoorbeeld naar een transistor of een diode. Hier is met een pijl de stroomrichting aangeduid.

Bij decoders hebben we dus te maken met een stroomkring van de blauwe plusdraad naar de massa (min) van de decoder. Die massa wordt d.m.v. een functietoets aan- of uitgeschakeld via een transistor (of fet). De benaming 'functie-uitgang(en)' klopt dus niet! Hoe kan nu een lamp of LED branden wanneer we die aansluiten op de blauwe uitgang (waar een 16 tot 18 Volts-gelijkspanning op staat om iets te voeden) en bijv. de witte 'uitgang'? Als beide aansluitingen uitgangen zijn, kan er geen stroom lopen, en brand er dus geen lamp of LED!

Daar de draden die als functie-aansluiting bedoelt zijn, allemaal naar de min (massa) geschakeld worden (zie blokschema 03), via een zgn. 'open collector', is de benaming 'uitgang' per definitie helemaal fout ('open collector' betekend dat de basis en emitter van de schakeltransistor inwendig aangesloten zijn en de collector naar buiten gevoerd is).

Bij functie-aansluitingen loopt de stroom vanaf de blauwe draad, via een gebruiker (lamp/LED etc.) naar de min, en dus is die functie-aansluiting een ingang. (de pijlen geven aan hoe de stroom loopt). Samengevat: blauw is plus (de voeding), de functie-aansluitingen wit/geel/groen/paars etc. zijn min (geschakeld naar de massa).

Waarschijnlijk benoemen de fabrikanten deze functieaansluiting(en) als 'uitgang', omdat het een draad is die vanaf de decoder-print 'naar buiten gaat', om er iets op aan te kunnen sluiten. De benaming 'uitgang' is hier echter in tegenspraak met het feit dat de stroom hier 'naar binnen' gaat.

Wanneer u het blokschema goed bekijkt, is er op de hele decoder maar één uitgang: de blauwe draad. De rode en zwarte draden zijn gecombineerde in/uitgangen (hier veranderd de stroomrichting vele malen per seconde, met een frequentie die de centrale op de rails zet). De motoraansluitingen zijn gecombineerde in/uitgangen (de stroom kan in twee richtingen vloeien waardoor de motor, óf link-om, &oacutef rechts-om draait) en de functie-aansluitingen zijn, zoals hierboven reeds uitgelegd, ingangen.

In het blokschema staan de schakeltransistoren (fet's) getekend als echte schakelaars. Dit is hier gedaan om de zaak te verduidelijken. In werkelijkheid zijn het dus transistors (of fet's) die de spanning in- of uitschakelen.

Er zijn decoders die voorzien zijn van één- of meerdere 'Logische uitgangen'. Deze 'Logische uitgangen' zijn wel echte uitgangen. Hier staat namelijk een spanning van 5 Volt op (gemeten naar de min van de gelijkrichter), wanneer deze actief zijn. Deze uitgangen moeten echter voorzien zijn van een versterker, omdat deze maar ongeveer 10 mA kunnen leveren.



Aansluiting van meerdere lampen op de decoder

Lampen2.gif
Afbeelding: 04
Aansluiting van de lampen op de decoder
Schema gemaakt door: Fred Eikelboom

In schema 04 is aangegeven hoe u front- en sluitseinen op de decoder aan kunt sluiten.

De lampen worden allen met één zijde op de blauwe draad (de plusaansluiting van de decoder) aangesloten. De andere aansluitingen van de lampen worden via de gele of witte min-draad aan de massa geschakeld. Aan de voorzijde van de loc moet de witte (of gele) lamp voor de frontseinen op de witte draad aangesloten zijn, en de rode lamp op de gele draad. Aan de achterzijde van de loc moet de witte (of gele) lamp op de gele draad aangesloten zijn, en de rode lamp op de witte draad. Nu zal de verlichting op de juiste wijze omschakelen bij veranderen van rijrichting.

Mocht de verlichting maar heel even gaan branden, terwijl u zeker weet dat de lampen heel zijn, dan bestaat de kans dat er te veel stroom door de lampen loopt, en de decoder de stroom afknijpt (wat inhoudt dat de beveiliging aanspreekt. Dit is te zien aan het snel knipperen van de verlichting.
Oplossing: lampen toepassen die minder stroom nodig hebben dan het maximum dat de decoder mag en/of kan leveren. Bijvoorbeeld de rode en gele lamp samen trekken 122 milliAmpère. De decoder mag max. maar 100 milliAmpère leveren. U moet dan lampen toepassen die per stuk niet meer dan 45 milliAmpère opnemen.
Mochten dergelijke lampen niet verkrijgbaar zijn, dan kunt u dit oplossen door in serie met de lampen een weerstand op te nemen van ongeveer 22R/0,5 Watt (waarde proefondervindelijk vaststellen). Hierdoor wordt de inschakel-piekstroom begrensd en hebt u een grotere kans dat het licht wel brandt (lees: gaat branden). Pas dan wel op dat de weerstand niet in de buurt van de kap komt, want wanneer die weerstand heet wordt, hebt u grote kans dat de kunststof van de kap smelt!



Schakelbare sluitverlichting met lampen

Schakelbare-sluitlampen01.gif
Afbeelding: 05
Aansluiting van de sluitlampen op de decoder
Schema gemaakt door: Karst Drenth


D.m.v. een aantal transistoren is het mogelijk de sluitlampen uitschakelbaar te maken.

Hoe werkt het?

Bij het drukken op F0 gaan de front- en sluitlampen rijrichtingafhankelijk aan. Wanneer dan toets F1 niet ingeschakeld is, ligt het knooppunt R3/R4/Basis T3 via R3 aan een positieve spanning. Hierdoor geleidt T3. Daardoor krijgen T1 en T2, via de diodes D1 en D2, een stuurspanning op de basis. T1 en T2 zijn dan in geleiding en de rode sluitlamp brand richtingafhankelijk.
Wanneer we op F1 drukken komt de groene draad aan massa te liggen, en wordt de spanning op het knooppunt R3/R4/Basis T3 zo laag dat T3 uit geleiding gaat (spert). Daardoor krijgen T1 en T2 geen stuurspanning meer en gaan ook uit geleiding. Daardoor gaat de rode sluitlamp uit.

Schakelmogelijkheden:
F0 = Frontseinen en sluitseinen aan (rijrichtingafhankelijk).
F0 + F1 = Frontseinen aan en sluitseinen uit (rijrichtingafhankelijk).



Aansluiten van LED's in de locomotief of het treinstel

Leds1.gif
Afbeelding: 06
Basisschakeling voor aansluiten van LED's op de decoder
Schema gemaakt door: Fred Eikelboom

De verlichting met LED's in zijn simpelste vorm (zie schema 06). Hier ziet u twee LED's. De ene zit aan de voorkant van de loc, en de andere zit aan de achterkant.


Hoe werkt het?

Op de blauwe draad van de decoder staat ongeveer plus 16 tot 18 Volt. In de blauwe draad is weerstand R1 aangebracht. Deze dient om de stroom door de afzonderlijke LED's te begrenzen tot een veilige waarde (lees: maximaal toelaatbare stroom door de LED). Het berekenen van de waarde van R1 doen we volgens de bekende formule in het artikel LED voorschakelweerstand berekenen (zie 'Meer informatie').
De gele òf de witte draad ligt, afhankelijk van de rijrichting, via de schakeltransistor in de decoder, aan massa (=de min-aansluiting van de gelijkrichter in de decoder). Bij het vooruit rijden brandt de ene LED, en bij het achteruitrijden brandt de andere LED. Dus bij het vooruitrijden loopt de stroom voor de linker LED door weerstand R1, en bij het achteruit rijden loopt de stroom voor de rechter LED ook door weerstand R1. Maar nooit door twee LED's tegelijkertijd. Dat is de reden waarom hier maar één weerstand gebruikt is.

Het doel van de voorschakelweerstand

De weerstand zorgt er voor dat de maximaal toelaatbare stroomsterkte door de LED, niet wordt overschreden. Gebeurt dit wel, dan gaat de LED zonder enige waarschuwing meteen stuk. De door de fabrikant opgegeven maximale doorlaatstroom van de gangbare LED's is ongeveer 20 milliAmpère. Deze stroomsterkte is echter bij gebruik als locverlichting veel te hoog, daar de LED's dan als vérstraler werken, ofwel de lichtopbrengst is dan veel te hoog. We kunnen dus, bij het berekenen van de waarde van de voorschakelweerstand, rustig een lagere stroomsterkte nemen, daar de gangbare LED's bij minder dan 20 milliAmpère al een zee van licht geven. Dus u gaat uit van bijvoorbeeld een stroomsterkte van 10 milliAmpère voor de frontseinen en 8 milliAmpère voor de sluitseinen. U berekent aan de hand van deze stroomsterkte (8 of 10 milliAmpère), de waarde van de voorschakelweerstand.



De praktijk

De schakelingen 7 t/m 12 en schakeling 14 zijn hardware-oplossingen. Hetzelfde is met de nieuwste generatie decoders (o.a. LoPi4) vaak te verwezenlijken via Function Mapping. Zie het artikel 'Inleiding Function Mapping' bij 'Meer informatie'.

De in de schema's vermelde weerstandswaarden zijn richtwaarden. De berekening van de waarde van de voorschakelweerstanden van de LED's, staat in het artikel LED voorschakelweerstand berekenen (zie 'Meer informatie'). Wanneer de verlichting te fel is, kunt u altijd een hogere weerstandswaarde toepassen.



Schakelbare sluitseinen

SluitLED-2Func.gif
Afbeelding: 07
Aansluiting sluitseinen
Schema gemaakt door: Fred Eikelboom

We kunnen schakelbare sluitseinen maken met behulp van twee functieaansluitingen (zie schema 11). Door de voorste rode LED's aan de groene functieaansluiting te koppelen, en de achterste rode LED's aan de paarse, krijgen we schakelbare sluitlichten. Wanneer de loc vooruit rijdt en we met ingeschakelde sluitlichten willen rijden, moeten we op de centrale toets F1 indrukken. Wanneer de loc achteruit rijdt en we met ingeschakelde sluitlichten willen rijden, moeten we op de centrale toets F1 uitschakelen en toets F2 indrukken. Dat werkt echter niet zo handig. We zouden daar d.m.v. functiemapping iets aan kunnen doen. Bij een aantal decoders kunnen we de zaak zo instellen dat toets F1 of F2 gekoppeld zijn aan toets F0. Dan zullen de sluitlichten automatisch rijrichtingafhankelijk branden.


Leds-schakelbaar01.gif
Afbeelding: 08
Automatische omschakeling sluitseinen
Schema gemaakt door: Fred Eikelboom


In afbeelding 08 wordt een uitbreiding van de voorgaande schakeling getoond. Dit is een handigere aanpak om de sluitseinen uitschakelbaar te maken, automatisch gekoppeld aan de rijrichting. Nu hebt u, in tegenstelling tot het voorgaande schema, maar één functieaansluiting nodig. Wanneer er op toets F1 gedrukt wordt, zal het knooppunt rode LED/weerstand via de diode aan massa (min) gelegd worden. Hierdoor krijgen de rode LED's geen spanning meer, en doven de sluitseinen. De twee diodes zijn van het type 1N4148.

De waarden van de voorschakelweerstanden van de rode LED's zijn hoger gekozen dan de waarden van de voorschakelweerstanden van de gele LED's, omdat de sluitseinen niet zo fel hoeft te branden.



Schakelbare sluitseinen en rangeerseinen

Leds-schakelbaar02.gif
Afbeelding: 09
Frontseinen schakelbaar t.b.v. rangeerseinen
Schema gemaakt door: Fred Eikelboom


In afbeelding 09 wordt een verdere uitbreiding van de voorgaande schakeling getoond. Wanneer u de andere functieaansluiting op de getoonde wijze op de frontseinen aansluit, kunt u de sluitseinen uitschakelen (rijrichtingafhankelijk door op toets F1 te drukken.
Door op toets F2 te drukken kunt u de knooppunten kathode/anode van de gele LED's aan massa leggen, waardoor aan weerszijden maar één witte LED blijft branden (rijrichtingafhankelijk). Door de diode tussen functieaansluiting F1 en F2 worden, bij het drukken op toets F2, de knooppunten van de rode LED's/weerstand via de diodes aan de massa (min) gelegd. Daardoor gaan ook de sluitseinen uit. Op deze wijze krijgt u, d.m.v. het drukken op toets F2, aan weerszijden rangeerseinen.

Schakelmogelijkheden:
F0 = Frontseinen en sluitseinen aan (rijrichtingafhankelijk).
F0 + F1 = Frontseinen aan en sluitseinen uit (rijrichtingafhankelijk).
F0 + F2 = 1 LED Frontseinen aan weerszijden aan en sluitseinen uit (rangeerseinen).
Bij op F2 drukken maakt de stand van F1 niets uit.
Wanneer F0 niet actief dan werkt verlichting d.m.v. F1 en F2 ook niet.

De weerstanden tussen de LED's en de diodes dienen er voor, om het verschil in verlichtingsterkte van de gele LED's te compenseren. Het maakt namelijk uit of de stroom door de onderste gele LED via de andere gele LED loopt of via de diode. De vijf diodes zijn van het type 1N4148.


Leds-schakelbaar03.gif
Afbeelding: 10
Extra frontseinen toegevoegd
Schema gemaakt door: Fred Eikelboom


Afbeelding 10 is wederom een uitbreiding van de voorgaande schakeling. Hier kunt u drie frontlichten schakelen. De voorschakelweerstanden van de gele LED's krijgen nu een lagere waarde, omdat er nu drie LED's in serie staan. Ook de weerstanden tussen de LED's en de diodes krijgen een andere (hogere) waarde.



Standaard ingeschakelde rangeerseinen

Leds-schakelbaar04.gif
Afbeelding: 11
Standaard rangeerseinen
Schema gemaakt door: Fred Eikelboom


Zoals u bij de beschrijving van de functieaansluitingen gezien heeft, wordt de verlichting (lampjes of LEDs) via een transistor (fet) aan de decodermassa (min) geschakeld. Door nu een LED rechtstreeks met de decoder-min te verbinden zal deze continue branden.

Wanneer u dus aan weerszijden van de loc één LED op de min van de decoder aansluit (zie: afbeelding 11), hebt u rangeerseinen, wanneer F0 uit is. Wanneer F0 ingeschakeld wordt, zal de LED aan de achterzijde uitgeschakeld worden, doordat diode D1 of D2 gaat geleiden en hebt u drie frontseinen en sluitseinen (rijrichtingsafhankelijk).

Mocht de decoder af-fabriek geen min-aansluiting (GND) hebben, dan soldeert u een draad aan de min van de gelijkrichter (zie: afbeelding 13).



Standaard ingeschakelde rangeerseinen en schakelbare sluitseinen

Leds-schakelbaar05.gif
Afbeelding: 12
Standaard rangeerseinen en sluitseinen
Schema gemaakt door: Fred Eikelboom


Decoder-gelijkrichter-01.gif
Afbeelding: 13
Aansluitingen van de decoder-gelijkrichter.
Schema gemaakt door: Fred Eikelboom


Wanneer u, in aanvulling op bovenstaande schema, ook schakelbare sluitseinen wilt hebben, dan sluit u de voorschakelweerstanden van de sluitsein-LEDs via diodes (D3 en D4 in afbeelding 12) aan op functie-aansluiting F1 (de groene draad).

Met functietoets F1 kunnen dan de sluitseinen rijrichtingsafhankelijk uitgeschakeld worden.

Mocht de decoder af-fabriek geen min-aansluiting (GND) hebben, dan soldeert u een draad aan de min van de gelijkrichter. (zie: afbeelding 13).



Schakelbare frontseinen en sluitseinen voor trek/duw-locs

Leds-trek-duw-01.gif
Afbeelding: 14
Aansluiting verlichting voor trek/duw-bedrijf
Schema gemaakt door: Fred Eikelboom

Bij trek/duw-locs moeten we de sluitseinen uit kunnen schakelen wanneer de loc de trein trekt en de frontseinen uit kunnen schakelen wanneer de loc achteraan de trein meeloopt (duwt).

Door de rode LED's via diodes aan de groene functieaansluiting te koppelen, en de witte/gele LED's aan de paarse, krijgen we uitschakelbare front- en sluitlichten (zie schema 14). Wanneer we met ingeschakelde front- en sluitlichten willen rijden (dus als losse loc), moeten we op de centrale toets F0 indrukken.
Bij trek/duw-gebruik maken we gebruik van F1 of F2. Drukken we ook functietoets F1 in, dan branden alleen de frontseinen en zijn de sluitseinen gedoofd. Schakelen we F1 uit en F2 in, dan branden alleen de sluitseinen.

Schakelmogelijkheden:

F0 = front- en sluitseinen aan.
F0 + F1 = alleen frontseinen.
F0 + F2 = alleen sluitseinen.



Aansluitmogelijkheden LEDs

Leds2.gif Leds6.gif
Afbeelding: 15 Afbeelding: 16
De LED's parallel aansluiten op de decoder De LED's in serie aansluiten op de decoder
Schema gemaakt door: Fred Eikelboom Schema gemaakt door: Fred Eikelboom


In schema 15 en 16 is aangegeven hoe we front- en sluitseinen op de decoder aan kunnen sluiten. De weerstanden worden allen op de blauwe draad (de plus) aangesloten. De anodes van de LED's worden met de weerstanden verbonden. De kathodes van de LED's worden via de gele of witte draad aan de massa geschakeld. Voor informatie over de anode en de kathode van een LED, zie het artikel Hoe sluit u LED's aan? bij 'Meer informatie'.
Aan de voorzijde van de loc moeten de beide frontseinen op de witte draad aangesloten zijn, en de beide rode sluitseinen op de gele draad. Aan de achterzijde van de loc moeten de beide frontseinen op de gele draad aangesloten zijn, en de beide rode sluitseinen op de witte draad. Nu zal de verlichting op de juiste wijze omschakelen bij veranderen van rijrichting. De weerstanden van de sluitseinen hebben een grotere waarde dan de weerstanden van de frontseinen, omdat de sluitseinen geen vér-stralers hoeven te zijn.
U kunt de LED's parallel zetten, zoals in schema 15, of in serie, zoals in schema 16. Het ligt er maar net aan wat in de loc het beste uitkomt qua ruimte.



De volgorde van de LED's

Leds3.gif Leds5.gif
Afbeelding: 09 Afbeelding: 17
Andere volgorde van weerstand en LED Andere volgorde van weerstand en LED's
Schema gemaakt door: Fred Eikelboom Schema gemaakt door: Fred Eikelboom

De volgorde van een LED en de bijbehorende weerstand maakt niets uit. We kunnen het dus ook zo aansluiten (zie afbeelding 15 en 16). Ligt er maar net aan wat het beste uitkomt. Natuurlijk wel op voorwaarde dat er verder geen aftakkingen zijn.



Meer informatie

Encyclopedie:
(zie Cursussen).
Beneluxspoor.net:
over de basisbeginselen van function mapping.
over function mapping.
met uitleg over function mapping.
over de mapping-instellingen voor verlichting.



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


Laatste wijziging: 16 mei 2017 15:34 (UTC)