|
|
Toepassing van geheugenmetaalUit BeneluxSpoor.net - Encyclopedie
Onder redactie van: BeneluxSpoor.net / Auteur: Huib Maaskant
In dit artikel bespreken we de toepassing van geheugenmetaal (geheugendraad) om objecten te bewegen (c.q. aan te drijven). We kunnen dan denken aan het omstellen van een wissel, het bewegen van een armsein of het op- en neer bewegen van spoorbomen. Geheugenmetaal als wisselaandrijving
Aandrijvingen voor wissels zijn er in allerlei soorten en maten. Bijvoorbeeld als wisselspoelen, motorische wisselaandrijvingen of servo's. In dit artikel gaan we aan de slag met geheugendraad als wisselaandrijving. Dit geheugendraad wordt o.a. verkocht als Flexinol of Nitinol. Voor de zelfbouwers onder ons, die liever zelf met geheugendraad willen knutselen, is een simpele en betrouwbare aandrijving met geheugendraad ontworpen. Geheugenmetaal heeft diverse voordelen boven wisselspoelen en wisselaandrijvingen. Zo maakt geheugenmetaal helemaal geen geluid. Door de afwezigheid van tandwielen en andere bewegende delen is de aandrijving heel betrouwbaar. De beweging is mooi langzaam en geheugenmetaal is ook nog eens erg voordelig.
Het principe van de wisselaandrijvingHet principe van de aandrijving is heel eenvoudig. Wanneer geheugenmetaal warm wordt, krimpt het met ongeveer 3,5%. Wanneer het afkoelt, wordt het weer langer. Met een stukje geheugendraad van 11 cm verkrijgen we zo een lineaire beweging van ruim 3,5 mm. Dat is ruim voldoende om een schaal H0 wissel om te zetten. De beweging duurt ongeveer drie seconden. Om precies uit te rekenen, hoe lang de geheugendraad moet zijn, kunnen we gebruik maken van de geheugendraad berekening van Henny Bouman. Zie hieronder bij "Downloads".
De complete aandrijving bestaat uit een spijkertje, een veertje, een paperclip, een klembusje, een stukje messing buis van circa vier cm en een stukje geheugenmetaal (zie afbeelding 03). Het veertje wordt gespannen en vastgezet met een spijker (zie afbeelding 05), de draad wordt om het messing buisje gewonden. Door het omgebogen buisje te verdraaien kunnen we de draad verstellen, ook later nog. Het veertje trekt het wissel in de ene stand en houdt de geheugendraad gespannen. Als we spanning op het geheugenmetaal zetten, wordt de draad warm. De draad krimpt en trekt het wissel naar de andere stand. Na het uitschakelen van de spanning koelt alles weer af en keert het wissel terug in de eerste stand.
De eerste stap is het frezen van een ondiepe geul onder het wissel (zie afbeelding 05). Met een bovenfrees is dat zo gedaan. Na het schilderen van de ondergrond wordt de aandrijving in de geul bevestigd. De paperclip wordt verbogen tot een dubbele haak die het veertje en de draad met elkaar verbindt. De lange poot van de haak trekt het wissel om (zie afbeelding 06). Wanneer we de baan hebben afgewerkt, is er van de aandrijving niets meer te zien.
De voedingHet geheugenmetaal heeft een stroom van 200 milliampère nodig om maximaal samen te trekken. We kunnen het geheugenmetaal niet rechtstreeks op een rijregelaar aansluiten, omdat de hoge spanning voor een veel te grote stroom zorgt. Met een beetje elektronica is dat probleem snel opgelost. De LM317 spanningsreglaar is prima te gebruiken als constante stroombron (zie schema 07). Met een weerstandje wordt de uitgangsstroom begrensd tot 200 milliampère. Het maakt niet uit hoe lang de draad is. De LM317 wordt gevoed met 12 volt gelijkspanning en moet voorzien worden van een koellichaam.
Onderdelen voor de voeding:
Ompoling van het puntstukDe schakeling is genoeg om het wissel te verzetten, maar bij een tweerail-baan moet ook het puntstuk worden omgepoold. Dat is eenvoudig te realiseren door een relais parallel aan de LM317 te zetten (zie schema 08). Het relais schakelt de polariteit van de spanning om, die op het puntstuk van het wissel staat. Zie ook het artikel Puntstuk van het wissel polariseren. In eerste instantie zijn beide wisseltongen van de Tillig wissels rechtstreeks op de digitale spanning aangesloten. In de praktijk veroorzaakten sommige locs echter kortsluiting, omdat de wielen bij het puntstuk even de andere wisseltong raken. Daarom zijn het puntstuk en de wisseltongen van elkaar geïsoleerd. Extra contacten van het relais zorgen ervoor dat alléén de aanliggende wisseltong van spanning wordt voorzien.
De complete schakeling is gemakkelijk op een klein printje te bouwen. We kunnen zelf een print etsen (zie: afbeelding 9) of gebruikmaken van strokenprint c.q. experimenteerprint. De laatste optie is sneller, gemakkelijker en goedkoper. Zaag eerst de printjes op maat en plak een etiket (met daarop het onderdelenschema getekend) op de bovenkant (zie afbeelding 10). Zo weten we precies waar wat moet komen en hoeven we niet steeds de gaatjes uit te tellen. Het geheugendraad is verkrijgbaar bij onderstaande leveranciers (zie: "Meer informatie"). De elektronica kunnen we bestellen bij "Conrad". In tabel 01 staan de bestelnummers van de componenten.
Berekeningen van geheugendraad door Huib Maaskant.
Meer informatie
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
