Elektronica basis: verschil tussen versies

Versie van 8 okt 2010 om 16:15

Vorige | Volgende

Onder redactie van: BeneluxSpoor.net / Auteur: Auteurs: Dick van der Knaap & Fred Eikelboom

Tolerantie

Één 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.
Bij een tolerantie van bijvoorbeeld 10% bij een weerstand van 50Ω betekent dat, bij een spanning van 5 V, dat de stroomsterkte door de weerstand tussen 90 en 110 mA kan zijn, een verschil van 20%! Meestal zal dat niet erg zijn, maar bij gevoelige componenten, zoals LED's en transistoren, kan dat het 'overlijden' van de component betekenen.

Typen Weerstanden

De weerstand bestaat in meerdere typen:

De koolfilmweerstand, waarop een dun laagje kool is aangebracht
De metaalfilmweerstand, waarop een dun laagje metaal is aangebracht
De draadgewonden weerstand. Bij dit type is een stuk weerstanddraad om een keramische kern gewikkeld. De lengte én de diameter van de draad bepalen de weerstandswaarde

Weerstandcodering

Weerstandswaarden worden aangeduid met het Ohm-teken: Ω. In schema's wordt het symbool gebruikt zoals aangegeven in tekening E16.01-01. Sjabloon:Tekening In schema's worden afkortingen voor de waardes gebruikt. Zouden we alle weerstandwaarden voluit in het schema noteren, dan zou het schema onleesbaar worden. Bij waarden onder de één Ω (Ohm) wordt het op deze manier aangegeven: er staat een R vòòr de waardeaanduiding: R47 = 0,47Ω. Er kan ook een letter tussen de cijfers staan: 1E8 = 1,8Ω.
Bij waarden onder de 1000 Ω wordt vaak een R achteraan de waarde toegevoegd; zo wordt 56 Ω geschreven als 56R, en 720 Ω als 720R.
Bij waarden van 1000 Ω en hoger gaat het zo: 1000 Ω = 1K, 4700 Ω = 4K7, 12000 Ω = 12K, 1000000 Ω = 1M, 3300000 Ω = 3M3 enz.
Weerstanden zijn ingedeeld in E-Reeksen. De volgende E-reeksen zijn in de handel: E3, E6, E12, E24, E48, E96 en E192.

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.
In de E24-reeks (precisieweerstanden) komen de volgende waarden voor: 10, 11, 12, 13, 15, 16, 18, 20, 22, 24, 27, 30, 33, 36, 39, 43, 47, 51, 56, 62, 68, 75, 82, 91. Hierin zitten b.v. de waarden 11 Ω, 240 Ω, 36K, 510K enz.

Kleurcode codering van weerstanden

Weerstanden zijn voorzien van een gestandaardiseerde code in de vorm van gekleurde ringen. Sjabloon:Tabel Bij koolfilm-weerstanden staan vier ringen op de weerstand.
We moeten de weerstand met de zilveren of gouden ring aan de rechterzijde vasthouden (zie tabel E16.01-02). Daarna kunnen we aan de hand van de kleurcode de waarde achterhalen.
Wanneer we een weerstand hebben met de kleuren: bruin-zwart-rood-goud, dan is de waarde 1 0 x 100 = 1000Ω ofwel 1K, met een tolerantie van 5%.
Een weerstand met de kleuren oranje-wit-geel-rood heeft een waarde van 3 9 x 10K = 390K met een tolerantie van 2%.
Een weerstand met de kleuren groen-blauw-goud-goud heeft een waarde van 5 6 x 0,1 = 5,6Ω met een tolerantie van 5%. Soms staan er maar drie ringen op de weerstand, dan heeft deze een tolerantie van 20%.

Sjabloon:Tabel Bij metaalfilm-weerstanden staan vijf (en soms zes) ringen op de weerstand. We moeten de weerstand met de ringen aan de linkerzijde vasthouden (zie tabel E16.01-03). Daarna kunnen we aan de hand van de kleurcode de waarde achterhalen.
Wanneer we een weerstand hebben met de kleuren: bruin-bruin-zwart-rood-goud, dan is de waarde 1 1 0 x 100 = 11K met een tolerantie van 5%. Een weerstand met de kleuren oranje-wit-zwart-rood-rood heeft een waarde van 3 9 0 x 100 = 39K met een tolerantie van 2%.
Een weerstand met de kleuren groen-blauw-bruin-blauw-groen heeft een waarde van 5 6 1 x 1M = 561MegaΩ met een tolerantie van 0,5%..
Een eventuele zesde ring geeft de temperatuurcoëfficiënt aan. (561MegaΩ wordt in vaktermen '561 Meg' genoemd)

Condensatoren

In schema's wordt een condensator aangegeven zoals afgebeeld in tekening E16.01-04. Sjabloon:Tekening Een condensator wordt gebruikt voor verschillende doeleinden, zoals ontstoring (bijv. op de elektromotor van een model-locomotief of model-treinstel). Dit type condensator heeft geen polariteit. Het maakt dus niets uit hoe we een condensator aansluiten.

De waardeaanduiding op een condensator met kleine waarde bestaat uit een code:
Bijvoorbeeld µ33 = 0,33µF, µ1 = 0,1µF. Dus: het opgedrukte getal direkt achter de komma zetten is de waarde.

Staan er alléén getallen op de condensator, dan gaat het zo: 472 = 47nF, 223 = 22nF, 473 = 4,7nF, 102 = 1nF.

472 betekent: laatste cijfer '2' is twee nullen achter de komma, met daarachter de eerste twee cijfers.
Dus 0,00 met daarachter 47 = 0,0047µF.

Elektrolytische Condensatoren (ElCo's)

In schema's wordt een ElCo aangegeven zoals afgebeeld in tekening E16.01-05. Sjabloon:Tekening De Elco is ook een condensator, maar dan een condensator met een zeer grote elektrische capaciteit. De benaming 'Elco' is de afkorting van Elektrolytische Condensator. Dit betekend dat de Elco gevuld is met een Elektroliet. Deze Elektroliet bevindt zich tussen twee stroken opgerold materiaal: de kathode, bestaande uit aluminiumfolie, en de anode, bestaande uit sterk opgeruwd aluminiumfolie met daarop een dun laagje aluminiumoxide. De Elco heeft een speciale eigenschap, hij is namelijk polair. Dat betekent dat de Elco een positieve pool (de plus), en een negatieve pool (de min) heeft. 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 betekend 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.
Let op! Een Elco mag nooit op een wisselspanning (AC) aangesloten worden, anders raakt deze binnen de kortste keren defect, vanwege oververhitting! En een ElCo mag nooit verkeerd-om op de voedingsspanning aangesloten worden, dat overleeft de ElCo ook niet!

Diode

De diode, die maar in één richting stroom doorlaat, wordt o.a. gebruikt voor gelijkrichting. Een diode heeft twee aansluitingen, de Anode en de Kathode. Sjabloon:Tekening In tekening E16.01-06 staat het schema-symbool van de diode. Het streepje geeft de Kathode aan. Ook op de behuizing is een streep afgedrukt. Deze streep geeft eveneens de Kathode aan.

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 max. 1 Amp. verwerken bij 1000 V. De BYV28-200 kan 3 Amp. verwerken bij 200 V. en de 1N5408 kan 3 Amp. verwerken bij 1000 V.

De BYV28-200 is uitermate geschikt voor detectieschakelingen. (in combinatie met een stuk geïsoleerde rails)

Bruggelijkrichter (Brugcel)

Sjabloon:Tekening Gelijkrichters dienen om een wisselspanning in een gelijkspanning om te zetten. Er bestaan 3 basisschakelingen:

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 enkelfazige/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 2 x de topwaarde van de wisselspanning.
Sjabloon:Tekening De bruggelijkrichter bestaat uit vier dioden in een behuizing, de brugcel (Zie tekening E16.01-08) of uit vier losse dioden die in brug geschakeld zijn (zie tekening links-onder). Dit is de Greatz-schakeling, genoemd naar de uitvinder ervan.

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 x 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 x 1,414) - 1,4 = 15,56 Volt.

In figuur 2 geleiden afwisselend de dioden A en 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 maximale continu-stroom, in dit geval 2200 mA oftwel 2,2 Amp. Sjabloon:Tekening Er zijn ook typen waarop achter de C twee waarden aangegeven staan: bijv. C3300/2200. Het eerste getal is de max. toelaatbare continu-stroom, wanneer de brugcel op een voldoende groot koelelement gemonteerd is, én er koelpasta tussen de brugcel en het koelelement aangebracht is. Het tweede getal (achter de schuine streep) is de maximaal toelaatbare stroom, wanneer de brugcel vrij opgesteld is, dus zonder aanvullende koelingmaatregelen.

Zenerdiode

Zenerdioden 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' 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). Sjabloon:Tekening De zenerdiode wordt normaliter aangesloten in sperrichting. Er bestaan echter ook Zenerdiodes voor lage spanningen(lager dan 2 Volt), welke in doorlaatrichting aangesloten dienen te worden. Zodra de aangelegde spanning boven de doorslagspanning (zenerspanning) komt, gaat de zenerdiode geleiden. De spanning over de zenerdiode blijft dan redelijk constant. Sjabloon:Tekening Er moet in serie met de zenerdiode een weerstand worden aangesloten (meestal aan de Kathodezijde), om er voor te zorgen dat de maximale stroom niet overschreden wordt. Voor een goede werking van de Zenerdiode is een minimumstroom benodigd. Bij ongeveer 5 tot 10 mA. bereiken we goede resultaten.