Knipperlichtschakelingen

Hoofdpagina  Categorie-index  Index  Menu

Vorige | Volgende

---

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

---

Knipperschakeling met transistoren

200px

Afbeelding: 01

Eenvoudig schema van knipper-LED met transistoren

Schema gemaakt door: Fred Eikelboom

Schakeling om een LED te laten knipperen met korte lichtflitsen (lichtpulsen). Transistor T1 moet een C-type zijn (dus BC549C), anders werkt de schakeling niet goed.
De weerstand van 3,3 MΩ en de condensatorwaarde (lees: elco-waarde) bepalen de knipperfrequentie. De waarde van 180R geldt voor LED's met een maximale doorlaatstroom van 20 mA. Voor high-efficiency LED's (deze geven al een zee van licht bij 2 mA) moet de waarde 1K8 of hoger zijn. De belastbaarheid van de, in deze schakeling, gebruikte weerstanden is ¼ Watt.

---

Knipperschakelingen met een IC

In plaats van transistoren, kunt u ook een IC toepassen. Dit scheelt weer tijd bij het opbouwen van de schakeling en heeft als bijkomend voordeel dat al door het wijzigen van de waarde van één component, het gedrag van de schakeling aan te passen is. De NE555 is uitstekend geschikt om er een knipperschakeling mee te maken, welke u kunt toepassen op uw modelspoorbaan.

Afbeelding: 02		Afbeelding: 03
Timer IC NE555		Inwendige opbouw van de NE555
Tekening gemaakt door: Fred Eikelboom		Tekening gemaakt door: Fred Eikelboom

De NE555 is een IC, ontworpen voor gebruik in timers en multivibrator-toepassingen. De NE555 bestaat uit 23 transistoren, 2 diodes, en 16 weerstanden. Het blokschema van de NE555 ziet u in afbeelding 03. Het IC is in 1972 op de markt gekomen, en daarmee al meer dan 39 jaar (medio 2011) verkrijgbaar. Later verscheen er een uitvoering met twee stuks NE555 in één behuizing, en dat is de NE556. Deze kan inplaats van twee losse 555's gebruikt worden. Nog weer later verscheen een uitvoering met vier stuks 555 in één behuizing, en dat is de NE558. Deze kan inplaats van vier losse 555's (of twee losse 556's) gebruikt worden. Inwendig is het schema van de 558 iets gewijzigd/verbeterd t.o.v. de NE555. De 555 kan op drie verschillende manieren gebruikt worden:

• In A-stabiele mode: de 555 fungeert als oscillator. (bijv. in alarminstallaties en toongeneratoren).

• In Bi-stabiele mode: de 555 fungeert als flip-flop.

• In Mono-stabiele mode: de 555 fungeert als 'one-shot'. (bijv. in timer-toepassingen).

De aansluitingen van de NE555

Pinnummer	Naam	Doel/Functie
1	GND	De massa (min), de 'lage' waarde
2	TR	Een korte puls, van 'hoog' naar 'laag' op de trigger, start de timer
3	Q	Tijdens het tijdsinterval blijft deze ingang/uitgang op VCC
4	R	Een tijdsinterval kan onderbroken worden door een korte 'lage' (0V) puls op de reset te zetten
5	CV	De controlespanning laat elektriciteit (spanning) toe naar de interne spanningsdeler (⅔ VCC)
6	THR	De nominale spanning waarbij het interval eindigt (het interval eindigt wanneer Uthr hoger is dan ⅔ VCC)
7	DIS	Verbonden met een condensator of elco, waarvan de ontladingstijd het tijdsinterval zal beïnvloeden
8	V+	VCC De positieve voedingsspanning, die tussen 5 en 15 Volt moet liggen.

Verklaring van de afkortingen:

GND	= Ground	CV	= Contol Voltage	TR	= Trigger	THR	= Threshold
Q	= Uitgang	DIS	= Discharge	R	= Reset	V+	= De positieve voeding-aansluiting

Q kan positief of negatief zijn. Deze aansluiting kan namelijk naar de plus of naar de min geschakeld worden, vandaar de ietwat vreemde aanduiding met Q
(Vcc is een term die veelvuldig in schema's wordt gebruikt en betekent 'Positieve voedingsspanning').

Kijkt u voor de zekerheid even op de links, onderaan deze pagina, voor de specificaties. Er zijn namelijk typen voor max. 15 Volt en voor max. 18 Volt! De belastbaarheid van de in deze schakelingen gebruikte weerstanden is ¼ Watt.

---

De knipperfrequentie

In alle hier getekende schema's met de NE555 staan één- of twee instelpotentiometer(s) (instelbare regelbare weerstand), hiermee stellen we de knipperfrequentie van de schakeling in. Mocht de juiste frequentie niet gehaald worden in één van de eindstanden van de instelpotentiometers, dan kunt u de waarde van C2 groter of kleiner nemen. Dus bij een te hoge frequentie van het signaal, in plaats van een elco van 10 µF een elco met een waarde van 22 µF nemen. Bij een te lage waarde van de knipperfrequentie kunt u voor C2 een lagere waarde nemen (bijvoorbeeld 6,8 µF). Eventueel kan ook de waarde van R1 vergroot of verkleind worden. Voor R1 geen kleinere waarde nemen dan 1K2.

---

Eén rode knipperende LED

Afbeelding: 05

Schema van knipper-LED met IC

Schema gemaakt door: Fred Eikelboom

Voor bijv. het maken van een waarschuwingssignaal met één knipperende rode LED, is de schakeling in afbeelding 05 (hierboven) prima geschikt.

De werking van de schakeling

Via R1 en P1 wordt elco C2 geladen. Wanneer de spanning op de elco (en pin 6) voldoende hoog is (1/3 van de voedingsspanning), klapt de flip-flop (zie: afbeelding 03 en Trefwoorden - F) in het IC om, en schakelt uitgang 3 om. De uitgang (pin 3) wordt, afhankelijk van de spanning op pin 6, naar de min en de plus geschakeld. Elco C2 wordt nu weer ontladen via P1 en pin 7. Dit laden/ontladen herhaalt zich voortdurend. Met instelpotmeter P1 is de laad/ontlaadtijd in te stellen. Elco C1 dient voor het opvangen van voedingsspanningsvariaties. Deze elco dient zo dicht mogelijk bij de pinnen 4,8 en 1 gemonteerd te worden. Condensator C3 dient ter ontkoppeling van de inwendige spanningsdeler.

---

Twee rode knipperende LED's

Afbeelding: 06

Schema van twee knipper-LED's met IC

Schema gemaakt door: Fred Eikelboom

Door een extra weerstand en een extra LED te plaatsen, verkrijgen we een knipperlichtschakeling welke de LED's om-en-om laat knipperen. Voor bijv. het maken van een overweg, met aan weerszijden van het spoor één knipperende rode lamp is de schakeling in afbeelding 06 prima geschikt. Ook hier stellen we met instelpotmeter P1 de knipperfrequentie in.

---

Vier rode knipperende LED's

Afbeelding: 07

Schema van vier knipper-LED's met IC

Schema gemaakt door: Fred Eikelboom

Door twee extra LED's toe te voegen aan de schakeling in afbeelding 06 verkrijgen we een knipperlichtschakeling welke de vier LED's om-en-om laat knipperen. Hierbij branden altijd twee LED's tegelijkertijd. Voor bijvoorbeeld het maken van een overweg met een AKI-installatie, met aan weerszijden van het spoor twee afwisselend knipperende rode lampen, is de schakeling in afbeelding 10 prima geschikt. We sluiten de LED's zo op de schakeling aan, dat er telkens twee LED's aan weerszijden tegelijkertijd knipperen. Ook hier stellen we met potmeter P1 de knipperfrequentie in.

---

Twee knipperende of continue brandende witte LED's voor WUBO

Afbeelding: 08		Afbeelding: 09
Schema van twee knipper-LED's voor WUBO (ruststand)		WUBO (seinbeeld betekent: 'er nadert gèèn trein'
Schema gemaakt door: Fred Eikelboom		Tekening gemaakt door: Werner Hermsen

Door de schakeling uit afbeelding 06 (hierboven) te voorzien van een dubbelpolig relais en de bedrading iets te veranderen, verkrijgt u een WUBO-knipperlichtschakeling, welke twee witte LED's continue laat branden.

Afbeelding: 10		Afbeelding: 11
Schema van twee knipper-LED's voor WUBO (werkstand)		WUBO (seinbeeld betekent: 'er nadert een trein!'
Schema gemaakt door: Fred Eikelboom		Tekening gemaakt door: Werner Hermsen

Wanneer het relais bekrachtigd wordt (door spanning op punt 'S' te zetten), zullen beide LED's om-en-om gaan knipperen. Ook hier stelt u met instelpotmeter P1 de knipperfrequentie in. Voor een voorbeeld van een geschikt relais, zie onderaan deze pagina, bij 'Meer informatie'.

---

Gemeenschappelijke Anode/Kathode bij seinen met LED's

Afbeelding: 12

De verschillende schema's bij gemeenschappelijke Anode of -Kathode

Schema gemaakt door: Fred Eikelboom

De LED's in kant-en-klare seinen kunnen inwendig aangesloten zijn als 'gemeenschappelijke Anode' of 'gemeenschappelijke Kathode. In schema 12 (hierboven) ziet u wat dit inhoudt. Links op de tekening (GA), ziet u de 'gemeenschappelijke Anode'-aansluiting. Hierbij zijn beide Anodes van de LED's in het sein met elkaar verbonden. Rechts op de tekening (GK), ziet u de 'gemeenschappelijke Kathode'-aansluiting. Hierbij zijn beide Kathodes van de LED's in het sein met elkaar verbonden. We dienen dus bij kant-en-klare seinen te weten hoe de LED's inwendig (lees: in het sein) aangesloten zijn.
Dit wordt normaliter in de bijgeleverde documentatie van het sein vermeldt. Weet u dit niet, dan zult u met behulp van bijv. een universeelmeter (multimeter) moeten onderzoeken hoe de LED's inwendig aangesloten zijn. Let op! Sluit nooit een kant-en-klaar sein, dat voorzien is van LED's, (en waarvan niet bekend is of er eventueel al een voorschakelweerstand gemonteerd is door de fabrikant) zomaar op een voedingsspanning aan, want dan hebt u zeer grote kans dat één- of meerdere LED's nooit meer branden. Dus, een sein altijd testen met een 1K6 weerstand opgenomen in de plus- of mindraad van de voeding.

---

WUBO-schakeling voor seinen met LED's met 'gemeenschappelijke Anode'

Afbeelding: 13

Schema van twee knipper-LED's voor WUBO (ruststand)

Schema gemaakt door: Menno Voorloop

De schakeling uit afbeelding 13 (hierboven) is voor seinen met LED's, voorzien van een gemeenschappelijke Anode-aansluiting, zoals in veel kant-en-klare seinen toegepast wordt. We hebben nu een knipperlichtschakeling welke twee witte LED's continue laat branden en die wanneer het relais bekrachtigd wordt, beide witte LED's om-en-om laat knipperen. In schema 13 staat het relais getekent in de ruststand (er is geen spanning aanwezig op de stuuringang). Nu worden de witte LED's continue aangestuurd.

Afbeelding: 14

Schema van twee knipper-LED's voor WUBO (werkstand)

Schema gemaakt door: Menno Voorloop

In schema 14 staat het relais getekend in de 'werkstand' (er is spanning aanwezig op de stuuringang, dus het relais in 'aangetrokken'). Nu worden de witte LED's om-en om aangestuurd. Transistor T1 inverteert (keert de polariteit om van) het signaal dat op pin 3 van het IC staat.
Om de knipperfrequentie in te kunnen stellen, kunt u R2 door een instelPotentiometer van 500K vervangen.

Onderdelenlijstje
IC1	NE555		C1	100 μF/25V
T1	BC547		C2	2,2 μF/35V
R1	4K7		C3	150 nF/50V
R2	390K		D1/D2	LED (Wit)
R3	10K		D3	1N4148
R4	1K2		Re1	Relais 12V=, 2×om

Tabel: 15

Tabel gemaakt door: Fred Eikelboom

De waarde van R4 is een richtwaarde. De werkelijke waarde is afhankelijk van de voedingsspanning, het type LED in het sein, en of er LED's of lampjes toegepast worden.

---

Schakelingen voor AKI's

De knipperfrequentie van een AKI

Bij het grootspoor knipperen de rode lampen van een AKI met een frequente van 90 keer per minuut. De witte lamp knippert op de helft van die frequentie (45 keer per minuut). Bij het modelspoor is die frequentie van 90 per minuut eigenlijk te laag, omdat ons rijdend materieel (en eventuele scenery) een stuk kleiner is. Zou u echter die 90 knipperingen per minuut omrekenen naar bijv. schaal H0, dan verkrijgt u een veel te hoge frequentie. We moeten daarom een iets hogere knipperfrequentie kiezen dan bij het grootspoor, om onze modelspoor-AKI er natuurgetrouw uit te laten zien. Een frequentie van 100 tot 110 per minuut komt dan veel natuurgetrouwer op ons over. Maar dit is ook weer een kwestie van persoonlijke smaak. U kunt het beste de frequentie van de AKI-schakeling zo instellen dat u er tevreden mee bent, want daar gaat het in modelspoorland toch eigenlijk om.

---

Twee rode en een witte knipperende LED (voor AKI)

Door een extra LED én een relais toe te voegen aan de schakeling in afbeelding 05 (hierboven) verkrijgen we een knipperlichtschakeling welke twee rode LED's, om-en-om laat knipperen. Zodra de stuurspanning op het relais wegvalt en de rode LED's uitgaan, zal de witte LED gaan knipperen met de halve frequentie van beide rode LED's.
Andersom zullen, wanneer er spanning op de stuuringang gezet wordt, en de witte LED uitgaat, de rode LED's om-en-om gaan knipperen.

Afbeelding: 16

Schema van AKI met drie knipper-LED's

Schema gemaakt door: Fred Eikelboom

In schema 16 staat het relais getekent in de ruststand (er is geen spanning aanwezig op de stuuringang). Nu wordt de witte LED aangestuurd, en zijn de rode LED's gedoofd.

Afbeelding: 17

Schema van AKI met drie knipper-LED's

Schema gemaakt door: Fred Eikelboom

In schema 17 staat het relais getekend in de 'werkstand' (er is spanning aanwezig op de stuuringang, dus het relais in 'aangetrokken'). Nu worden de rode LED's om-en om aangestuurd, en is de witte LED gedoofd.

---

Vier rode en twee witte knipperende LED's (voor AKI)

Door drie extra LED's toe te voegen aan de schakeling in afbeelding 11 (hierboven) verkrijgen we een knipperlichtschakeling welke vier rode LED's, of twee witte LED's laat knipperen. Zodra de stuurspanning op het relais wegvalt en de rode LED's uitgaan, zullen de witte LED's gaan knipperen met de halve frequentie van de vier rode LED's.
Andersom zullen, wanneer er spanning op de stuuringang gezet wordt, en de witte LED's uitgaan, de rode LED's (per twee) om-en-om gaan knipperen.

Afbeelding: 18

Schema van AKI. Witte LED's knipperen

Schema gemaakt door: Fred Eikelboom

In schema 18 staat het relais getekent in de ruststand (er is geen spanning aanwezig op de stuuringang). Nu worden de witte LED's aangestuurd, en zijn de rode LED's gedoofd.

Afbeelding: 19

Schema van AKI. Rode LED's knipperen

Schema gemaakt door: Fred Eikelboom

In schema 19 staat het relais getekend in de 'werkstand' (er is spanning aanwezig op de stuuringang, dus het relais is 'aangetrokken'). Nu worden de rode LED's (per twee) om-en-om aangestuurd, en zijn de witte LED's gedoofd.

---

Het bedradingsschema voor de AKI-schakeling

Afbeelding: 20

Bedradingsschema van de LED's van de AKI

Tekening gemaakt door: Fred Eikelboom

De bedrading vanaf de schakeling (de print) naar de LED's bestaat uit in totaal vijf draden, zie: schema 20).

---

Twee rode en twee witte knipperende LED's, plus twee oranje LED's (voor AKLI)

Afbeelding: 21

Schema van AKLI met vier knipper-LED's en twee oranje LED's

Schema gemaakt door: Fred Eikelboom

Door de schakeling uit schema 07 iets aan te passen kunnen we de voorloper van de AKI, de AKLI aansturen. In schema 21 staat het relais getekent in de ruststand (er is geen spanning aanwezig op de stuuringang). Nu worden de witte LED's aangestuurd, en zijn de rode LED's gedoofd. Zodra de stuurspanning op het relais aanwezig is, zullen de rode LED's gaan knipperen, en zullen de witte LED's doven.
Andersom zullen, wanneer de spanning op de stuuringang uitgezet wordt, de witte LED's gaan knipperen, en de rode LED's doven.

Afbeelding: 22

Schema van AKLI met vier knipper-LED's en twee oranje LED's

Schema gemaakt door: Fred Eikelboom

In schema 22 staat het relais getekend in de 'werkstand' (er is spanning aanwezig op de stuuringang, dus het relais is 'aangetrokken'). Nu worden de rode LED's aangestuurd, en zijn de witte LED's gedoofd.

Storing

Om een storing te simuleren kan schakelaar S1 omgezet worden. De knipperschakeling krijgt geen spanning meer, dus de gewone LED's zijn gedoofd. De oranje LED's branden nu, ten teken dat de installatie gestoord is.

---

Uitbreiding van bovenstaande schakeling (voor AKLI). Twee snelheden.

Door de schakeling uit schema 14 uit te breiden met een extra instelpotmeter, kunnen we er voor zorgen dat de rode lampen dubbel zo snel knipperen als de witte lampen.

Afbeelding: 23

Schema voor AKLI. In de stand 'Langzaam.'

Schema gemaakt door: Fred Eikelboom

In schema 23 staat het relais getekend in de ruststand (er is geen spanning aanwezig op de stuuringang 'S'). Nu worden de witte LED's aangestuurd (aantal knipperingen instelbaar met P1), en zijn de rode LED's gedoofd.

Afbeelding: 24

Schema voor AKLI. In de stand 'Snel'.

Schema gemaakt door: Fred Eikelboom

Zodra de stuurspanning op het relais aanwezig is (zie: schema 24, punt 'S'), zullen de rode LED's gaan knipperen, en zullen de witte LED's doven. Tegelijkertijd schakeld het extra contact van het relais om, en verbindt P2 met knooppunt R1/P1.
P2 staat nu parallel aan P1. Daardoor wordt elco C2 sneller geladen, en gaat de schakeling sneller knipperen. U kunt nu P2 zo instellen dat de rode LED's op (ongeveer) het dubbele aantal knipperingen als dat van de witte LED's branden.

In schema 23 staat het relais getekend in de 'werkstand' (er is spanning aanwezig op de stuuringang, dus het relais is 'aangetrokken'). Nu worden de rode LED's aangestuurd met hogere knippersnelheid, omdat P2 nu parallel aan P1 geschakeld is, en zijn de witte LED's gedoofd. Wanneer de spanning op de stuuringang (punt 'S') uitgeschakeld wordt, valt het relais af, waardoor het tweede relaiscontact omschakelt. De rode LED's doven. Nu zullen de witte LED's gaan knipperen op een lager tempo dan de rode LED's, omdat P2 nu niet meer parallel aan P1 staat.

Afregelen van de schakeling

Stel beide instelpotmeters in op de maximale waarde. Zorg dat er geen spanning op de stuuringang staat (relais in de ruststand). Stel nu met P1 het aantal knipperingen van de witte LED's in. Schakel daarna de stuurspanning (punt 'S') in. Het relais is aangetrokken. Stel daarna met P2 het aantal knipperingen van de rode LED's in.

---

Onderdelenlijstje
IC1	NE555		C1	100 µF/25V
P1	500K Instel		C2	10 µF/35V
P2	820K Instel		C3	150 nF/50V
R1	4K7		D1/D2	LED (Rood)
R2	820R		D3/D4	LED (Wit)
R3	680R		D5	1N4148
R4	820R		D6/D7	LED (Oranje)
Re1	Relais 12V=, 2×om		S1	Schak. 1×om

Tabel: 25

Tabel gemaakt door: Fred Eikelboom

De waarden van R2, R3 en R4 zijn richtwaarden. De werkelijke waarde is afhankelijk van het type LED en het aantal LED's dat in serie staat.

---

Het bedradingsschema voor de AKLI-schakeling

Afbeelding: 26

Bedradingsschema van de LED's van de AKLI

Tekening gemaakt door: Fred Eikelboom

De bedrading vanaf de schakeling (de print) naar de LED's bestaat uit in totaal zes draden (zie: schema 26).

---

Meer informatie

Encyclopedie
Artikel Cursus basis-elektronica	(zie: Cursussen)

Sjabloon:Link externSjabloon:Link externSjabloon:Link externSjabloon:Link conradSjabloon:Link extern

Externe websites:

Datasheets (gegevensbladen) van componenten

WikiPedia informatie

Relais informatie

---

Hoofdpagina  Categorie-index  Index  Menu

Vorige | Volgende

Contact met de redactie:

---