|
|
Kadee - DCC Electronische ontkoppelaar voor zelfbouwUit BeneluxSpoor.net - Encyclopedie
Onder redactie van: BeneluxSpoor.net / Auteur: Dick Bronson - Vertaling door Dick Van der Knaap
>>>> In controle door Fred <<<<
In deze rubriek behandelen wij de DCC gestuurde elektronische Kadee ontkoppeling, zoals deze ontwikkeld werd door Dick Bronson. Het is geen eenvoudige ontkoppeling; sterker nog, het is een tamelijk ingewikkeld geheel. Echt iets voor de fijnproevers in modelspoorwegland. Dick Bronson maakt gebruik van de standaard #5 (nummer vijf) koppelingen van Kadee. De bouwbeschrijving: buig eerst de pin recht en buig hem in een rechte hoek in de richting van de kant waar de veer van de koppelklauw zit. Soldeer een stukje kleine ketting aan de koppelpin, ongeveer ter lengte van het aanwezige veertje en knip de rest van het kettinkje af. Door aan het kettinkje te trekken, gaat de koppeling open. Vijl de lipjes op één van de koppelklauwen af, om het loskomen van één van beide koppelingen makkelijker te maken. Een andere aanpassing om het ontkoppelen te verbeteren, is om de koppelingsstop ver genoeg af te vijlen, zodat de koppeling ver genoeg open gaat om los te komen. De afbeeldingen illustreren deze aanpassingen. Het ontkoppelmechanisme is gebouwd op een stukje printplaat. De lengte past precies tussen de treeplanken. De breedte loopt van de achterkant van de voetplaat van de Proto-2000 SW-9 naar de achterkant van de schacht van de koppeling (ca. 6 mm) die nog net de remstangen op de draaistellen vrij houdt. Het mechanisme wordt onder de schacht gemonteerd met gebruikmaking van het bestaande schroefje. Ter voorkoming van het ongewenst achter uitsteeksels blijven haken van de locomotief is het noodzakelijk dit schroefje, bijvoorbeeld met een Dremel, af te slijpen zodat het een vlakke, verzonken kop krijgt. Ook in het printplaatje moet het schroefje worden verzonken, zodat dit in geen geval onder het printplaatje uitsteekt. Gebruik printplaat van 1,5 mm dikte, maar verwijder de halve dikte boven de koppelinghouders om genoeg bewegingsruimte te houden. De hierna volgende foto's tonen de onderkant van de locomotief. De mechanismen hebben voor een goede werking rond ½ Volt nodig bij 180 – 200 milliampère. De DCC decoder geeft echter een spanning van 10 Volt of meer af. Deze veel te hoge spanning zal dus moeten worden teruggebracht. De elektrische schema's en de benodigde spannings- en stroomregeling (hierna te noemen 'stroombegrenzer') worden verderop in dit artikel beschreven. Aanpassingen aan de koppeling
Koppeling en koppelingshouder De DCC gestuurde koppeling zit hier links. De standaard lip aan de koppelklauw (zoals te zien in fig. 1.-A) is op de DCC gestuurde koppeling verwijderd (zie fig.1.-B). Hierdoor kan zelfs onder enige spanning worden ontkoppeld. Vijl het lipje van deze koppeling glad af, zodat er geen enkele hindernis meer is om in te haken in de koppelklauw, maar let op dat u ook niet meer dan alleen het lipje afvijlt. Let op! Indien er teveel materiaal wordt afgevijld kan er een spontane ontkoppeling plaatsvinden. Twee schakels van de trekketting zijn nog net zichtbaar onder het veertje.
Door een klein rukje aan de ketting moet de klauw nu volledig open gaan. Bovenaanzicht van de koppeling in open positie De klauwstop is weggevijld om de klauw volledig open te laten klappen. Vijl de stop zover weg dat de klauw, in geopende positie, in lijn ligt met de scharnierbehuizing.
Ongeveer 3 tot 6 mm dichter naar het midden van de lok, maar eveneens linksonder, zit een tweede ankerpunt. Dit is voor de trekveer en steekt net zo uit als het eerder genoemde asje, maar is iets korter.
Het maken van de 'T'-armMaak deze 'T'-arm op de volgende manier: Buig de draad aan de bovenkant van de 'T' naar rechts. En buig een kort eindje verder de draad scherp 180° van beneden naar boven terug (Let op!: de afstand is minder dan de afstand van het asje tot het lokframe), zodat de draad de poot van de 'T' kruist. Aan deze 'U'-buiging wordt later de trekveer bevestigd. Laat dit eindje een stukje doorlopen zodat het profiel van de 'T' ontstaat en knip de draad af (neem voor de veiligheid wat extra lengte, dan is dat later nog bij te werken) Buig aan de onderkant van de poot van de 'T' een rondje, zodat een haakje ontstaat. Daar wordt later de trek-ketting aan bevestigd. Let er op dat er ruimte zit tussen het haakje en de bevestigingsschroef (dat is ook de reden om de bevestigingsschroef in te laten, ofwel te verzinken, in de printplaat). De 'T'-arm moet vrij kunnen bewegen. Een klein druppeltje soldeertin (fig. 5.-D) in de buurt van de bovenste bocht in de 'T'-arm houdt het haakje keurig op zijn plaats op het scharnierpunt. Een duidelijk voorbeeld is verderop te zien in fig. 9. Voor de werking van dit mechanisme wordt gebruik gemaakt van geheugendraad. In dit geval 'Muscle wire'. Houdt deze term in de gaten bij eventuele bestelling. Er zijn namelijk meerdere soorten geheugendraad te koop. De werking kan echter van soort tot soort verschillend zijn, omdat ze een andere samenstelling hebben. We houden het hier dus op het begrip 'Muscle wire'. Let op!: Muscle wire kan niet worden gesoldeerd, aangezien de draad bij verhitting zijn oorspronkelijke vorm herneemt. Alle verwijzingen naar het solderen betreffen dan ook soldeerverbindingen bij ander materiaal dan de gebruikte geheugendraad. Gebruik voor dit ontkoppelmechanisme Muscle wire van 100 micron dikte (fig. 4.-B). Dit verbindt, over de volle breedte van de loc de 'T'-arm (fig.4.-D), welke vlakbij de chassisbalk aan de rechterzijde van de loc zit, met het ankerpunt (fig. 4.-A) aan de linkerzijde. Wikkel van gitaarsnaar 009 de trekveer (Fig. 5.-C) en verbind hiermee de rechter 'T'-draad (fig. 4.-E, daar waar die knik van 180° zit) met het kleine veeranker (fig. 4.-G) links van het midden op de printplaat. Het wikkelen van de trekveer kan het beste met een boormachine worden gedaan. Dit werkt als volgt: Neem een handboormachine of een elektrische boormachine met permanente toerenregeling (het laagste toerental wordt aanbevolen). Stop in de kop van de boormachine een boortje van ca 1,5 mm met de snijkant naar binnen (achterstevoren dus). Laat nog een heel klein stukje van die snijkant (de spiraal) in het zicht. Steek in deze nog resterende opening de gitaarsnaar en buig het geheel haaks op het uitstekende deel van het boortje. Laat de handboor of boormachine een zodanig aantal omwentelingen maken totdat ongeveer 15 tot 18 mm van het uitstekende boortje bedekt is met de snaar. Wikkel de snaar gelijkmatig met naast elkaar liggende draad en houdt tijdens het wikkelen de snaar strak. (Let op!: Denk daarbij aan de veiligheid. Bescherm vooral de vingers, want gitaarsnaar is scherp. Het gebruik van elektrische boormachines is eveneens een risicofactor. De vereiste trekkracht van de veer moet ca. 50 gram zijn. Knip de veer op lengte, zodanig dat hij ongeveer 20% is opgerekt bij montage. Knip de draad door en buig één winding naar boven en aan de andere kant één winding naar beneden. Hierdoor kan de trekveer met zijn uiteinden worden bevestigd. De 'T'-trekstang met de vastgeknoopte 'Muscle wire'
Wanneer er een stroom van 180 milliampère door de Muscle wire loopt, wordt deze draad warm en verandert de interne kristalstructuur, waardoor de draad korter wordt. Wanneer de spanning wordt afgesloten, ontspant de draad weer en kan de trekveer hem weer uitrekken. Dit werkingsprincipe houdt de 'T'-arm tegen het scharnierpunt aangedrukt. Omdat de lange poot van de 'T'-arm ongeveer vijf keer zo lang is als de kruisende armen boven aan de 'T', wordt de minuscule verandering in lengte van de Muscle wire vermenigvuldigd met een factor vijf, tot een bruikbare 'werkslag' van de 'T'-arm. Aangezien de 'T'-arm elektrisch is verbonden met de decoder is het noodzakelijk het haakeinde elektrisch te isoleren. Dit kan door het haakeinde in vloeibare elektrische tape of in lak te dompelen om de haak te isoleren ten opzichte van de ketting. (Een experiment met de nieuwe koppelingen uit kunststof blijkt niet het beoogde effect te hebben). Na droging kan de ketting over het haakeinde van de 'T'-arm worden geschoven (fig. 5.-A). Eén van de elektrische contactpunten is het linker ankerpunt (fig. 4.-A). De andere contactpunten zijn het veerbevestigingspunt en het scharnierpunt (fig. 9.-F). Verwijder de koperen folie van de printplaat tussen de twee verbindingen (doe dit, bij gebruik van dubbelzijdige printplaat, aan beide kanten van de printplaat). Let op!: Controleer goed of er absoluut geen elektrische verbinding meer aanwezig is tussen de bevestigingsschroef en de koperen folie. Onder de trekveer blijft een strook folie over om het bevestigingspunt van de trekveer en het scharnierpunt elektrisch met elkaar te verbinden (fig. 10.-F).
Maak een soldeerverbinding aan de beide einden van de trekveer, zowel aan het bevestigingspunt als aan de 'T'-arm, om een permanente elektrische verbinding te bewerkstelligen. Buig tevens de punt van het scharnierpunt een beetje krom om te voorkomen dat de 'T'-arm er van af schiet tijdens gebruik. Verwijder vervolgens de overtollige uitsteeksels. Tot slot moet de positie van de 'T'-arm, door wat buigwerk aan de vaste bevestigingspunten, zodanig worden bepaald dat er in ruststand geen mechanische spanning staat op de trekketting en tevens dat de koppeling vrij heen en weer kan bewegen zonder dat de koppelingsklauw open gaat. Ontkoppelaar getoond in de bekrachtigde stand
Vanuit dat punt vloeit de stroom zowel door het draaipunt als het ankerpunt van de spanveer (fig. 9.-F). Van deze twee punten, door de 'T'-arm, naar een uiteinde van de geheugendraad (fig. 9.-E) Dan gaat de stroom door de draad (fig. 6.-D), waarbij die tot boven 70° C wordt verwarmd, naar het vaste ankerpunt (fig. 6.-C). Dan volgt een tweede verbinding met een pin van een gesloopte IC-voet (fig. 9.-B) en tenslotte naar het andere eind van de lok via een geïsoleerde draad. Nadat het andere bekrachtigingsmechanisme eveneens gepasseerd is, wordt de stroom tenslotte aangesloten op een functie-aansluiting van de DCC decoder. Montage van de stroombegrenzer
Er wordt bij activering van het mechanisme ongeveer 2 Watt aan warmte afgegeven. Om de beschikbare ruimte te benutten, wordt de powertransistor vlak gevijld, totdat de dikte minimaal is. Het gebruik van de TIP 31, inplaats van een gewone weerstand, levert verschillende voordelen op. Op de eerste plaats komt de ongevoeligheid voor variaties in het voltage van de DCC-centrale en/of -booster. Ten tweede past deze gemakkelijker in een nauwe ruimte. Ten derde wordt deze met een schroefje vastgezet, dus betere warmte-overdracht. Als vierde zijn de waarden onafhankelijk van het aantal aangesloten bekrachtigingsmechanismen. Monteer alle andere componenten aan de pootjes van de powertransistor (fig. 10.-B). Hier zien we de blauwe draad van de decoder (fig. 10.-E) en de draad van de stroombegrenzer naar het eerste bekrachtigingsmechanisme van de koppelingen. (fig. 10.-F). Eén van de connectors (fig. 10.-C) is eveneens duidelijk zichtbaar. De draadverbinding tussen de beide bekrachtigingsmechanismen is zichtbaar in fig. 10.-D. Schema met NPN transistor en twee diodes De ideale stroomsterkte voor geheugendraad van deze dikte is 180 mA. In ieder geval moet de stroomsterkte begrensd worden tot maximaal 200 mA, tenzij u houdt van de geur van verbrande decoders. Deze vorm van stroombegrenzer zal ongeveer 2 Watt warmte afgeven, dus in een loc met plastic behuizing moet deze stroombegrenzer op enige afstand van de locbehuizing op het frame worden ondergebracht.
Vervolgens berekenen we de waarde van R1. De versterkingsfactor van de transistor is volgens de specificatie groter dan 10. Dat betekent dat we tenminste een stroom van eentiende van de gewenste stroom (dus minimaal 18 mA) door R1 en de basis van de transistor moeten laten lopen. Ook in dit geval kennen we 'U' en 'I', en moeten we 'R' berekenen. Wanneer we DCC gebruiken in de stand 'N' (in te stellen op de digitale centrale) voor schaal 1:160, kunnen we ongeveer 10 V verwachten. Na aftrek van de 1,2 V over de beide diodes, blijft er dus 8,8 V over. Volgens U/I=R betekent dit dus 8,8/0,018=488 Ω. De dichtstbijzijnde standaardwaarde is 470 Ω. De weerstand moet een vermogen kunnen verdragen van 10×0,018=0,18 W. Een exemplaar van ¼ W volstaat dus. Tenslotte nog de warmteontwikkeling in de transistor. Nemen we ditmaal aan dat we op schaal H0 werken, met een spanning van 12 V. We gebruiken opnieuw de formule P=I×U en vinden dan 0,180×12=2,16 W. Schema met NPN transistor en drie diodes U kunt ook drie diodes gebruiken in plaats van twee in serie, met een weerstand van 6,8 Ω
Het ligt voor de hand om een powertransistor te gebruiken welke toevallig beschikbaar is. Indien u een PNP-type gebruikt, keert u de richtingen van de diodes om en verwisselt de blauwe en groene decoder-aansluitdraden.
Net als bij de NPN-transistor kunt u ook hier drie diodes in serie gebruiken, in plaats van twee. Ook dan gebruikt u een weerstand van 6,8 Ω Degenen die goed kijken, kunnen misschien zien dat de stroombegrenzer van foto 7 is gemaakt met een PNP-transistor, een weerstand van 6,8 Ω en drie diodes, zoals in dit schema wordt getoond.
|
