Onder redactie van: BeneluxSpoor.net / Auteurs: Dick van der Knaap en 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.
|
| Afbeelding: E16.01-01
|
| Schemasymbool van een weerstand
|
| Tekening gemaakt door: Fred Eikelboom
|
In schema's worden afkortingen voor de waarden 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. Tot deze reeks behoren 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. Tot deze reeks behoren b.v. de waarden 11 Ω, 240 Ω, 36K, 510K enz.
Kleurcodering van weerstanden
Weerstanden zijn voorzien van een gestandaardiseerde code in de vorm van gekleurde ringen.
|
| Afbeelding: E16.01-02
|
| Kleurcodering van koolfilmweerstanden
|
| Tabel gemaakt door: Fred Eikelboom
|
Bij koolfilm-weerstanden staan vier ringen op de weerstand.
We moeten de weerstand met de zilveren of gouden ring aan de rechterzijde houden (zie: tabel E16.01-02). Daarna kunnen we aan de hand van de kleurcode (van links naar rechts lezend) de waarde achterhalen.
Wanneer we een weerstand hebben met de kleuren: bruin-zwart-rood-goud, dan is de waarde 1 0 × 100 = 1000Ω ofwel 1K, met een tolerantie van 5%.
Een weerstand met de kleuren oranje-wit-geel-rood heeft een waarde van 3 9 × 10K = 390K met een tolerantie van 2%.
Een weerstand met de kleuren groen-blauw-goud-goud heeft een waarde van 5 6 × 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%.
|
| Afbeelding: E16.01-03
|
| Kleurcodering van metaalfilmweerstanden
|
| Tabel gemaakt door: Fred Eikelboom
|
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 × 100 = 11K met een tolerantie van 5%. Een weerstand met de kleuren oranje-wit-zwart-rood-rood heeft een waarde van 3 9 0 × 100 = 39K met een tolerantie van 2%.
Een weerstand met de kleuren groen-blauw-bruin-blauw-groen heeft een waarde van 5 6 1 × 1M = 561MegaΩ met een tolerantie van 0,5%. Een eventuele zesde ring geeft de temperatuurcoëfficiënt aan. (561MegaΩ wordt in vaktermen '561 Meg' genoemd).
Condensatoren
Bij condensatoren onderscheiden we twee hoofdtypen. De gewone condensator, welke niet gepolariseerd is, en de Elco, welke wèl gepolariseerd is. In schema's wordt een condensator aangegeven zoals afgebeeld in tekening E16.01-04.
|
| Afbeelding: E16.01-04
|
| Schemasymbool van een condensator
|
| Tekening gemaakt door: Fred Eikelboom
|
Een condensator wordt gebruikt voor verschillende doeleinden, zoals ontstoring (bijv. op de elektromotor van een model-locomotief of model-treinstel). Dit type condensator heeft, zoals we hierboven al aangaven, geen polariteit, in tegenstelling tot de Elco. Het maakt dus niets uit hoe we dit type condensator aansluiten.
De waarde van een condensator wordt in Farad als volgt aangegeven: 1 µF = 1000nF = 1000000pf. µF= microFarad, nF = nanoFarad en pF = picoFarad.
De waardeaanduiding op een condensator met kleine waarde bestaat uit een code;
Bijvoorbeeld u33 = 0,33µF of u1 = 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;
Het meest rechtse getal is de vermenigvuldigingsfactor: 2 = × 100, 3 = × 1000, 4 = × 10000 enz.
472 = 47 × 100 = 4700 pf = 4,7nF = 0,0047µF; 223 = 22×1000 = 22000 pF = 22nF =0,022µF; 473 = 47×1000 = 47000 pF = 47nF = 0,047µF; 102 = 10×100 = 1000pF = 1nF = 0,001µF.
Achter de cijfers kan een letter staan, die duidt de temperatuurcoëfficiënt aan.
Elektrolytische Condensatoren (Elco's)
In schema's wordt een Elco aangegeven zoals afgebeeld in tekening E16.01-05.
|
| Afbeelding: E16.01-05
|
| Schemasymbool van een Elco
|
| Tekening gemaakt door: Fred Eikelboom
|
De Elco is ook een condensator, maar dan een condensator met een zeer grote elektrische capaciteit en hij is gepolariseerd (waarover later meer). De benaming 'Elco' is de afkorting van Elektrolytische Condensator. Dit betekent 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.
|
| Afbeelding: E16.01-06
|
| Aansluitingen van diverse typen Elco's
|
| Tekening gemaakt door: Klaas Zondervan
|
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. Er zijn twee hoofdtypen Elco's te onderscheiden:
- De axiale Elco, waarbij aan weerszijden van de behuizing een aansluitdraad zit.
- De radiale Elco, waarbij beide aansluitdraden aan één zijde van de behuizing zitten.
Bij de radiale Elco is door middel van een lengteverschil van de aansluitdraden aangegeven, wat plus en min zijn. De langste draad is hierbij de plus-aansluiting (zie: links op tekening E16.01.06 hierboven). Bij de axiale Elco is op de behuizing aangegeven wat de plus- of min-aansluiting is (zie: rechts op tekening E16.01.06 hierboven).
Een Elco kan stroom opslaan (net als een accu) en wordt dan ook vaak voor dat doel gebruikt. De bekendste toepassing is het afvlakken van de gelijkgerichte spanning in voedingen ('afvlakken' betekent 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.
|
|
|
| Afbeelding: E16.01-07
|
|
Afbeelding: E16.01-08
|
| Schemasymbool van een diode
|
|
De Kathode is op de diode aangegeven met een streep
|
| Tekening gemaakt door: Fred Eikelboom
|
|
Tekening gemaakt door: Fred Eikelboom
|
In tekening E16.01-07 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 (zie: tekening E16.01-08).
Bij het zelfbouwen van modelspoor-elektronica worden de 1N4148, 1N4007, BYV28-200 of 1N5408 vaak gebruikt. De 1N4148 kan 100 mA verwerken bij maximaal 75V. De 1N4007 kan maximaal 1 Ampère verwerken bij 1000 V. De BYV28-200 kan maximaal 3 Ampère verwerken bij 200 Volt en de 1N5408 kan maximaal 3 Ampère verwerken bij 1000 Volt. De BYV28-200 is uitermate geschikt voor detectieschakelingen (in combinatie met een stuk geïsoleerde rails).
Bruggelijkrichter (Brugcel)
|
| Afbeelding: E16.01-09
|
| De sinusvormige golf van de netspanning
|
| Tekening gemaakt door: Fred Eikelboom
|
Gelijkrichters dienen om een wisselspanning in een gelijkspanning om te zetten. De wisselspanning van het lichtnet heeft een frequentie van 50 Hz, ofwel 50 perioden per seconde. In tekening E16.01-09 is de sinusvorm van de netspanning weergegeven.
|
| Afbeelding: E16.01-10
|
| Gelijkrichtschakelingen
|
| Tekening gemaakt door: Fred Eikelboom
|
Er bestaan drie basisschakelingen, zie: tekening E16.01-10:
1) de enkelfazige/enkelzijdige met één diode
(zie: fig. 1). Frequentie op de uitgang = 50 Hz.
2) de dubbelfazige/dubbelzijdige met twee diodes en een middenaftakking op de trafo
(zie: fig. 2). Frequentie op de uitgang = 100 Hz.
3) de dubbelfazige/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 twee × de topwaarde van de wisselspanning.
|
| Afbeelding: E16.01-11
|
| Bruggelijkrichters
|
| Tekening gemaakt door: Fred Eikelboom
|
De bruggelijkrichter bestaat uit vier dioden in een behuizing, de brugcel (zie: tekening E16.01-11) of uit vier losse dioden die in brug geschakeld zijn (zie: rechts op tekening E16.01-11). Dit is de Graetz-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 × de wisselspanning die op de ingang van de gelijkrichter staat, minus de stapspanning over twee diodes (1,4 Volt). Dus bij een ingangsspanning van 12 V wisselspanning staat er op de Elco een spanning van: (12 × 1,414) - 1,4 = 15,56 Volt.
In figuur 2 (zie: tekening E16.01-10) geleidt afwisselend diode A of B. In figuur 3 (zie: tekening E16.01-10) geleiden afwisselend de diodeparen A en A' of B en B'.
Hier ter verduidelijking van de werking nogmaals de schakeling uit figuur 2 hierboven (zie: tekening E16.01-12, hieronder). Tijdens de positieve fase van de netspanning geleidt diode A (zie: fig. 1A) en tijdens de negatieve fase van de netspanning geleidt diode B (zie: fig. 1B). Daar de netfrequentie 50 Hz. is, en tijdens de negatieve én positive fase van de netspanning een diode in geleiding is, staat op de uitgang (+) een pulserende gelijkspanning met een frequentie van 100 Hz.
|
|
|
| Afbeelding: E16.01-12
|
|
Afbeelding: E16.01-13
|
| De werking van de schakeling met twee diodes
|
|
De werking van de schakeling met vier diodes
|
| Tekening gemaakt door: Fred Eikelboom
|
|
Tekening gemaakt door: Fred Eikelboom
|
Hier ter verduidelijking van de werking nogmaals de schakeling uit figuur 3 hierboven (zie: tekening E16.01-13). Tijdens de positieve fase van de netspanning geleiden de diodes A en A' (zie: fig. 2A). Tijdens de negatieve fase van de netspanning geleiden diodes B en B' (zie: fig. 2B). Daar de netfrequentie 50 Hz. is, en er bij zoweel de negatieve als de positieve fase van de netspanning twee diodes geleiden, staat op de uitgang (+) een pulserende gelijkspanning met een frequentie van 100 Hz.
Code
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 maximaal toelaatbare continu-stroom, in dit geval 2200 mA oftwel 2,2 Ampère (zie: tekening E16.01-13). In tekening E16.01-14 is een bruggelijkrichter weergegeven met een maximale spanning van 40 Volt en een maximale stroom van 5000 mA ofwel 5 Ampère.
|
| Afbeelding: E16.01-14
|
| Brugcel (Bruggelijkrichter)
|
| Tekening gemaakt door: Fred Eikelboom
|
Er zijn ook typen waarop achter de C twee waarden aangegeven staan: bijv. C3300/2200. Het eerste getal is de maximaal 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.
Afvlakking van de uitgangsspanning
|
| Afbeelding: E16.01-15
|
| Afvlakking van de rimpel m.b.v. een Elco
|
| Tekening gemaakt door: Fred Eikelboom
|
Achter de gelijkrichter (dus op + en -) is een pulserende gelijkspanning ('rimpelspanning' genoemd) aanwezig, en daar is de meeste apparatuur niet voor ontworpen. Die apparatuur verwacht een behoorlijk afgevlakte spanning (met zo klein mogelijke rimpel). Daarom wordt over de plus en min van de gelijkrichter een Elco met grote capaciteit geplaatst (zie: tekening E16.01-15) om de rimpelspanning te verminderen c.q. af te vlakken. De uitgangsspanning noemt men daarom 'afgevlakte gelijkspanning'.
|
| Afbeelding: E16.01-16
|
| Slecht afgevlakte spanning met grote rimpel
|
| Tekening gemaakt door: Fred Eikelboom
|
Bij enkelzijdige gelijkrichting met één diode zal door de toepassing van een bufferElco de uitgangsspanning wel een kleinere rimpel bevatten, maar deze rimpel is vaak nog veel te groot om gevoelige apparatuur te kunnen voeden (zie: tekening E16.01-16). We kunnen deze rimpel nog wel verder verkleinen door een aantal zeer grote Elco's parallel te schakelen, maar vanwege de ruimte die dit inneemt (en de kosten) gebruikt men voor het merendeel voedingen met bruggelijkrichter.
|
| Afbeelding: E16.01-17
|
| Afgevlakte spanning met kleine rimpel
|
| Tekening gemaakt door: Fred Eikelboom
|
Bij dubbelzijdige gelijkrichting met een bruggelijkrichter zal bij de toepassing van een Elco de spanning een veel kleinere rimpel bevatten, omdat de frequentie van het aantal pulsen nu verdubbeld is (zie: tekening E16.01-17).
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' (Engels) of 'lawine'-effect hebben. Bij de laatste typen neemt de inwendige weerstand plotseling sterk af van enkele tientallen MegaOhm tot ongeveer 100Ω wanneer ze in geleiding komen (c.q. doorslaan).
|
| Afbeelding: E16.01-18
|
| Schemasymbool Zenerdiode
|
| Tekening gemaakt door: Fred Eikelboom
|
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.
|
| Afbeelding: E16.01-19
|
| 2e Schemasymbool Zenerdiode
|
| Tekening gemaakt door: Fred Eikelboom
|
Er moet in serie met de Zenerdiode altijd een weerstand worden aangesloten (meestal aan de Kathodezijde), om er voor te zorgen dat de maximale doorlaatstroom niet overschreden wordt. Voor een goede werking van de Zenerdiode is een minimumstroom benodigd. Bij ongeveer 5 tot 10 mA bereiken we goede resultaten.
Relais
Een relais is een door een elektromagneet bediende schakelaar. Het is een eenvoudige en veelgebruikte component in elektrische en elektronische schakelingen.
Een relais bestaat uit de volgende onderdelen:
- elektromagneet
- anker
- schakelcontact of omschakelcontact, afhankelijk van het type relais
- veermechanisme
Een relais heeft minimaal één moedercontact, aangegeven met C, dit is de afkorting van 'Common' (ofwel 'gemeenschappelijk) en één schakelcontact, aangegeven met NO, dit is de afkorting van 'Normally Open' (ofwel in ruststand geopend). Er bestaan ook uitvoeringen die in de ruststand gesloten zijn. Hierbij staat dan NC, dit is de afkorting van Normally Closed (ofwel in rusttoestand gesloten). Deze laatste uitvoering wordt maar zeer weinig toegepast.
|
| Afbeelding: E16.01-20
|
| Schematische weergave van de onderdelen van een relais
|
| Tekening gemaakt door: Fred Eikelboom
|
Hoe werkt een relais?
De elektromagneet in het relais bestaat uit een stuk weekijzer (A) met daaromheen een groot aantal windingen van dun gelakt koperdraad (B), zie: tekening E16.01-20. De lak om het koperdraad voorkomt dat de windingen onderling kortsluiting maken. Wanneer op de aansluitdraden van de spoel (S) een voldoende hoge spanning wordt gezet, ontstaat in- en om de spoel een magnetisch veld. Dit veld zal het weekijzer in/om de spoel magnetiseren. Door de magnetische trekkracht wordt het weekijzeren anker door de elektromagneet aangetrokken. Zodra er een voldoende hoge spanning aanwezig is over de spoel, zal het relais dus 'aantrekken' (inschakelen of omschakelen afhankelijk van het type relais). Zodra de stuurspanning wegvalt, zal het magnetisch veld wegvallen en het relais in de ruststand terugspringen door het veermechanisme (V).
Weekijzer is een oude benaming voor niet gehard ijzer of staal.
DC of AC
Staat er een = symbool op de spoel, dan is de relaisspoel bedoeld voor gelijkspanning (DC). Staat er een ~ symbool op de spoel, dan is de relaisspoel bedoeld voor wisselspanning (AC).
Gelijkspanningrelais
|
| Afbeelding: E16.01-21
|
| Relais voor gelijkspanning
|
| Tekening gemaakt door: Fred Eikelboom
|
Bij een gelijkspanningrelais (zie: tekening E16.01-21) veroorzaakt de stroom in de kern (het weekijzeren gedeelte waar de spoel omheen gewikkeld is) een (magnetische) Noord- en Zuidpool. In het weekijzeren anker, waaraan de contacten van de schakelaar bevestigd zijn, ontstaan ook een Noord- en Zuidpool, zodat het anker wordt aangetrokken door de kern met spoel.
Het maakt normaliter bij gelijkspanningsrelais niet uit hoe u de spoeldraden aansluit, tenzij er op het relais een + en - aangegeven zijn bij de spoelaansluitingen. Ook wanneer er over de spoel een blusdiode gemonteerd is, dient u de plus van de voedingsspanning op die aansluiting te monteren waar de Kathodezijde van de diode aan gesloten is. Bij twijfel is het raadzaam om de datasheet van de fabrikant te raadplegen.
Sommige fabrikanten geven in hun datasheet aan welk maximale spoelvermogen het relais kan verdragen. Vaak staat er dan bijvoorbeeld: maximale spoelvermogen 130% van het nominale vermogen. Wanneer dan een relais ontworpen is voor nominaal 12 Volt gelijkspanning en de spoelweerstand bijv. 270 Ohm is, mag er maximaal 13,7 Volt op de spoelaansluitingen staan volgens de onderstaande berekeningen:
UNom = 12 R = 270.
De opgenomen stroom van de spoel berekenen we met de formule I = U / R
De stroomsterkte I = is dan 12 / 270 = 0,0044 Ampère. Deze waarde vermenigvuldigen we met 1000 om de stroomsterkte in mA te krijgen. De stroomsterkte door de spoel bedraagt: 44,44 mA.
Nu de spoelstroom bekend is, kunt u het 'spoelvermogen' (P) berekenen met de formule P = U x I. P is dan 12 X 44,44 = 0,533 Watt ofwel 533 milliWatt.
Nu we het vermogen (P) weten, kunnen we bepalen wat de maximaal toegestane spoelspanning is. Dat kunt u op twee manieren doen:
- We nemen het nominale vermogen en vermenigvuldigen dat met 1,3 (=130%). We krijgen dan 0,533 x 1,3 = 0,693 Watt. Daarna vermenigvuldigen we die waarde met de spoelweerstand (R): 0,693 x 270 = 187,11. Wanneer we hiervan de wortel nemen, weten we de maximaal toelaatbare spoelspanning. De wortel (√) van 187,11 = 13,68. Dus de maximaal toelaatbare spoelspanning is 13,7 Volt afgerond.
- We kunnen ook de formule P = U² / R gebruiken. Wanneer het spoelvermogen P een factor 1,3 zo groot is, betekent dit dat U² (Ukwadraat) ook een factor 1,3 zo groot wordt en dat U dan ook √(1,3) keer zo groot wordt. √(1,3) = 1,14 (afgerond). De maximaal toelaatbare spoelspanning volgt dan uit: 12V x 1,14 = 13,68 = 13,7 Volt afgerond.
Wisselspanningrelais
|
| Afbeelding: E16.01-22
|
| Relais voor wisselspanning
|
| Tekening gemaakt door: Fred Eikelboom
|
Bij een wisselspanningrelais (zie: tekening E16.01-22) gebeurt precies hetzelfde. Alleen wisselt hier de polariteit van de spanning 50× per seconde (50 Hz.). Daardoor trilt het weekijzeren anker 100 keer per seconde, aangezien het zowel op het positieve, als het negatieve deel van de sinus wordt aangetrokken. Bij de polariteitwisseling ontstaat ook even een nuldoorgang van de stroom. Op dat moment is de magnetische aantrekkingskracht even weg en zou het anker meteen weer afvallen. Om dat te voorkomen is een koperen plaatje in de vorm van een gesloten winding (zie: fig. A op tekening E16.01-22) op de kern aangebracht. Wanneer het magnetisch veld het grootst is, gaat er in dat koper een kortsluitstroom lopen. Die stroom wekt weer een klein magnetisch veld op, dat zijn eigen ontstaan tegenwerkt. Gevolg hiervan is, dat er een beetje stroom loopt door het koperen plaatje bovenaan de kern als de stroom van de spoel door nul gaat. De aantrekkingskracht van de grote spoel is even nul, maar op dat moment is er wel een aantrekkingskracht welke veroorzaakt wordt door de stroom door het koperen plaatje. Hierdoor valt het anker niet af en ontstaat er geen trilling van het anker. Bij een wisselspanningrelais is de kern vaak opgebouwd uit stripjes weekijzer. Dit wordt gedaan om wervelstromen in de kern te voorkomen.
Aantrekspanning en houdspanning
Een relais heeft een aantrekspanning en een houdspanning. De aantrekspanning is de spanning waarbij het relais volledig aantrekt (of omklapt).
Voor het aantrekken van het anker is veel meer elektrische energie nodig dan voor het vasthouden van het anker tegen de kern. Dit komt doordat er een magnetische weerstand van de luchtspleet én de spanning van de trekveer overwonnen moeten worden. De houdspanning, dit is de spanning waarbij het relais nog net niet terugveert en het contact niet verbroken wordt, is lager.
Aanduidingen op een relais
Op een relais wordt vaak aangegeven wat de spoelspanning is, voor welke soort stroom het bedoeld is (AC of DC), en wat het maximaal te schakelen vermogen (spanning × stroom) is. Staat er niets aangegeven, dan kunt u vaak aan de hand van het typenummer op het relais bij de fabrikant het datasheet (gegevensblad) bekijken.
Op het relais staat bijvoorbeeld:
12V~1A230V~ of 12VAC1A230V~, dit betekent dat de spoel ontworpen is voor 12V wisselspanning (AC), en de contacten maximaal één Ampère mogen schakelen bij 230V AC.
24V=2A230V~ of 24VDC2A230V~, dit betekent dat de spoel ontworpen is voor 24V gelijkspanning (DC), en de contacten maximaal twee Ampère mogen schakelen bij 230V AC.
Staat er bij de gegevens '1 × om', ('om' is de afkorting van omschakelen) dan betekent dit dat er één contact in het relais zit dat omschakelt. Staat er bij de gegevens '2 × om', dan betekent dit dat er twee contacten in het relais zitten die gelijktijdig omschakelen, enz.
Ook kan, inplaats van de aanduiding '1 × om', de Engelse methode gebruikt zijn. Dan geeft de fabrikant met een code aan wat voor soort relais het is, zoals:
- SPST 'Single Pole Single Throw' ofwel: één maak- of verbreekcontact
- DPDT 'Double Pole Double Throw' ofwel: twee omschakelcontacten
- 4PST 'Four Pole Single Throw' ofwel: vier maak- of verbreekcontacten
- 4PDT 'Four Pole Double Throw' ofwel: vier omschakelcontacten
Er bestaat nog een andere codering:
- SPNO 'Single Pole Normally Open' ofwel: één maakcontact
- DPNC 'Single Pole Normally Closed' ofwel: twee verbreekcontacten
- SPCO 'Single Pole Change Over' ofwel: één wisselcontact
- 4PCO 'Four Pole Change Over' ofwel: vier wisselcontacten
| LET OP |
Bij spoelspanningen van 230 Volt dient de isolatie van de stuurdraden te voldoen aan de geldende veiligheidseisen en dus een bepaalde voorgeschreven minimale dikte te hebben i.v.m. elektrocutiegevaar. Ook wanneer u met de relaiscontacten 230 Volt wisselspanning schakelt, dienen de aansluitdraden aan bovenstaande eisen te voldoen.
|
Soorten relais
Er zijn twee hoofdsoorten relais:
Monostabiel relais
|
| Afbeelding: E16.01-23
|
| Schemasymbool monostabiel relais 1 x om (fig. A) en 2 x om (fig. B)
|
| Tekening gemaakt door: Fred Eikelboom
|
De standaarduitvoering is een monostabiel relais. Dit is een type relais dat tijdens de bekrachtiging in één stand wordt gehouden, maar zonder bekrachtiging (dus zodra de stuurspanning wegvalt) in de ruststand terugspringt door het veermechanisme.
Bistabiel relais
|
| Afbeelding: E16.01-24
|
| Schemasymbool bistabiel relais 1 x om (fig. A) en 2 x om (fig. B)
|
| Tekening gemaakt door: Fred Eikelboom
|
Een bistabiel relais is een relais met twee standen, dat na de bekrachtiging in de geschakelde stand blijft. Daardoor blijven de contacten staan in de stand waarin ze geschakeld worden, ook na het uitschakelen van de stuurspanning. Een bistabiel relais is voorzien van twee spoelen, de 'set'- en de 'reset'-spoel. Het vasthouden van het anker in één van de twee posities kan mechanisch of m.b.v. een kleine permanente magneet geschieden.
Wanneer worden relais gebruikt?
Relais worden overal ingezet op die plaatsen waar een hoge stroom geschakeld moet worden. Om de volgende redenen wordt gebruik gemaakt van een relais i.p.v. een schakelaar:
- een hoge stroom vereist zeer dikke draden van en naar de schakelaar
- de hoge elektrische stromen verkorten de levensduur van een gewone schakelaar aanzienlijk
- een kleine schakelaar kan eenvoudiger ergens geplaatst worden (betere ruimtebenutting)
- beperken van spanningsverliezen door lange bedrading
Wanneer u een relais gebruikt met lage spoelspanning (12 of 24 Volt), volstaan dunne draden (0,14 mm2) als aanstuurbedrading van de lichte enkelpolige schakelaar naar het relais. De dikkere draden lopen van de voeding naar het schakelcontact van het relais en vanaf het het schakelcontact van het relais verder naar de verbruiker (bijv. een wisselspoel). U kunt dus gebruikmaken van een kleine schakelaar (bijv. Conrad bestnr.: 701070 - 89), welke gemakkelijk ergens in te bouwen of te plaatsen is, en toch een hoge stroomsterkte schakelen.
Meer informatie
Hieronder vinden we een overzicht van links naar andere websites over dit onderwerp:
