|
|
Elektronica basisUit BeneluxSpoor.net - Encyclopedie
Onder redactie van: BeneluxSpoor.net / Auteur: Fred Eikelboom
TolerantieÉén 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 weerstanden. De tolerantie wordt, normaal gesproken, op het onderdeel weergegeven. Bruggelijkrichter (Brugcel)
Brug-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 02 is de sinusvorm van de netspanning weergegeven. Er bestaan drie basisschakelingen, zie: tekening 03: 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. In dit voorbeeld gebruiken we een trafo met secundair een spanning van 12 Volt wisselspanning (AC).
De dioden in fig. 1 en fig. 2 (zie: afbeelding 03) moeten minstens een sperspanning hebben van twee × de topwaarde van de wisselspanning. 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 03) geleidt afwisselend diode A of B. In figuur 3 (zie: tekening 03) geleiden afwisselend de diodeparen A en A' of B en B'. Aan de rechterzijde van tekening 03 is de vorm van de uitgangsspanning weergegeven.
In tekening 05 ter verduidelijking van de werking nogmaals de schakeling uit figuur 3 hierboven (zie: tekening 03). 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.
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 01). In tekening 06 is een bruggelijkrichter weergegeven met een maximale spanning van 40 Volt en een maximale stroom van 5000 mA ofwel vijf Ampère.
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
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 (gelijkspanning, met zo klein mogelijke rimpel). Daarom wordt over de plus en min van de gelijkrichter een Elco met grote capaciteit geplaatst (zie: tekening 07) om de rimpelspanning te verminderen c.q. af te vlakken. De uitgangsspanning noemt men daarom 'afgevlakte gelijkspanning'. De waarde van de Elco (aantal µF) is afhankelijk van de grootte van de uitgangsstroom.
Bij enkelzijdige gelijkrichting met één diode zal op de bufferElco een grote rimpel staan. De uitgangsspanning bevat dan een rimpel die veel te groot om gevoelige apparatuur te kunnen voeden (zie: tekening 08). We kunnen deze rimpel nog wel 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.
Bij dubbelzijdige gelijkrichting (bruggelijkrichter) zal op de bufferElco een veel kleinere rimpel staan, omdat de frequentie van het aantal pulsen nu verdubbeld is (zie: tekening 09). CondensatorenBij condensatoren onderscheiden we twee hoofdtypen. De gewone condensator, welke niet gepolariseerd is (geen plus en min heeft), en de Elco, welke wèl gepolariseerd is (een plus en min heeft). In schema's wordt een gewone condensator aangegeven zoals afgebeeld in tekening 10.
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. Hier volgt een tabel met een aantal codes:
DiodeDe diode, die maar in één richting stroom doorlaat, wordt o.a. gebruikt voor gelijkrichting. Een diode heeft twee aansluitingen, de Anode en de Kathode. De stroom loopt van Anode naar Kathode door de diode. De Anode is dus de pluszijde.
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 één Ampère verwerken bij 1000 V. De BYV28-200 kan maximaal drie Ampère verwerken bij 200 Volt en de 1N5408 kan maximaal drie Ampère verwerken bij 1000 Volt. De BYV28-200 is uitermate geschikt voor detectieschakelingen (vier diodes, in combinatie met een stuk geïsoleerde rails). Elektrolytische Condensatoren (Elco's)In schema's wordt een Elco aangegeven zoals afgebeeld in tekening 15.
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.
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:
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 16 hierboven). Bij de axiale Elco is op de behuizing aangegeven wat de plus- of min-aansluiting is (zie: rechts op tekening 16 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-strips) kunnen we de Elco gebruiken om het knipperen van de LED's tegen te gaan.
Elco's parallel schakelenWanneer u (voor de 'anti-knipper') in een rijtuig meer elco-capaciteit, stel 2000µF i.p.v. 1000µF, wilt hebben, maar u kunt de grotere 2000µF-elco niet kwijt in uw rijtuig, dan kunt u twee (kleinere)elco's van 1000µF parallel schakelen (plus van elco1 aan plus van elco2 en min van elco1 aan min van elco2). De twee elco's samen hebben dan een waarde van 2000µF.
Goldcap
De GoldCap is een dubbellaags elektrolytische condensator. Vakterm: ELDC ofwel Electric Double Layer Capacitor. De GoldCaps hebben een maximale werkspanning van 2,3, 2,5 0f 5,5 Volt. De dubbellaags condensator is o.a. ook onder de namen PowerCaps, DynaCaps of GreenCaps in de handel. Het type GoldCaps dat in de modelspoorwereld veel gebruikt wordt, (het F-type, zie: foto 17), is eigenlijk ongeschikt als anti-knipper toepassing. Wat is nu het probleem? Dit type GoldCap is gemaakt om langdurig een zeer lage ontlaadstroom (max. 1 milliAmpère) te leveren voor bv. CMOS geheugenchips. De grote capaciteit lijkt mooi, maar voor ons doel heeft het weinig nut, de spanning zal meteen in elkaar zakken als de ontlaadstroom boven enige mA komt. Bij het F-type is de maximale werkspanning 5,5 Volt. Wanneer u een LED op de GoldCap aansluit, moeten er behoorlijk wat milliAmpère (10 tot 20 mA.) door de GoldCap geleverd worden, en dat kan de GoldCap niet aan vanwege de interne constructie en daarmee samenhangende hoge interne weerstand. Het F-type bestaat namelijk inwendig al uit twee in serie geschakelde Goldcaps. Een ander nadeel van de GoldCap is, dat hij niet, zoals een echte Elco, 'snelgeladen' kan worden. Dit wordt ook weer veroorzaakt door de hoge inwendige weerstand. De GoldCap mag dan ook niet als afvlakElco in voedingen gebruikt worden, omdat hij dan veel te warm wordt! Wanneer we d.m.v. een LED of meerdere LED's verscheidene milliAmpère uit de Goldcap trekken, zal de normale levensduur (8 tot 10 jaar volgens de fabrikant) met aan zekerheid grenzende waarschijnlijkheid niet gehaald worden. Er bestaan ook GoldCaps (het HW-type) die veel beter geschikt zijn voor hogere ontlaadstromen, (tot enkele Ampères) en daar dan ook speciaal voor ontworpen zijn, maar helaas is dan de maximaal toelaatbare werkspanning nog lager dan bij het F-type. Bij de HW-types, is de maximale werkspanning namelijk maar 2,3 Volt. U zou, door achter het HW-type een IC te plaatsen dat de spanning omhoogbrengt (een zgn. step-up converter, of ladingpomp), wel een aantal LED's in serie, van spanning kunnen voorzien, maar dan lopen de kosten per wagen of rijtuig behoorlijk op (nog afgezien van de hoeveelheid werk die u er mee heeft). In onderstaande tabel staan de door de fabrikant aangegeven maximale ontlaadstromen van de verschillende Panasonic types.
De inschakel-laadstroom (rush-in current) blijft, door de vrij grote inwendige weerstand van de Goldcaps, automatisch binnen de perken. Een weerstand, om de laadstroom te begrenzen, is dan ook geheel overbodig. Bij het testen bleek dat bij een lege 5,5V GoldCap de laadstroom zeer kortstondig op ongeveer 245 mA lag, en meteen daarna snel afnam. Nu zou u verwachten dat de GoldCap binnen redelijke tijd volledig geladen zou zijn. Maar dat blijkt in de praktijk vele uren te duren. Tegen de verwachting in, liep er na respectievelijk 6 en 12 uur opladen nog steeds een kleine laadstroom! De laadstroom in een grafiek uitgezet:
Ontlaadgedrag Zodra een belasting aangesloten wordt op de GoldCap, zakt de spanning erover een stukje in elkaar. Op een gegeven moment stabiliseert de spanning en verloopt het ontladen verder lineair. Bij een Elco die geladen is, zal bij het aansluiten van een belasting, de spanning meteen lineair dalen, zonder de spanningsdip die bij een GoldCap te zien is. De ontlaadstroom in een grafiek uitgezet:
JFET
LED
MOSFET
NTC
OpAmp
OptoCoupler
Bij de modelbaan wordt de OptoCoupler vaak gebruikt om de elektronica (zoals bijv. S88-printen en wisselaansturings-printen) van de digitale railspanning gescheiden te houden. Veelgebruikte OptoCouplers zijn hier de ILQ620, LTV814, LTV844 en PC 814. Dit zijn AC couplers, bedoeld voor wisselspanning op de ingang. De PC817 is een vaak toegepaste DC coupler, bedoeld voor gelijkspanning op de ingang. PotentiometerDe potentiometer (vaak afgekort tot 'potmeter') is een weerstand die instelbaar of regelbaar is.
Een potmeter heeft een sleper die over een koolbaan (of een draadgewonden weerstand) glijd. Er bestaan draaipotmeters (onderverdeeld in instelbare en continue regelbare typen) en schuifpotmeters. Het draaibare type, de gewone potmeter (zie: schemasymbool rechts in tekening 28 en afbeelding 29), heeft een as, waarop een knop gemonteerd kan worden (zie bijvoorbeeld de volumeregelaar op een audio-versterker. De instelpotmeter (zie: schemasymbool links in tekening 28 en afbeelding 30) heeft een gleuf of kruisvormige opening in het centrum, waar een schroevendraaier in past om de potmeter in te kunnen stellen. Dit type treffen we aan op printen, en deze dienen voor bijv. het instellen van spanningen.
PTC
RelaisEen 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:
De elektromagneet in het relais bestaat uit een stuk weekijzer (A) met daaromheen een groot aantal windingen van dun gelakt koperdraad (B), zie: tekening 32. 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).
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
UNom = 12 V R = 270 Ω.
Wisselspanningrelais
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.
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' of '2 × om', de Engelse methode gebruikt zijn. Dan geeft de fabrikant met een code aan wat voor soort relais het is, zoals:
Er bestaat nog een andere codering:
Er zijn twee hoofdsoorten relais:
Monostabiel relais
Bistabiel relais
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:
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. Schottky diode
De Schottky diode (genoemd naar de Duitser Walter H. Schottky) kenmerkt zich door een lage doorlaatspanning. Bij de BAT85 is deze spanning zelfs extra laag. Dit type is een diode voor snelle schakeltoepassingen, hetgeen betekent dat de hersteltijd zeer kort is. Bij de BAT85 is deze hersteltijd maar 5 nanoseconden, in tegenstelling tot gewone diodes, welke een hersteltijd van 100 tot meerdere 100en nanoseconden hebben. Bij de BAT85 is de maximale doorlaatstroom 200 mA. Piekstroom gedurende minder dan een seconde: 600 mA. Doorlaatspanning bij 1 mA: 320 mV. Bij <10 mA: 400 mV. Bij <30 mA: 500 mV. Bij 100 mA: 500 mV, tot een max. van 800 mV bij 200 mA. Smoorspoel
De functie van een smoorspoel is, om hoogfrequente stoorsignalen tegen te houden, zoals bijvoorbeeld in televisies, radio's en mobiele telefoons e.d. Ook worden ze gebruikt voor laagfrequente filtering, zoals bij scheidingsfilters voor luidsprekers. . Op de foto ziet u de 'klassieke' onstoring, met parallel aan de motoraansluitingen (de koolborstels) een condensator, en twee spoelen tussen de beide motoraansluitingen en de stroomafnemers. De meeste smoorspoelen zijn duidelijk als spoelen herkenbaar, maar op de afbeelding zien ze er uit als weerstanden. Aan de hand van de kleurringen kunnen we zien dat de waarde 100 eenheden is (bruin-zwart-bruin). Die heten niet Ω, maar microHenry. Hier hebben de spoelen dus een waarde van 100 µH. Houdt u er maar eens een weerstandsmeter tegen, dan zult u zien dat de weerstand veel minder is dan 100 Ω, waarschijnlijk zelfs minder dan één Ω. De smoorspoelen dienen dus samen met de condensator (dat blauwe knobbeltje) voor de ontstoring. Bij het aansluiten van een locdecoder op de ontstoorschakeling, dient de condensator over de koolborstels verwijderd te worden. De reden hiervoor is, dat de condensator de hoge frequenties van de motorregeling kortsluit, waardoor de motorregeling niet goed werkt (en de decoder slecht af te regelen is). Zie ook het artikel Stappenplan decoderinbouw bij 'Meer informatie'. Spanningsstabilisator-IC
Een spanningsstabilisator-IC kan een vaste of een instelbare uitgangsspanning hebben. Bekende typen zijn de 78xx-serie voor positieve uitgangsspanning en de 79xx-serie voor negatieve uitgangsspanning. (Op de plaats van de xx staat de spanning afgedrukt). Deze stabilisator-IC's kunnen doorgaans een stroom van 1 of 1,5 Ampère. verwerken (mits we zorgen voor afdoende koeling). De standaard spanningsstabilisator moet altijd een ingangspanning (dit is de spanning over de bufferElco) krijgen die minimaal drie Volt hoger is dan de gewenste uitgangsspanning. Het gaat bij deze minimale spanning om de voedingspanning minus rimpel (zie voor nadere info 'Voedingsberekeningen'). Dit is noodzakelijk voor het goed kunnen regelen van de uitgangsspanning. Ook is er een maximum gesteld aan de ingangsspanning. Het is wel raadzaam om geen al te hoge spanning op de ingang te zetten, daar er dan behoorlijke warmteverliezen optreden, waardoor we verplicht een grotere koelplaat of koelvin moeten toepassen. Het beste is een 2,5 tot 5 Volt hogere spanning dan de uitgangsspanning. Het is dus altijd noodzakelijk om in de DataSheet van de fabrikant te kijken wat de hoogte van de betreffende spanningen mag/moet zijn. Voorbeelden: Hebben we meer stroom nodig dan nemen we het twee-Ampère type (78Sxx) of het drie-Ampère type (78Txx). Low Drop Bij het Low Drop'-type moet op de ingang minimaal 1 Volt (bij de KA78R12) tot 1,5 Volt (bij de LT1086-12) meer staan (aanwezig zijn), dan de uitgangsspanning. Voorbeelden: Hebben we meer stroom nodig dan nemen we het twee-Ampère 'Low Drop'-type (KA278Rxx) of het drie-Ampère 'Low Drop'-type (KIA378Rxx). Hier het bassisschema voor de stabilisatieschakeling:
Ca is de afvlakElco. Vin is de spanning vanaf de afvlakElco na de gelijkrichter. Ci dient geplaatst te worden indien de afstand tussen de bufferElco en het IC meer dan 5 cm is. Deze dient ter onderdrukking van oscillatieverschijnselen. Co dient ter verbetering van de stabilisatie-eigenschappen bij snel wisselende belastingen en dient zo dicht mogelijk bij het IC geplaatst te worden. Veel fabrikanten raden aan om voor Ci en Co tantaalElco's te gebruiken (auteur dezes doet dat zelf (indien mogelijk) ook altijd). De minimale waarde van Ci en Co staat meestal vermeld in de datasheet van de fabrikant. Zoniet, dan neemt u voor Ci een 10µF Tantaal of een 22µF Aluminium-Elco en voor Co 47µF Tantaal of een 100µF Aluminium-Elco. De waarde van de afvlak-Elco (Ca) achter de gelijkrichter kunnen we berekenen. Het verdient ten zeerste aanbeveling om tussen ingang en uitgang van het IC een diode op te nemen (zie: afbeelding 40). Deze diode zorgt er voor dat, wanneer de spanning op de ingang wegvalt, er geen stroom (vanuit een Elco groter dan 1000µF of een GoldCap) in tegengestelde richting door het stabilisatie-IC gaat lopen, want dan bestaat de grote kans dat de regeltransistor in het IC doorslaat of beschadigd raakt. Tantaal-Elco
Bij een tantaal-elco wordt voor het diëlektricum gebruik gemaakt van tantalium(V)oxide (Ta2O5).
In schema's wordt hetzelfde symbool toegepast als voor de aluminium-Elco. In de onderdelenlijst wordt het echter specifiek aangegeven, wanneer er een Tantaal-Elco wordt toegepast.
Transistor
De benaming 'Transistor' is een samentrekking van 'TRANSfer' en 'varISTOR'. In 1947 werd de transistor ontdekt door de heren Shockley, Bardeen en Brittain tijdens experimenten met het materiaal Germanium. Vòòr die tijd gebruikte men Germanium voor het maken van diodes. De eerste transistor had ongeveer de afmetingen van een golfbal. Veel electronici gebruiken de afkorting 'tor'. Er bestaan twee hoofdsoorten transistoren: NPN en PNP. Bij een NPN-tor is de aansluiting: Vcc - Belasting - NPN-tor - Massa (zie: fig.1 en fig.2 hieronder) Bij een PNP-tor is de aansluiting: Vcc - PNP-tor - Belasting - Massa (zie fig.3 en fig.4 hieronder) De NPN-transistor is iets gemakkelijker te produceren en is daarom goedkoper. De NPN-transistor wordt daarom het meest gebruikt.
In fig.1 en fig.2 op tekening 45 ziet u de spanningsniveau's bij een NPN-transistor. Wanneer we de ingang aan de massa leggen, dan spert T1 en ligt de uitgang op bijna hetzelfde niveau als de voedingsspanning (fig.1).
Wanneer we de ingang aan de voedingspanning leggen, spert T2 en ligt de uitgang op bijna hetzelfde niveau als de massa (fig.3). Van het schakelprincipe in afbeelding 44 maken we gebruik bij het schakelen van LEDs.
Wanneer we bij een NPN-transistor (zie: fig.1 en fig.2 in schema 46) de Basis aan een negatieve spanning leggen, dan spert de transistor en zijn de LED's gedoofd (fig.1). Leggen we de basis aan een positieve spanning, dan geleidt de transistor en branden de LED's (fig.2.)
Wanneer we bij een PNP-transistor (zie: fig.3 en fig.4 in schema 46) de Basis aan een positieve spanning leggen, dan spert de transistor en zijn de LED's gedoofd (fig.3). Leggen we de basis aan een negatieve spanning, dan geleidt de transistor en branden de LED's (fig.4). In het geval dat we ruimte willen besparen op de print, kunnen we inplaatst van de normale versie ook de SMD-uitvoering, zoals in afbeelding 47, toepassen.
VDR
De VDR (Voltage Dependent Resistor) is een weerstand die op spanningsverandering reageert. Bij een lage spanning gedraagt de VDR zich als een gewone weerstand. Bij toenemende spanning neemt de weerstandswaarde af. Wordt ook gebruikt als beveiliging tegen te hoge spanningen. VoedingsberekeningenBij een zelfbouwvoeding moeten we een aantal berekeningen maken. Hieronder is één-en-ander uitgelegd. We gaan een voeding maken met daarin een spanningsstabilistie-IC µA7812. De voeding moet één Ampère kunnen leveren. Vuistregel voor de rimpelspanning is max. drie Volt. Er wordt een bruggelijkrichter gebruikt, dus de frequentie van de gelijkgerichte spanning is 100 Hz. Één periode duurt dus 0,01 sec. Met deze gegevens kunnen we de grootte van de buffer-Elco berekenen. Dat doen we met de volgende formule: In het Fairchild Datasheet staat: Citaat>> Het laagste punt van de rimpelspanning (zie lijn B in grafiek 48) moet dus ten allen tijde hoger liggen, dan de door de fabrikant aangegeven minimum ingangsspanning. Dan zijn we er zeker van dat de stabilisator ten allen tijde een voldoende hoge ingangsspanning krijgt en stabiel werkt.
Nu kunnen we berekenen hoeveel spanning de trafo secundair moet kunnen leveren: Nu moeten we de werkspanning van de toegepaste Elco berekenen; Uwerkspanning = Ubrug x 2 ofwel Uwerkspanning = 18,9 × 2 = 37,8 Volt. We nemen nu de eerstvolgende standaard waarde die in de handel is, namelijk 50 Volt.
KoelingWe gaan eerst berekenen hoeveel vermogen het IC moet dissiperen. Dat doen we met de formule: Uin - Uuit × Imax Nu moet berekend worden of er een koelplaat noodzakelijk is. Dat doen we met de formule: Pt = (Tj-Ta) / Rj-a. We hebben hierboven berekend dat het te dissiperen vermogen 7 Watt is en het IC zonder koelplaat maar 2 Watt kan verwerken. Het IC moet dus gekoeld worden. Er moet nu berekend worden wat de thermische weerstand van de koelplaat moet zijn. We berekenen de thermische weerstand (Rhs-a) voor de koelplaat met de formule: Rhs-a = (Tj - Ta / Pt) - (Rj-c) - (Rc-hs). Tj is de maximaal toegestane chiptemperatuur volgens de datasheet, meestal 150°C. Zetten we de waarden in de formule dan krijgen we: Rhs-a = (150 - 40)/ 7 - 6 - 0,5 ofwel 110 / 7 - 6,5 ofwel 15,71 - 6,5 = 9,2°C/W Nu willen we weten wat er gebeurt wanneer we de max. chiptemperatuur verlagen naar 125°C: Tj is de maximaal toegestane chiptemperatuur volgens de datasheet, meestal 125°C. Zetten we deze waarden in de formule dan krijgen we: Rhs-a = (120 - 40)/ 7 - 3 - 0,5 ofwel 80 / 7 - 3,5 ofwel 11,42 - 3,5 = 7,9°C/W
WeerstandDe waarde van een weerstand wordt aangegeven in Ohm, met het symbool Ω. In schema's wordt het symbool gebruikt zoals aangegeven in tekening 51. Een weerstand heeft geen polariteit, dus het maakt niets uit hoe u een weerstand aansluit.
De weerstand bestaat in meerdere typen:
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: In de E12-reeks (standaard waarden met 10% tolerantie) 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 (weerstanden met 5% tolerantie) 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 11Ω, 240Ω, 36K, 510K enz. Over de E-reeksen is in de WikiPedia en via Google uitgebreidere informatie te vinden.
Weerstanden zijn voorzien van een gestandaardiseerde code in de vorm van gekleurde ringen.
ZenerdiodeZenerdioden 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).
De Zenerdiode wordt normaliter aangesloten in sperrichting. Er bestaan echter ook Zenerdiodes voor lage spanningen (lager dan twee 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. Meer informatie
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
