|
|
Locomotief en treinstelverlichtingUit BeneluxSpoor.net - Encyclopedie
Onder redactie van: BeneluxSpoor.net / Auteur: Fred Eikelboom - Update door Fred Eikelboom
Schakeling van de lampen in de locomotief of het treinstel
De locomotief en treinstelverlichting in de simpelste vorm, zoals die in een "analoge" loc geschakeld is. Hierin zitten twee gloeilampjes. De ene zit aan de voorkant van de loc en de andere zit aan de achterkant. Wanneer de plus op het (in rijrichting gezien) rechter wiel staat, geleidt diode A. De elektrische stroom loopt dan vanaf punt C door diode A en de frontlamp naar het linker wiel, waardoor de frontlamp brandt. Wanneer de plus op het linker wiel staat, geleidt diode B. De stroom loopt dan vanaf het linker wiel door diode B en de achterlamp naar punt C, waardoor de achterste lamp (het sluitsein) brandt. De twee diodes zijn van het type 1N4007. Het nadeel van "analoog" rijden is dat de verlichting alleen op volle sterkte brandt bij volle snelheid van de loc. Zodra de loc minder spanning krijgt, zal ook de verlichting minder sterk gaan branden. Er zou een anti-knipperschakeling ingebouwd kunnen worden, maar dat is bij een analoge baan vrijwel zinloos omdat de spanning op de rails niet constant aanwezig is. Basisschakeling voor het aansluiten van lampen op een locdecoder
Hoe het werktDe blauwe draad van de locdecoder is de gemeenschappelijke plus (+), hierop staat 15 tot 18,5 volt gelijkspanning. De gele of de witte draad liggen - afhankelijk van de rijrichting - via een schakelFET in de locdecoder aan de min (dit zijn zogenaamde "open Drain" aansluiting). Bij het vooruit rijden brandt dus de ene lamp en bij het achteruitrijden, brandt de andere lamp. Controleer altijd de spanning van de lampen voor ze op een locdecoder aan te sluiten. Zitten er standaardlampen in de loc (die berekend zijn op 12 tot 14 volt bij "analoog"), dan zijn er drie mogelijkheden:
Deze laatste mogelijkheid houdt wel het risico in dat na het resetten van de locdecoder de lampen later alsnog defect raken, want dan branden ze weer op volle sterkte. Na een jaar of wat is mogelijk al helemaal vergeten dat de lampen via de locdecoder gedimd waren. Dan was het bij nader inzien toch beter geweest om de lampen meteen te vervangen. Vooral die eerdergenoemde inschakelpiek is funest voor gloeilampen. In koude toestand is de weerstand van de gloeidraad erg laag. Op het moment van inschakelen loopt er een hoge stroomsterkte door de gloeidraad (bij benadering is die hogere stroomsterkte tijdens de eerste milliseconden het tien tot vijftienvoudige van de nominale stroomsterkte!!). Pas wanneer de gloeidraad zijn normale werktemperatuur bereikt heeft, zal de gloeilamp de nominale (gespecificeerde) stroom opnemen (bijvoorbeeld 45 mA). Wanneer de lampen aan één zijde in verbinding staan met het chassis van de loc, moeten de lampen geïsoleerd worden. Indien dit te veel werk is, verdient het aanbeveling de lampen te vervangen door leds en serieweerstand. Aansluiting van meerdere lampen op de locdecoder
In schema 03 is aangegeven hoe front- en sluitseinen op de locdecoder kunnen worden aangesloten. De lampen worden allen met één zijde aan de blauwe draad (de plusaansluiting van de locdecoder) aangesloten. De andere aansluitingen van de lampen worden via de gele of witte min-draad naar de min geschakeld. Aan de voorzijde van de loc moet de witte (of gele) lamp voor de frontseinen op de witte draad aangesloten zijn en de rode lamp op de gele draad. Aan de achterzijde van de loc moet de witte (of gele) lamp op de gele draad aangesloten zijn en de rode lamp op de witte draad. Nu zal de verlichting op de juiste wijze omschakelen bij veranderen van rijrichting. Mocht de verlichting maar heel even gaan branden, terwijl de lampen heel zijn, dan bestaat de kans dat er te veel stroom door de lampen loopt en de locdecoder de stroom begrenst (wat inhoudt dat de beveiliging aanspreekt. Dit is te zien aan het knipperen van de verlichting met een interval van één seconde. Oplossing: lampen toepassen die minder stroom nodig hebben dan het maximum dat de locdecoder mag en/of kan leveren. Bijvoorbeeld: de rode en gele lamp trekken samen 122 mA. De locdecoder mag max. maar 100 mA leveren. Er moeten dan lampen gebruikt worden die per stuk niet meer dan 45 mA opnemen. Mochten dergelijke lampen niet verkrijgbaar zijn, dan is dit op te lossen door in serie met de lampen een weerstand op te nemen van ongeveer 22 ohm/1 watt (waarde proefondervindelijk vaststellen). Hierdoor wordt de inschakelstroompiek begrensd en is er een grotere kans dat het licht wel brandt. Pas dan wel op dat de weerstand niet in de buurt van de kunststof kap komt, want wanneer die weerstand heet wordt, is er een grote kans dat de kunststof van de kap smelt! Schakelbare sluitseinen met lampen
D.m.v. een aantal transistoren is het mogelijk de sluitseinen uitschakelbaar te maken. Hoe het werktBij het drukken op F0 gaan de front- en sluitseinen rijrichtingafhankelijk aan. Wanneer dan toets F1 niet ingeschakeld is, ligt het knooppunt R3/R4/Basis van T3 via R3 aan een positieve spanning. Hierdoor geleidt T3. Daardoor krijgen T1 en T2, via de diodes D1 en D2, een stuurspanning op de basis. T1 en T2 zijn dan in geleiding en het rode sluitsein brandt, afhankelijk van de rijrichting. Bij drukken op F1 komt de groene draad aan de min te liggen en wordt de spanning op het knooppunt R3/R4/Basis T3 zo laag dat T3 uit geleiding gaat (spert). Daardoor krijgen T1 en T2 geen stuurspanning meer en gaan ook uit geleiding. Daardoor gaat het rode sluitsein uit. Schakelmogelijkheden:
Blokschema van een locdecoder
Fabrikanten hebben het over "functie-uitgangen", maar die benaming is niet juist. De juiste benaming is "functie-aansluitingen", want als de zogenaamde "functieuitgang" werkelijk een uitgang was, dan zou er spanning uit komen en het dus een + zijn, en dan brand er niets omdat dan aan beide kanten van de leds een + zit! Bij locdecoders is er een stroomkring vanaf de blauwe plusdraad, via een gebruiker (bijvoorbeeld een paar leds), naar de min van de locdecoder. Die led is dan altijd in doorlaatrichting geschakeld, dus de stroom loopt vanaf de blauwe draad door de leds naar de functieaansluiting (- of min). Die verbinding met de min wordt met behulp van een functietoets op de centrale in- of uitgeschakeld via een "field effect transistor" (FET) waarvan de source aan de min ligt. De draden van de locdecoderaansluitingen die als functie-aansluiting bedoeld zijn worden allemaal naar de min (-) geschakeld (zie afbeelding 05) via een zogenaamde "open drain" aansluiting van een FET "Open drain" betekent dat de "Source" van de (schakel)FET in de locdecoder aangesloten is aan de min en de "drain" naar buiten gevoerd is d.m.v. een decoderdraad. Bij functie-aansluitingen loopt de stroom vanaf de blauwe draad, via een gebruiker (lamp/led) door de schakelFET naar de min en dus is die functie-aansluiting een ingang. De pijlen geven aan hoe de stroom loopt. Samengevat: blauw is de "plus" (de voeding), de functie-aansluitingen wit/geel/groen/paars etc. zijn "min" (worden individueel door een FET naar de "min" geschakeld). Waarschijnlijk noemen de fabrikanten deze functieaansluiting(en) "uitgang", omdat het een draad is die vanaf de locdecoder-print "naar buiten gaat", om er iets op aan te kunnen sluiten. De benaming "uitgang" is hier echter in tegenspraak met het feit dat de stroom hier "naar binnen" gaat via een (FET). In het blokschema (afbeelding 05) is er op de hele locdecoder maar één uitgang: de blauwe draad. De rode en zwarte draden zijn gecombineerde in/uitgangen. De motoraansluitingen zijn ook elk op zich gecombineerde in/uitgangen (de stroom kan in twee richtingen vloeien (omgepoold worden) waardoor de motor, links- of rechtsom draait) en de functie-aansluitingen zijn, zoals hierboven reeds uitgelegd, ingangen (-). In het blokschema staan de FET's getekend als echte schakelaars. Dit is hier gedaan om de zaak te verduidelijken. In werkelijkheid zijn het dus FET's (zie rechts-onder in afbeelding 3) die de spanning in- of uitschakelen. De doorlaatrichtingEen led wordt altijd in de doorlaatrichting aangesloten. Dus, plus van de voedingsspanning (de blauwe draad), via een serieweerstand, aan de anode van de led en de min van de voedingsspanning aan de kathode van de led. Zie ook het artikel Het aansluiten van leds. De logische aansluitingenEr zijn locdecoders die voorzien zijn van één- of meerdere "logische aansluitingen". Deze "logische aansluitingen" zijn wel echte uitgangen. Hier staat namelijk een spanning van 5 volt op (ten opzichte van de min (nul volt) van de gelijkrichter), wanneer deze actief (ingeschakeld) zijn. In rust is een "logische aansluiting" 0 (nul) volt. Deze aansluitingen moeten echter voorzien worden van een versterker (transistor of FET), omdat deze "logische aansluitingen" maar ongeveer 0,5 tot 1 mA kunnen leveren. Aansluiten van leds in de locomotief of het treinstel
De verlichting met leds in zijn simpelste vorm met twee leds (zie schema 06). De ene led zit aan de voorkant van de loc, en de andere aan de achterkant. Hoe het werktOp de blauwe draad van de locdecoder staat 16 tot 18 volt. In de blauwe draad is weerstand R1 aangebracht. Deze dient om de stroom door de afzonderlijke leds te begrenzen tot een veilige waarde (lees: maximaal toelaatbare stroom door de led). Het berekenen van de waarde van R1 en R2 kan volgens de formule in het artikel Minimale led serieweerstand berekenen. De gele óf de witte draad ligt, afhankelijk van de rijrichting, via de schakeltransistor in de locdecoder, aan min (de min-aansluiting van de gelijkrichter in de locdecoder). Bij het vooruit rijden branden de linker leds en bij het achteruitrijden branden de rechter leds. Dus bij het vooruitrijden loopt de stroom voor de linker leds door serieweerstand R1 en bij het achteruit rijden loopt de stroom voor de rechter leds door serieweerstand R2. Dus, of de linker leds branden of de rechter leds. Het doel van de serieweerstandDe serieweerstand zorgt er voor dat de maximaal toelaatbare stroomsterkte door de led niet wordt overschreden. Gebeurt dit wel, dan gaat de led zonder enige waarschuwing meteen stuk. De door de fabrikant opgegeven maximale doorlaatstroom van de gangbare leds is ongeveer 20 mA. Deze stroomsterkte (en daarmee de lichtopbrengst) is echter veel te hoog, de leds werken dan als verstraler's. Bij het berekenen van de waarde van de serieweerstand kan dus prima met een lagere stroomsterkte gerekend worden, de gangbare "high efficieny" leds geven bij minder dan 20 mA een zee van licht. Ga uit van bijvoorbeeld een stroomsterkte van 6 mA voor de frontseinen en 4 mA voor de sluitseinen. Bereken dan met de Wet van Ohm aan de hand van deze stroomsterkten de waarde van de serieweerstand. De praktijkDe schakelingen 04 en 07 t/m 10 zijn oplossingen voor oudere locdecoders die alleen een Aux1 en Aux2 aansluiting hebben. Hetzelfde is met de nieuwste generatie locdecoders (o.a. LoPi4 en LoPi5) vaak te verwezenlijken via Function Mapping. De in de schema's vermelde weerstandswaarden zijn richtwaarden. De berekening van de waarde van de serieweerstanden van de leds staat in het artikel Minimale led serieweerstand berekenen. Wanneer de verlichting te fel is, kan altijd een hogere weerstandswaarde worden genomen. Schakelbare sluitseinen
Er kunnen meerdere schakelbare sluitseinen gemaakt worden met behulp van twee functieaansluitingen (zie schema 11). Door de voorste rode leds aan de groene functieaansluiting te koppelen en de achterste rode leds aan de paarse, zijn de sluitseinen schakelbaar. Wanneer de loc vooruit moet rijden met ingeschakelde sluitseinen, dan moet op de centrale toets F1 worden gedrukt. Wanneer de loc achteruit moet rijden met ingeschakelde sluitseinen, moet toets F1 worden uitgeschakeld en toets F2 ingeschakeld. Dat werkt echter niet zo handig... maar met functiemapping is daar iets aan te doen. Bij een aantal nieuwere locdecoders is het zo in te stellen dat toets F1 of F2 gekoppeld zijn aan toets F0. Dan zullen de sluitseinen automatisch rijrichtingafhankelijk branden.
In afbeelding 08 wordt een uitbreiding van de voorgaande schakeling getoond. Dit is een handigere aanpak om de sluitseinen uitschakelbaar te maken, automatisch gekoppeld aan de rijrichting. Hier is, in tegenstelling tot het voorgaande schema, maar één functieaansluiting nodig. Wanneer er op toets F1 gedrukt wordt, zal het knooppunt rode led/serieweerstand via de diode naar min geschakeld worden. Hierdoor krijgen de rode leds te weinig spanning en doven de sluitseinen. De twee diodes zijn van het type 1N4148. De waarden van de serieweerstanden van de rode leds zijn hoger gekozen dan de waarden van de serieweerstanden van de gele leds, omdat de sluitseinen niet zo fel hoeven te branden. Schakelbare sluitseinen en rangeerseinen
In afbeelding 09 wordt een verdere uitbreiding van de voorgaande schakeling getoond. Wanneer de andere functieaansluiting op de getoonde wijze op de frontseinen wordt aangesloten, zijn de sluitseinen uit te schakelen (rijrichtingafhankelijk door op toets F1 te drukken. Door op toets F2 te drukken komen de knooppunten kathode/anode van de gele leds aan min te liggen, waardoor aan weerszijden maar één witte led blijft branden (rijrichtingafhankelijk). Door de diode tussen functieaansluiting F1 en F2 worden, bij het drukken op toets F2, de knooppunten van de rode leds/serieweerstand via de diodes naar de min geschakeld. Hierdoor krijgen de rode leds te weinig spanning en daardoor gaan ook de sluitseinen uit. Op deze wijze zijn er door het drukken op toets F2 aan weerszijden rangeerseinen. Schakelmogelijkheden:
De weerstanden tussen de leds en de diodes zijn om het verschil in verlichtingsterkte van de gele leds te compenseren. Het maakt namelijk uit of de stroom door de onderste gele led via de andere gele led loopt of via de diode. De vijf diodes zijn van het type 1N4148.
Afbeelding 10 is wederom een uitbreiding van de voorgaande schakeling. Hier zijn drie frontseinen te schakelen. De serieweerstanden van de gele leds krijgen hserieweerstandier een lagere waarde, omdat er nu drie leds in serie staan. Ook de weerstanden tussen de leds en de diodes krijgen een andere (hogere) waarde. Aansluitmogelijkheden leds
In schema's 11 en 12 is aangegeven hoe de front- en sluitseinen op de locdecoder kunnen worden aangesloten. De weerstanden worden allen op de blauwe draad (de gemeenschappelijke plus) aangesloten. De anodes van de leds worden met de weerstanden verbonden. De kathodes van de leds worden via de gele of witte draad aan de min geschakeld. Voor informatie over de anode en de kathode van een led, zie het artikel Het aansluiten van leds.
Aan de voorzijde van de loc moeten de beide frontseinen op de witte draad aangesloten zijn en de beide rode sluitseinen op de gele draad. Aan de achterzijde van de loc moeten de beide frontseinen op de gele draad aangesloten zijn en de beide rode sluitseinen op de witte draad. Nu zal de verlichting op de juiste wijze omschakelen bij veranderen van rijrichting. De weerstanden van de sluitseinen hebben een grotere waarde dan de weerstanden van de frontseinen, omdat de sluitseinen geen verstralers hoeven te zijn. De leds kunnen eventueel parallel, zoals in schema 13, of in serie, zoals in schema 14. Het ligt er maar net aan wat in de loc het beste uitkomt qua ruimte. De volgorde van de leds
Meer informatie
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
