|
|
GoldCapsUit BeneluxSpoor.net - Encyclopedie
Onder redactie van: BeneluxSpoor.net / Auteur: Fred Eikelboom
(aanvulling op Elektronica basis) GoldCapDe GoldCap is een dubbellaags elektrolytische condensator (elco), een Electric Double Layer Capacitor of EDLC of ook wel 'supercondensator'. Ze hebben een werkspanning van 2,3; 2,5; 2,7; 3,6; 5,5; of 6,3 volt. De EDLC is o.a. tevens onder de volgende namen in de handel:
Het type GoldCap dat in de modelspoorwereld veel gebruikt wordt, het F-type van Panasonic, zie afbeelding 01, is eigenlijk minder geschikt als anti-knipper toepassing. Wat is nu het probleem? Dit type is gemaakt om langdurig een zeer lage ontlaadstroom te leveren (max. 1 milliampère volgens opgave van de fabrikant) voor bijvoorbeeld CMOS geheugenchips. De grote capaciteit lijkt mooi, maar voor modelspoor heeft het weinig nut, de spanning zal meteen een stukje in elkaar zakken (een paar tiende volt), zodra de GoldCap ontladen wordt. Ook de maximale werkspanning van 6,3 volt maakt dat het toepassingsgebied bij modelspoor niet erg groot is. SpanningsdipWanneer een led op de GoldCap wordt aangesloten, moeten er behoorlijk wat milliampères (8 - 20 mA, afhankelijk van de waarde van de voorschakelweerstand) door de GoldCap geleverd worden en dat kan de GoldCap niet aan vanwege de interne constructie en daarmee samenhangende hoge interne weerstand (circa 30 Ω volgens de datasheet van een fabrikant). Bij het ontladen zal door de hoge interne weerstand de spanning eerst een stukje dalen en daarna lineair afnemen. Het F-type bestaat namelijk inwendig al uit twee in serie geschakelde Goldcaps. Daardoor is dit 'spanningsdip-effect' duidelijk meetbaar. Niet snelladenEen 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. Ook bij led-strips heeft het F-type (door het trage oplaad- en ontlaadgedrag) geen zin. Nog afgezien van het feit dat de werkspanning van de GoldCap veel te laag is, t.o.v. de voedingsspanning van de led-strip (doorgaans 12 V). Niet geschikt als afvlak-elcoEen EDLC zoals een GoldCap, mag niet als afvlak-elco in voedingen gebruikt worden, omdat hij door de hoge inwendige weerstand te heet wordt. LevensduurWanneer d.m.v. een led of meerdere leds meerdere milliampère uit de EDLC worden getrokken, dan zal de normale levensduur (8 tot 10 jaar volgens de fabrikant) met aan zekerheid grenzende waarschijnlijkheid niet gehaald worden. Types voor hogere ontlaadstromenEr bestaan ook GoldCaps (het HW-type van Panasonic) die veel beter geschikt zijn voor hogere ontlaadstromen, tot 1 A) en daar dan ook speciaal voor ontworpen zijn, maar helaas is de maximaal toelaatbare werkspanning van het HW-type nog lager dan bij het F-type. De maximale werkspanning is namelijk maar 2,3 volt. Door achter het HW-type een IC te plaatsen dat de spanning omhoogbrengt (een step-up converter of zgn. ladingpomp), zou een aantal leds in serie van spanning kunnen worden voorzien. Deze methode heeft als nadelen, dat de kosten per wagen of rijtuig behoorlijk oplopen en dat er veel meer werk moet worden verricht. In de tabel staan de door de fabrikant aangegeven maximale ontlaadstromen van de verschillende Panasonic types;
De inschakel-piekstroom (inrush current) blijft door de vrij grote inwendige weerstand van de EDLC automatisch binnen de perken. Een weerstand om de laadstroom te begrenzen is dan ook geheel overbodig. Bij het testen bleek dat bij een lege 5,5 volt GoldCap, de laadstroom zeer kortstondig op ongeveer 245 mA lag en meteen daarna snel afnam. Met een oscilloscoop aangesloten over een 2,2 Ω weerstand werd de laadstroom gemeten van een ontladen exemplaar. Toen bleek wederom dat er inderdaad geen laadstroompiek aanwezig was. De stroom nam toe tot de eerder gemeten 245 mA en schoot niet kortstondig door. Het volledig laden blijkt in de praktijk vele uren te duren. Tegen de verwachting in, liep er na respectievelijk 6, 12 en zelfs 96 uur (vier dagen!) opladen nog steeds een kleine laadstroom. De laadstroom in een grafiek uitgezet (de grafiek is hier niet precies op tijdschaal, om passend te maken)
OntlaadgedragZodra een belasting aangesloten wordt op de GoldCap, zakt de spanning erover een stukje in elkaar. De spanning stabiliseert en het ontladen verloopt 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:
Door de zelfbegrenzende eigenschappen bij het laden en ontladen (en de lage werkspanning), is de F-type GoldCap alleen geschikt voor het bufferen van de spanning voor één led of een klein aantal leds. Voor het bufferen van led-strips zijn ze, door de veel te lage werkspanning, al helemaal niet geschikt. Voor een decoder is een bepaald type prima geschikt, zoals hieronder bij "Power Pack" beschreven staat. Toevoeging 27-12-2015: Power PackMet speciale maatregelen is het mogelijk op een GoldCap te gebruiken i.c.m. een step-upconverter. ESU heeft de "PowerPack Mini" waarbij een 1F EDLC van 2,7 V samen met een step-upconverter op een printje gemonteerd zijn. Dit printje wordt gekoppeld aan een locdecoder. Bij wegvallen van de rijspanning heeft de decoder een tijdje (1 tot 3 sec.) reservespanning. Meer informatie
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
