Batterijvoeding vervangen, hoe precies?

[Jean]

Batterijvoeding vervangen, hoe precies?  


Om de snelheid van locs op de baan te ijken, gebruik ik een snelheidsmeter van Conrad.
Het geheel bestaat uit een zender en een ontvanger (zie de artikelnummers 24 05 26 en 24 05 27)  

De voeding van de zender moet liggen tussen de 3 en 4,5 volt.
Op dit moment wordt de voeding verzorgd door 3 batterijen van 1,2 volt en deze wil ik vervangen door een stroomvoorziening via de rail. Volgens de instructie is het mogelijk de zender te voeden middels gelijkstroom, die van de rail wordt afgetapt.

Nu heb ik geen gelijkstroombaan maar digitale baan en vraag ik mij af of de Conrad zender eveneens gevoed kan worden met digitale stroom. Daarover wordt in de instructie niets gezegd. Mijn vraag is dan ook of de zender ook functioneert als die wordt gevoed met digitale stroom?  
Wie kan daarover uitsluitsel geven?


Ben zeer benieuwd,
Groeten,
Jean

[Havoc]

Dat moet kunnen. Eerst een gelijkrichterbrug met een afvlak condensator erachter (22u/25V). Dan een kleine 3.3V regelaar. Zoiets als een LT1117-3.3 (tot max 15V ingang) of een LT1121-3.3 (tot 36V ingang). En je hebt dan 3.3V geregeld spanning ter beschikking.

[Frank_N]

Lijkt me een goed plan, Johan.

Bij mijn weten is digitale spanning vaak zo'n Volt of 22. Ik kan het mis hebben, maar toch....

Krijg je dan geen dissipatie problemen als je van 22 Volt naar 3,3 gaat?
Zo'n  20 Volt "afknijpen" bij zelfs maar een paar mAmp kon best wel eens lastig worden, of zie ik dat niet goed?

Uit de vraag van Jean maak ik nl op dat het systeem gebruik maakt van Nikkel metaal hydride accu's, die kunnen flinke stromen leveren.
Zelfs bij het gebruik van Nicad's is dat het geval.

[pabe]

Inderdaad, zoals hierboven al aangehaald, 20 volt afknijpen kan wel eens voor dissipatieproblemen zorgen.  Jean, kan je de stroom eens meten, dan kan je eenvoudig berekenen wat er zal moeten gedissipeerd worden...
En ik zou de afvlakcondensator toch van een iets hogere spanning nemen, 25 V lijkt mij wat krap.
Succes,  Paul

[Klaas Zondervan]

citaat:Geplaatst door pabe

En ik zou de afvlakcondensator toch van een iets hogere spanning nemen, 25 V lijkt mij wat krap.

Waarom? 25V lijkt me een ideale waarde, de digitale spanning is toch niet groter?

[Havoc]

Ik ben uitgegaan van een 14V piekspanning zoals ik die -een hele tijd geleden- in een artikel over DCC gelezen heb.

De vraag is of die 20V een piekspanning is of de RMS waarde. Als je er van uitgaat dat het 20V RMS is, dan is de 25V voor de condensator inderdaad iets weinig. Beter een 35V exemplaar. Waarom een hogere spanning? Wel dan ben je beter beschermd als er eens een iets hogere spaning verschijnt. Dat kan bij aan- en uitschakelen bvb. Ook is de levenduur van condensators beter als ze op een lagere spanning werken.

Je moet daarmee niet overdrijven natuurlijk want een hogere spanning bij evenveel capaciteit is veel groter, en de lekstroom is hoger. Niet dat dat laatste hier belangrijk is.

Wat het stroomverbruik betreft: het beste is om dat eens te meten natuurlijk. Maar het is niet omdat de accu's hoge stromen kunnen leveren dat ze dat ook doen. Staat er niets in de handleiding?

Probleem als het echt 20V aan de ingang is dat het moeilijk gaat zijn om een gemakkelijk te vinden IC te gebruiken om naar 3.3V te gaan. De meeste lineaire regelaars tegenwoordig gaan maar tot 10-15V aan hun ingang. Je kan natuurlijk altijd 2 regelaars na elkaar zetten. Een goedkope 7808 in TO220 behuizing: die kan die ingangsspanning verdragen en gemakkelijk dissiperen in zo'n grote behuizing. En dan een kleine regelaar naar 3.3V die niet veel meer hoeft te dissiperen.

Maar dat zien we wel als we de stroom kennen...

Je moet trouwens enkel de zender voeden uit de baanspanning, de ontvanger kan je een adaptor voor gebruiken.

[Jean]

citaat:Geplaatst door pabe

......  Jean, kan je de stroom eens meten, dan kan je eenvoudig berekenen wat er zal moeten gedissipeerd worden...

De stroom heb ik nog niet gemeten. Ik heb de instructie van de multimeter eens doorgelezen en ik ben nergens het meten van 'digitaalstroom' tegengekomen. Tot nu toe heb ik dat ding alleen maar gebruikt om weerstand op te sporen.

Als je mij kunt zeggen op welke stand ik de knoppen moet zetten, dan kan dat alsnog.
Hieronder een foto van de Multimeter die ik hier heb.



Ik rij overigens digitaal met de IB. De H0 spanning is dacht ik 18 volt.


Groeten,
Jean  

Toegevoegd: Ik neem aan dat alle locs van de baan moeten als de spanning zuiver gemeten moet worden, Klopt dat?

[Klaas Zondervan]

@Johan, wat de digitale spanning betreft zoek je het veel te moeilijk. Je begint met een 50Hz sinusspanning van maximaal 18V. Die levert na gelijkrichting en afvlakking een gelijkspanning van 25,5V.
Daar gaat nog wat af voor de spanningsval over de gelijkrichter in de booster (ca. 0,6V) en in de eindtransistors en stroombewaking (ca.1,5V)
Blijft over op de baan 23,4V. In de trein ga je weer gelijkrichten, maar nu via aan brugcel. Weer 1,2V verlies, blijft over 22,2V maximaal.

Daarbij hoef je je bij de digitale spanning geen zorgen te maken over effectieve waarde of topwaarde. Het is nl. een rechthoekspanning, en daarbij zijn effectieve waarde, gemiddelde waarde en topwaarde gelijk.

Concluderend blijf ik erbij dat een elco van 25V goed genoeg is.

@Jean, voor het meten van de stroom hoef je je de kop niet te breken over de digitale stroom. Het gaat nl. om de gelijkstroom die de zender opneemt uit de batterij. Voor de zekerheid kun je beginnen op het 10A bereik, en dan terugschakelen naar 200mA of minder. Afhankelijk van wat je ziet.

[Havoc]

Je redenering hoe je aan de 22V komt kan ik volgen. Ik rijd echter niet digitaal. Ooit eens iets over gelezen maar beslist dat het voor mij niet is. Maar daar hoeven we hier niet op in te gaan.

citaat:Daarbij hoef je je bij de digitale spanning geen zorgen te maken over effectieve waarde of topwaarde. Het is nl. een rechthoekspanning, en daarbij zijn effectieve waarde, gemiddelde waarde en topwaarde gelijk.

Kijk dat maar eens na...dat geldt maar in 1 geval. Niet voor een blokgolf tussen een negatieve en positieve spanning en als de duty-cycle verschillend is van 50%. En een elco boven de 70% van zijn voedingsspanning gebruiken is nu eenmaal geen goede gewoonte. (in de medische sector zelfs minder dan 50%)

Jean,
- zet de meter op V~ (200V) en meet eens de spanning over je sporen (bij 2-rail) of tussen middengeleider en rails (bij 3-rail). Het resultaat is de spanning die we zoeken.
- dan zet je de meter op A= (200mA) en meet de stroom die uit de batterij gebruikt wordt. Dat is de stroom die we willen weten.

[Klaas Zondervan]

citaat:Geplaatst door Havoc

Kijk dat maar eens na...dat geldt maar in 1 geval. Niet voor een blokgolf tussen een negatieve en positieve spanning en als de duty-cycle verschillend is van 50%. En een elco boven de 70% van zijn voedingsspanning gebruiken is nu eenmaal geen goede gewoonte. (in de medische sector zelfs minder dan 50%)

Ik was 1 ding vergeten erbij te zetten, nl. dat ik de absolute waarden vergelijk, of anders gezegd de gelijkgerichte waarden.
Dan klopt het helemaal.
En waarom een elco beperken op 70%? Waarom staat er dan 25V op als je dat niet mag toepassen?

[Jean]

citaat:Geplaatst door Havoc


...........
.........

Jean,
- zet de meter op V~ (200V) en meet eens de spanning over je sporen (bij 2-rail) of tussen middengeleider en rails (bij 3-rail). Het resultaat is de spanning die we zoeken.
- dan zet je de meter op A= (200mA) en meet de stroom die uit de batterij gebruikt wordt. Dat is de stroom die we willen weten.

Er gaat een nieuw wereldje open....

V~ (200V):  
varieert tussen 19,7 en 21,2 al naar gelang waar op de baan gemeten wordt. Heel apart.. ik heb mij vrij strikt gehouden aan een consistente afstand voor wat betreft de aansluitpunten vanaf de ringleiding..en dan toch zulke verschillen meten [?]

A= (200mA):
De drie batterijtjes op een rij: rond de 77 - 79.
(het rode snoer is in het andere stekkergat gestoken)

Groeten,
Jean

[pabe]

citaat:Geplaatst door Klaas Zondervan

citaat:Geplaatst door Havoc

Kijk dat maar eens na...dat geldt maar in 1 geval. Niet voor een blokgolf tussen een negatieve en positieve spanning en als de duty-cycle verschillend is van 50%. En een elco boven de 70% van zijn voedingsspanning gebruiken is nu eenmaal geen goede gewoonte. (in de medische sector zelfs minder dan 50%)

Ik was 1 ding vergeten erbij te zetten, nl. dat ik de absolute waarden vergelijk, of anders gezegd de gelijkgerichte waarden.
Dan klopt het helemaal.
En waarom een elco beperken op 70%? Waarom staat er dan 25V op als je dat niet mag toepassen?

Klaas, ikzelf zal nooit een Elco gebruiken van 25 volt als daar normaal 22 volt continue op komt...  voor mij veel te veel risico ivm spreiding vd karakteristieken, spanningspieken nog daarbuiten gelaten.  Heb in mijn loopbaan al ettelijke Elco accidenten gezien en meegemaakt, en dat wil je nou juist niet, en zeker niet in je treinstel of rijtuig.  Ik zou zeggen, als jij het risico wil nemen... go ahead !

@ Jean:  ongeveer 80 mA en 20 volt , dat geeft al snel iets tussen de 1,5 ? 2 Watt..  volgens mij ruim veel om 'zomaar' te dissiperen in een rijtuig of treinstel.  Wacht hier op commentaar van andere forumleden met ervaring op dit gebied.

success,  Paul

PS: Jean, wat is eigenlijk je probleem met de batterijvoeding?  Te snel leeg? Er zijn nu AAA en AA types NiMh met een echt vrij grote capaciteit...  regelmatig in aanbieding in verschillende shops aan dumpingprijzen..

[Jean]

citaat:Geplaatst door pabe
.............
............
PS: Jean, wat is eigenlijk je probleem met de batterijvoeding?  Te snel leeg? Er zijn nu AAA en AA types NiMh met een echt vrij grote capaciteit...  regelmatig in aanbieding in verschillende shops aan dumpingprijzen..

Het lijkt mij wel handig om geen batterijtjes meer te hoeven verwisselen. De batterijhulsjes zijn ook niet 'je van het', de verbindingen weigeren nogal eens.

Stroomafname van de rail lijkt mij wel een aangename oplossing. Als ik dit zo lees, heeft het wel wat voeten in de aarde. Ik zal het eens even laten bezinken.

groet,
Jean

[Klaas Zondervan]

citaat:Geplaatst door Jean_Hoogstad


V~ (200V):  
varieert tussen 19,7 en 21,2 al naar gelang waar op de baan gemeten wordt. Heel apart.. ik heb mij vrij strikt gehouden aan een consistente afstand voor wat betreft de aansluitpunten vanaf de ringleiding..en dan toch zulke verschillen meten [?]

Jean, die verschillen in spanning, hebben die echt te maken met de plaats waar je meet, of met het tijdstip van meten?
Je werkt met een IB, kan het zijn dat je ook met het Motorola protocol werkt? Dan kun je zulke verschillen krijgen als je met een gewone multimeter op het wisselspanningsbereik werkt. Ik ken de specificaties van jouw meter niet, maar het zou kunnen dat die de hoge frequentie van de digitale spanning niet goed kan volgen.
Je kunt digitale spanning zuiverder meten als je een bruggelijkrichter voor je meter zet, en dan de meter op gelijkspanning. Kijk even op mijn website, bij Digitale spanning en dan helemaal onderaan.

[Jean]

De opmerkingen heb ik nog eens nagelezen en ben begonnen met het ?ontcijferen? van het advies van de Havoc:

1. Eerst een gelijkrichterbrug,
2. met afvlak condensator (22U/25V),
3. dan een 3,3 volt regelaar vb. LT1121-3.3  (tot 36 volt)


Wikipedia is geraadpleegd om na te gaan wat het voor componenten zijn en welke functie ze hebben in het circuit. Hieronder de bevindingen en de vragen. Graag melden als ik ergens onzin verkoop.


Ad 1:
Gelijkrichterbrug

Wikipedia:
Een gelijkrichter is een element in een elektronisch circuit dat slechts in ??n richting stroom doorlaat.
Bij gelijkrichting onderscheiden we enkelzijdige gelijkrichting en dubbelzijdige gelijkrichting.
?   Bij enkelzijdige gelijkrichting wordt ??n deel van een wisselspanning omgezet in een gelijkspanning.
De diode laat het positieve deel van de ingangsstroom door. Bij de negatieve helft blokkeert de diode de stroom. De diode staat dan in de sperrichting. Er loopt dan dus geen stroom en we krijgen nu geen spanning over de belasting Rl. De belasting Rl (l = load) is het apparaat dat van gelijkspanning wordt voorzien.
?   Een voorbeeld van een dubbelzijdige gelijkrichter is een bruggelijkrichter. Een bruggelijkrichter met nog 2 diodes toegevoegd kan gebruikt worden om draaistroom (3-fasen) gelijk te richten.
De herhalingsfrequentie van de gelijksspanning-uitgang is de frequentie van de ingangsspanning maal twee (indien er dubbelzijdige gelijkrichting is) of maal een (indien er enkelzijdige gelijkrichting is) maal het aantal fasen (meestal 1 of 3).



een bruggelijkrichter (dubbelzijdig)


Als ik het goed begrijp heb ik een dubbelzijdige nodig. Deze component zorgt voor het omzetten van wisselspanning (van de baan) naar gelijkspanning (die nodig is voor de voeding van zender)
Klopt dit?  


Ad 2:
?Afvlak condensator?:
Uit een opmerking van Klaas maak ik op dat ?elco? een synoniem is.

Wikipedia:
Een condensator is een elektronische component die is opgebouwd uit twee geleiders met een relatief grote oppervlakte, die zich dicht bij elkaar bevinden en door een isolator, het di?lektricum, worden gescheiden.
Een condensator is in staat elektrische lading op te slaan.

Een elco is een polariteits- gevoelige condensator.
Elco's worden toegepast wanneer een hoge capaciteit (meer dan ca 1 #956;F) benodigd is zoals voor wisselspanningsontkoppeling. Grote elco's (meer dan ca 100 #956;F) worden vooral gebruikt voor het afvlakken van voedingsspanning na gelijkrichting.
In elektronische apparatuur worden elco's vooral toegepast in schakelende voedingen en voor het stabiliseren en van de voedingsspanning rondom verbruikers.


Als ik dit goed begrijp is een elco een speciaal type condensator dat ervoor zorgt dat pieken en dalen in de spanning ?glad gestreken? worden tot een stabiele/constante spanning.
Ook hier weer, klopt dit?  


Ad 3:
Regelaar

Wikipedia:
De regelaar (of controller) van een dynamisch systeem zorgt ervoor dat de toestand van het systeem bijgestuurd wordt als de gemeten waarde van een "uitgang" van dat systeem afwijkt van de gewenste waarde.


De 3, 3 volt regelaar zorgt ervoor dat de ?overgebleven? spanning (baan spanning ? verbruik van de twee voorliggende componenten) wordt gereduceerd naar 3,3 volt, zodat het geschikt is als ingangsspanning voor de Conrad zender.

Kan i.p.v. het inbouwen van een regelaar de spanning ook (op een veilige manier) verlaagd worden naar 3,3 volt door het inbouwen van weerstanden in het circuit?



Tot slot
Uit de bijdragen maak ik op dat er een risico aanwezig is van dissipatie.  

Wikipedia:
Onder dissipatie wordt verstaan de onvermijdelijke warmteontwikkeling in een belasting of regeling van elektrische stroom.


Ik veronderstel dat, dat mogelijke gevaar wordt veroorzaakt door de ?grote afbouw? van het voltage van +/-- 20 volt naar 3,3 volt. Daarbij komt warmte vrij die voldoende afgevoerd moet kunnen worden. Eventueel is een grote warmteontwikkeling te beperken door in plaats van ??n regelaar twee regelaars te gebruiken.
Klopt dit?  


Wie kan van het bovenstaande circuit een schema tekenen die door een ?lerende leek? nagebouwd kan worden. Als het even kan met bestelnummers van de noodzakelijke componenten van bijvoorbeeld Conrad.

Ik heb gelezen dat een elco een plus en een min heeft en bij verkeerd aansluiten kan de boel ontploffen. Oeps!


Ben benieuwd,
Groeten,
Jean