2x zener diode om decoder te beveiligen?

[gvandersel]

Ook mij reactie Timo.

Groet,

Gerard van der Sel.

[008200]

Dank aan alle elektrotechnisch onderlegde modelspoorcollega's, die hun licht op deze, voor een "gewone" natuurkundige als ondergetekende, tamelijk onbekende materie hebben laten schijnen. 
FB

[gvandersel]

@Klaas:

Ik had het over de tegen-EMK, die wordt opgewekt doordat de motor als generator werkt. Jij hebt het over de inductiespanning die ontstaat als de stroom door een spoel plotseling wordt afgeschakeld. Dat is wat anders, en werkt bovendien in de tegengestelde richting.

Dit is toch echt de defnitie van de tegen EMK die ik ooit geleerd heb (Zal ongeveer gelijk met jou zijn geweest, alleen een paar provincies hoger.).
En de tegen EMK gaat naadloos over in de generator werking, tenminste als de motor met permanente magneten is uitgerust.

Groet,

Gerard van der Sel.

PS: Die zich nu afvraagt hoe met die beiveiligings diodes de tegen EMK en de generator werking ooit gemeten kan worden om de lastregeling te realiseren. Maar dat is voor een ander draadje.

[Klaas Zondervan]

Die paar provincies hoger kon nog wel eens meevallen. Ik heb mijn opleiding gevolgd in Amsterdam.

Kennelijk is er verwarring over wat tegen-EMK is. In een spoel op wisselspanning wordt een tegen-EMK opgewekt door de zelfinductie van de spoel. Maar bij een motor beschouw ik de tegen-EMK als het gevolg van het generatoreffect.

Bij het afschakelen van de puls op de motor volgt er eerst een piekspanning als gevolg van de inductie. Die wordt als het goed is afgevangen door de vrijloopdiodes in de H-brug. Daarna volgt de spanning als gevolg van de generatorwerking, die heeft de tegengestelde polariteit. Ik denk dat het regelsysteem van de decoder even afwacht tot de inductiepiek voorbij is voordat hij de tegen-EMK gaat meten.

[peterzoetermeer]

ik heb geen elektronica gestudeerd, maar wil wel wat bijleren.
Ik begrijp ternauwernood hoe een zenerdiode werkt, maar kan me niet voorstellen hoe bij 2 zenerdiodes, die met de kathoden aan elkaar zijn gemaakt, er stroom kan gaan lopen.
Kan iemand dat mij uitleggen?

[gvandersel]

Een zenerdiode werkt vrij simpel als je zijn werking begrijpt.
Normaal gesproken wordt een zener diode in sper aangesloten. Als er dan een spanning kleiner dan de zener spanning wordt aangeboden, zal de zenerdiode niets doen.
Echter wordt een spanning groter dan de zenerspanning aangesloten, dan zal de zenerdiode in geleiding komen en de spanning begrenzen tot de zener spanning (tot de dood erop volgt). een zener in doorlaat ricting functioneerd als een normale diode.
Dus twee zeners geschakelt zoals beschreven, zal de spanning begrenzen tot de zener spanning plus de diode spanning is in dit geval 27,6V.

Groet,

Gerard van der Sel.

[Sander Fondse]

ik heb geen elektronica gestudeerd, maar wil wel wat bijleren.
Ik begrijp ternauwernood hoe een zenerdiode werkt, maar kan me niet voorstellen hoe bij 2 zenerdiodes, die met de kathoden aan elkaar zijn gemaakt, er stroom kan gaan lopen.
Kan iemand dat mij uitleggen?

Een diode bestaat uit een verbinding tussen 2 soorten metaal met een onderling structuurverschil. Dit verschil ligt daarin dat er in het ene materiaal een overschot aan elektronen(kathode) is en in de ander een tekort(anode). Door dit verschil ontstaat een potentiaal op de grens tussen de 2 materialen. Dit gebeurd, omdat het teveel aan elektroden in de kathode naar de anode wil, hierdoor ontstaat een overgangsgebied, mooi vertaald 'depletie-gebied' genoemd, waarin geen tekort of overschot aan elektronen heerst. Daar het materiaal dan als geheel niet meer elektrisch neutraal is, ontstaat er een elektrisch veld op de overgang.

Indien de spanning van anode naar kathode staat, kan indien de spanning van dit elektrisch veld wordt overschreden, de stroom gewoon lopen. Dit is de doorlaatspanning (0.3-1.0 V) van een normale diode, een Zener werkt op dezelfde manier.

Als de spanning wordt omgedraaid, dus plus aan kathode en - aan anode, neemt de weerstand van de overgang toe daar het 'depletie-gebied' groter wordt. De stroom kan gewoon niet lopen. Als je de spanning echter blijft verhogen zal op een gegeven moment de diode het begeven. Dit kan op 2 manieren, waarvan de 'Zener-manier' zeer beheersbaar is.
Bij een Zener-diode zal als de tegenspanning groot genoeg is, een elektron die aan de anode (dus vanaf -) het gebied in komt in staat zijn om direct door dit gebied te tunnelen en zo door de barrière heen te komen. De diode gedraagd zich dan als een weerstand. Dit is een zeer korte, niet gedetailleerde uitleg.

Samengevat :
Een Zener gedraagt zich voorwaards (+ anode, - kathode) bijna als een normale diode, met een kleine spanningsval. In de sperrichting (- anode, + kathode) zal er tot de Zener-spanning (gegeven voor elke Zener-diode) een onmeetbaar kleine stroom (meestal in de orde van 10^-10 A of kleiner) lopen. Boven die spanning gaat de Zener open en gedraagt zich dan als een weerstand die verder onafhankelijk is van de spanning.
Indien er 2 Zeners in anti-serie staan, dus anodes of kathodes aan elkaar, zal er ongeacht de ingangspolariteit tot de Zenerspanning + de kleine spanningsval in voorwaards, geen stroom lopen.

[peterzoetermeer]

bedankt voor de uitleg, het meeste begreep ik al, maar hier gaat het om:

Indien er 2 Zeners in anti-serie staan, dus anodes of kathodes aan elkaar, zal er ongeacht de ingangspolariteit tot de Zenerspanning + de kleine spanningsval in voorwaards, geen stroom lopen.

en als de spanning groter wordt dan de zenerspanning (+ de forwardspanning) dan slaat-ie door, zodat de zenerspanning overblijft, snap ik.
Maar dan komt die stroom tegen de kathode (het streepje) van de andere zenerdiode aan, en kan die daar dan doorheen? Kan er stroom lopen van de kathode naar de anode?
Zo nee, dan kan er dus helemaal geen stroom lopen.
En vanaf de andere kant, de polariteit dus omgedraaid is, precies hetzelfde verhaal.
Ik begrijp het dus nog steeds niet.

edit:
nog eens zes keer doorgelezen, het begint te dagen geloof ik.
in tegenstelling tot een gewone diode kan een zenerdiode dus wel stroom doorlaten van de kathode naar de anode, zie ik dat goed?
Dan begin ik het te begrijpen, bedankt!

[Menno]

Jep

Een zenerdiode gedraagt zich in doorlaatrichting als een gewone diode, maar in sper-richting als een gewone-diode-totdat... .

Zodra de zenerspanning bereikt wordt, gaat 'ie ineens wél geleiden.

Om de stroom door de zenerdiode te beperken wordt vaak een weerstand gebruikt. Dat is ook een beetje waarom ik het een linke optie vind. Ik weet niet hoe snel zenerdiodes over het algemeen zijn en wat de aanstuurfrequentie van oudere decoders is, maar als de zenerdiode lekker aan het zeneren is en bij de volgende puls van de decoder kan 'ie niet snel genoeg stoppen met geleiden, dan kan het nog wel eens vervelend worden, maar zoals gezegd, ik heb nooit opgezocht (als het al vermeld staat) wat recovery-tijden zijn van zenerdioden.

[Silvolde]

De anti-serie geschakelde zenerdioden werden begin 70-er jaren door Röwa bij de wisselstroom uitvoering van de de E91 toegepast. Vermoedelijk zorgde de toegepaste Marx motoren - overigens uitstekende, uitgebalanceerde motoren - voor een te hoge EMK waardoor het elektronische omschakelrelais waarschijnlijk geactiveerd werd.

Zelf pas ik deze 'truc' toe wanneer ik twee identieke 6 Volt motoren in serie zet. Hierbij gebruikte ik aangepaste zenerwaarden.

Silvolde

[Klaas Zondervan]

in tegenstelling tot een gewone diode kan een zenerdiode dus wel stroom doorlaten van de kathode naar de anode, zie ik dat goed?

Een gewone diode kan dat ook, als je er maar genoeg spanning op zet, maar die is dan wel ogenblikkelijk rijp voor de kliko.

[Silvolde]

Klaas, het vermogen van de zener is wel belangrijk

[Klaas Zondervan]

Vertel mij wat. Ik heb al genoeg zeners in de gloria geholpen omdat ik ze te hard liet werken.