Weistra Rijregelaar

[Charly]

Beste Lezers,

Ik heb een probleem met de Weistra rij regelaar; blaas steeds T3 (de BD676) op. De loc verbruikt 0,6 amp. bij c.a.12 volt. Ik heb niet de kennis om de data sheet van BD676 te begrijpen maar zie dat er hier o.a. sprake is van 4,0 amp. en 45 volt. Hij lijkt dus ruim overbemeten. Is het noodzakelijk om een koellichaam aan de transistor te bevestigen (dit heb ik nog niet gedaan). Wie kan mij helpen?

Met vriendelijke groet,
Charly

[Deka]

In de encyclopedie wordt de Weistra regelaar uitgebreid besproken: Zoek maar het hoofdstuk "Snelheidsregelaar_met_pulsbreedtemodulatie".

[Klaas Zondervan]

In alle beschrijvingen die ik ken van de Weistra regelaar wordt nergens gesproken over een koelplaat voor T3. Zou ook niet nodig hoeven te zijn, want de transistor werkt als aan/uit schakelaar, dat levert de minste warmteontwikkeling op.
Het kan zijn dat hij in de aan-stand niet voldoende wordt opengestuurd. Heeft R8 wel de goede waarde?

[Charly]

R8 heeft de goede waarde (nagemeten!). Ik heb intussen een tweede rijregelaar gebouwd. Ben benieuwd of deze hetzelfde probleem geeft. Misschien is het dan een optie om voor R8 een zwaardere waarde te kiezen. Ik heb echter te weinig kennis van elektronica om hier de consequenties van te overzien. Of toch een koellichaam te monteren, ook omdat de schakeling in een dichte handbehuizing zit (warmte opbouw?). Ventilatiegaatjes boren?

Met vriendelijke groet,
Charly

[Klaas Zondervan]

Bedoel je met zwaardere waarde meer watts?
Dat is nergens voor nodig. Stel dat de maximale spanning in de schakeling 15V is, dan wordt er in R8 ongeveer 0,1W ontwikkeld. Dus een 0,25W weerstandje is voldoende.

[Charly]

Beste Lezers,

De oorzaak van het herhaaldelijk opblazen van de vermogenstransistor was een kortsluiting in mijn baan. Deze mogelijkheid had ik over het hoofd gezien omdat ik vertrouwde op de kortsluitbeveiliging. Mijn elektronicahandelaar, zelf ook modelspoorliefhebber, vertelde mij dat hij de kortsluitbeveiliging in de Weistra-schakeling nog nooit zijn werk had zien doen. Hij adviseerde mij een zekering van 1,0 ampere in de schakeling op te nemen. Iedereen bedankt voor het meedenken!

Met vriendelijke groet,
Charly

[Klaas Zondervan]

Dat verklaart veel. De kortsluitbeveiliging is feitelijk een stroombegrenzing. Afhankelijk van de keuze voor R9 zal de kortsluitstroom tussen 2 en 4A liggen. En aangezien bij een kortsluiting ook de volle spanning over T3 staat zal die veel warmte moeten verstoken.
In het artikel in de encyclopedie staat dat T3 praktisch onverwoestbaar wordt door de beveiliging, maar dat blijkt dus niet zo te zijn.
Zelf heb ik deze beveiliging nooit aangebracht.

[peterzoetermeer]

ik heb ook even kritisch naar het schema gekeken en denk inderdaad dat de kortsluitbeveiliging niet helemaal betrouwbaar is.
Wat er gebeurd: bij kortsluiting loopt de stroom over R9 zodanig op dat T4 in geleiding komt en een spanning op de + ingang van het IC zet.
Dit IC schakelt dan T3 uit en de kortsluiting is dan opgeheven, er loopt ook geen stroom meer.
Dit moet dan de beveiliging zijn.
Het resultaat zal dan zijn dat T4 weer spert, het IC gaat weer gewoon verder en zet T3 weer aan.
De kortsluiting is nog steeds niet opgeheven, de stroom over R9 loopt weer op, de spanning over R9 dus ook en ik heb dat met een simulatieprogramma nagebouwd, zodra die spanning boven de (ongeveer) 0,7 V komt, gaat T4 weer in geleiding, met als gevolg zie boven.
Dit gebeurt dan tig keer per seconde denk ik zomaar.
Ik zeg niet dat dit niet werkt, maar in de simulatie zag ik wel het volgende gebeuren:
Op het moment dat de spanning boven de ca. 0,7 V komt, gaat T4 wel in geleiding, maar dan moet het IC wel snel zijn, want zodra die 0,7 V maar iets oploopt, gaat er een stroom parallel aan R9, door de emitter en basis van T4 lopen.
Het totaal wordt verdeelt over R9 en T4 en ja, 100 mA is voor dit kleine transistortje al genoeg om het helemaal nooit meer te doen.
T4 is zonder beperking aangesloten, de stroom kan onbeperkt oplopen.
Misschien is een weerstandje van 10 ohm op de basis al genoeg om de stroom te beperken, maar deze theorie zou ik graag over willen laten aan iemand die meer verstand heeft van elektronica dan ik.

[Klaas Zondervan]

Je verhaal is in grote lijnen juist, op een punt na. Je veronderstelt dat bij een kortsluiting T3 steeds helemaal dicht gaat, dat daardoor de kortsluitstroom wordt opgeheven, en dat daarna het hele spel opnieuw begint. Ik denk dat er een evenwichtstoestand optreedt.
Dus zo: stroom loopt op waardoor spanning over R9 boven 0,6V komt, T4 gaat geleiden en trekt de +ingang van het IC omhoog, basisstroom van T3 vermindert, kortsluitstroom neemt af. De hele zaak blijft dus hangen op het punt waar de kortsluitstroom net groot genoeg is om T4 in geleiding te houden. Het IC is echt wel snel genoeg om de zaak in deze situatie te houden.

[peterzoetermeer]

Ja, is zeker aannemelijk, als je het zo ziet.
Zit ik alleen met het punt, is de evenwichtstoestand nou het punt dat T4 net wel of net niet in geleiding gaat?
Maakt even niet uit of we nu met 0,6 of 0,7 Volt over R9 valt, op dat moment gaat er dan bv bij 0,6 V en 0,167 ohm (alle 6 de weerstanden) 3,6 A maximaal doorheen en bij 1 ohm (1 weerstand) 0,6 A en niet meer, maar ook niet minder.
Als je dan een voeding van 3,5 A hebt, gebeurt er dus helemaal niks (bij die 0,167 ohm) , maar je hebt wel kortsluiting.
Heb je een voeding van 4 of 5 A, gaat er dus max. 3,6 A door T3.
De vraag is, kan T3 dat aan, die 3,6 A (bij 0,7 V is dit al 4,2 A)?
Ik vond een data blad, Motorola, zegt max. 4 A, maar ook max. 40 W.
Kan ik stellen dat bij bv 14 V er dan 14 x 3,6=50,4 W door heen gaat? (ik bedoel dus, er doorheen, niet het verbruik van T3)
En dan zonder koeling, gaat het zeker mis.
Toch maar op zoek naar een zwaardere T3?

[Klaas Zondervan]

Je gevolgtrekking is juist. Bij volle sluiting gaat niet alleen de kortsluitstroom door T3, ook (bijna) de volle spanning staat er over. Er wordt dus veel warmte ontwikkeld in de transistor. De waarden die je in de datasheet vindt zijn alleen maar haalbaar bij een goede koeling.  De conclusie is dus dat het een goed idee is om T3 op een koelplaat te monteren, ook al wordt daar in het artikel niks over gezegd.