User Tools

Site Tools


orb1-nl

Hardware

InhoudHardwareRocrail



Open Rocrail Booster - 1 ORB-1 is een modelspoor digitale booster die met vele systemen gebruikt kan worden inclusief ORD-1.


Belangrijkste eigenschappen

  • Volledig ondersteund door Rocrail
  • Compatibel met ORD-1
  • Gestabiliseerde uitgang
  • 80x100mm PCB
  • 5-pin booster bus connectors
  • Kortsluitstroom detectie
  • 3A or 5A uitgangsstroom
  • Gebruikt een transformator zonder middenaftakking of voor een beter resultaat met middenaftakking ( 2x18VAC)

Bestanden

Schema en PCB zijn gemaakt met KiCad, een Open Source (GPL) PCB omgeving. De ontwerp bestanden staan hier: Rocrail Subversion repository

* Status: Standaard test, geen fouten. Nog enige aanvullende testen nodig.

Versie 1.22:

Slechts kleine aanpassingen. Toegevoegd bevestigings gaten, J2 en J3 omgedraaid, een aantal componenten verplaatst.

  • Kicad bestanden:
  • Schema:
  • Ontwerp:
  • Onderdelenlijst:
  • Errata: Een 0,5W zener diode, Z3 kan sneuvelen t.g.v. een te grote laadstroom van C1 en C2. Voorgestelde oplossing : Gebruik een 1,3W zener of plaats een weerstand 100R in serie met Z3. Dit probleem doet zich voor in alle voorgaande ORB-1 versies, en in ORD-1 < v1.4.
  • Status: Dtandaard testen uitgevoerd. Aanvullende tests nog uit te voeren.

Verkrijgbaarheid onderdelen

Ik kan een goedkope zelfbouw kit aanleveren. Neem dan contact met me op: tobbeb (geen spam s.v.p., op) kijk op users.sourceforge.net voor meer informatie.

Aanvullende informatie

  • Power weerstanden:0R22 voor 3A output. 0R15 voor 5A output. Gebruik 4W typen, max 17mm lengte. Door een creatieve opstelling kunnen ook grotere exemplaren gebruikt worden en zelfs bundels van 2W metaal film weerstanden , zoals 4 stuks 1Ohm parallel voor 0.25Ohm.
  • Darlington transistoren: Het ontwerp is voor TO218 behuizingen maar je kunt ook TO220 toepassen.
  • Afvlak condensatoren : Gebruik C17-C14, 16mm diameter, met een steek van 7,5mm , minimaal 35V of C5 en C6, snap in type (?), max 35mm diameter, 10mm steek, minimaal 35V. Als je een transformator gebruikt zonder middenaftakking , gebruik dan zo groot mogelijke condencatoren , minimaal 2x6800uF voor 3A output of 2x20000uF voor 5A output.
  • Gelijkrichter diodes: De diodes moeten een volle kortsluiting kunnen verdragen . Neem bijvoorbeeld de 1N540X serie, zoals de 1N5404. Je kunt ook zwaardere types gebruiken zoals de 6A10. Je kunt ook Schottky diodes gebruiken als je het spanningsverlies over de diodes klein wilt houden, bijvoorbeeld de SR506.
  • KoellichaamHeat: Een PC CPU fan kan een goede en goedkope oplossing zijn. De vierkante koelers voor de AMD chips zijn perfect. Boor een gat van 2,5mm en tap schroefdraad M3. Gebruik nylon schroeven en isolatie ringen tussen de TO218 en het koellichaam. Gebruik een P3 connector voor de voeding van de CPU ventilator.

Leveranciers

Bouwen

  1. Monteer aale kleine onderdelen. Let op de polariteit van de diodes (de ring komt in het vierkante gat, LEDs (het lange been in het vierkante gat )en elco's (de min in het ronde gat).
  2. Monteer de voeding.
  3. Test de voeding.
  4. Monteer de andere componenten .
  5. Monteer het koellichaam . Let er op dat de behuizing geisoleerd is van het koellichaam .
  6. Test de schakeling!

Gebruik

Voor het beste resultaat gebruik een 2x18VAC transformator. Ten minste 60VA voor 3A output en tenminste 100VA voor 5A output. Minimaliseer het spanningsverlies naar de baan, gebruik meerdere kabels, minmaal 0,75mm2.

Aansluiten

Uitgang

Speciaal voor de Motorola Decoders is het belangrijk BRUIN aan J3, en ROOD aan J2. Als decoders hun commando's niet horen dan zijn de aansluitdraden waarschijnlijk verwisseld.

Kabel Connector
Buin = Aarde J3
Rood = Power J2

Als je de ORB-1 gebruikt met de ORD-1, let dan op de signaal polariteit fout bij de ORD-1 versie 1.0-1.3.

RS232

Een ORB-1 rechtstreeks aansluiten op een 9-pin RS232 connector:

DSub9 Booster bus connector
Pin 3 TX 1 Data input
Pin 4 DTR 2 GO/STOP
3 Not used
Pin 5 GND 4 GND
Pin 6 DSR 5 SC

Deze eenvoudige aansluiting werkt goed met (maar je computer is niet galvanisch gescheiden van de booster zoals bij de ORD-1).

Hoe werkt het

Voeding

Een driepolige schroef connector J1 is verbonden met de AC aansluiting. Twee zekeringen, F1 & F2, beveiligen tegen ongewenste kortsluitingen. Vier diodes, D1-D4, richten de wisselsroom gelijk. Condensatoren C5 & C6 of C7-C13 zorgen voor de afvlakking. De verkregen gelijkspanning moet tussen de +-24-30V liggen zonder belasting . Bij een voeding van 1x18VAC: Alleen ground en een van de AC inputs wordt gebruikt , en 1 zekering en twee diodes. Dit circuit is een halve brug gelijkrichter. De afvlakcondensatoren zorgen voor verdere afvlakking van de gelijkgerichte wisselspanning. Als een 1x18VAC transformator wordt toegepast dan moeten de afvlakcondensatoren aanzienlijk groter zijn dan bij hele brug gelijkrichting, dus bij transformator met middenaftakking. Twee 15V zener diodes, Z1 & Z2, en twee 7805 en 7905 spanningsregelaars , U1 & U2, zorgen voor de +-20V spanning voor de electronica. Twee kleine condensatoren , C3 & C4, ontkoppellen de +-20V voeding.

Booster Bus

De connectoren P1 & P2 zijn gekoppeld. Meerdere boosters kunnen aan een geschakeld worden.

Pin1= Data Pin2= Stop/Go, Low=Stop, Open or high=Go Pin3= Not used Pin4= Ground Pin5= Kortsluiting gedetecteerd, Hoog bij sluiting

Data pad

Een comparator met hysteresis is gemaakt met de OP-amp U3, weerstand R5, hysteresis weerstand R3 en stroom limiterende weerstand R12. De spanningsreferentie voor de comparator is gemaakt met een spanningsdeler R4 & R9. R9=15k en R4=100k zorgen voor Vref=2,6V. R3 zorgt voor een hysteresis van ca. +-0,5V.

Als de data pin in de booster onder de 2,1V komt dan wordt de output -20V en als de data pin boven de 3,1V komt gaat de output naar +20V.

De output van de comparator voedt de boostertrap die bestaat uit de weerstanden R7 & R8, darlington transistoren Q1 & Q2, stroom detrectie weerstanden R1 & R2 en stroom begrenzende transistoren Q3 & Q4 met de diodes D5 & D6. Een positieve spanning groter than circa 1,4V zal de NPN darlington Q1 opensturen. Deze schakeling staat bekend als emittervolger, de emitter spanning volgt de spanning aan de basis . Dit zorgt voor de spanningsstabilisatie van de schakeling.

De stroom door R1 zorgt voor een spanning volgens de wet van ohm, U=R*I. Als de spaning over R1 groter is dan circa 0,6V begint transistor Q3 te geleiden en beperkt dan de basis spanning van Q1. Dit zorgt voor de stroombegrenzende eigenschap van de schakeling. D5 zorgt er voor dat er geen stroom kan lopen van de basis van Q3 naar de collector van Q3.

Kortsluitstroom detectectie

In normaal bedrijf is de spanning over de twee 100uF, C1 & C2, condensatoren ongeveer -4V (-20V+15V+1V=-4), omdat iedere negatief deel van de output veel stroom zal laten vloeien door de zener diode Z3 en de diode D7. De positieve delen van het signaal veroorzaken alleen laadstroom via een 10k weerstand, R11, en die stroom is niet genoeg om de spanning te laten stijgen over de condensatoren. Bij een sluiting tegen aarde kunnen de zener diode en de diode tijdens de negatieve perioden geen stroom meer leveren aan de condensatoren en zal de spanning stijgen deze stijging wordt aan de bus doorgegeven via R6 & D9. R6 beperkt de stroom als booster bus pin 5 laag wordt. D9 maakt het mogelijk meerdere boosters op de bus aan te sluiten, ieder booster kan pin5 hoog sturen maar geen stroom er uit trekken.

Stop/Go

De Stop/Go pin in de booster bus wordt hoog gehouden door de spanningsdeler R10 & R14. Als de Stop/Go pin laag wordt stopt transistor Q6 met geleiden en R13 trekt D8 en R15 hoog. Diode D8 zorgt ervoor dat de the comparator output naar +20V gaat.R15 stuurt Q5 in verzadiging en trekt de basis weerstand bijna tot ground nivo via D10. Dan of Q1 of Q2 geleidt en de booster is uit.

Output monitor

De optionele Leds D11 & D12 tonen de uitgangsspanning. Stop: Geen Led brandt. Go: Beide LEDs flikkeren (of afhankelijk van de signaalfrequentie zijn aan).

Optional Ventilator uitgang

Een eenvoudig LM317 ontwerp. Gebruik een NTC weerstand zoals bijvoorbeeld Vishay 2381 640 6471. Monteer de NTC op het koellichaam . Ventilator uitgangsspanning |:| Vout | R18 | R17+NTC | Temp |

12,93 2200 240 kortsgesloten
11,85 2200 265 120
11,22 2200 282 100
10,23 2200 314 80
8,8 2200 375 60
6,88 2200 508 40
5,34 2200 710 25
4,86 2200 812 20
3,96 2200 1105 10

Als je geen NTC wilt gebruiken , sluit dan P4 kort en kies R17 voor een gewenste uitgangsspanning.. Kijk opLM317 data sheet voor meer info.

Afbeeldingen

3D-afbeelding van KiCad, ORB-1 Versie 1.22:

The real stuff, ORB-1 version 1.11:

ASCII

orb1-nl.txt · Last modified: 2018/11/12 08:56 (external edit)