Po długiej przerwie rozpoczynam kolejny samouczek, a Jaśnie Oświecone Moderatorstwo proszę o "przyklejenie".
1. Wstęp
Wyjście funkcyjne dekodera DCC służy do sterowania światłami lub innymi akcesoriami umieszczonymi w modelu, np. generatorem dymu. Tradycyjnie dekodery są wyposażone w 2..4 wyjść funkcyjnych – dwa do sterowania podstawowymi światłami lokomotywy, pozostałe do innych celów, określonych przez użytkownika. Wyjścia te załączają na dołączonych do nich odbiornikach napięcie zbliżone do panującego w torach, a maksymalne możliwe natężenie prądu określone przez producenta zawiera się w granicach od 100 mA do 1 A.
Nowsze, bardziej rozbudowane modele dekoderów mogą być wyposażone w więcej wyjść, przy czym mogą one być zrealizowane w dekoderze na dwa sposoby, jako tradycyjne – wysokonapięciowe i wysokoprądowe oraz (te o wyższych numerach) jako tzw. logiczne – dające napięcie do 5 V i natężenie prądu do kilkunastu mA. Wyjścia logiczne mogą być używane do sterowania pojedynczych diod świecących lub do sterowania zewnętrznych wzmacniaczy sterujących odbiornikami wysokoprądowymi. O wyjściach logicznych napiszę więcej w dalszej części samouczka.
2. Wyjścia „zwykłe”
Schemat wyjścia „zwykłego” jest pokazany na rysunkach poniżej. Odbiornik (np. żarówki świateł) jest włączony pomiędzy wyjście i wspólny dla wszystkich wyjść biegun dodatni. Napięcie panujące na wyjściu w stanie włączenia jest równe napięciu w torach pomniejszonemu o spadek napięcia na prostowniku zawartym w dekoderze. Prostownik ten służy do zasilania całego dekodera i silnika. Jest on zwykle zrealizowany przy użyciu diod Schottky'ego o niskim napięciu przewodzenia i spadek napięcia na nim wynosi ok. 1 V. W amatorskich konstrukcjach dekoderów często spotyka się prostowniki zbudowane ze zwykłych diod krzemowych, które mają dwie istotne wady: zwiększają obciążenie wzmacniacza DCC („boostera”) oraz – wskutek większego spadku napięcia – wydzielają więcej ciepła. Spadek napięcia na takim prostowniku wynosi od 1.4 do ok. 2 V.
W dekoderach dla mniejszych skal, wyposażonych w złącze 6-stykowe, wspólny biegun dodatni nie jest wyprowadzony na złączu. W takim przypadku często odbiornik jest włączony pomiędzy wyjście dekodera i jeden z przewodów odbierających prąd z szyn. Rozwiązanie takie z wielu ważnych względów nie jest zalecane przez standard DCC i należy go unikać. Przy takim podłączeniu prąd płynie przez odbiorniki podłączone do wejść funkcyjnych przez ok. 1/2 czasu, czyli światła świecą słabiej, a przy braku sygnału DCC (np. przy sterowaniu analogowym) – świecą mocno lub wcale, w zależności od tego, z którą szyną są połączone.
Jako element załączający wyjście w dekoderze jest używany tranzystor bipolarny npn lub tranzystor NMOS. Tranzystory npn używane w dekoderach są to tzw. „tranzystory cyfrowe”, z wbudowanymi rezystorami. Ich zastosowanie umożliwia zmniejszenie liczby elementów dekodera (bo nie wymagają one zewnętrznych rezystorów). Tranzystory te nie są jednak zbyt popularne w handlu i w przypadku konieczności wymiany ich zakup może okazać się trudny. Tranzystor npn w stanie włączenia w nasyceniu (a tak właśnie pracuje w dekoderze) charakteryzuje się spadkiem napięcia ok. 0.3 V, a więc wydziela on pewną moc, zależną od natężenia prądu obciążenia, w postaci ciepła.
Tranzystory NMOS działają w dekoderze jak wyłączniki. W stanie włączenia tranzystor NMOS zachowuje się jak rezystor. Rezystancja w stanie włączenia zależy od typu tranzystora i waha się od pojedynczych miliOhmów (nowsze typy) do kilku Ohmów. Jeżeli w dekoderze użyto tranzystora o małej rezystancji lub natężenie prądu wyjściowego jest niewielkie (do ok. 200 mA), to nie będzie się on grzał wcale. Te o większej rezystancji, np. popularne BSS138, przy większych natężeniach prądu, rzędu kilkuset mA, grzeją się podobnie do typowych npn. Nowsze modele NMOS, o rezystancji w stanie przewodzenia nie przekraczającej kilkudziesięciu miliOhmów, pozostają całkiem zimne, niezależnie od natężenia prądu.
Dekodery umożliwiają zwykle sterowanie energią dostarczaną do wyjścia funkcyjnego przez modulację współczynnika wypełnienia. W ten sposób zmieniając wartość CV można sterować jasnością świateł. Odbiornik jest w takim przypadku zasilany przebiegiem prostokątnym – prąd płynący przez odbiornik jest załączany i wyłączany kilkaset lub kilka tysięcy razy na sekundę. Przy takim sterowaniu stopień wyjściowy dekodera z tranzystorem NMOS, do którego dołączono odbiornik inny niż LED, będzie się grzał, bo podczas włączania i wyłączania na tranzystorze tym będzie wydzielane ciepło. Stopień wyjściowy z tranzystorem bipolarnym nie grzeje się podczas włączania i wyłączania, za to grzeje się wskutek przepływu prądu w stanie włączenia. Jak widać oba rozwiązania mają swoje wady, chociaż to z NMOS jest zdecydowania lepsze.
1. Wstęp
Wyjście funkcyjne dekodera DCC służy do sterowania światłami lub innymi akcesoriami umieszczonymi w modelu, np. generatorem dymu. Tradycyjnie dekodery są wyposażone w 2..4 wyjść funkcyjnych – dwa do sterowania podstawowymi światłami lokomotywy, pozostałe do innych celów, określonych przez użytkownika. Wyjścia te załączają na dołączonych do nich odbiornikach napięcie zbliżone do panującego w torach, a maksymalne możliwe natężenie prądu określone przez producenta zawiera się w granicach od 100 mA do 1 A.
Nowsze, bardziej rozbudowane modele dekoderów mogą być wyposażone w więcej wyjść, przy czym mogą one być zrealizowane w dekoderze na dwa sposoby, jako tradycyjne – wysokonapięciowe i wysokoprądowe oraz (te o wyższych numerach) jako tzw. logiczne – dające napięcie do 5 V i natężenie prądu do kilkunastu mA. Wyjścia logiczne mogą być używane do sterowania pojedynczych diod świecących lub do sterowania zewnętrznych wzmacniaczy sterujących odbiornikami wysokoprądowymi. O wyjściach logicznych napiszę więcej w dalszej części samouczka.
2. Wyjścia „zwykłe”
Schemat wyjścia „zwykłego” jest pokazany na rysunkach poniżej. Odbiornik (np. żarówki świateł) jest włączony pomiędzy wyjście i wspólny dla wszystkich wyjść biegun dodatni. Napięcie panujące na wyjściu w stanie włączenia jest równe napięciu w torach pomniejszonemu o spadek napięcia na prostowniku zawartym w dekoderze. Prostownik ten służy do zasilania całego dekodera i silnika. Jest on zwykle zrealizowany przy użyciu diod Schottky'ego o niskim napięciu przewodzenia i spadek napięcia na nim wynosi ok. 1 V. W amatorskich konstrukcjach dekoderów często spotyka się prostowniki zbudowane ze zwykłych diod krzemowych, które mają dwie istotne wady: zwiększają obciążenie wzmacniacza DCC („boostera”) oraz – wskutek większego spadku napięcia – wydzielają więcej ciepła. Spadek napięcia na takim prostowniku wynosi od 1.4 do ok. 2 V.
W dekoderach dla mniejszych skal, wyposażonych w złącze 6-stykowe, wspólny biegun dodatni nie jest wyprowadzony na złączu. W takim przypadku często odbiornik jest włączony pomiędzy wyjście dekodera i jeden z przewodów odbierających prąd z szyn. Rozwiązanie takie z wielu ważnych względów nie jest zalecane przez standard DCC i należy go unikać. Przy takim podłączeniu prąd płynie przez odbiorniki podłączone do wejść funkcyjnych przez ok. 1/2 czasu, czyli światła świecą słabiej, a przy braku sygnału DCC (np. przy sterowaniu analogowym) – świecą mocno lub wcale, w zależności od tego, z którą szyną są połączone.
Jako element załączający wyjście w dekoderze jest używany tranzystor bipolarny npn lub tranzystor NMOS. Tranzystory npn używane w dekoderach są to tzw. „tranzystory cyfrowe”, z wbudowanymi rezystorami. Ich zastosowanie umożliwia zmniejszenie liczby elementów dekodera (bo nie wymagają one zewnętrznych rezystorów). Tranzystory te nie są jednak zbyt popularne w handlu i w przypadku konieczności wymiany ich zakup może okazać się trudny. Tranzystor npn w stanie włączenia w nasyceniu (a tak właśnie pracuje w dekoderze) charakteryzuje się spadkiem napięcia ok. 0.3 V, a więc wydziela on pewną moc, zależną od natężenia prądu obciążenia, w postaci ciepła.
Tranzystory NMOS działają w dekoderze jak wyłączniki. W stanie włączenia tranzystor NMOS zachowuje się jak rezystor. Rezystancja w stanie włączenia zależy od typu tranzystora i waha się od pojedynczych miliOhmów (nowsze typy) do kilku Ohmów. Jeżeli w dekoderze użyto tranzystora o małej rezystancji lub natężenie prądu wyjściowego jest niewielkie (do ok. 200 mA), to nie będzie się on grzał wcale. Te o większej rezystancji, np. popularne BSS138, przy większych natężeniach prądu, rzędu kilkuset mA, grzeją się podobnie do typowych npn. Nowsze modele NMOS, o rezystancji w stanie przewodzenia nie przekraczającej kilkudziesięciu miliOhmów, pozostają całkiem zimne, niezależnie od natężenia prądu.
Dekodery umożliwiają zwykle sterowanie energią dostarczaną do wyjścia funkcyjnego przez modulację współczynnika wypełnienia. W ten sposób zmieniając wartość CV można sterować jasnością świateł. Odbiornik jest w takim przypadku zasilany przebiegiem prostokątnym – prąd płynący przez odbiornik jest załączany i wyłączany kilkaset lub kilka tysięcy razy na sekundę. Przy takim sterowaniu stopień wyjściowy dekodera z tranzystorem NMOS, do którego dołączono odbiornik inny niż LED, będzie się grzał, bo podczas włączania i wyłączania na tranzystorze tym będzie wydzielane ciepło. Stopień wyjściowy z tranzystorem bipolarnym nie grzeje się podczas włączania i wyłączania, za to grzeje się wskutek przepływu prądu w stanie włączenia. Jak widać oba rozwiązania mają swoje wady, chociaż to z NMOS jest zdecydowania lepsze.
Załączniki
-
5,9 KB Wyświetleń: 1.087