Fig 1. Foto av glödstiftsdrivaren och startapparat.
Start av modellmotorer med glödstift ger ofta problem, därför att glödstiftet svalnar om det blir surt. En elegant lösning på problemet visas här. Resistansen hos glödstiftet avkänns och påverkar ett spänningsaggregat som arbetar med pulsbreddsreglering. Som resultat får man nära nog konstant temperatur på glödstiftet.
Besväras du av surt glödstift? Använder du inverterat motormontage? Är motorn svårstartad? Då behöver du den här apparaten, som alltid ser till att glödstiftet håller rätt temperatur. Eftersom elektriska startapparater för 12 V blir allt populärare kan man använda en 12 V ackumulator och slipper separat glödströmsbatteri. Den normala glödströmkällan för glödstift till modellmotorer har spänningen 1,5-2 V. Den har emellertid den nackdelen att om stiftet blir vått slutar stiftet att glöda och startbesvär uppstår. Om man använder högre spänning med enkel stabilisering och ställer in glödningen så att motorn tänder, blir stiftet för varmt när motorn går igång och glödspiralen i stiftet förbränns.
Pulsstyrning löser problemen
Lösningen på problemet är glödstiftdrivaren. Den arbetar med 12 V spänning och släpper fram ström till stiftet i korta pulser, ca 0,1-0,5 ms och med långa uppehåll, ca 20 ms. Glödstiftet ligger i en bryggkoppling och under strömpulsen känner elektroniken av glödstiftets resistans (som beror på temperaturen). Om stiftet tenderar att bli kallare (motorn är sur) ökas strömpulsens längd. Omvänt; om stiftet tenderar att bli för varmt (motorn tänder och förbränningen värmer stiftet) minskas strömpulsens längd.
Det finns på marknaden några apparater av ovan beskrivna typ,
men dessa är behäftade med rätt stora svagheter, vilka vi
eliminerat!
1) Om glödstiftet kortsluts eller om apparaten ansluts polvänt
till batteriet förstörs apparaten. Detta har vi eliminerat genom
säkringen S1, som smälter om stiftet kortsluts så länge
att elektroniken av termiska skäl kunde skadas. Vid felpolarisation
blir dioderna D1a och Dlb ledande och säkringen löser ut.
2) Om fel uppstår i pulsalstraren blir switchtransistorn ledande
och glödstiften förstörs. I den här apparaten sker fasvändning
i steget T5 och om fel uppstår stryps strömmen till stiftet helt.
3) Ökningen av strömpulstiden är för stor och på en inverterad motor, där bränsle och olja rinner ner på stiftets glödspiral, kommer en del av spiralen att ligga i luften och en del av bränslet, där den kyls. Med för lång strömpulstid kommer den del av stiftet som ligger i luften att brinna av. I den beskrivna apparaten blir inte strömpulsen längre än att stift med tunn spiral också håller.
Fig2. Principschema för glödstiftsdrivaren.
Funktion
Vi skiljer i beskrivningen nedan på de två tillstånden puls då glödström är tillkopplad och paus då strömmen är bruten. Funktionen framgår av fig 2. Strömmen till glödstiftet switchas av T8/T9, som är parallellkopplade. Strömstyrkan under pulsen är ca 10 A. Tändning och släckning av glödstiftet styrs i princip av T5. När T5 är bottnad är glödströmmen stryp och elektroniken strävar efter att bottna T5 tack vare R14. Detta utförande skyddar glödstiftet om fel uppstår. Se punkt 2 ovan. T5 kan i sin tur styras från två håll. Antingen från den astabila vippan med transistorerna T3 och T4, där den negativa flanken i vippans puls stryper T5, vilket ger glödström. Eller så sker detta från T1, T2, varvid T5 leder när T1 leder. T1 kan dock endast bottna T5, dvs stänga av glödströmmen. Vi kan alltså säga att om T1 leder, får vi ingen glödström. När T1 är strypt kan vi få glödström högst under den tid som det tar för C1 att urladdas efter det att vippan T3, T4 har kantrat så att T4:s kollektor blivit låg. Den tiden kan regleras med C4, R14 och är i vår GD1 dimensionerad för max 2-3 ms, vilket blir den längsta puls glödstiftet kan få och ger säkerheten enligt punkt 3 i inledningen. Under pulsen går ström även genom lysdioden D7, som alltså indikerar att stiftet får ström. D7 lyser intensivare när pulstiden ökar. Vi har valt en diod med rött ljus för att få bra kontrast när man är utomhus. Under pausen laddas C5 och under pulsen förhindrar D4 att C5 urladdas. I fortfarighetstillstånd kommer alltså spänningen över C5 att vara 12 V. Bryggan (Wheatstonebrygga) består av de båda grenarna Gl, R6, R7 samt Rl, R3, R4. Kondensatorn Cl måste finnas därför att strömmen genom bryggan hela tiden switchas till och från. Under pulsen ska Cl laddas upp, vilket gör att Rl kopplas till +12 V. Under paus laddas Cl snabbt ur av D2. Ett förenklat schema över bryggan visas i fig 3.
Fig 3. Förenklat schema över bryggan.
Bryggans funktion är följande: Med R3 har vi ställt in önskad glödning på stiftet, vilket motsvarar en viss potential på basen T1 relativt minus. Vid pulsens början, efter start från vippan, är stiftet svalt och dess resistans liten, vilket gör att potentialen på emittern T1 är högre än på basen. T1 är strypt! Inom en tid av max 2-3 ms, blir stiftet varmare genom glödströmmen och resistansen ökar. Potentialen på emittern T1 sjunker. När stiftet har rätt temperatur har potentialen på emitter T1 sjunkit så långt att T1 börjar leda och då leder T5. Däremot upphör glödströmmen tills den startas på nytt av vippan T3, T4.
Komponentförteckning för GD 1:
D1a, D1b,
D2, D4, D6 .. IN4001
D3, D5 ...... IN4148
T1, T3,
T4, T5 ...... 2N3704
T2 .......... 2N3702
T6 .......... BC338
T7, T8, T9 .. TIP33
D7 .......... SR103W
R1 .......... 68 ohm
R2, R18 ..... 39 ohm
R3 .......... 500 ohm trimpot, Helltrim
R4 .......... 150 ohm
R5, R13, R16. 22 ohm
R6, R7 ...... 0,27 ohm 5 W
R8 .......... 270 ohm
R9, R12 ..... 4,7 kohm
R10, R11 .... 100 kohm
R14 ......... 22 kohm
R15 ......... 1 kohm
R17 ......... 100 ohm
Där ej annat anges avses Resista SK-2 (1/4 W)
C1, C5 ...... 1000 µF 15 V
C2, C3 ...... 0,1 µF tantal
C4 .......... 0,22 µF tantal
O1 .......... vippströmbrytare
G1 .......... glödstift
S1 .......... säkring 5 A
Säkringshållare
Låda TEKO 2/B
Kretskort GD1
Glödstiftsklämma
Kabel
F:a Transfunk
Kerstinbodag 12
641 00 Katrineholm
tel 0150/188 66.
Fig 4. Mönsterkort. Skala 1:1 = 51 x 67 mm.
Fig 5. Komponenternas placering på kretskortet.
Fig
6. Locket hos glödstiftsdrivaren är här avtaget för att
visa den mekaniska uppbyggnaden.
Mekanisk uppbyggnad
Glödstiftdrivaren byggs in i en liten standardlåda Teko 2B. Kretskortet justeras i storlek så att det passar i lådan. Kortets kanter fasas 45° runt om för att undvika kortslutning med höljet. Hål för Cl, C5, R3, R6, R7, Dl, D2, D6, T7, T8, T9 samt ledningar för glödstift, ackumulatoranslutning (+12 V) och ledning till Ol (12 V) borras Ø 1,2 mm. Övriga hål borras Ø 0,8 mm. Borra hålet för +12 V mitt i folieytan. Komponenterna monteras. R6 läggs över R7. Benen till T7, T8 och T9 bockas så, att transistorkropparna kan skruvas i lådans gavel och att de yttre benen går fria för skruvarna till locket. Samtliga små motstående. D3, D5, Dl och D6 monteras liggande och övriga dioder stående. Den i fig 5 streckade delen av folien areaförstärks med en blanktråd 1 mm, som löds utefter folien vid T7, T8, T9 fram till R6, R7. På ena gaveln av lådans underdel borras hål för O1, D7:s fattning och för gummigenomföringen med kablarna till ackumulator och glödstiftklämma. Kretskortet ska monteras så, att skruvarna för locket på lådan kommer in alldeles på översidan av kortet. I annat fall kan svårigheter uppstå med transistorerna T7-T9. Kortet passas in på lämplig höjd. Hålen för T7-T9 markeras i gaveln mitt emot strömbrytaren och borras. Ledningarna till ackumulator och glödstiftklämma dras genom gummibussningen och löds i kortet. Kortet skruvas med effekttransistorerna fast i lådan. OBS glimmerbrickan mellan transistor och låda. Ledningarna löds fast på strömbrytaren. Observera att brytarens båda poler parallellkopplas. Lysdiodens katodsida (den med avfasningen) löds direkt på strömbrytaren mot ledningen ner till kretskortet. Lysdiodens anodsida klipps kort och löds till ledningen från kortet. I lådans lock borras ett hål, Ø 5 mm, mitt för potentiometerns skruvmejselspår. En bit mässingsrör med ytterdiametern 5 mm och längden 35 mm träs in i hålet i locket som monteras. Med en skruvmejsel centreras röret och skjuts mot potentiometern. Röret limmas sedan med epoxylim mot locket. Potentiometern kan nu enkelt ställas in med en skruvmejsel. Det är en fördel att ingen obehörig kommer åt att ställa om drivaren. Det skulle kunna ske om potentiometer med ratt användes. På utsidan av lådan klipper man av plusledningen till ackumulatorn i sladden och monterar säkringshållaren och säkringen.
Provning
• Provning med glödlampa
Anslut en glödlampa 6 V 40 W (strålkastarlampa) till glödstiftklämman. Vrid R3 fullt moturs. Slå till strömbrytaren. Anslut glödstiftdrivaren till ackumulator 12 V (OBS! Kan ej köras på nätaggregat p g a den stora pulsströmmen). Vrid R3 medurs och kontrollera att lampan kan fås att lysa med olika intensitet och att intensiteten ökar när R3 vrids medurs. Man hör ett svagt surr från lampa och glödstift beroende på pulsströmmen.
• Provning med glödstift
Ställ strömbrytaren i läge till. Vrid R3 fullt moturs. Anslut klämman till ett glödstift. Vrid R3 medurs till lämplig glödning. Blås på stiftet och kontrollera att lysdiodens intensitet ökar när stiftet kyls. Glödstiftdrivaren är nu klar för användning. Ställ alltid in färgen på stiften så att det blir i möjligaste mån mörkrött. Det skall ej lysa!
Användning
Börja alltid med att slå till strömbrytaren innan stiftet ansluts. Strömbrytaren är inte dimensionerad för att bryta glödströmmen, utan ska endast fungera som skydd för elektroniken och säkringen när man lägger ifrån sig klämman. När nytt stift ska användas, vrids först R3 fullt moturs för att inte stiftet ska få för mycket ström innan glödningen justerats. Justera stiftets glödning genom att vrida R3 medurs. Glödstiftsdrivaren GD 2, s 24 - 25. Miniglödstiftsdrivare för 6 V, s 32 - 33. Ok? Om icke, v.g. skriv och jag tar bort GD 2 och 6 V. Glowdrivern GD 3 i en ny och färdigtillverkad version från Inge Stendahl, Transfunk.
