Om de voedingsdips in de stroomvoorziening van mijn treintjes op te vangen dacht ik gebruik te kunnen maken van super condensatoren, oftewel supercaps. Een condensator is een elektrisch component dat in bijna alle elektronische schakelingen gebruikt wordt. Het component kan een hoeveelheid energie opslaan (het lijkt hierdoor wat op een batterij), de capaciteit wordt uitgedrukt in Farad. Normale condensatoren hebben een capaciteit van enkele pico- tot microfarads. Een supercap kan wel 500 Farad opslaat. Hier een uitgebreid verhaal.
1000 pF = 1 nF
1000 nF = 1 µF
1000 µF = 1 mF
1000 mF = 1F
Een supercap van 1 farad komt dus overeen met 1.000.000.000.000 pF!
NB Condensatoren van bijvoorbeeld 2,2 pF worden regelmatig gebruikt!
Ik heb dus een paar 5,5V 1,0F supercaps aangeschaft om mee te experimenteren. Waar ik een beetje tegen op zie/zag is de hoge laadstroom wanneer je deze componenten ongeladen op een voedingsbron aansluit. Misschien dat het met een capaciteit van 1F meevalt, maar in mijn zoektocht op het internet kreeg ik daar niet direct een duidelijk antwoord op.
Tijdens mijn vakantie had ik de augustus/september editie van het Italiaanse tijdschrift Elettronica IN gekocht waar een artikel in stond over een systeem om bij het wegvallen van de stroomvoorziening te alarmeren; “Monitor allarme di assenza rete elettrica“. In de daarin beschreven schakeling was een supercap (5,5V 1,5F) opgenomen als tijdelijke noodstroomvoorziening. In het hierboven getoonde schema heb ik dat stukje eruit gelicht.
Mijn interpretatie.
Rechts in het schema een microcontroller die gevoed wordt met 5V. Via D2 en R1 wordt supercap C1 opgeladen. Bij het (tijdelijk) wegvallen van de 5V voeding zal C1 via D3 de stroomvoorziening overnemen.
D1 blokkeert de ontlading naar de 5V voeding.
R1 is een weerstand van 22Ω die de laadstroom afremt en daarmee dus voor een vertraagd opladen van C1 zorgt.
D2 en D3 zijn schottkydiodes: zij hebben een spanningsval van slechts 0.2V. (normale diodes, zoals D1, hebben een spanningsval van ca. 0,6V). C1 wordt tot maximaal 5V – 0,2V = 4,8V opgeladen. Bij het wegvallen van de voeding levert C1 4,8 – 0,2 = 4,6V aan de microcontroller.
Dit zou dus ook met mijn treintjes moeten kunnen werken. Inmiddels heb ik de SB140 diodes besteld, dus nog even wachten en dat weer sleutelen!
Maar … in de augustus/september editie van Elektor stond toevallig een artikel waarin óók een supercap verwerkt was: “Modeltrein met camera – inbouw van een ESP32 CAM-module“.
Hierboven een deel van het daar gepresenteerde schema. Ook in deze schakeling is het de bedoeling dat de supercap voor een stabiele voeding voor de microcontroller zorgt en een tijdelijke spanningsdip opvangt. D2 voorkomt ook hier voor een ontlading, nu richting de 7805 spanningsregelaar. Om het spanningsverlies (0,6V) over diode D2 te compenseren is er ook nog een diode D1 in de massa leiding van de 7805 geplaatst. Daarmee wordt de uitgangsspanning van de 7805 5,6V zodat er 5V over de supercap staat.
Inmiddels heb ik met een voorhanden 1N4007 diode onderstaande proefschakeling opgebouwd. Het werkt volgens mij zoals verwacht. Nu nog alles weer het locje inprutsen! Wanneer de schottkydiodes binnen zijn zal ik de schakeling ook daarmee testen.
