ELEKTRONISCHE SPANNINGSREGELAAR VOOR DE TRACTION

Transcriptie

1 ELEKTRONISCHE SPANNINGSREGELAAR VOOR DE TRACTION Vergaat het u soms ook zo: als iets waarop je al lange tijd zit te broeden plotseling een succes blijkt te zijn, mag de vlag uit. De jeugd en sommige BN-ers (nee, geen eigenaren van een bepaald type Traction) hebben daar krachttermen voor, die ik u verder zal besparen. Ik zal u niet langer in spanning laten, al speelt spanning bij de reden van mijn uitgelaten stemming een wezenlijke rol. Neemt de nieuwsgierigheid toe, stijgt de spanning ten top, bent u helemaal aan het goede adres. Spanning is namelijk prima, maar teveel daarvan is niet altijd aan te bevelen. Het gaat namelijk over de elektriciteitshuishouding van onze auto s, en wel één van meest basale, maar hoogst belangrijke onderdelen daarvan: de spanningsregelaar. Behelpen Mechanische regelaars worden steeds schaarser, de namaak uit lage lonen landen is kwalitatief matig en zelfs de beste originele regelaar heeft zijn beperkingen. Alle mij bekende regelaars van het principe dat op de Traction dynamo s wordt toegepast (het zogenaamde systeem B) hebben de stroom- en de spanningregelfunctie geïntegreerd in één spoel (links onderaan op het doorzichtige plaatje). Het instellen van de maximum laadspanning (door het slapper of strakker zetten van het veertje dat de contacten van het trilrelais dicht drukt) heeft daarbij onvermijdelijk invloed op de maximale laadstroom. Veel regelaars leveren een te hoge laadspanning. Een fiche technique van Ducellier uit 1953 laat een grafiek zien, waaruit blijkt dat men ervan uit gaat dat de maximale laadspanning 7,5 volt is. Laden bij 7,5 volt betekent voor een 6v accu, dat deze boven de z.g. gasspanning wordt gebracht. De vloeistof in de cellen gaat dan koken en er verdampt water, waardoor de platen droog kunnen komen te staan. Allemaal niet de bedoeling. Stel je een dergelijke regelaar in op een maximale laadspanning van 7,2 volt (dat is wat het zou moeten zijn), zal de stroombegrenzing automatisch ook wat eerder dan bedoeld in werking treden; dat is nu juist niet wat we willen. De praktijk is dat je meestal een beetje tracht te middelen: spanning dan maar op 7,4 volt ingesteld, hopende dat de opbrengst van de dynamo bij ingeschakelde verlichting niet al te veel in elkaar stuikt. Moderne elektronica Mijn gevoel zei me al langere tijd dat aan dit probleem met behulp van moderne elektronica iets te doen zou moeten zijn. Het verbaasde me eigenlijk dat nergens op de markt elektronische stroom/spanningsregelaars voor gelijkstroomdynamo s werden aangeboden. Er bestaan al langere tijd schakelschema s voor elektronische spanningsregelaars, ook in 6 volt uitvoering. Die hebben echter het bezwaar dat ze wel de spanning, maar niet de stroom begrenzen. En juist het begrenzen van de stroom is zo belangrijk voor de levensduur van de gelijkstroomdynamo.

2 Internet Al zoekende op het Internet, kwam ik terecht bij de firma Beck Elektronika in Delft ( Die adverteert met elektronische regelaars voor motorfietsen, in 6- en 12 volt, zowel Lucas als Bosch systeem. Ze doen ook in LED verlichting. Dat was aanvankelijk waar ik naar op zoek was. Wie wil zien wat dit heeft opgeleverd, kan ik verwijzen naar het artikel met foto s op de website van TAN, Afdeling Amsterdam ( ). De beelden zeggen meer dan duizend woorden kunnen doen. Aangepast ontwerp Op mijn vraag of er ook een volwaardige elektronische stroom/spanningsregelaar kon worden gebouwd, werd aanvankelijk fronsend gekeken: was dit nu werkelijk nodig? Als je de spanning goed regelt, hoef je toch niets aan de stroom te doen. Bij motorfietsen kom je hier misschien mee weg, maar voor een auto liggen de zaken toch even anders. Op een auto zitten nu eenmaal meer stroomverbruikers en er worden veel makkelijker enkele aan toegevoegd. Denk maar aan een radio of mistlampen. Bovendien duurt het laden van een flink uitgeputte autoaccu een stuk langer, waardoor de dynamo gedurende langere tijd zwaar kan worden belast. Kortom: zonder stroombegrenzing zou ik er niet over denken om over te stappen op een elektronische regelaar. Muliti-inzetbaar Maar niet getreurd: Hans Beck toog aan het denken en aan het knutselen. Om het nog ietsje ingewikkelder te maken, had ik hem gesuggereerd om de regelaar zodanig te ontwerpen, dat de stroombegrenzing instelbaar zou zijn. Zodoende zou je met één ontwerp een regelaar voor vrijwel elk type dynamo kunnen maken. Dat biedt kansen voor een eventuele latere serieproductie. Na enige tijd belde hij met de mededeling dat hij een regelaar had die getest zou kunnen worden. Met een (gereviseerde en dus gegarandeerd goede) reservedynamo, een 6 volt accu die ik niet meer goed genoeg vond voor mijn Traction, een drietal koplampen met fitting (om voor voldoende belasting van de dynamo te kunnen zorgen), een stevige boormachine en een zeer nauwkeurige ampèremeter met een schaalverdeling tot 25 A toog ik naar Delft. Na het hele spulletje te hebben opgesteld en aangesloten, kwam het grote moment: dynamo op toeren brengen en kijken wat er gebeurde. Omdat de oude accu behoorlijk leeg was, moest de dynamo al flink aan het werk om daar puf in te stoppen. Het bijschakelen van de verlichting (samen ca 116 watt) deed de boormachine zowat uit mijn handen slaan, zoveel extra vermogen werd ineens van de dynamo gevergd. Maar toen kwam het: in de schakeling was een minuscuul potmetertje met een klein schroefje opgenomen. Door aan dit schroefje te draaien kon de maximale stroomafgifte van de dynamo worden begrensd tot een voor deze dynamo acceptabele waarde, in dit geval 22 ampère. Het regelbereik voor de stroombegrenzing ligt bij deze regelaar tussen 14 en 40 ampère. Dit betekent dat hij ook geschikt is voor de vroegste Traction dynamo s die een regelaar nodig hebben. Die mogen maximaal 16 ampère leveren. Wat latere typen leveren ampère en de allerlaatste dynamo s op de 11D motoren en de 15-Six leveren maximaal 23 ampère. Al deze waarden kunnen dus m.b.v. het stelschroefje naar believen worden ingesteld. Het hoeft voor elke dynamo/regelaar combinatie maar één keer te gebeuren, daarna staat het voor altijd goed ingesteld

3 Originaliteit bewaren Tot zover was het experiment geslaagd; ik dus weer met alle spullen naar huis. Toen kwam de vraag, hoe ik dit wondertje van elektronica op een acceptabele manier op mijn auto zou kunnen monteren. Het oog wil immers ook wat. Na wat passen en meten was de oplossing gauw gevonden: het aluminium kastje van de elektronische regelaar bleek feilloos in het kapje van een originele S.N.A. ED2 regelaar te passen. Dit type is van origine ook op de Traction gebruikt. In het clubmagazijn kocht ik voor een prikkie een paar afgedankte want defecte ED2 regelaars. Wat draden doorknippen en twee kleine boutjes losdraaien en ik had een kaal frame waarvan de aansluitingen (DYN, BAT en EXC) nog intact waren. Daarop zouden de draden van de nieuwe regelaar mooi kunnen worden aangesloten. Het aluminium kastje werd met wat epoxyhars in het kapje vastgezet, de draden op lengte afgeknipt en aan de betreffende klemmen gesoldeerd. Kapje met twee kleine boutjes en moertjes op het frame vastgezet en klaar is kees! Aan de buitenkant zie je geen enkel verschil met een originele, niet gemodificeerde ED2 regelaar. Om hem niet met een origineel exemplaar te verwisselen, heb ik op de onderkant maar geschreven wat het er voor eentje is. De foto s laten zien hoe ongelooflijk simpel deze operatie in feite was. Praktijktest Uiteraard kwam toen de lakmoesproef: monteren op de auto en kijken wat het resultaat in de praktijk zou zijn. Het op de auto monteren was niet moeilijk. Wel even de massakabel van de accu losnemen, a.u.b! Elektronica is nog gevoeliger voor kortsluiting dan de oude componenten. Alles heel goed nalopen voordat de stroom weer wordt ingeschakeld. Maar toen Ik ben gaan rijden met een professionele digitale voltmeter op de accu aangesloten. Zodoende kon ik tijdens het rijden het spanningsverloop nauwkeurig in de gaten houden. Laadspanning uitstekend afgeregeld Deze elektronische regelaar heeft mijn stoutste verwachtingen overtroffen. Om te beginnen wordt de laadspanning consequent bij 7,18 volt afgekapt. Dat is slechts twee honderdste volt beneden de gasspanning van de accu. De accu wordt dus optimaal geladen, zonder te worden overladen. Als de accu volledig geladen is, zakt de laadstroom terug tot ongeveer 1 à 2 ampère (de meter op het dashboard staat dan nog net boven de 0 ). In de oude toestand werd de spanning onder die omstandigheden opgedreven naar 7,4 volt of wel meer. Het resultaat was een permanente laadstroom van rond de 5 ampère, die geen enkel nut had.

4 Anders gezegd: met de nieuwe regelaar loopt de belasting van de dynamo dus werkelijk terug tot bijna nul als de accu geladen is. Onder belasting Toen kwam de test met ingeschakelde verlichting. Omdat mijn auto is voorzien van LED achterlichten, ligt de totale belasting bij normaal ingeschakelde (dim)lichten rond de 95 watt. Bij de meeste Tractions met conventionele achterlichten ligt de belasting dan op ca watt. Ik was gewend dat de boordspanning bij het inschakelen van de verlichting terugzakte tot 6,45 à 6,5 volt. En dan moest de dynamo stevig toeren maken. Wat schetst mijn verbazing toen de boordspanning bij het inschakelen van de verlichting van 7,18 volt terugzakte tot slechts 6,97 volt. Dit is in één woord ongelooflijk! Bijna 0,5 volt meer boordspanning betekent een aanzienlijke extra lichtopbrengst van de koplampen. Deze spanning blijft behouden, ook als ik de snelheid laat terugzakken tot zo n 50 km/h in de hoogste versnelling, dus ook als de dynamo minder toeren maakt. Daar had ik in de oude situatie niet van durven dromen! Testen maximale stroombegrenzing Volgende proef: even stilstaan met brandende verlichting. De dynamo laadt dan uiteraard niet en de boordspanning zakt vrij snel in tot rond de 6 volt. Zo hoort het ook te zijn. Dan wegrijden en kijken wat er gebeurde. Dit is het moment waarop de stroombegrenzing zijn werk hoort te doen. De ampèremeter laat naar schatting 5 ampère laadstroom richting accu zien. Dit klopt heel aardig, want de verlichting trekt zo n ampère: = 22 ampère en dat is de waarde waarop de regelaar is ingesteld. De boordspanning kruipt vrij snel omhoog naar 6,5 volt. Uiteraard moet datgene wat de verlichting tijdens het stilstaan aan de accu heeft onttrokken, er weer in gestopt worden. Na enige tijd (afhankelijk van de duur van het stilstaan) is weer de stabiele waarde van 6,97 volt bereikt en is de laadstroom naar de accu teruggezakt naar ongeveer 2 ampère. Conclusie De belangrijkste conclusie is dat de capaciteit van de dynamo met deze elektronische regelaar veel beter wordt benut, zonder dat hij daarbij te zwaar wordt belast. De begrenzing van zowel de spanning als de laadstroom houden de belasting van de dynamo binnen de grenzen waarvoor deze is ontworpen. Wat opvalt is dat de dynamo met de elektronische regelaar eerder, d.w.z. bij een lager toerental een behoorlijk vermogen afgeeft. In de oude situatie liep het afgegeven vermogen veel langzamer op, kennelijk omdat de mechanische regelaar de stroom door de veldspoel al bij een lager toerental begon te beperken. De dynamo wordt bij dit alles niet noemenswaardig warmer dan voorheen, hoewel hij bij ingeschakelde verbruikers wel wat meer opbrengst moet leveren. Ook de nieuwe regelaar ontwikkelt enige warmte, maar deze is niet meer dan bij de oude regelaar en blijft binnen aanvaardbare grenzen. Anders gezegd: het onderbrengen van de elektronische regelaar in de behuizing van een origineel apparaatje heeft voor de werking geen nadelige gevolgen. Voltmeter Als geintje heb ik in de auto ook een voltmetertje gemonteerd, dat werkt op basis van LED s. Het apparaatje zit tijdelijk met een paar stukjes dubbelzijdig klevende tape tegen het dashboard geplakt. Elke LED correspondeert met een vooraf bekende spanning, die uit een tabelletje kan worden afgelezen. De LED ter hoogte van de pijl op het display komt overeen met de gasspanning van de accu (7,2 volt) en is dus de ideale waarde tijdens het rijden. Het zal niet verbazen dat met de elektronische spanningsregelaar de laadspanning nooit hoger wordt dan 7,2 volt, en dat de LED s rechts van de pijl dus ook nooit oplichten.

5 Belangstelling? Wie belangstelling heeft voor deze innovatie op elektrisch gebied, kan contact opnemen met Hans Beck van Beck Elekronika. Het telefoonnummer is op de website te vinden. Om teleurstellingen te voorkomen, zal het type dynamo waarvoor de regelaar bestemd is, moeten worden opgegeven. Een onjuist, want voor een te hoge laadstroom afgestelde regelaar zal namelijk onherroepelijk leiden tot schade aan dynamo s. De maximum laadstroom wordt dan vooraf op de juiste waarde ingesteld en het instelschroefje verzegeld. O ja, tot slot nog de prijs: 75 Euro. Dat is beslist niet teveel geld als je daarmee een perfect werkende dynamo en navenant beter functionerende verlichting op je auto krijgt. Karel Beukema toe Water November 2007