Modelspoorclub Maas & Waal

Wie zijn we?

Wat doen we?

Occasions

Tips & Tricks

Al het andere

Electronische schakelingen in de modelbouw

 

 

 

Voor de modelspoorders, die nog analoog rijden, heeft Willem Jansen een aantal tips & tricks beschreven:

 

- Zelfbouw van een beveiliging van een schaduwstation voor Märklin

 

- Zelfbouw van een treindetectiesysteem voor Märklin

 

- Zelfbouw van een wisselbooster

 

 

 

Het maken van een automatisch schaduwstation voor Märklin

 

 

 

 

 

 

Hoe werkt het?

 

Bovenstaande tekening geeft een schematische voorstelling weer van een schaduwstation. Als eerste zullen we moeten weten welke sporen bezet zijn, om te kunnen bepalen waar een eerstvolgende trein heen geleid moet worden.

 

We beginnen dus met het melden van alle opstelsporen, in dit voorbeeld 4 stuks. Alle opstelsporen worden dan ook voorzien van een eigen melding (S1, S2, S3 en S4). Hiervoor worden alle sporen geïsoleerd van de rest door de rechter spoorstaaf (spoorstaaf A) op de uiteinde van elk opstelspoor door te slijpen. Vervolgens wordt op alle geïsoleerde spoorstaven een melddraad bevestigd, die straks naar onze meldschakeling gaatn.

Opgemerkt dient te worden dat bij Märklin de draad alleen op een railschoen kan worden gesoldeerd. Gezien de raillengte per module bak is dit geen probleem, daar de totale lengte meer dan een flexrail bedraagt, is er altijd een railverbinding aanwezig.

Aan het uiteinde van van elk opstelspoor wordt een stopplaats gecreëerd, die lang genoeg moet zijn om een locomotief te laten stoppen (Stop1, Stop2, Stop3 en Stop4). Omdat er ook melding moet plaatsvinden als een locomotief (of wagon) zich op een stopstuk bevindt, wordt niet de rechter spoorstaaf onderbroken, maar de middenrail (zie ook de beschrijving van de detector schakeling). Op deze manier zal de locomotief stoppen op de juiste plaats, maar blijft er een melding aanwezig indien een locomotief (of wagon) zich op de stopplaats bevindt. De spoorstaven A en B blijven tenslotte verbonden. Aan de onderbroken middenrail wordt een draad gesoldeerd, die straks naar een (moment)schakelaar gaat om de trein te laten wegrijden, indien we dat willen.

 

Ook het uitrijden van het schduwstation zal moeten worden beveiligd. Hiertoe wordt het uitrijdende spoor (S5) ook op een melder aangesloten. De stop plaats ST5 wordt later opgenomen in het bloksysteem. Alle linker spoorstaven worden met elkaar doorverbonden en straks op de rijspanningstrafo aangesloten. Vervolgens gebeurtd dit ook met de middenrail, voorzover deze niet als een stopplaats is bedoeld.

 

Om straks de wissels te kunnen schakelen, is er een melding nodig van het inkomende spoor.(SB) Deze melding moet plaatsvinden voordat de trein zich op een van de opstelsporen bevindt. Hiertoe wordt het inrijspoor geïsoleerd van het schaduwstation door ook hier de rechter spoorstaaf te onderbreken en deze aan te sluiten op een aparte melder. Omdat het hartstuk van de wissels beide spoorstaven doorverbindt, wordt het gedeelte waar de wissels liggen niet aangesloten op een detector. De uitgaande en het inkomende sporen zijn al onderbroken doordat de rechter rail voor de opstelspoormelding en de inrijmelding reeds is doorgeslepen . De wisselstraat wordt alleen maar aangesloten op de rijspanning. Alle melddraden, die aan de rechter spoorstaven zijn aangebracht, worden, zoals eerder is vermeldt, aangesloten op de meldschakeling, in dit geval S1, S2, S3, S4 en SB.

 

Nu wordt het zaak om de schakeling te bekijken, die ervoor gaat zorgen dat de aankomende trein automatisch een leeg spoor oprijdt. Zie hiervoor onderstaand schema.

 

 

 

 

 

 

De werking van de schakeling

 

De volgorde van het "vollopen" van het schaduwstation is spoor 4, 3, 2 en als laatste spoor 1. Het schema moet van boven naar beneden gelezen worden. Bovenin het schema is een voedingslijn getekend voor het aansturen van de wissels, die Boost BA genoemd wordt; hierover later meer.

 

Verder vind je in het schema de relais contacten van de bezetmelders S4, S3 en S2 terug. Deze dragen dezelfde naam als van de bezetmelders. Deze contacten zijn vervolgens aangesloten op de wisselspoelen van de wissels I, II en III. Indien geen van de bezetmelders de aanwezigheid van een locomotief of wagon detecteert, staan de contacten in de getekende toestand. Als er nu een eerste trein het schaduwstation nadert,wordt deze gedetecteerd door melder SB en wordt contact SB gesloten. Van wissel 1 wordt nu de "Recht" spoel bekrachtigd, waardoor de trein kan binnenrijden op spoor 4. Bij het verlaten van spoor SB valt de melding van SB weg, contact SB gaat open en de wissel wordt niet meer bekrachtigd. Op het moment dat de trein spoor S4 oprijdt, zal melder S4 gaan melden en wordt contact S4 in de andere stand gezet. Vervolgens stopt de eerste trein op de stopplaats Stop4.

 

Een opvolgende trein zal opnieuw gemeld worden door melder SB, waardoor het contact SB opnieuw sluit. Nu worden de wisselspoelen "om" van wissel 1 en "om" van wissel 2 bekrachtigd waardoor deze trein op spoor SP2 zal binnen rijden. Dit herhaalt zich tot dat alle sporen bezet zijn. Als alle sporen bezet zijn, hebben alle melders S1, S2, S3 en S4 de contacten omgezet. Omdat nu alle sporen bezet zijn, mag er geen trein meer binnen komen en moet deze stoppen voor het schaduwstation. Hiertoe is er een stopplaats gemaakt, die ligt voor de melder SB, namelijk STB. De relais van alle bezetmelders hebben twee contacten die gelijktijdig schakelen en zijn onafhankelijk van elkaar te gebruiken. Hiermee kunnen we dus twee onafhankelijk circuits schakelen. Eén contact hebben we reeds gebruikt voor het sturen van de wissels Het andere contact gebruiken voor het laten stoppen van de trein. Door alle vrije NC contacten (Engels. normal closed, afgekort NC) van S1, S2, S3 en S4 parallel te schakelen en deze aan te sluiten op stopplaats STB, wordt de stopplaats STB spanningsloos als alle melders van de opstelsporen melden en stop een eerst volgende trein voor het schaduw station. In serie met deze parallel geschakelde NC contacten S1, S2, S3 en S4 is NC contact SB opgenomen. Deze heeft als doel om bij een eventuele aanwezigheid van een trein die wordt gemeldt door melder SB, de achteropkomende trein ook laat stoppen op de stopplaats STB. Komt nu een van de sporen S1, S2, S3 of S4 weer vrij, dan zal de stopplaats STB weer van rijspanning worden voorzien, en kan trein die stond te wachten op STB binnen lopen en zal weer automatisch op het vrije spoor inrijden.

 

 

 

Risico van doorbranden van wisselspoelen

 

Een nadeel van de beschreven schaduwstationschakeling is, dat de wisselspoelen langduring onder spanning blijven staan. Indien er van eindafgeschakelde wissels gebruik wordt gemaakt is dit doorgaans geen probleem; deze onderbreken immers hun eigen circuit op het moment dat de wissel om is. Bij wissels zonder eindafschakeling kan hier echter een probleem ontstaan. Het risico van doorbranden van de wisselspoelen is hierbij duidelijk aanwezig. Dan is er nog een tweede probleem, dat kan onstaan indien we met een lange trein rijden. Indien een trein een vrij spoor oprijdt, zal deze worden gedetecteerd door een melder (S1, S2, S3 of S4 afhankelijk welk spoor er nog leeg was). Op het moment dat deze wordt gedetecteerd en er wordt nog een bezetmelding gedetecteerd door melder SB (dit gebeurt dus in een geval dat we een lange trein hebben), is het mogelijk dat er op dat moment een wissel worden omgezet. Een ontsporing is dan onvermijdelijk. Beide problemen hebben we opgelost door een slim elektronisch schakelingetje te ontwerpen, de zogenaamde wisselbooster. Deze wisselbooster is aangesloten op de voedingslijn Boost BA (zie schema hierboven). Bovendien levert deze schakeling een groot vermogen, zodat het gelijktijdig omzetten van een aantal wissels geen enkel probleem meer is.

 

Voor een uitgebreide beschrijving van deze schakeling: zie 'Het maken van een wisselbooster' hieronder.

 

 

 

Het maken van een treindetectiesysteem voor Märklin

 

 

 

 

 

 

Hoe werkt het?

 

Indien zich geen wagon of locomotief zich in het baanvak bevindt, is de stoomkring van +15 Volt naar massa 15 Volt niet gesloten en doet de schakeling helemaal niets. Zodra de spoorstaven A en B met elkaar worden verbonden door een wagon of locomotief, zal er een stroom gaan lopen van de +15Volt via R1, R2 en D1 naar massa 15Volt.

De spanning van 15 Volt wordt verdeeld over R1, R2 en D1, waarbij vaststaat dat de spanning over de diode D1 ongeveer 0,6 volt zal zijn. De spanning, die ontstaat op knooppunt R2 en R3, is groter dan 0,6 volt en brengt T1 in geleiding. Omdat T1 in geleiding komt, wordt het relais RL1 bekrachtigd en condesator C1 opgeladen.

 

De contacten van relais RL1 worden nu omgezet en hiermee kan bijvoorbeeld een achterliggend stopstuk stroomloos worden gemaakt. Indien de verbinding tussen spoorstaaf A en B wordt verbroken, door het verdwijnen van de wagon en/of locomotief, zal de kring opnieuw worden verbroken en zal T1 niet meer in geleiding zijn. De condensator ontlaadt zich nu via de relaisspoel van RL1 en na korte tijd (ca 0,5 tot 1 seconden) valt het relais af en komen de contacten weer terug in de rust positie. Er is nu geen melding meer.

 

De condensator is geplaatst om onrustig schakelen van het relais te vermijden. Dit onrustige schakelen kan voorkomen, indien de spoorstaven en/of de wielen vervuild zijn. De diode D2 is geplaatst om de negatieve spanningen, die kunnen ontstaan door het in en uitschakelen van de relaisspoel, te elimineren. Indien deze niet is geplaatst, is T1 geen lang leven beschoren. Met de contacten van relais RL1 kan de uiteindelijke beveiliging worden opgebouwd. In de praktijk is echter de weerstand R1 slechts 1 maal per rijtrafo nodig, omdat niet spoorstaaf A maar B wordt ondebroken.

 

 

Opbouw van de Márklin detector

 

Om het geheel te monteren is er een printplaat gemaakt voor deze schakeling. Het komt niet alleen de bedrijfzekerheid ten goede, maar maakt ook het eenvoudig om een eventuele defecte detector uit te wisselen. Er is hier voor gekozen om 4 van deze detector's op 1 print te plaatsen en deze te voorzien van een eenvoudige schroef verbinding om het aansluiten te vergemakelijken.

 

Hieronder staat de print- en bestukkingstekening afgebeeld.

 

 

 

 

Spoorzijde van de printplaat.

 

 

 

 

 

 

 

Bestukkingszijde van de printplaat.

 

 

Omdat weerstand R1 slechts 1 maal nodig is, is deze niet opgenomen op deze printplaat. Op de printplaat is er echter wel rekening mee gehouden.

 

 

 

Het maken van een wisselbooster voor het aansturen van wissels

 

 

 

 

 

 

Hoe werkt het?

 

Het principe is redelijk eenvoudig.

 

Bij het inschakelen van de spanning wordt de basis van T1 met een kleine stoom opengestuurd door R1. Condensator C1 wordt nu geladen via R2 en T1 tot ongeveer de voedingspanning. Indien de condesator "vol" is, is de schakeling gereed om wisselspoelen aan te sturen.

 

Indien er op de uitgang een wisselspoel wordt aangesloten, zal C1 zich ontladen via D1 over de wisselspoel. De stroom die eventueel via R2 en T1 wordt geleverd aan de wisselspoe, is door de kleine basisstroom via R1 laag. Zolang de spoel van de wissel aangesloten blijft, zal de spanning zeer laag blijven.

 

Nadat de spoel van uitgang wordt afgekoppeld, zal C1 zich weer laden via R2 en T1. Na een bepaalde tijd is de condensator C1 weer geheel opgeladen.

 

Omdat de ontlaadstoom hoog is, kunnen er ook meerdere spoelen gelijktijdig worden aangestuurd. De schakeling zal dus kortstondig de wisselspoelen aansturen en omdat de restspanning na het schakelen erg laag is, kunnen de wisselspoelen niet verbranden. De tijd die nodig is om de condensator te "herladen" is afhankelijk van de waarde van R1 en R2. Bij de aangegeven waarde zal de condensator zich voldoende hebben geladen in ca 2 seconden. Bovendien is deze schakeling in staat om met een laag stroom, verbruik meerdere wissels te sturen. Het aantal wissels, dat deze gelijktijdig kan aansturen, is afhankelijk van de capaciteit die een condensator C1 heeft.

 

Bij de aangegeven waarde is het aansturen van 3 wissels geen probleem. Indien men meerdere wissels gelijktijdig wilt aansturen, moet niet alleen de capaciteit van C1 worden vergroot, maar dient men voor diode D1 een zwaarder type toe te passen, vanwege de grotere ontlaadstroom. Een 1N5401 is dan misschien wel een betere keus.

 

 

 

Opbouw van de Wisselbooster

 

Hiervoor is een printplaat gemaakt om deze schakeling op te plaatsen. Wel is er een aparte aansluiting gemaakt voor C1, omdat deze nogal groot van omvang is. Zo is hij straks eenvoudiger te monteren en kan bovendien de waarde van de condensator simpel aangepast worden. C1 wordt doormiddel van draden aangesloten op de aansluiting "C1". Hieronder staat de print- en bestukkingstekening afgebeeld.

 

 

 

                     

 

Spoorzijde van de printplaat.                                                         Bestukkingszijde van de printplaat.

 

 

De opbouw is niet echt ingewikkeld en de tekening spreekt voor zich.