Bezetmelding detectie 1
| In dit artikel beschrijf ik mijn
ontworpen, simpele, schakeling voor het detecteren van
treinen in een aan deze schakeling aangesloten stuk
rails, oftewel een blok. Door de modelbaan in stukken,
blokken, te verdelen, net zo als in het echt, kunnen er
meer treinen tegelijk over het traject rijden. Met behulp van elektronische schakelingen, of zelfs een computer, kan op die manier een beveiliging tot stand komen. Het is de bedoeling dat een trein af remt en tot stilstand komt als er een trein in het daar voor liggende blok aanwezig is. De beveiliging elektronica moet daarom dus weten of een blok wel of niet bezet is. Dit kan een locomotief zijn, maar ook een losgekoppelde wagen of rijtuig, die dan dat blok onveilig maakt. De detectie in mijn schakeling kijkt naar een stroom afname van de locomotief. Voor de detectie van een wagen of rijtuig moet een weerstand van 1 K ohm in een as aangebracht worden. Deze weerstand zal dan een stroom opnemen en daar zal deze schakeling op reageren. In een rijtuig zal ook stroom worden gedetecteerd als er verlichting in aangebracht is. Om van een goede detectie verzekerd te zijn maak ik gebruik van een referentie spanning op elk stuk rail van ongeveer 5 volt. Deze spanning moet laag genoeg zijn om de trein niet in beweging te zetten en voldoende om een spanningsval te creëren voor de optocoupler bij een detectie met een in de as ingebouwde weerstand. Bij mijn test baan kwam ik met een proef opstelling op ongeveer 5 volt uit. Hierbij kwam de locomotief niet in beweging en werkte de detectie prima. |
|
| Hier het schema: | |
|
|
| Onderdelen lijst: | Aansluiting: |
R1 = 33 ohm R2,3 = 1K ohm R4,5 = 330 ohm C1 = 47 µF D1,2,3 = 1N4001 D4,5 = LED T1,2 = 2N4401 O1 = 4N25 of 4N35 veel 1 K ohm weerstanden voor de wielassen. |
op X komt de + van de rij spanning, dit kan een gewone trein transformator zijn, maar ook een vaste of instelbare voeding. op Y komt de aansluiting naar de rails toe. Het rails op deze aansluiting wordt gedetecteerd. De 5 volt spanning voor het elektronica, niet de referentie of rij spanning, komt op het 5 volt en massa aansluiting, in het schema aan de rechter kant. A en B zijn de uitgangen die of logisch 1 of 0 zijn, afhankelijk van het bezet zijn van de op Y aangesloten rails. |
| Werking: | |
De rij spanning wordt als volgt aangesloten. De min, massa, gaat direct naar de rails, de plus gaat naar aansluiting X, en vervolgens gaat aansluiting Y naar het onderbroken gedeelt van het rails. Dit is het te detecteren blok. Wanneer er een trein, locomotief of een wagen met as voorzien van een weerstand, in het stukje rails stil staat of rijd, dan gaat er stroom door de drie diode's, D1, D2 en D3, lopen, en dit veroorzaakt een spanningsval van 0,6 volt per diode, dit word dan 1,8 volt in totaal. Deze spanningsval is onafhankelijk van de hoogte van de rij spanning, dit is het karakteristiek van een diode die hier goed gebruikt kan worden, als er tenminste maar 1.8 volt aanwezig is voor de diode's. Een silicium diode heeft in geleiding namelijk een spanningsval van 0,6 volt. De optocoupler, O1, word met deze spanning van 1,8 volt via een weerstand gestuurd. Hierdoor gaat dan het transistor gedeelte, de uitgang, van de optocoupler geleiden. Om schade aan de optocoupler door eventuele overbelasting te voorkomen, schakelt deze optocoupler, via de weerstanden R2 en R3, twee transistors aan, T1 en T2, welke voor een logische 1 en 0 zorgen. Voor mijn modelbaan besturing wist ik zelf nog niet of ik met logische enen of nullen ging schakelen, dus vandaar dat ik beide mogelijkheden ingebouwd hebt. Uitgang A is logisch 1 indien het blok vrij is, en logisch 0 indien bezet. Uitgang B is logisch 0 indien het blok vrij is, en logisch 1 indien bezet. De beide LED's, D4 en D5, dienen als indicatie en als hulp bij eventueel storing zoeken. Men kan direct op de printplaat zien in wat voor stand de detector zich bevindt. Uiteraard zijn de twee weerstanden R4 en R5 als voor schakel weerstand voor de LED's. De diode's D1, D2 en D3 moeten de stroom die door de trein afgenomen wordt kunnen verdragen. Het type 1N4001 kan tot en met ongeveer 1 ampère werken, maar voor hogere stromen moet men andere types nemen. Een brug gelijkrichter, bevat 4 diode's, en kan ook eventueel gebruikt worden. Ook belangrijk om te weten is dat een optocoupler door normaal gebruik slijt, en uiteindelijk stuk gaat. Dit komt door het inbranden van de licht gevoelige transistor, wat door de led in de behuizing van de optocoupler gebeurd. Dit zal op zijn tijd ook de uitgang versterking doen verzwakken. Dit zijn redenen dat ik dus niet alles alleen op de optocoupler laat aan komen. Gelukkig zijn deze niet duur in aanschaf, en heb ik op de print IC voetjes gebruikt. Deze vergemakkelijken het verwisselen. De genoemde onderdelen welke ik gebruikt hebt zijn hier in America te verkrijgen. In Nederland zal men de transistors met een Europeesche NPN transistor moeten vervangen. Het zijn gewone NPN schakel transistors voor algemeen gebruik, dus waarschijnlijk een BC547. Mijn schakeling werkt samen met digitale TTL IC's, maar dit kan ook conventioneel met relais. De voeding spanning kan naar bijvoorbeeld 9 of 12 volt verhoogd worden, wel uiteraard de weerstanden aanpassen, en hiermee kan dan een relais aangestuurd worden. mogelijkheden zat. Het principe van de detectie draait voornamelijk om de optocoupler. Het te sturen elektronica is namelijk geheel elektronisch van de rij spanning gescheiden. |
|
| De wielas met weerstand: | |
Hoe maak je nu een wielas die te detecteren is, oftewel, hoe monteer je nu een weerstand in een wielas? Ikzelf zat met dit probleem. Ten eerste heb ik een aantal verschillende wielstellen gekocht, zowel van merk als vorm en materiaal verschillend. De geschikte weerstanden vond ik die van het 1/8 watt type, die zijn klein genoeg. In N spoor kan dit misschien een wat moeilijker probleem worden. De eerste paar wielstellen heb ik vernietigd door te proberen de weerstand er in te solderen, wat dus niet lukte. Let op, de assen hebben een plastic isolatie materiaal aan een kant zitten, dit smelt heel gauw. |
|
| Mijn manier die ik nu toepast is heel
eenvoudig. Ik neem een aansluiting van de weerstand en knipt deze zeer kort af, ongeveer 5 millimeter. Dit buig ik in een haakje, wat aan de ene kant van de as tegen het wiel komt, daar waar de plastic isolatie is. De andere aansluiting van de weerstand wordt strak om de as heen gedraaid. De weerstand wordt op zijn plaats gehouden met een druppeltje seconde lijm. |
|
 |
Als dit droog is, ga ik met een speciale pen die een soort elektronische geleidend "verf" heeft, de aansluitdraden met het wiel en de as "verfen". Nu even vlug controleren of hij werkt en dan krijgt ze een zwarte verflaag over het weerstand en binnenkant van de wielen, om het te camoufleren. Zie de foto's. |
 |
|
Hier nog een drietal foto's van de printplaat met acht stuks detectie eenheden, dus voor acht blokken. |
|
 |
|
 |
Tot zover dit artikel
over detectie. |
