Handout lezing hcc!m : Keerlussen en

Transcriptie

1 Voorwoord Op zaterdag 2 februari 2013 is de bij dit boekje horende lezing gehouden op een hcc!mbijeenkomst. Deze bijeenkomst werd gehouden in Utrecht. De hcc!m was gast bij de Railclub Utrecht. Dit boekje is geschreven als leidraad bij de lezing en downloadbare handout. Alleen de presentatie beschikbaar stellen is m.i. niet goed. Immers zonder de tekst in dit boekje zal de presentatie alleen niet duidelijk zijn. Auteur Cees Baarda, webmaster van hcc!m [email protected] Inhoud Keerlus Driehoek Mogelijke hardware oplossingen Hoe aan te sluiten Disclaimer en Copyright Dit document pretendeert niet volledig of volledig foutloos te zijn. Mocht U onvolkomenheden vinden, laat het de auteur dan weten a.u.b. Alle in dit document gebruikte illustraties zijn, tenzij anders vermeld, eigendom van Cees Baarda en mogen op generlei wijze gebruikt worden zonder voorafgaande toestemming. 1

2 Keerlus Allereerst moet er duidelijk zijn wat een keerlus eigenlijk is. Je kunt dat definieren als volgt: Een keerlus is een stuk spoor dat via een boog bij zichzelf terugkeert (zie de afbeelding). Bij trams gaat het wel om een lus, maar is er vaak dubbelspoor tot aan de lus. Hiermee is het mogelijk dat een één-richting tram aan het eind van een lijn snel terug kan keren naar het vertrekpunt. Bij spoorwegen vind je een lus voor dat doel heel weinig, omdat daar erg veel ruimte voor nodig is. Spoorwegen kiezen daarom meestal voor het omlopen van een locomotief aan het eind van een lijn of gebruiken treinstellen die in twee richtingen kunnen rijden. Op veel modelbanen worden keerlussen gebruikt om een dynamisch spoorbedrijf te kunnen nabootsen. Modelbouwers willen niet alltijd aan het eind van een rit een locomotief om laten lopen. Vooral niet als dat in een typisch modelspoor-fenomeen zoals het schaduwstation moet gebeuren. Je vind bijv. keerlussen op banen met een kopstation en het bekende hondebot. Keerlussen komen op modelbanen ook in verborgen vorm voor, daarover later meer. Voor modelbouwers kan een keerlus een probleem vormen door het veroorzaken van kortsluiting. Je bent in het voordeel als je een baan opbouwt met een 3-rail systeem zoals dat van Märklin. Het probleem van de keerlus bestaat dan niet. Rij je computergestuurd dan is, bij sytemen als Dinamo en het aloude hcc!m-systeem, je probleem opgelost door de opbouw van de baan t.b.v. besturingshardware. 2

3 Het probleem Voor 2-rail gebruikers zijn er wel problemen. In de afbeelding zie je binnen de zwarte rechthoek dat de blauwe en rode lijnen bij elkaar komen. Opgebouwd met rails komen op dit punt de linker en rechter spoorstaaf bij elkaar. Daar zal, zonder maatregelen vooraf, direct kortsluiting ontstaan als je spannning op de baan zet. 3

4 Driehoek Onder een driehoek verstaan we een aftakking van een doorgaand spoor, welke uit twee richtingen ingereden kan worden. In elektrisch opzicht is dit ook een keerlus. Zie de afbeeling hiernaast. Als je nl. de rechtse boog omklapt, zoals op die tekening is gedaan, ontstaat een keerlus. Het probleem Is hetzelfde als bij een keerlus. De kortsluiting zal nu ontstaan in het rechtse been van de driehoek. Een extra probleem is de vraag hoe de keerlus aan te sluiten. daarover later meer. 4

5 Een verborgen keerlus De bedenker van deze baan, Johan Tilma, dacht te kunnen volstaan met één keerlus. Echter het zijn er twee in de vorm van 2 driehoeken. In de bovenste tekening rechts zie je een schematische vertaling van het ontwerp. Omdat je bij digitaal bedrijf er voor zorgt dat in stations alle sporen dezelfde polariteit hebben, is de bedrading buiten de stations als getekend in de onderste afbeelding. Op de wissels in de twee rode cirkels zal kortsluiting ontstaan. Schaduwstation verbindingsspoor Station en de rest Schaduwstation verbindingsspoor Station en de rest 5

6 Schematische voorbeelden Op deze pagina een aantal situaties waarbij zich een keerlus manifesteert. Helemaal bovenaan; het baanmodel dat bekend staat als hondebot. Het keerlus-probleem ontstaat pas als een tweede wisselverbinding wordt gemaakt. Hiernaast bovenaan; een baanplan met een kopstation naast een ovaal. Als hier een trein van het station vertrekt, zal deze nooit meer op de kopsporen kunnen terugkeren. De modelbouwer zal dan mogelijk kiezen voor een oversteek binnen het ovaal. Daarmee is een keerlus een feit. Hiernaast in de midden; een station tussen twee ovalen. Zolang er geen verbindingen zijn aan de buitenkant tussen de ovalen is er geen probleem. Zodra één van de twee vertikale sporen wordt aangelegd ontstaat een keerlussituatie. Bij beide vertikale verbindingen krijg je er twee. Deze situatie lijkt wat op Bad Wartenach. Hiernaast onderaan; de baan van iemand die alleen een kopstation wil laten zien en waarbij de rest achter de coulissen verdwijnt. ook hier zit ter hoogte van de driehoek een keerlussituatie. Schaduwstation 6

7 Oplossing uit het gelijkstroom tijdperk Allereerst de oplossing zoals je die zou moeten maken met het aloude 2-rail gelijkstroomsysteem. Aan beide uiteinden van de lus bevinden zich scheidingen in de twee spoorstaven. De lus wordt gevoed uit de rest van de baan met een brugcel. Daarmee wordt gezorgd dat de keerlus altijd dezelfde polariteit heeft en zal de trein maar 1 kant kunnen oprijden. Immers de polariteit van de rails bepaalt de rijrichting. In de tekening zijn 2 setjes diodes gebruikt, zoals fabrikanten die vaak in een speciaal stuk rails onderbrengen, Fleischmann bijv. heeft ze verborgen in 2 overwegen (zie foto). Hoe werkt dit Een trein komend van links kan de getekende lus alleen in wijzerrichting achteruit berijden en vooruit tegen de klok in. Tijdens de rit door de lus zal de rijspanning omgepoold moeten worden, zodat op de uitgaande rails weer de juiste spanning staat. Om kortsluiting te voorkomen moet de hele trein tussen de scheidingen passen. 7

8 Oplossing digitaal bedrijf Ook hier worden beide spoorstaven aan beide zijden van de lus geïsoleerd. Het belangrijkste verschil met de pure gelijkstroom variant is, dat nu de keerlus zelf omgepoold kan worden. De rijrichting van de trein wordt n.l. niet meer bepaald door de polariteit van de rails maar door de, in de locomotief ingebouwde, decoder. Hierdoor maakt het ook niet meer uit in welke richting je de keerlus wilt door rijden. Ook nu moet de hele trein in het gedeelte tussen de scheidingen passen om niet alsnog kortsluiting te krijgen. 8

9 centrale Keerlusmodule met kortsluit detectie De meeste keerlusmodules, die fabrikanten van centrales en andere modelbaanelectronica leveren, werken volgens het volgende principe: Op het moment van binnenrijden of uitrijden van de keerlus kan kortsluiting onstaan. Indien de kortsluiting onstaat reageert de module razendsnel en poolt de spanning om. Nadelen Ondanks het snelle reageren van de module ontstaat de kortsluiting wel en zal er, hoe kort ook, een grote stroom door bedrading, rail en wielen vloeien. Op den duur is dat niet goed voor een goed blijven functioneren van de treinen en baan. De gevolgen van een kortsluiting blijven niet beperkt tot eventuele schade aan wielen en rail. Ervaringen hebben uitgewezen dat ook decoders - zowel loc- als accessoire-decoders - hier op reageren. Zaken die gebeuren kunnen zijn bij loc-decoders: terug naar fabrieksinstellingen spontaan met volle snelheid wegrijden nergens meer op reageren en bij accessoire-decoders: factory reset terugaan naar startsituatie (servo s) nergens meer op reageren meer doen dan bedoeld Kun je dit opvangen? Voor de accessoires: Ja, door aparte booster(s) voor de rijspanning in te zetten en de accessoires uit de centrale te voeden. Voor de locs: Nee, want een loc kan bij zo n situatie zelf de reden van de kortsluiting zijn. Is zo n keerlusmodule gewenst? Eigenlijk niet. Je kunt beter niet moedwillig kortsluiting maken. Door de eenvoud van aansluiten is een dergelijke module wel populair. Er zal ook een groep mensen zijn, die het aansluiten van een ander soort module niet kunnen of willen realiseren. 9

10 centrale Met een schakelaar Op een kleine baan of één waar je met slechts één trein tegelijk rijdt, zou je nog met de hand kunnen schakelen. Dan kun je volstaan met een ompoolschakelaar. Dat kan natuurlijk ook een relais zijn, dat je bedient vanaf je schakelpaneel. 10

11 ~ ~ centrale ~ ~ ~ ~ centrale Een beetje automatisch Om te voorkomen, dat je foutjes maakt tijdens het rijden, kun je ook de trein het schakelwerk laten doen. Denk aan, zoals in de tekeningen, met reed-relais. In de bovenste tekening voor bedrijf in één richting. In de onderste tekening voor twee richtingen. Je zou ook aan lichtsluizen kunnen denken. Als je die slim positioneert, zijn er maar twee nodig. Nadeel Alle treinen die door de lus moeten, zullen voorzien moeten worden van een magneetje. Misschien zelfs twee als de plaatsing van de reed-relais ze buiten bereik van één magneet brengt. 11

12 A D C A B E D C Keerlusmodule met stroomdetectie I.p.v. externe schakelelementen kun je ook kiezen voor een module die gebruik maakt van stroomdetectie. Zo n module is populair geworden door Henk Funks Ultieme Keerlus module. De werking is als volgt (zie de bovenste tekening: als een trein (stroomgebruiker) via sectie A de lus binnen rijdt, schakelt de module de secties C en D naar de juiste polariteit. Zodra de trein voor het verlaten van de lus in sectie D komt zullen de secties C en D nogmaals ompolen. Als je de lus ook andersom wilt doorrijden, dan heb je de secties E en B uit de onderste tekening (ook) nodig. Nadeel Meer bedrading, waar je ook nog mee moet opletten tijdens de bouw. 12

13 A1 A2 C DGR E1 E2 B1 B2 D1 D2 B D KLS - Funkyrail massa AB C DE + 16 V - s88 C1 C2 Een mogelijke module (KLS) De hcc!m heeft in 2005 een module gemaakt met het principe van de Ultieme Keerlus Module zoals gepubliceerd op site van Henk Funk ( Omstreeks die tijd is ook de ombouw van het oude hcc!m-systeem naar een vorm van DCC-sturing ontstaan. Deze module heeft daarom een andere vorm van bedrading zodat de module ook bruikbaar is met dat omgebouwde hcc!m-systeem. In de tekening zie hoe je deze module gebruikt in een algemeen digitaal systeem. Van deze module bestaat uitgebreide informatie in de vorm van een hcc!m-informatieblad ( ib_430_kls.pdf). Nadeeltje Na veelvuldig gebruik kan het gebeuren dat één relais het begeeft. Dan schakelt een deel niet om waarmee er weer kortsluiting ontstaat. Het is dan wat meer werk om uit te zoeken welk relais. 13

14 Centrale x x x E D C B A rails Een andere module (STM v.2) Tijdens de bouw van de WoKo-baan, een demobaan van de hcc!m, hebben Daan Neijenhuis en ik een module ontwikkeld die iets meer kan dan allleen een keerlus ompolen bij een algemeen digitaal systeem. De gedachte was een Ultieme Keerlus Module in een microcontroller te programmeren en eventueel nog wat anders door de microcontroler te laten uitvoeren. Er zijn 2 relais op de print voorzien, waarvan 1 gebruikt wordt om de keerlus om te schakelen. Later bleek dat de microcontroller het grootste gedeelte van zijn processortijd niets deed. De gedachte is toen ontstaan om de werking van een s88-module met 8 aansluitingen in de microcontroler erbij te doen. Die opzet is geslaagd en bestaat nu in de vorm van STM v.2. Hiervan is nog geen uitgebreide documentatie beschikbaar. De print is tot nu toe nog niet in het ledenpakket verschenen. De genoemde WoKo-baan is uitsluitend met deze modules uitgerust voor de stroomdetectie en de keerlussen. Dit werkt sedert 2008 naar behoren. 14

15 xtreme Keerlus (tm) RoSoft & KDesign Electronics massa DE C AB s88 Centrale A B C D E Rails xtreme keerlus (RoSoft) Het bedrijfje RoSoft van Wim Ros heeft de Ultieme Keerlus Module een zekere tijd gevoerd. Al enige tijd heeft Wim deze schakeling niet meer in de verkoop, maar wel de xtreme Keerlus die hij samen met Karst Drenth heeft doorontwikkeld uit de Ultieme Keerlus. Deze schakeling maakt geen gebruik van een microcontroller en heeft daardoor geen eigen terugmeldmodule. Er is wel voorzien in terugmelding via een aparte terugmelder, ook met stroomdetectie zoals de S88SD16- n van RoSoft. Dat gebeurt op een vergelijkbare manier als met de Ultieme Keerlus. Er is nu maar één relais, wat het foutzoeken vergemakkelijkt. De niet bedrade 2 aansluitpunten zijn bedoeld voor een voedinsspanning van V ~. Verkrijgbaarheid: 30,50 excl. verzendkosten 15

16 A B D E C Driehoek of keerdriehoek Hierboven zie je een afbeelding van een driehoek. Zoals reeds op pag. 4 uitgelegd, is zo n sporensituatie eigenlijk ook een keerlus. Theoretisch is het keerlusgedeelte één van de stukken tussen de drie wissels. Echter die ruimte is meestal niet genoeg om een hele trein in het omschakelende gedeelte te krijgen. Door de positie van sectie C op en voorbij één van de wissels te leggen (zie tekening), krijg je wel de mogelijkheid een stuk spoor te maken waarin een hele trein past. De stukken spoor bij AB en CD zijn over het algemeen lang genoeg om twee korte secties t.b.v. het omschakelen te maken. Deze situatie komt voor op mijn demobaan. A B D E Wat nu bij een doorgaand spoor na C In de bovenste afbeelding hiernaast een schematische afbeelding van een mogelijke baan. Als je naar de driehoek kijkt, ontstaat het kortsluitprobleem in de rechtertak in de richting van het station. Nu heb je aan de onderzijde van het omschakelgebied (grijs) 2 secties nodig om aan die zijde om te kunnen polen. In het geval van de getoonde baan kun je de sectie G bij A aansluiten en F bij B. Om problemen met besturingssoftware te voorkomen mag je de secties A en B (F en G) niet terugmelden. Er is dan niet duidelijk waar de trein zich bevindt. C F G Een dergelijke situatie moet je ook maken als er achter FG een kopstation is, omdat het relais op de keerlusschakelingen meestal niet berekend is voor meer stroom dan het gebruik van één trein. 16

17 Slotopmerkingen Het hier getoonde is allerminst compleet. In alle gevallen is er van uit gegaan dat er nooit een tweede trein in de secties van een keerlusschakeling komt. Kijk altijd goed naar je baanplan en/of beter; laat het een ander doen. Een woord van dank Je maakt een werkstuk als dit weliswaar alleen. Het is daarbij toch plezierig een vorm van ondersteuning te hebben bij je werk. Wim Ros en Koos Jabaaij zijn degenen geweest, die inhoudelijk nog wat opmerkingen hebben gemaakt. Verder heeft Koos na voltooien van de tekst het hele verhaal inhoudelijk nagekeken. Verder heb ik in dit stuk afbeeldingen gebruikt, die niet mijn intellectueel eigendom zijn. Deze heb ik van de eigenaren mogen gebruiken. Daarvoor mijn dank aan Johan Tilma (Bad Wartenach) en Wim Ros en Karst Drenth (xtreme Keerlus). Internet Waar zouden we zijn zonder het internet. Ik heb veelvuldig gebruik gemaakt van onderstaande sites bij het maken van dit document: (Dinamo) (Dinamo en ) (winkel) (documentatie) Disclaimer en Copyright Dit document pretendeert niet volledig of volledig foutloos te zijn. Mocht U onvolkomenheden vinden, laat het de auteur dan weten a.u.b. Alle in dit document gebruikte illustraties zijn, tenzij anders vermeld, eigendom van Cees Baarda en mogen op generlei wijze gebruikt worden zonder voorafgaande toestemming. Auteur Cees Baarda, webmaster van hcc!m [email protected] 17