Automatic-rock.nl

Als 2-rail modelspoorder kom je soms voor het probleem van een keerlus te staan. Zonder voorzorgsmaatregelen gaat dit een kortsluiting opleveren. Het voordeel van het DCC systeem is dat dit een wisselspanning is en de aansluitingen van de linker-en rechterrail dus probleemloos omgewisselt kunnen worden zonder dat de trein hier iets van merkt. Van dit gegeven maken alle keerlusschakelingen dan ook gebruik. Er zijn verschillende schakelingen in de handel. De meeste werken op basis van kortsluitdetectie (ze detecteren de kortsluiting en schakelen dan meteen om voordat de kortsluitdetectie van de DCC centrale ingrijpt die altijd enkele milliseconden vertraging heeft). Een mooiere oplossing zou zijn een schakeling die een kortsluiting voorkomt! Deze zijn ook in de handel, zoals de Ultieme Keerlusschakeling, maar gebruiken hiervoor 1 of meerdere bi-stabiele relais. Nu had ik voor mijn specifieke geval een keerlusschakeling nodig met een normaal relais. Dus ik ben aan het denken geslagen.

De werking

Het eerste wat we moeten doen is een trein detecteren. Nu is dat probleem heel simpel opgelost want dat schema is algemeen bekend en op verschillende websites en fora te vinden. Het bestaat uit een diodebrug, een weerstand en een optocoupler. Er kan nog een extra weerstand over de diodebrug worden geplaatst (om het dcc-signaal niet teveel te verstoren). Er is nog altijd discussie of deze wel nodig is, maar voor die paar centen wat het kost heb ik hem maar wel gebruikt.

Werking van de bezetmelder

Als er een trein aanwezig is op het spoor waar de bezetmelder op is aangesloten, dan zal daar stroom lopen, zelfs bij een stilstaande trein. De stroom zal over de diodebrug (D1) een spanningsval veroorzaken van ongeveer 1,1V. Deze spanning is net groot genoeg om via de weerstand R2 de led van de opto-coupler (IC1) te laten branden. Hierdoor zal de transistor van de opto-coupler gaan geleiden en kan op die manier iets schakelen. Ook schakelingen met een bi-stabiel relais maken gebruik van een bezetmelders om een relais aan te sturen. Dit idee komt origineel van Patrick Smout en is later door andere verder ontwikkeld. Voor mijn eigen gemak heb ik de benaming van de secties hetzelfde gehouden als bij eerdere genoemde schakelingen. In ons geval hebben we 4 bezetmelders nodig. Bekijk eens onderstaand plaatje. Voor tekengemak is het als een recht stuk spoor getekend, maar zie dit als stuk uit een keerlus. De groene balkjes zijn de isolatiepunten tussen de verschillende secties. Het eerste wat je opvalt is dat ik 5 detectieschakelingen getekend heb. Maar detecC is eigenlijk alleen de diodebrug D1 en weerstand R1. Het enige doel hiervan is om te zorgen dat ook in sectie C1 een spanningsval van 1,1V is zodat de spanning in alle secties gelijk is. Het is nu ook makkelijk te zien wat er moet gebeuren. Stel er komt een trein van rechts. Als er niks zou gebeuren zou het direct een kortsluiting veroorzaken bij de overgang van sectie E naar C2. Dus als er een trein in sectie E gedetecteerd wordt moet de dubbelpolige schakelaar in het midden om gaan. De trein kan dan probleemloos verder rijden door sectie D, C1 en B. Maar omdat de schakelaar om is zou de overgang tussen B en A een kortsluiting zijn. Daarom moet in sectie B de schakelaar weer terug naar zijn ruststand (zoals hij getekend is). Kortom, detecA en detecB zetten de schakelaar in de ene stand en detecD en detecE in de andere stand.

Het relais

We gaan natuurlijk geen dubbelpolige schakelaar gebruiken, maar we gebruiken een relais. Omdat de schakelaar in de stand moet blijven staan waarin hij gezet is (zodat hij niet terug schakelt als de loc in sectie C1 is maar de wagons nog tot buiten de keerlus zijn) is het ook logisch dat eerdere schakelingen een bi-stabiel relais gebruiken, want die doet precies dat. Maar ik wou hetzelfde bereiken met een normaal relais... Hier heb ik lang over gedacht, terwijl de oplossing zo simpel is: een sr-flipflop! De flip flop schakeling is al bijna 100 jaar oud (1918) en is eigenlijk de basis van iedere computer en logische schakeling.

Er zijn verschillende soorten flipflops, de sr-flipflop heeft een set en een reset punt. Hier rechts staat een mooie animatie van de werking. Je kan de animatie ook zelf bedienen, je zal zien als de linkse schake-laar kortstondig bedient wordt de stroom door R1 stopt en de stroom door R2 gaat lopen. Als de rechter schakelaar heel even gesloten is dan gaat de stroom weer door R1 lopen en stopt in R2. We hoeven dus alleen nog maar de schakelaars door onze bezetmelders te vervangen, en inplaats van R1 zetten we een relais. En klaar is Kees!

De voeding

De voeding kan worden aangesloten op Vin1 en Vin2. Dit kan de DCC spanning vanaf de rails zijn. Het spanningsbereik is ±15 tot ±24V. 
Je zou hiervoor een oude laptopvoeding van 19V kunnen gebruiken of een gestabiliseerde DC voeding.

Het schema

Alles bij elkaar resulteert dit in onderstaand schema:

R13 en R14 zijn niet persé nodig en zouden ook een gewone doorverbinding kunnen zijn zoals in de wiki-animatie. Maar voor mijn testprint had ik hier een draadbrug nodig om een paar sporen te overbruggen. In theorie zou je met deze weerstanden ook de gevoeligheid van de detectie kunnen bijstellen (hoe hoger de weerstand hoe ongevoeliger). Hier rechts kan je mijn eerste testprint zien. Zoals je ook zal zien had ik eerste de set en reset omgewisseld waardoor het relais steeds precies verkeerd schakelde. Maar dat was simpel verholpen door de weerstanden R13 en R14 kruislings te plaatsen, daarna werkte het probleemloos! Ik heb hier nog wel een ander type diodebrug gebruikt. Omdat deze bij Conrad erg duur is heb ik een nieuwe versie getekend voor de zelfbouwer. Verder heb je maar weinig onderdelen nodig, en bovenal zijn het geen dure of exclusieve onderdelen:

* Voor de schakeling hebben we 4 opto-couplers nodig. Types als PC827, EL827, ACPL827 werken allemaal prima, maar deze hebben 2 opto-couplers in de behuizing. Vandaar dat we twee stuks van deze IC's nodig hebben. Je kan er ook voor kiezen om een IC met 4 opto-couplers te kopen, zoals bijvoorbeeld de PC847.

We hebben nu alle onderdelen en een werkend schema. Het enige wat nog mist is een printplaat. Vanwege de redelijk eenvoudige opzet kan je er voor kiezen om dit op gaatjesprint op te zetten. Je kan er ook voor kiezen om zelf een printje te etsen, zoals hiernaast afgebeeld. Deze doe hetzelfders kunnen hier de print layout downloaden als pdf bestand. Ik ga zelf hier geen echte print van laten ontwikkelen, en wel om onderstaande reden.

Terugmelding

We hebben nu wel bezetmelders, maar het zou jammer zijn als dit niet terug gemeld kan worden voor computer- of andere vormen van besturing. We hoeven alleen maar 5 weerstanden en 5 opto-couplers toe te voegen om dit mogelijk te maken. Over dit ontwerp later meer. De print is inmiddels wel binnen en functioneert prima. Maar ik wil nog even uitgebreid testen voor ik het online zet. Tegen die tijd zal hier een link komen naar een nieuwe pagina met uiteraard weer een beschrijving en schema. Voor nu alvast een foto

Simpele Keerlus Schakeling met terugmelding op alle secties