Een baan met plussen en minnen

[mjdb]

Ik zie dat heel veel onderwerpen in de rubriek Mijn N Baan tot wel tientallen tabbladen hebben. Geen idee of het ooit zo ver zal komen. Vooralsnog wil ik alle lezers laten delen in enkele verhalen achter mijn baan. Het is tevens iets van "Stel jezelf voor" maar dan in combinatie met hetgeen ik als baan gebouwd heb. Ik heb overigens al eerder vragen gesteld op dit forum en een enkele keer een bijdrage geleverd.

Mijn naam is Marco de Bruijn. Ik ben 65 jaar oud en sinds enkele jaren in ruste zoals dat wel genoemd wordt. Tijdens mijn werkzame leven was ik automatiseerder met een eigen bedrijf, een aantal medewerkers en veel klanten in de financiële wereld.

Ik ben zo'n twee jaar geleden met mijn huidige baan begonnen. Hij is gebouwd op de fundering van een oude modelbaan op zolder waarvan de spaanplaat platen door lekkage onbruikbaar waren geworden. De baan heeft de vorm van een dikke L met een klein streepje aan de bovenkant. Op het sporenplan kom ik later terug.

Dat ik niet makkelijk onder een baan zou kunnen (en willen) werken was me al lang duidelijk. Ik heb er dan ook voor gekozen om de baan open-klapbaar te maken. Er zijn drie platen van 12mm MDF die omhoog kunnen klappen. Twee grote platen tot zo'n 45 graden en het klein deel 90 graden. De grote platen sluiten met een hoek van 45 graden op elkaar aan.

De platen zijn met piano-scharnier bevestigd omdat de platen bij dichtklappen natuurlijk weer exact op de juiste plaats moeten terechtkomen. Ik heb daarvoor dan ook de hulp van een timmerman gevraagd. De overgangen van de rails op de naden luisteren heel nauw. Inmiddels weet ik dat temperatuur en vochtigheid ook op deze schaal invloed hebben op het gedrag van de platen.
.

Midden Plaat.JPG (123.64 KiB) 2734 keer bekeken

.
Met rails en aankleding bovenop en met name elektronische modules, servo's en bedrading aan de onderzijde zijn de platen behoorlijk zwaar geworden (en het einde is nog niet in zicht). Het optillen kost best wel wat kracht. Ik zet ze daarna vast met enkele deur-haken, altijd minimaal twee. Daarna kan ik aan de onderzijde werken.
.

Rechter plaat.JPG (115.26 KiB) 2734 keer bekeken

.
Op de foto's is de oude baan nu als een soort tafel zichtbaar. De afstand tussen een dichte klep en draag-tafel is slechts 12 mm. Op diverse plaatsen heb ik gaten gezaagd waar servo's en modules in passen. Op verschillende plaatsen zijn 12 mm latjes geplaatst die de (dichte) klep ondersteunen. Deze latjes zijn op de juiste plaatsen onderbroken zodat de bedrading die onder de klep zit kan passeren.

Het werken aan de open klep is eindeloos veel eenvoudiger dan ruggelings boven je macht onder een tafel werken. Het meeste werk kan ik gewoon zittend op een stoel doen.

In komende bijdragen wil ik aandacht geven aan het sporenplan, de voordelen en nadelen (!) van veel wissels, keerlus-perikelen, mijn ervaringen met Digikeijs modules, programmeren en gebruiken van Arduino's en het programma Koploper. Ook zal ik ingaan op magnetische koppelingen en de stroomvoerende variant daarvan.

Zoiets stel ik me voor, afhankelijk van tijd en inspiratie.

Marco de Bruijn

[Hans]

Hallo Marco,

Dat ziet er heel ordelijk en degelijk uit.
Veel succes met het vervolg.

m.vr.gr.

Hans

[Rtoonen]

Ik ben benieuwd naar je baanplan. Welkom!

Groet,
Rob

[Nico Essers]

Dat ziet er allemaal zeer geordend uit Marco. Welkom op het forum.

[jw82]

Dit ziet er heel doordacht en geordend uit Marco! Dat smaakt naar meer (ervarings)verhalen, dus hoop dat je tijd en inspiratie vindt om nog eens wat te delen!

[Pierre]

Welkom op het forum. Dat ziet er al verdraaid netjes uit Marco.

[mjdb]

Baanontwerp

Mijn eerste banen heb ik meer dan 40 jaar geleden gebouwd. Een Fleischmann beginset uitgebreid met veel meer rails en wissels plus de toen beschikbare modellen Nederlandse locomotieven en wagons. Maar, een huwelijk, verhuizen, kinderen en werk waren aanleiding dat alles toch lange tijd in dozen terechtkwam.

Toen ik twee jaar terug alles weer heb opgepakt was het vanzelfsprekend om op basis hiervan voort te gaan. Van recente ontwikkelingen, zoals een programma om banen te ontwerpen, andere leveranciers van rails, digitaal rijden, decoders enzovoort had ik (nog) geen weet.

Ik had wel een idee van de wensen voor mijn nieuwe baan: Een buiten "ring" van twee sporen om twee-richting verkeer te kunnen rijden; ruime bogen (Fleischmann R4 en R3) voor de buiten-ring en een station met twee extra perrons (dus vijf sporen) alsmede een passeer-spoor voor goederen treinen, plus een kopspoor voor pendels. Voorts wilde ik dat alle treinen van de aanvoer-richtingen naar alle sporen van het station konden rijden, liefs tegelijkertijd. Bovendien wilde ik op alle sporen dat in twee richtingen gereden kon worden. Natuurlijk moesten treinen ook van richting kunnen veranderen en van de binnen- naar de buiten-baan kunnen rijden en vice versa. Het station zou daarbij als eerste keer-mogelijkheid kunnen dienen en twee extra sporen als andere keer-mogelijkheid.

Zoals gezegd heb ik de baan nooit formeel ontworpen, maar dit schematische overzicht uit programma Koploper geeft aan wat de baan in eerste instantie was en nu is.
.

Baanplan - Initieel.jpg (120.98 KiB) 2584 keer bekeken

.
Voor de bouw ben ik (zoals vroeger gebruikelijk was) gewoon railsjes en wissels in elkaar gaan schuiven en proberen hoe het allemaal op elkaar aansloot. Als het ergens niet uitkwam dan werd er op een andere plaats iets toegevoegd of weggehaald. En zelfs toen alles al reed en bedraad was heb ik stukken weggehaald en verplaatst, net zolang tot ik (redelijk) tevreden was.

Keerlussen

Bij N spoor is heel belangrijk dat er geen verbindingen worden gelegd die kortsluiting opleveren. Maar, om van rijrichting te kunnen veranderen moeten er toch keerlussen worden gemaakt. Het ligt voor de hand om dit bij de echte keer-locaties te doen, maar dan zou ik bij het station zes "keerlussen" moeten maken die door hun aard met een inrij en een uitrij sectie allemaal langer zouden zijn dan de beschikbare ruimte.

Ik heb dan ook gekozen om alle sporen "van links naar rechts" dezelfde polariteit te geven en de bochten van de hoofdbaan als keerlus in te richten. Zo ontstonden er vijf keerlussen. In de afbeelding links blokken 5, 10 en 31 en rechts blokken 2 en 7.
.

Baanplan - Keerlussen.jpg (105.45 KiB) 2584 keer bekeken

.
Opstelsporen (zie afbeelding, het lichtblauwe kader)

Soms moeten treinen van de hoofdbaan af, bijvoorbeeld als de klep omhoog moet. Daarvoor heb ik aan de linkerzijde opstelsporen gemaakt. In eerste instantie leek me vijf sporen genoeg. Inmiddels heb ik het uitgebreid tot 15 stuks, soms door een spoor in twee blokken te verdelen voor twee korte treinen. Helaas / gelukkig is dat inmiddels ook niet meer toereikend.
.

Opstelsporen met treinen.jpg (121.14 KiB) 2584 keer bekeken

.
De treinen kunnen de opstelsporen slechts op één manier bereiken. Dus of voorwaarts in en achterwaarts uit of omgekeerd. Dit gaat via het hoofdspoor (bovenaan, blok 4) en dat verstoort de regulieren treinenloop behoorlijk, met name omdat achterwaarts rijden langzaam moet. Het werkt, maar ik ben daar niet heel blij mee.

Pendelstation (zie afbeelding, het groene kader)

Later heb ik nog een paar extra sporen toegevoegd voor een pendelstation en iets wat ik voorlopig maar "industrieterrein" heb genoemd. Ik zie nog wel.

Schaduwstation (zie afbeelding, het oranje kader)

In het begin heb ik helemaal niet stilgestaan of er een schaduwstation zou moeten komen. Sterker nog, ik had er nog nooit van gehoord. Toch kwam daar al snel behoefte aan, maar ik had absoluut geen rekening gehouden met ruimte waar dat zou moeten komen. Uit nood heb ik aan de rechterzijde drie sporen geplaatst op de bevestigingsplaat van de rechter klep. Om de benodigde bochten mogelijk te maken heb ik aan de linker en rechter achterzijde van de klep een driehoek afgezaagd en van beweegbaar naar vast omgebouwd. Echt mooi is het niet en de bochten, met name in de uiterste hoek zijn me eigenlijk te scherp (radius R2 en zelfs een stukje R1).
.

Rechterplaat Bovenzijde.jpg (126.06 KiB) 2584 keer bekeken

.
Een oplettende lezer zal zien dat ook de drie sporen van het schaduwstation zonder voorzorgsmaatregelen kortsluiting zouden veroorzaken. Ieder spoor bestaat uit vier korte blokken. Ieder blok heeft twee bezetmelders, totaal dus acht bezetmelders per spoor. Ik heb de aanvoer van een (halve) bezetmelder module via een relais omschakelbaar gemaakt. Bij inrijden van een spoor staat het relais de ene kant uit en bij uitrijden de andere kant. Alle vier de blokken van zo'n spoor schakelen dus tegelijkertijd om.

Dat is zo'n beetje hoe mijn baan op dit moment is. Ik ben er best blij mee, maar toch ook niet. Het station is leuk maar heeft een paar grote nadelen. Het schaduwstation is eigenlijk knudde en de opstelsporen matig. Ik kom daar in een vervolg allemaal nog wel eens op terug.

[Raymond (UK)]

Hi Marco,

Je werkt erg netjes an het is heel informatief om te lezen. Ik rijd digitaal maar wil ook automatisch gaan rijden dus ik kan hier nog wat van op steken. Ik ga dit volgen.

[Sibbesuisje]

Hoi Marco,

Leuk draadjes dit. Super dat je de tijd neemt om uitgebreid alles toe te lichten, ik kijk uit naar het vervolg

[mjdb]

Wissels en wisselstraten

Eén van mijn wensen bij de bouw van de baan was dat de treinen van twee zijden alle sporen van het station zouden kunnen bereiken en dan liefst zo veel mogelijk gelijktijdig. Om dat mogelijk te maken heb je wissels nodig, veel wissels. En omdat de ruimte altijd beperkt is ontkom je niet aan kruiswissels, officieel Engelse wissels genoemd.
.

Station Sporen.jpg (124.65 KiB) 2464 keer bekeken

.
Aan de onderzijde van het station komen drie sporen van links; twee van de hoofdbaan plus een alternatief inhaal-spoor. Van die drie sporen uit kan een trein de zes sporen van het station inrijden of de twee sporen van de hoofdbaan volgen. Als bonus kan een stoptrein nog vanaf het alternatieve spoor het kopspoor van het station inrijden. Totaal zijn er hier 3 x (6+2) + 1 = 25 mogelijke routes mogelijk. Omdat deze ook in de andere richting bereden kunnen worden zijn er totaal 50 wisselstraten gedefinieerd.
.

Wissels Station Zuidzijde.jpg (113.74 KiB) 2464 keer bekeken

.
Aan de bovenzijde van het station zijn er nog meer mogelijkheden. De twee sporen van de hoofdbaan plus het alternatieve spoor komen van links en uit het station komen zes sporen. Deze kunnen aan de rechterzijde op vier sporen aansluiten, wederom de twee van de hoofdbaan plus twee sporen van de rechter keer-mogelijkheid. Al met al zijn hier (3 + 6) x 4 = 36 routes mogelijk. Ook deze kunnen in twee richtingen bereden worden, dat maakt dan 72 wisselstraten. En, omdat voor sommige verbindingen ook alternatieven bestaan zijn hier meer dan 100 wisselstraten mogelijk. Ik heb deze in programma Koploper ook allemaal gedefinieerd. Ter zijde, ik weet dat er ook programma's bestaan die dit soort wisselstraten zelf uitzoeken, maar dat is voor nu niet relevant. Ik kom daar in een later tijdstip nog wel eens op terug.
.

Wissels Station Noordzijde.jpg (102.02 KiB) 2464 keer bekeken

.
Met deze overdaad aan routes is het mogelijk om zes treinen tegelijk het station in, respectievelijk uit te laten rijden. Het is een bijzonder leuk gezicht en altijd imponerend voor toeschouwers. Bij Station Noordzijde kunnen vier treinen tegelijkertijd een eigen route rijden. Als ze langs elkaar rijden (en alles gaat goed) vind ik dat best spectaculair voor een hobby-baan.
.

Station met treinen.jpg (117.86 KiB) 2464 keer bekeken

.
Helaas, al deze mogelijkheden hebben ook een nadeel. Al die wissels aan elkaar en na elkaar maken de boel heel kwetsbaar en storingsgevoelig. Ik heb me dat veel te laat gerealiseerd. Ik wist wel dat ik geen S-bochten in een wisselstraat moest opnemen; dat is op een zeldzame uitzondering na ook gelukt. Iedere trein kan meestal in een vloeiende boog het station in of uitrijden.

De wissels, en met name de Engelse wissels, van Fleischmann zijn hobbelig. De Engelse wissels zijn in het midden iets verhoogd. Dat zal wel nodig zijn vanwege het mechaniek eronder, maar voor een trein is het dus een soort verkeersdrempel. Aan de zuidzijde, waar ik zes Engelse wissels aaneen heb lijkt een doorgaande trein wel een kleine achtbaan te berijden.

Omdat ik met veel (oer)oud materieel rijdt en ook mijn wissels voor een groot deel uit dezelfde oertijd stammen is niet ieder onderdeel meer even perfect (dit is een understatement). Kortsluitingen op de wissels komen dan ook regelmatig voor. Een ander euvel met aansluitende wissels is dat er veel niet-geleidende stukjes rails achter elkaar voorkomen waardoor een locomotief stil valt. Het is me voor beide problemen niet gelukt om een oplossing bij de wissels te vinden.

Ik probeer oplossingen en work-arounds te vinden. Daar ga ik later nog op in met een thema "kortsluiting" en "haperende stroomafname".

Een alternatief is om de huidige baan af te danken en opnieuw te beginnen. Eerst maar eens de beschijving van de huidige baan afronden.

Een ander punt is dat een trein die (met name aan de noordzijde) een grote oversteek maakt op het wisselcomplex alle kruisende treinen tegenhoudt. Dus, terwijl in theorie heel veel treinen tegelijkertijd en parallel kunnen rijden komt het in de praktijk erop neer dat links en rechts treinen staan te wachten. De massaal in- en uitrijdende treinen waar ik hierboven over schreef lukken eigenlijk alleen als je dit handmatig regisseert en instelt. Ook dit valt dus tegen.

[Rtoonen]

Indrukwekkende wisselstraten. Prachtig gezicht. Ik heb ook een aantal (moderne) Engelse wissels van Fleischmann in gebruik en herken de problemen. Sommige kleine wagonnetjes zoals tankwagens hobbelen er behoorlijk overheen. Ik heb maar 1 loc die soms een kortsluiting geeft op die wissels en dat is een nieuwe NS 2453 van Piko. Misschien staan de wielen niet helemaal goed op de as. Nog niet gecontroleerd.

Ik gebruik ook de FLM wisselaandrijvingen en heb gemerkt dat deze vooral bij de kruiswissels op den duur blijven hangen. Even met de hand omzetten en wat contactspray werkt dan wel tijdelijk. Omdat ik de wisselkasten heb weggewerkt (omgedraaid) is dat soms even lastig, tegenwoordig hou ik daar rekening mee door een kleine opening thv het omzetpalletje over te laten. Wat ook helpt is van wissels die blijven hangen de eindschakeling te verwijderen. Ik heb de meeste nu gedaan, de overige doe ik als ze beginnen te storen. Als je ze dan openmaakt blijken de contactjes van de eindafschakeling behoorlijk vervuild. Overbruggen met een dun draadje verhelpt de problemen en de wissels worden dan een stuk betrouwbaarder. Wel uitkijken met de wisselschakelaar. Als die blijft hangen brandt de aandrijving prompt door. Is mij 2 keer overkomen.

Veel succes met de baan.

Groet,
Rob

[mjdb]

Wisselaansturing

Heel lang geleden werden wissels uitsluitend met magneetspoelen bewogen, of zelfs nog met de hand. Toen ik twee jaar geleden opnieuw begon waren servo's het je-van-het. Ik heb een start-setje servo's besteld bij Digikeijs en ben daar eerst maar eens me begonnen.

Ik had geen idee hoe ik die moest installeren en van forums zoals dit had ik nog nooit gehoord. Uit onwetendheid heb ik gekozen voor de directe koppeling: een gat onder het hefboompje van de wissel en een staaldraadje letterlijk daar dwars doorheen. Het staaldraadje aan een servo-armpje gemonteerd, even prutsen bij het doorheen steken van het wissel hefboompje en dan de servo met schroefjes vastzetten. Het werkt allemaal wel, maar de instelling van de begrenzingen is super kritisch.

Het instellen van de Digikeijs modules functioneert, maar is niet heel simpel, met name omdat je voor iedere nieuwe instelling eerst een knopje op de module moet indrukken. Als je iets verkeerd doet, of er hapert iets, geef je de module zo maar een nieuwe adres-reeks in plaats van dat je een servo aan het instellen bent. Ook het stapje voor stapje laten bewegen van de servo bij het instellen lijkt aardig maar heeft net een ander resultaat dan wanneer de servo met één commando naar z'n eind-positie wordt gestuurd. Ik las overigens dat ze nu modules hebben die anders werken. Dat lijkt me zinvol.

Enfin, nadat de eerste servo's werkten kwam ik tot de conclusie dat ik meer dan twaalf van dat soort modules met ieder vier servo's nodig zou hebben. Dat telt financieel aardig op. Daarom heb ik een zending van 50 servo's bij Ali besteld. Ik ben beroepsmatig automatiseerder geweest en had al wat geëxperimenteerd mat Raspberry Pi's. De aansturing van servo's is iets voor Arduino's en dat lijkt allemaal op elkaar. Ik had daar echt zin in. Er zijn speciale uitbreidings-modules voor Arduino's voor de aansturing van 16 servo's ieder, dus dat was al met al financieel prima te overzien.

Ali leverde snel, en de servo's waren daarna in een mum van tijd geïnstalleerd. Het programmeren van een Arduino bleek een peulenschil en in no time had ik een programma waarmee ik simpel iedere servo kon instellen met de juiste waarde voor rechtdoor en voor afbuigen. Voor de koppeling van DCC commando's van de centrale naar de Arduino heb ik een simpel schema van internet gevolgd met een opto-coupler, een diode en wat weerstanden. Na een schakel-commando ging iedere wissel gemoedelijk van de ene naar de andere positie, precies zoals ik het hebben wilde.

Echter, helaas, wanhoop.

Toen ik op een gegeven moment de treinen automatisch liet rijden sloeg de Arduino op hol, of eigenlijk de uitbreidings-modules die de servo's aanstuurden, maar dat heb ik pas later uitgevonden. Alle servo's gingen met al hun kracht een paar keer per seconde (!) van de ene uiterste stand naar de andere uiterste stand. De wissels werden gemarteld en geforceerd. Diverse hefboompjes werden gemold en meerdere wissels onherstelbaar beschadigd. Uitschakelen van de Arduino maakte geen verschil. Pas toen ik de hoofdschakelaar had uitgezet stopte het geweld.

Oeps. Een dure les.

Tot in mijn diepste wezen gefrustreerd heb ik de Servo's weer verwijderd. Ik heb de kapotte wissels vervangen en de magnetische wissel-aandrijvingen die ik nog van vroeger had gemonteerd. Toch maar Digikeijs modules gekocht, ook voor de wissels waar ik geen magneetspoelen voor had. Uiteindelijk werkte het allemaal en gingen de wissel met een traditionele klik om.

Inmiddels heb ik uitgevonden dat de treinen, in combinatie met DCC commando's op de rails, wanneer ze over de Arduino-servo-modules rijden zó veel inductie opwekken dat de modules volledig van slag raken. Misschien zullen sommige lezers zeggen 'dat wist ik allang'. Ik nu ook.

Later zal ik meer vertellen over het gebruik van Arduino's en hoe ik het hiervoor genoemde probleem heb opgelost.

[shoven]

Jammer om te horen Marco. Er zijn inderdaad systemen waarbij het veel simpeler is om je servo in te stellen. Zelf gebruik ik al jaren de Servoswitches van Rosoft, een kind kan de was doen.
Heel leuk om zo je ervaring te delen, ga vooral door.

Je baan ziet er indrukwekkend uit. Zie ik goed dat een deel van de wissels ondervloerse aandrijving heeft en een deel niet?

[railrene]

Beste Marco,

Dankjewel voor de uitvoerige beschrijvingen hierboven. Erg goed leesvoer. Ik ben zeer nieuwsgierig naar het Arduino-servo verhaal. Ook ik heb een setje servoos van Digikeijs, maar heb ook wat losse servo's gekocht en was me aan het beraden op een alternatieve aansturing daarvan (al dat spul is ook helemaal niet zo makkelijk te krijgen op dit moment).

Van het probleem wat jij noemt had ik nog niet gehoord, dus dank voor de waarschuwing. En als je de oplossing weet....

Mvg,
René

[mjdb]

Alternatieve Servo's

Zie ik goed dat een deel van de wissels ondervloerse aandrijving heeft en een deel niet?

Jazeker Steven, dat heb je heel goed gezien. Ik heb een tijdje met magneetspoelen gewerkt, maar die hebben ook hun mankementen. Iedere keer dat zo'n wissel niet omschakelt leidt dat toch weer tot gedoe op de baan. Op z'n minst een spookmelding en als het tegenzit een botsing en ontsporing.

Rob Toonen heeft hiervoor al aangegeven dat een oorzaak daarvoor kan zijn vervuilde contacten van de eind-afschakeling. Ik had daar niet eerder bij stilgestaan maar het klinkt heel plausibel.

Om van die storingen af te zijn wilde ik toch weer servo's toepasssen. Echter, onder de baan had ik inmiddels leidingen en besturingsmodules geplaatst. Daar was dus geen plaats meer voor klassieke servo's. Bij Ali zag ik echter micro servo's. Die worden bijvoorbeeld gebruikt bij modelvliegtuigen omdat ze een stuk kleiner en lichter zijn dan hun grote broertjes.
.

Micro servo's.jpg (50.97 KiB) 2237 keer bekeken

.
Op de foto zie je de micro-servo's boven de gaten van de oude servo's. Het grote verschil is dat deze servo's heen-en-weer bewegen (lateraal) in plaats van draaiend. Ze zijn makkelijk te monteren en worden elektrisch hetzelfde aangestuurd als normale servo's. Ik heb gekozen voor deze praktische oplossing boven de esthetisch mooiere variant onder de baan. Echt natuurgetrouw zal het toch niet meer worden.

[mjdb]

Toch maar weer Arduino's

Ik ben zeer nieuwsgierig naar het Arduino-servo verhaal.

Hierboven heb ik beschreven hoe mijn eerste gebruik van Arduino's tot storing en grote schade heeft geleid. Natuurlijk heb ik onderzoek gedaan en een paar lessen geleerd. Let wel, ik ben geen specialist. Als er lezers zijn die een betere uitleg hebben hoor ik dat graag.

Drie draadjes

Aan een servo zitten drie draadjes vast. Eén voor de massa, één voor de spanning en één voor het stuur-signaal. Deze drie draadjes lopen samen tot aan een stekkertje dat op de besturings-module wordt aangesloten. Als je zelf de aansturing wilt programmeeren lijkt het aantrekkelijk om de massa en de spanning apart ('snel') op een nabijgelegen punt aan te sluiten. Een Arduino kan toch niet de benodigde voedings-spanning van een servo leveren, dus ik had een aparte krachtige 5 volt voorziening geïnstalleerd. En de massa-leiding is ook overal aanwezig. De draad voor de aansturing liep echter een stuk verder naar de Arduino PWM (Pulse Width Modulation) uitbreiding die het stuur-signaal leverde.

Door deze aansluitmethode had ik in feite een heel grote antenne gemaakt. Denk aan een verkeerslus onder een autoweg die een voorbij rijdende auto kan detecteren. Wel, iedere servo had zo een eigen antenne en allemaal samen konden ze een enorme krachtige verstoring van de elektronica verzorgen. En aldus geschiedde het.

Bij de nieuwe servo's laat ik nu ook alle drie de draden samen tot vlak bij de aansturings-module lopen en pas daar worden ze aangesloten.

Spanning uitschakelen

Wanneer een servo continu op de spanning is aangesloten is ook de servo-chip continu actief. Als een servo ook nog tegen een wissel staat te 'duwen' omdat deze nèt niet verder kan wordt de servo ook nog eens warm tot heet. Ook reageeert de servo dan op alle signalen (ook storingen) die via de signaal-draad binnenkomen. Kortom, als een servo niets te doen heeft moet de spanning er af. Ik heb dat met een simpel relais gedaan, steeds voor een groepje wissels/servo's die vaak samen worden geschakeld. In het Arduino programma heb ik ingebouwd dat, als er iets moet worden ingesteld, het relais aan gaat en 50 milli-seconden later worden de servo-commando's gegeven. Na het laatste commando wacht het relais nog twee seconden om de servo's gelegenheid te geven de commando's uit te voeren en dan schakelt het relais uit.

Meerdere Arduino's

In plaats van één Arduino die via uitbreidingsmodules alle wissels aanstuurt heb ik gekozen voor meerdere Arduino's die ieder slechts een beperkt aantal servo's aansturen. Ik gebruik de Arduino Nano die ik in bulk bij Ali bestel samen met montageprints met schroefconnectoren en USB aansluitkabels. Ik plaats de betreffende Arduino zo dicht als maar kan bij de bijbehorende servo's zodat de draadjes zo kort mogelijk zijn. Een Arduino Nano kan als het moet tot twaalf servo's aansturen.

Programma trucjes

Het Arduino programma 'luistert' naar DCC commando's en reageert dan op de commando's voor de 'eigen' wissels. Ik heb gemerkt dat zolang er DCC commando's komen de servo's soms onrustig en schokkend reageren. Ik vermoed ook hier een één of andere vorm van storing. Ik heb dit omzeild door op het moment dat een DCC commando binnenkomt de servo's in het programma af te koppelen (detach) en meteen na het DCC commando weer aan te koppelen (attach) en door te gaan met de stuur-commando's aan de servo's.

Geen idee of dit allemaal de beste of optimale oplossingen waren, maar voor mij werkt het vooralsnog heel bevredigend.

[shoven]

Interessant. Ik heb hier al eens geprutst met de DCCNEXT, dat is een decoder die ook servo's kan aansturen. Voor een tientje koop je de set, even in elkaar solderen en je kunt 12 servo's aansturen. Het ding is gebaseerd op de Arduino en je kunt het ook zo programmeren.
Dit is verreweg de goedkoopste servo-oplossing die ik ken.

[mjdb]

... DCCNEXT ...
Dit is verreweg de goedkoopste servo-oplossing die ik ken.

Dat ziet er inderdaad heel interessant uit.

Ik herken links de onderdelen voor de DCC interface.

Benieuwd of ik hem ook zonder het bijbehorende eigen programma zelf kan programmeren.

Misschien moet ik er ook maar eens een bestellen om mee te experimenteren.

[shoven]

Je kunt het bijbehorende programma simpel zelf aanpassen via de Arduino IDE. Dan is het suffe werk (zoals het DCC-signaal herkennen en verwerken) al voor je gedaan en kun je je bezighouden met de interessantere zaken.
Let op dat je bij de eerste DCC Next ook zo'n USB-interface-dingetje mee bestelt (nodig om verbinding te maken met het ding).

[mjdb]

Infrarood Bezetmelders

Bij de primaire bouw van de baan heb ik alle blokken ingericht met drie bezetmelders op basis van stroomverbruik. Een korte sectie bij in- en uit-rijden en een lange sectie in het midden. Ieder blok was lang genoeg voor de langste trein. Het aantal blokken is natuurlijk altijd beperkt en als er veel treinen op de baan zijn blijven er maar weinig blokken over om naar toe te rijden. Uiteindelijk staan er meer treinen stil op een vrij blok te wachten dan dat er treinen rijden. Daarom heb ik blokken herverdeeld en korter gemaakt. Ieder kort blok heeft slechts een inrij- en een uitrij-bezetmelder en in het midden een niet gedetecteerde sectie. Met meer blokken kunnen er meer treinen rijden.

Bij de opstelsporen kunnen treinen voorwaarts of achterwaarts inrijden. Bij achterwaarts rijden kunnen de wagons niet gedetecteerd worden op basis van stroomdetectie. Treinen met verlichting of een stuurstand-rijtuig worden weer wel gedetecteerd. Treinen die voorwaarts rijden ook. Al met al is het niet mogelijk om met stroomdetectie alle treinen in alle opstel-blokken in alle situaties betrouwbaar te detecteren.

Ik heb daarom een aantal opstel-blokken vlak voor het stootblok uitgerust met infrarood detectoren. Zo'n detector werkt met een infrarood led die infrarood licht uitzendt en een transistor die gevoelig is voor infrarood licht. Als er IR licht op valt gaat de transistor geleiden en als er geen IR licht op valt geleidt de transistor niet (hij 'spert'). Met de juiste combinatie van spanning en een weerstand kan de mate van geleiding van de IR transistor door een Arduino worden gemeten. In het programma wordt dat vertaald naar een getals-waarde tussen 0 en 1024 en daarmee kan de mate van geleiding en dus de hoeveelheid IR licht die op de transistor valt worden vastgesteld (voor sommige lezers is dit misschien oude koek).

Traditioneel wordt zo'n combinatie van IR zender en IR ontvanger gebruikt als een lichtsluis. Als de infrarood lichtstraal wordt onderbroken reageert de ontvanger en geeft een signaal af. Denk aan het binnengaan van een winkel. Ik maak echter gebruik van reflectie. Zowel de infrarood led als de infrarood transistor heb ik in de baan tussen de rails ingebouwd en ze 'kijken' alletwee naar boven. De led straalt omhoog in het niets en de transistor kijkt omhoog en ontvangt normaal gesproken ook niets. Pas als er iets vlak boven dit duo wordt gehouden zal het infrarood licht (gedeeltelijk) weerkaatsen en op de transistor terecht komen. Deze zal daarop (een beetje) gaan geleiden, hetgeen door een Arduino kan worden vastgesteld. Aldus 'weet' het programma dat er 'iets' boven de ontvanger is: een loc, een wagon of zelfs de koppeling tussen twee wagons. Door een juiste plaatsing van de IR led en de IR transistor kan de locatie van de trein zeer exact worden vastgesteld.

Omdat de onderzijde van wagons en locomotieven veelal zwart is wordt er maar weinig IR licht teruggekaatst. De hoeveelheid IR licht die een koppeling terugkaatst is nog veel geringer. Het programma moet dus zó worden ingesteld dat het al op een kleine hoeveelheid IR licht reageert. Zonder reflectie zal het programma een getalswaard meten die varieert tussen 1000 en 1024. Hoog betekent donker, geen reflectie. Als je er een wit papiertje boven houdt zal het programma een waarde kunnen meten van 300, 200 of zelfs 50. Laag betekent veel ontvangst, dus veel reflectie. Bij een donkere wagon zal de reflectie vaak zó gering zijn dat misschien slechts een waarde van 900 of 950 wordt gemeten. Om het programma daarop te laten reageren zul je een drempelwaarde moeten instellen van bijvoorbeeld 980. Dat is dus behoorlijk 'kritisch' en gevoelig voor ruis.

Knipperen

Invallend zonlicht, een felle lamp of temperatuurverschillen hebben invloed op hetgeen de IR transistor ontvangt. Dat kan leiden tot valse detectie hetgeen natuurlijk ongewenst is. Om deze invloed uit te sluiten laat ik de IR led knipperen. De detectie werkt dan als volgt. Als er geen wagon aanwezig is ontvangt de IR transistor geen reflectie. Of de IR led dan aan is of uit maakt geen verschil. De transistor zal in het programma steeds dezelfde waarde opleveren. Als het verder donker is zal deze waarde bijvoorbeeld tusssen 1000 en 1024 liggen. Maar, als er veel omgevingslicht is (zon) kan deze waarde ook rond de 800 of zelfs rond de 600 liggen. Zolang het programma maar geen verandering vaststelt als de led aan of uit is zal het programma concluderen dat er geen reflectie, en dus geen trein is.

Maar, wanneer er een trein boven de detector staat zal de IR transistor verschillende waarden detecteren. In donker bijvoorbeeld boven de 1000 als de led uit is en rond de 900 als de led aan is. Bij veel omgevingslicht kunnen de gemeten waarden bijvoorbeeld 800 (=uit) en 700 (=aan) zijn. Zolang er maar een redelijk verschil is kan het programma vaststellen dat er sprake is van reflectie en dus dat er een trein aanwezig is. Ik houd zelf een procentuele verandering aan van 5% tot 8% aan tussen de twee waarden om van detectie te spreken. Om kleine verstoringen en ruis uit te sluiten moeten drie opéénvolgende metingen hetzelfde resultaat geven om het programma een bezetmelding te laten doorgeven aan de centrale. Ik laat de led zo'n 20 keer per seconde knipperen. Daarmee is de reactietijd 150 milliseconden.

Voor de technisch geïnteresseerden. Ik gebruik een Arduino Nano. Hiermee kan ik zes IR detectoren bedienen. De zes IR leds worden op zes binaire pinnen aangesloten. De IR transistoren of zes analoge pinnen, allemaal met een externe pull-up weerstand van 5k. De resultaten van de bezet-detectie worden via zes binaire pinnen doorgegeven aan een commerciële GND bezetmeld-module, bijvoorbeeld van Digikeijs of van Domburg Train Support.

Heel korte blokken
.

Korte blokken met IR detectoren.jpg (77.79 KiB) 2097 keer bekeken

.
Sommige van mijn wisselstraten zijn best lang. Om de zorgen dat treinen zo'n wisselstraat niet heel lang bezet houden heb ik sommige rail-tussen-stukken ook van IR detectoren voorzien. Ook hier luistert de exacte positie-vaststelling zeer nauw omdat ik soms een korte trein, bijvoorbeeld een Hondekop, nét in het korte blok kan laten stoppen. Ook dit werkt zeer naar tevredenheid.

[PaulRoman]

Toch maar weer Arduino's

...
Hierboven heb ik beschreven hoe mijn eerste gebruik van Arduino's tot storing en grote schade heeft geleid. Natuurlijk heb ik onderzoek gedaan en een paar lessen geleerd. Let wel, ik ben geen specialist. Als er lezers zijn die een betere uitleg hebben hoor ik dat graag.
...
Geen idee of dit allemaal de beste of optimale oplossingen waren, maar voor mij werkt het vooralsnog heel bevredigend.
...

Je zou je verhaal over je Arduino/servo problemen eens op het BeneluxSpoor forum kunnen plaatsen. Dan zwengel je waarschijnlijk wel een hele discussie aan, maar er zitten daar zeker elektronica specialisten die je wat wijzer kunnen maken.

Infrarood Bezetmelders
....
Bij de opstelsporen kunnen treinen voorwaarts of achterwaarts inrijden. Bij achterwaarts rijden kunnen de wagons niet gedetecteerd worden op basis van stroomdetectie. Treinen met verlichting of een stuurstand-rijtuig worden weer wel gedetecteerd. Treinen die voorwaarts rijden ook. Al met al is het niet mogelijk om met stroomdetectie alle treinen in alle opstel-blokken in alle situaties betrouwbaar te detecteren.
....

Als je wagons zonder verlichting voorziet van wat weerstandslak over de het geisoleerde wiel en de as, of een smd-weerstandje van 10 kOhm, kunnen ook deze wagons middels stroomdetectie worden gedetecteerd. Maar IR-detectie werkt natuurlijk altijd, mits er geen verstoringen door omgevingslicht optreden. Jouw truc met het knipperen is ingenieus, en blijkbaar werkt het.
Ook zou je kunnen overwegen gemoduleerde IR-detectie te gebruiken, zodat omgevingslicht op de detectie geen invloed heeft. Zie bv. https://www.floodland.nl/aim/info_lichtsluis_1.htm waar een Sharp IS471F wordt gebruikt.

Groet,

Paul

[mjdb]

Ook zou je kunnen overwegen gemoduleerde IR-detectie te gebruiken, zodat omgevingslicht op de detectie geen invloed heeft.

Hallo Paul,

Dank voor je reactie. Ik heb de link bekeken. De chip gebruikt gemoduleerd IR licht wat een deftig woord is voor knipperen. Ook ik heb mijn oplossing op internet gevonden. Het werkt prima.

De methode met reflectie van onderaf vind ik prettiger werken dan een lichtsluis, ook al vanwege het geringere ruimtebeslag.

Marco

[mjdb]

Kortsluiting

Kortsluiting is een van de grootste problemen op mijn baan, niet alleen qua oorzaak, maar ook qua gevolgen.
Ik heb twee bronnen van kortsluiting: (kruis)wissels en keerlussen. Op dat laatste fenomeen ga ik later nog apart in.
Mede door mijn gevarieerde oude materieel rijden lang niet alle treinen soepel over mijn wisselstraten. Ik heb een mooie tweedehands Koploper, maar helaas zorgt deze voor het merendeel van de kortsluitingen.

Bij een kortsluiting schakelt het systeem uit; tot zover niets bijzonders. Helaas verliest het besturingsprogramma (Koploper) na één of meerdere kortsluitingen de controle over de digitale centrale (Z21). De treinen blijven dan ongecontroleerd rijden en alleen de hoofdschakelaar biedt nog een oplossing. Ik heb op dit forum en het Koploper forum hierover al geschreven en met mijn leverancier contact gehad. Ik heb alle voorgestelde oplossingen geprobeerd (PC gewisseld, usb kabels, communicatie-snelheden, protocollen, andere digitale centrale - van DR5000 naar Z21, enzovoort). Ik heb zelfs even iTrain geprobeerd in plaats van Koploper. Ook daar kom ik ook nog op terug. Helaas heeft niets geholpen om dit gevolg op te lossen.

Er blijft maar één oplossing over: zorgen dat er geen kortsluitingen meer optreden. Toch klinkt dit makkelijker dan het is. De baan is er nu eenmaal en deze is gemaakt van Fleischmann rails en Fleischmann (kruis)wissels. En ook het rollend materieel is zoals het is met bepaalde flens-afmetingen en vele andere onvolkomenheden.

Bij andere leveranciers (bijvoorbeeld Peco) is de oplossing gezocht (en gevonden) door de puntstukken (de 'Frog') in de wissels elektrisch om te schakelen, afhankelijk van de afbuig-richting. Daarmee haal je het kortsluit-punt effectief weg. Alleen bij Fleischmann is dit niet zo maar te doen.

Toch ben ik er aan begonnen.

Een Fleischmann kruiswissel heeft vier puntstukken die zeer dicht bij elkaar komen. Deze zijn intern met de overeenkomende rails verbonden en staan dus steeds onder (tegengestelde) spanning. Dat is ook het punt waar de kortsluitingen optreden, met name bij afbuigen. Om dit op te lossen moest ik zorgen dat het puntstuk voor de niet gebruikte richting steeds spanningsloos werd. De wel gebruikte richting moest dan juist wel spanning krijgen.

Wissels opereren

Daarvoor was het nodig om de wissels te opereren en de interne verbindingen te verwijderen. Dat bleek te doen.
Daarna heb ik de wissels teruggeplaatst. De overeenkomende binnenste rail-stukken heb ik geïsoleerd gelaten van de rail-stukken van de aansluitende rails of andere wissels. Aldus waren de puntstukken inclusief de binnenste rail-deeltjes effectief spanningsloos.
.

Geisoleerde puntstukken.jpg (71.7 KiB) 1991 keer bekeken

.
Het aanbieden van de juiste spanning heb ik geregeld via relais. Steeds vier relais per kruiswissel en twee relais voor een gewone wissel. Het is niet mogelijk om twee naast elkaar liggende puntstukken samen om te schakelen om aldus maar één relais te gebruiken. Dit omschakelen zou namelijk moeten gebeuren als de wissel-tong exact in de middenstand is om zo een kortsluiting die ontstaat doordat de wissel-tong nog tegen de verkeerde rails aanligt te vermijden.
.

Puntstuk relais.jpg (124.18 KiB) 1991 keer bekeken

.
De benodigde relais heb ik weer bij Ali besteld en met een Arduino aangestuurd.

De relais worden door Koploper geschakeld als onderdeel van het instellen van een wisselstraat. Eerst worden alle niet gebruikte richtingen spanningsloos gemaakt, dan worden de wissels in de juiste stand gezet en tot slot worden de benodigde puntstukken van spanning voorzien.
.

Koploper lampjes.JPG (100.34 KiB) 1991 keer bekeken

.
In Koploper worden geschakelde apparaten met een gloeilamp-symbool aangeduid. Bij iedere kruiswissel heb ik zo steeds vier 'lampjes'. Bij een passage zullen er steeds twee aan moeten zijn en twee uit.

Ben ik er blij mee? Niet echt. Ik vind de overdaad aan zichtbare draadjes op de baan niet fijn. Ook de doorloop van de wisselstraten is nóg problematischer geworden omdat stabiele rail-schoentjes nu ontbreken. Voor het plaatsen van kunststof rail-schoentjes moet zo'n hele wisselstraat worden gedemonteerd en dat is iets waar ik niet meer aan wil beginnen. Ik probeer de verbindingen met UV kunsthars dicht te maken.

Het blijft behelpen.

[mjdb]

Pratende Spoken

Ongetwijfeld heeft vrijwel ieder programma een methode om vast te stellen dat een trein ergens rijdt waar hij niet hoort te zijn. In het programma Koploper wordt zoiets een Spooktrein genoemd. Ik ken andere programma's niet maar het zou zo maar kunnen dat dit overal zo is. Zo'n Spooktrein ontstaan bijvoorbeeld doordat een wissel niet goed is omgegaan of wanneer een trein niet stopt, terwijl dit wel zou moeten. Wanneer de trein vervolgens in een blok terecht komt waar deze niet hoort te zijn laat het programma een waarschuwend geluid horen en activeert een noodstop. Alle treinen komen dan acuut tot stilstand. Je moet daarna gaan speuren en puzzelen welke trein de oorzaak was.

Helaas ontstaan er soms ook wel eens onterechte spookmeldingen. Dit kan zijn omdat de staart van een trein nog in een voorgaand blok staat en een wagon of stuurstand soms wel en soms niet contact maakt. Als in zo'n geval het systeem een noodstop maakt kun je lang zoeken naar een oorzaak die er eigenlijk niet is. Ook kun je zelf even rails aanraken omdat je iets aan je baan aan het doen bent, zoals schoonmaken, een wagon of locomotief plaatsen etcetera. Dan is er wel sprake van een onverwachte bezetmelding, maar niet van een Spooktrein. En soms is de spookmelding wel terecht, maar kan de situatie niet meteen kwaad. In al deze gevallen is het plezierig als niet alles meteen stopt maar je zelf een beslissing kunt nemen.

Het aantal mogelijkheden om met regels en acties vast te stellen wat er op de baan gebeurt en om daar invloed op uit te oefenen is in programma Koploper eindeloos groot. Als alternatief voor de standaard spookmeldingen heb ik het volgende gemaakt. Ik heb voor ieder blok een regel gemaakt (in Koploper: een Logische Actie) om vast te stellen of het blok vrij is en niet gereserveerd voor een trein die er naartoe op weg is. Tevens heb ik voor ieder blok een regel (Logische Actie) gemaakt die actief wordt indien één van de bezetmelders van dat blok getriggert wordt. Door deze twee regels per blok te combineren in een nieuwe regel 'weet' het programma niet alleen dat er een Spookmelding is, maar ook in welk blok dit is.

Van internet heb ik een verzamel-bestand gehaald met wav-geluidsbestanden die alle getallen onder de honderd uitspreken. Door nu het juiste geluidsbestand te combineren met een regel zoals hiervoor kan de PC hardop uitspreken in welk blok de spookmelding is. In Koploper gaat dit met een zogenoemde Speciale Actie. Ik laat het programma dan geen noodstop uitvoeren, maar wel stop ik al het automatisch rijden. De treinen komen dan na een tijdje ook tot stilstand, maar op een logische manier.

Doordat ik hoor waar de spookmelding is kan ik meteen kijken wat er aan de hand is en of het kwaad kan. Zonodig druk ik zelf op de knop voor de noodstop en anders activeer ik in het programma het automatisch rijden opnieuw en gaat alles verder alsof er niets is gebeurd.

In programma Koploper zijn er ook heel veel instellingen om de werking van de spookmeldingen te beïnvloeden, maar de hiervoor genoemde methodiek vind ik plezieriger en behulpzamer.

[mjdb]

Seinen via Arduino

Met een redelijk grote baan en vrij veel blokken is het natuurlijk erg leuk om seinen naast de rails te plaatsen. Los van de paaltjes (daarover later meer) is de elektrische aansturing van de seinen van belang.

Voor ieder blok heb je in theorie aan de twee uiteinden een sein nodig; tenminste als die blokken in twee richtingen bereden mogen worden. Blokken in een schaduwstation of bij opstelsporen kunnen natuurlijk ook zonder seinen. Voor 40 rij-blokken en stations-blokken moet je dan 40 x 2 x 3 = 240 leds aansturen.

Wanneer je commerciële wissel-aansturingen gebruikt, die bijvoorbeeld 16 uitgangen hebben, kom je aldus op wel 15 stuks. Dat is behoorlijk prijzig. Kortom, reden genoeg om een Arduino in te zetten! De door mij gebruikte koppeling tussen het DCC signaal en de Arduino wordt bijvoorbeeld hier beschreven: https://www.n-spoorforum.nl/viewtopic.php?f=72&t=16235
.

20220210_121135.jpg (37.04 KiB) 1680 keer bekeken

.
Nu had ik nog van eerdere experimenten met wissel-aansturing zogenaamde PWM uitbreidingsmodules liggen *). PWM staat voor Pulse Width Modulation. Het aardige hiervan is dat je leds niet alleen aan of uit kunt zetten, maar ook dat je elektronisch de helderheid kunt regelen. Omdat rode, gele en groene leds niet allemaal even helder stralen kun je de helderheid onderling afstemmen. Het is zelfs denkbaar om een dag- en een nachtstand toe te passen. Deze PWM modules worden vaak gebruikt voor de aansturing van servo's. Daartoe zitten er bij de 16 uitgangen ook een plus pin voor de spanning en een ground pin voor massa. Deze zijn niet nodig. Ik gebruik voor de sein-leds alleen de signaal pin.

De seinen worden aangestuurd door het besturingsprogramma, bijvoorbeeld Koploper. Een drie-licht sein heeft tenminste drie standen en daarmee twee DCC adressen met ieder een aan of uit stand. Deze worden ook wel afbuigen of rechtdoor genoemd omdat ze zijn gebaseerd op wissel-aansturing.

Op zich is het aantal DCC adressen nauwelijks beperkt. Toch vond ik het aardig om per sein slechts één adres te gebruiken. Ik gebruik de serie vanaf 201, hiermee stel ik twee sein-standen in, groen en geel. Voor rood wordt eerst de instructie geel gegeven op het adres van het gewenste sein en vervolgens een tweede DCC instructie op adres 200 voor rood. Dit tweede adres 200 is voor alle seinen hetzelfde. Het aardige is dat de omschakeling van groen naar rood hierdoor altijd via een tussenstap geel gaat, net zoals in het echt.

Het Arduino programma (de sketch) 'kijkt' bij iedere loop of er een nieuw relevant DCC signaal binnenkomt. In een interne tabel wordt dan de nieuwe gewenste stand voor het betreffende sein opgeslagen. Dat is een korte handeling waardoor het programma meteen weer klaar is om een volgend signaal te verwerken. Wanneer adres 200 binnenkomt past het programma de tabel aan (van geel naar rood) voor het voorgaande ontvangen DCC adres.

Het 'echte' instellen van de seinen wordt in het tweede deel van de loop afgehandeld; iedere loop-ronde een volgend sein. Ook als er geen nieuwe DCC instructies binnenkomen zal het programma dus continu de sein-standen verversen. Dit zorgt er voor dat eventuele storingen en ruis tussen de Arduino en de PWM modules heel snel worden hersteld.

Een voordeel van de PWM modules is ook dat deze vrij klein zijn en dicht bij de seinen onder de baan kunnen worden gemonteerd. Ze hebben slechts vier draadjes nodig voor de aansturing (plus, massa en twee signalen).

*) Ik gebruik deze PWM modules: https://www.tinytronics.nl/shop/nl/mech ... ng-pca9685