Meerdere centrales op 1 baan

[Geert]

Naar aanleiding van twee recente draadjes proberen een schakeling te ontwerpen die dit probleem mogelijk kan oplossen.

Meerdere digitale centrales - hoe de rails verbinden

en

Koppeling van digitale banen: elektrische konsekwenties?

Een eenvoudig schakeling om modelbanen met elkaar te koppelen waarop verschillende polariteiten aanwezig zijn.

De detectie: Werkt op stroomdetectie en kan ook gebruikt worden bij drie rail (midden geleider). De stroomdetectie zelf is een eenvoudige schakeling en is al meermaals beschreven op het internet. Wat we moeten weten is dat er op uitgang A bij stroomdetectie een logische '0' komt te staan, en er bij geen stroomdetectie er een logische '1'komt op te staan. Voor de eenvoud gaan we heel deze detectieschakeling vereenvoudigen tot 1 blok (rechts op tekening)



Op onderstaande tekening zien we een spoorverloop met de nodige onderbrekingen erin. Ook hoe de centrales moeten aangesloten worden kan je er uit afleiden. Ook zie je drie stroomdetectie blokken met logische uitgangen A, B en C. Kontaktor K1 schakelt afhankelijk vanwaar de trein komt het middendeel van het sporenverloop tussen centrale 1 en 2.
Heb je enkel een lok die stroom afneemt, dan volstaat dat lengte L niet al te groot moet zijn. Echter heb je er ook een sleep achter hangen waarbij elke wagon ook stroom afneemt, dan moet L even lang zijn als je grootste sleep.



Het volgende deel is een logische schakeling. Deze is opgebouwd uit eenvoudige logische poorten. Poort1 en Poort2 is opgebouwd als een Flip-Flop (FF1) en onthoud vanwaar de trein komt. Poort3 en Poort4 is ook een Flip-Flop (FF2) en schakelt de spoel van kontakter K1. Poort5 en Poort6 kunnen afhankelijk van de toestand van FF1, ook de toestand van FF2  beïnvloeden.



We gaan een voorbeeld nemen. Een trein komt van links en zal stroomdetectie A even logisch '0' maken. Op de logische schakeling zullen de volgende poorten de volgende logische uitgang krijgen en behouden: Poort1 = '1'; Poort2 = '0' ; Poort3 = '1' ; Poort4 = '0' . Poort3 zal K1 inschakelen. De Kontakten van K1 zullen op de middelste gedeelte van het sporenverloop dezelfde spanning zetten als deze van centrale 1.

Als de trein aankomt aan stroomdetector C dan zal deze even logisch '0' worden. Wat heeft dit nu als gevolg voor de logische schakeling: Poort6 zal even '0' worden en zorgt er voor dat FF2 van toestand veranderd Poort3 ='0' en Poort4 ='1'. K1 wordt uitgeschakeld. De kontakten van K1 zullen er voor zorgen dat het middelste gedeelte van het sporenverloop plots overgeschakeld wordt naar centrale 2 en dit zonder kortsluiting. Deze schakeling werkt ook van rechts naar links.


Het logische gedeelte kan ook ondergebracht worden in een kleine µC.

Klopt mijn redenering? Of kan het nog eenvoudiger 

Geert

Edit: de bovenstaande links leesbaar gemaakt

[dani]

waarschijnlijk kan dit inderdaad op een super kleine microcontroller worden geprogrammeerd...  een ATTiny45 of 85  zou al voldoen, of een hele kleine PIC  (ken die modellen niet van buiten)

Leuk idee !

[Michiel]

Interessant voorstel! 

Maar toch een paar bedenkingen.

In principe heb je die hele logicasturing niet nodig. Het besturingssysteem kan beslissen wanneer de relais moet schakelen. Dat was althans mijn benadering, maar deze is zeker zo interessant.

Jouw bezetmelders zullen 2 outputs moeten hebben: eentje voor je eigen logica, en eentje voor de stopsecties voor het besturingssysteem om het treinenverloop in de hand te houden. En dan moeten er nog een paar bezetmelders bijkomen voor de aanmeldsecties.

Wat als de stroom op een ongelegen moment uitvalt? Hoe komt jouw systeem dan op? Terug geschakeld naar een basisstand, of wordt de laatste stand behouden?

Ik blijf met aandacht dit draadje volgen. 

Edit, nog een bedenking. In de lijnen waar geen bezetmelders zijn zal je diodeschakelingen moeten plaatsen, anders werken je bezetmelders niet betrouwbaar.

[Geert]

Interessante bedenkingen Michiel,

Als inderdaad het besturingssysteem K1 kan aansturen, geen probleem. Welke centrale gaat K1 dan aansturen? Of begrijp ik het ergens verkeerd?

Het zijn geen bezetmelders die terugmelden naar een centrale, de (stroom)melders zorgen enkel dat de logica schakelt. Mogelijk ook misbegrepen net als hiervoor.

Als de stroom uitvalt dan weten de Flip-Flops het niet meer bij heropstart. Dit kan problemen geven enkel als de lok net in deze zone staat, vandaar de insteek naar µC, die zijn wel slimmer 


Geert

[Michiel]

Het is het besturingssysteem dat de relais zou kunnen sturen: Koploper, iTrain,... Ze weten wanneer het veilig is om te schakelen. Maar dat is een ander verhaal. Jouw oplossing is zeker zo interessant want zelfstandig.

Je hebt inderdaad enkel de bezetmelders geplaatst die nodig zijn voor jouw schakeling. Maar als je je systeem wilt gaan inbouwen zijn er extra bezetmelers nodig opdat het besturingsysteem treinen veilig door de sluis kan sturen. Jouw bezetmelders zullen dus 2 uitgangen moeten  produceren.

Het gebruik van logische poorten met NAND's is zeker zo toegankelijk voor kerels van de oudere stempel zoals ik. Aan paar pootjes van IC's aan elkaar wrappen en klaar. (Ik soldeer tegenwoordig ook ;-) )    Een µProcessor-oplossing heeft wel meer mogelijkheden.

[dani]

microcontrollers op zich zijn OLIEDOM, maar als je software goed is gemaakt, dan kunnen ze inderdaad hun laatste toestand opslaan in EEPROM en zit je goed.   LOL, sorry, die kon ikniet laten liggen mannen...  too easy.

[PeterC]

Geert, goed idee om de gelijklopende draadjes samen te voegen.



Ik ben momenteel twee pistes aan het bewandelen om dat probleem zo eenvoudig mogelijk op de lossen.  De ene piste is met 2 - 24V/21W lampjes en de andere piste is met 2 dioden en 2 weerstandjes.

Ik ga dit weekend wat experimenteren (A-meter op beide centrales en een dual scope om de signalen te bekijken).  Ik hoop op een positief resultaat en geen opgestookte centrales  ...

[PeterC]

Beide denkpistes (ik kan die enkel testen voor 3-rail, maar volgens mij kan dit voor 2-rail ook werken):





Ik hoor graag jullie mening of het kan werken of niet...

[Geert]

Ik ben momenteel twee pistes aan het bewandelen om dat probleem zo eenvoudig mogelijk op de lossen.  De ene piste is met 2 - 24V/21W lampjes

Peter, ik veronderstel dat je de middengeleider twee keer onderbreekt en over elke onderbreking een lampje hangt. Dit kan werken, je maakt zo geen kortsluiting tussen de twee centrales. Ik ben benieuwd...

Geert

edit : toevallig gestuurd op het moment dat jij je bijdrage stuurde. Maar jij was eerst...

[patrick smout]

Naar aanleiding van twee recente draadjes proberen een schakeling te ontwerpen die dit probleem mogelijk kan oplossen.

Geert,

jouw oplossing is in feite de keerlusschakeling (Ultiem/XTreme/ etc).
De keerslusschakeling is eigenlijk een vereenvoudiging in dat opzicht dat Booster 1 en 2 dezelfde zijn (met inverse polariteit)

Vandaar mijn opmerking in het andere draadje, neem gewoon een keerlusschakeling en pas die aan.

mvg,

Patrick

[Geert]

Patrick, je hebt mogelijk gelijk. Maar forumleden willen daar meer info over en het liefst een tekening erbij zodat ze je redenering kunnen volgen. Ik probeer dit te doen op mijn manier van voorstellen (en niet zo simpel want ik veronderstel dat de lezers iets afweten van digitale schakelingen). Nu is het aan jou met je keerlusschakeling om dit te proberen. Het kan wel degelijk volgens jou manier, ik weet het, maar leg het is uit in uw woorden...

Geert

[conducteur]

Is de autolampenoplossing geen "lapmiddel". gesteld dat die beginnen te branden, gaan die toch met een "pak stroom" lopen? Verder moet je mij eens de diode-oplossing uitleggen. Ofwel zie ik iets niet, maar iets in mij zegt dat je loc ergens in het midden zal stilvallen.

[patrick smout]

Geert,

zoals jij vermoedelijk wel weet.

wat de keerlus schakeling doet is bij het binnenrijden van de keerlus de polariteit voor de inrijsectie goed zetten.
Als vervolgens de ganse trein in de keerlus is schakelt deze de polariteit van de rails om zodat deze goed staat voor de uitrijsectie.
Zo voorkom je kortsluitingen.

Het correct (lees om-) schakelen van de polariteit gebeurt met een relais met dubbel wisselcontact (één of meerdere, afhankelijk van de uitvoering). Als je nu bij het binnenrijden booster1 naar de rails schakelt en voor het buitenrijden booster 2 dan ben je d'er. Meer is het niet.

Wat dient er aangepast te worden aan de bvb. de xtreme keerlusschakeling? - relais herbedraden zodat het wisselcontact ofwel doorschakelt naar booster 1 of booster 2 en bijkomend detectie voor sectie E afzonderlijk laten voeden door booster 2.

Ultieme keerlus kan ook aangepast worden, echter dar heb je iets meer knip- en plakwerk op een PCB (als grondlegger kan ik dat vrij aardig inschatten  )

Werkt dit? jazeker, en vlekkeloos, heb in totaal 7 keerlus/booster modules gebouwd (zie foto in ander draadje) waarvan 3 fungeren als keerlusschakeling en 4 als boosterovergang.
Verrassing? Totaal niet, principe is 100% identiek aan de keerlusschakeling die al jaren zijn dienst bewijst.

Kan het eenvoudiger? Vermoedelijk wel, er zijn meer wegen naar Rome - gelukkig maar.

grtz,

Patrick

[Michiel]

Patrick, gezien je er al een aantal omgebouwd hebt, kan je een prentje plaatsen van het pcb met de indicaties waar er baantjes doorgekrabd moeten worden, en welke verbindingen er bij moeten komen? Dat zou een hele hulp zijn! Maakt niet uit of het de Extreme of Ultieme keerlusschakeling is (sorry, maar ik ken het verschil niet, zolang het maar werkt).

[PeterC]

Is de autolampenoplossing geen "lapmiddel". gesteld dat die beginnen te branden, gaan die toch met een "pak stroom" lopen?

Zo'n gloeilampje heeft eigenschappen die hier mooi zijn meegenomen: koud is de weerstand 3 Ohm; warm stijgt die naar ongeveer 30 Ohm.

Tijdens de 'kortsluiting' komt er 18V AC op elk lampje -> 600mA.  Als de loc juist op het punt van de kortsluiting stil valt, levert iedere centrale 600mA aan 'zijn' lampje.  De spanning op dat punt blijft dan nog steeds de helft van de som van beide centrales (spanningsdeler - Kirchoff).  Daar beide spanningen voor het grootste deel van de tijd negatief zijn (door de verschillende pauzes in het signaal), gaat er nog voldoende spanning zijn om de loc te laten rijden.  Die 'kortsluitingen' treden maar op als de signalen van beide centrales een verschillend potentiaal hebben.

Verder moet je mij eens de diode-oplossing uitleggen. Ofwel zie ik iets niet, maar iets in mij zegt dat je loc ergens in het midden zal stilvallen.

Eénmaal een loc rijdt, en de 'digitale opdrachten' vallen weg, blijft die loc rijden.  Met die dioden krijgt de loc in ieder stukje overnamespoor een pulserende spanning tussen 0 en -18V.  Genoeg om de lok iets trager dan de ingestelde snelheid te laten doorrijden.  Iets trager door de lagere spanning.
De dioden verhinderen ook dat er een stroom kan lopen tussen beide centrales.
Om de loc niet volledig doof en blind te maken op de overnamesporen, zit die 1K weerstand erop.  De decoder ziet nog steeds een digitaal signaal en kan nog instructies ontvangen.  Tijdens de 'kortsluiting' zijn de digitale signalen van beide centrales 'verkracht' en is de loc tijdelijk doof en blind.  Hij krijgt wel nog steeds de pulserende spanning van -18V (OR schakeling door beide dioden) zodat hij kan doorrijden en dit tot hij volledig op het 2° stukje overnamespoor zit.
Bij minimale ingestelde snelheid zal dit vermoedelijk problemen geven en gaat de loc stilvallen.

Zover de theorie.  Tijdens het weekend eens in de praktijk proberen...