Without automatisch

[Klaas Zondervan]

Het is inderdaad de bedoeling dat er steeds maar 1 stap wordt gemaakt. Er mag dus maar 1 klokpuls worden doorgelaten. Maar zodra de teller een stap maakt gaat de vorige stap uit en daarmee verdwijnt de voorwaarde die de vrijgave laag houdt. En dat gebeurt zo snel dat 10Hz langzaam genoeg is. Ik denk dat het nog veel sneller kan maar dat is nergens voor nodig. Vandaar dat ik voorlopig kies voor 10Hz.

[gvandersel]

Take it slow, the pace is not what matters, it's the direction that you go. (J.R. Cash)

Alles in overeenstemming met zijn onderschrift.

De frequentie kan omhoog tot enkele megaherz zonder dat de schakeling anders gaat werken. Door de stap wordt de stap opgeheven. Alleen uitkijken dat door het blokkeren van de klok niet stiekem toch nog een klokpuls gegeven wordt (juiste flanken).

Groet,

Gerard van der Sel.

[Klaas Zondervan]

Net even de datasheet bekeken. De maximaal aangegeven propagation delay is 500 nanoseconde. Stel dat er 5 van deze tijden achter elkaar komen omdat er meerdere poorten moeten omschakelen, dan kom ik aan 400 kHz. Dus 10 Hz is dan tamelijk sloom te noemen.
Als het gebouwd ik kan ik voor de gein wel eens kijken hoever de klokfrequentie opgevoerd kan worden voordat het fout gaat.

[Klaas Zondervan]

Bij het verder uitwerken liep ik tegen een probleem aan wat ik in eerste instantie over het hoofd had gezien. Daarvoor kijken we naar het stappenplan van een doorgaande treinbeweging:

Het gaat om een trein die start van spoor OS1 en zonder stoppen door het station rijdt om daarna weer op het oorspronkelijke spoor terug te keren. Op deze route passeert de trein 6 wissels. Daarvan worden er 4 actief aangestuurd, maar ze moeten wel alle 6 gecontroleerd worden. En ik had poorten voorzien met maar 4 ingangen. Nu bestaan er in de CMOS reeks poorten met 8 ingangen, maar ik wil het aantal typen beperken. Een andere optie was om meerdere poorten achter elkaar te schakelen, maar dat maakt de zaak weer ingewikkelder en dat wilde ik ook niet. Er moest dus een list verzonnen worden om toch met 4 ingangen uit te komen.

Die list werkt als volgt: het sporenplan is symmetrisch, dus kunnen de wissels ook symmetrisch worden aangestuurd. Dus wissel 1 en wissel 2 worden altijd in dezelfde stand gestuurd, evenals wissels 3 en 4, enz...
De uitgangen van de opto's worden per wisselpaar in serie gezet, op deze manier:

Pas als beide opto's geleiden gaat de uitgang van deze schakeling hoog. De in serie geschakelde opto's werken zo feitelijk als extra EN-poort. 6 wissels is 3 paren, dus 3 ingangen op de vrijgavepoort. Probleem opgelost.

[apenkop]

Mooi project en ook al heb ik geen technische opleiding genoten het lukt me toch om de werking te volgen dankzij de heldere uitleg . De oplossing voor de wisselparen fenominaal eenvoudig en functioneel.

[Klaas Zondervan]

Het enige bezwaar van het schakelen in paren is dat in sommige gevallen een wissel een overbodige beweging maakt. Maar dat laat ik maar zo om de eenheid in het systeem te houden.

We zijn toe aan de laatste deelschakeling, de snelheidsregeling. Het schema:

Ik werk met de Weistra regelaar in de variant met de externe potmeter (voor een beschrijving zie de encyclopedie)
Rechtsboven is dit weergegeven. De waarde van de potmeter is 10k. Voor de automatische afhandeling vervang ik dit door een serieschakeling van weerstanden waartussen steeds een spanning kan worden afgetakt, en een aantal relaiscontacten.
Voor elke treinsoort is een stel relais gedacht. Relais 1r en 1s voor treintype 1, enz...
In de ruststand staat de uitgang naar GND geschakeld, de rijspanning is dan nul.
De relaisaansluitingen H en L kunnen naar wens op een van de aftakkingen van de weerstandenreeks worden aangesloten. Dat zal experimenteel bepaald worden. De weerstandswaarden worden zo gekozen dat de afstand tussen twee stappen steeds 1/3V is. Als trein 1 moet rijden worden relais 1r (rijden) en 1s (snelheidskeuze) opgebracht. Op de uitgang naar de Weistra regelaar komt dan de spanning te staan die hoort bij de maximale snelheid van de trein. Als de trein moet afremmen valt relais 1s af, waardoor de regelaar teruggaat naar lage snelheid. Heeft de trein bijna zijn bestemming bereikt dan valt ook relais 1r af en de trein vertraagt naar stop. In de Weistra regelaar is een elco opgenomen waardoor de overgang tussen de verschillende snelheden vloeiend verloopt.

Een zelfde verhaal geldt voor de treintypen 2, 3 en 4. Door de manier waarop de relaiscontacten zijn geschakeld kan er steeds maar 1 aftakking tegelijk worden gekozen. Door met 4 relaisparen te werken kunnen voor elke trein de beste spanningswaarden worden gekozen.

[gvandersel]

Klaas,

Waarom niet nog 3 relais bespaart. Je rijdt altijd met een trein tegelijk. Dus zou je stop/rijden relais voor alle treinen hetzelfde kunnen zijn. Of is het eenvoudiger qua aansturing om dit met 4 relais te doen?
Foutje de weerstanden beinvloeden elkaar zo.

Groet,

Gerard van der Sel.

[AB 7216]

Dit is heerlijk, deze oude techniek. 
Ik wil ook nog iets vergelijkbaars opbouwen voor een automatische besturing van een kraan op een fabriek, dus ik kijk rustig mee.

@Klaas,
Wil jij nog een keertje de waarden van de condensatoren en weerstanden vermelden?

Groeten Arjen

[Klaas Zondervan]

@Gerard, goed gezien. Zulke denkfouten maak ik tijdens het ontwerpen regelmatig. De boel uittekenen en er de volgende dag rustig naar kijken, en dan komt de domper: hé, dakkènhelemaalnie. Als je dit verhaal volgt lijkt het misschien alsof ik het zo uit mijn mouw schud, maar de meeste schema's zijn het resultaat van 5 keer overnieuw tekenen.

@Arjen, voor de waarden van weerstanden en condensatoren heb ik wel een vaag idee, maar de definitieve waarden komen pas tijdens het bouwen en testen. T.z.t. wil ik daar wel wat over zeggen. Niet alleen wat het geworden is, maar ook hoe ik er toe gekomen ben.

Momenteel ben ik bezig met het inrichten van 2 secties met stroomdetectie om wat te experimenteren met het afrem- en stopgedrag.

[72sonett]

In plaats van een spanningsdeler in de vorm van die 'totempaal' aan weerstanden zou je per snelheidsrelais ook twee instelpotmeters voor de H/L spanning kunnen nemen, de spanning kun je dan traploos inregelen.
Ik bedacht nog dat de ingang van de regelaar voldoende hoogohmig moet zijn om een constante spanning te krijgen, maar dat zal via T5 in die regelaar wel goed zitten...?

[Klaas Zondervan]

Instelpotmeters in plaats van een totempaal is ook een idee. Dat ga ik bij mijn remproeven proberen.
Wel grappig dat je het een totempaal noemt, ik had dat woord hier nog niet gebruikt maar voor mezelf noem ik het ook zo.
De ingang van de regelaar is tamelijk hoogohmig, maar hij is ook zelfopregelend. D.w.z. als je de ingang open laat gaat de trein vanzelf harder rijden. Daarom moet hij bij stoppen ook echt aan GND gelegd worden.
Overigens ben ik van plan om er nog een paar opamps als buffer tussen te zetten. Ik verwacht dat daardoor het optrek- en afremproces beter beheersbaar is. Na afloop van de testen laat ik daar meer van zien.

[72sonett]

...grappig dat je het een totempaal noemt...

Ik vergeleek het met de push-pull of 'totempaal'uitgang van TTL IC's, daarin zitten o.a. twee transistoren in serie.

Voor de potmeters denk ik dan aan 10slagstypen.

[Klaas Zondervan]

De afgelopen dagen bezig geweest met een remtest. Daarvoor de twee kijkmodules voorzien van stroomdetectors die ieder een relais sturen. De relaiscontacten regelen het afremmen en stoppen.

Het eerste schema:

De relaiscontacten rem en stop staan in de stopstand. Als de secties vrij zijn schakelen ze om en wordt verbinding gemaakt met de hoge potmeter. Bij het binnenrijden van de remsectie valt het remrelais af en wordt omgeschakeld naar de lage potmeter. Als de trein in de stopsectie komt valt ook het stoprelais af en gaat de spanning naar nul.
De beide opamps zitten er tussen als buffer. De weerstand en de elco zorgen voor een geleidelijke spanningsverandering.

Verder zit er nog een handschakelaar in. Als de trein eenmaal is gestopt blijft het relais af en komt hij niet meer weg. De handschakelaar zorgt voor een tijdelijke overbrugging naar de hoge potmeter, zodat de trein weer weg kan.
Het idee om met potmeters te werken in plaats van de totempaal blijkt een gouden tip, het is veel makkelijker om de spanning aan te passen.

Bij de testen bleek het op zich wel te werken, maar bij het stoppen ging de spanning niet helemaal naar nul. Het blijkt dat de opamps hun uitgang niet helemaal naar nul kunnen regelen, ze blijven ongeveer bij 2V steken. Dat hoor je aan de trein doordat de regelaar blijft pulsen, maar die pulsen zijn te kort om de trein in beweging te krijgen.
Dit probleem kan je oplossen door andere opamps, z.g. rail-to-rail typen. Maar die had ik niet in huis. Daarom het opamp IC er uit en vervangen door twee draadbrugjes.

Een ander probleem was dat het optrekken veel te snel ging. Daarvoor moet de vertragingstijd groter worden. Dus een tweede weerstand er bij, en met elke weerstand een diode in serie gezet. De 100k werkt nu alleen met afremmen, de 180k alleen bij het optrekken.
Zo komen we op het tweede schema:

Het bleek dat de buffers eigenlijk niks toevoegden, zonder ging het net zo goed en hij regelt nu wel helemaal naar nul volt.

Foto van de testopstelling volgens het tweede schema:


Ik heb er ook nog een filmpje van gemaakt waarop het remmen en weer optrekken is te zien.
Links waar de trein het poortje binnenkomt begint de remsectie, in het midden bij de pijl begint de stopsectie. De trein rijdt ongeveer 1 rijtuiglengte door.
Ik vind het resultaat acceptabel, maar het kan beter, Dus nog een poosje finetunen.

[JaJo]

Ik vind het remmen en optrekken prachtig om te zien.

Groet Jaap

[Klaas Zondervan]

Dat zei ik, acceptabel. Maar het kan beter. Ik ben nog even verder gegaan met dingetjes proberen. De elco vergroot naar 100uF. Het optrekken en afremmen gaat nu nog langzamer. Daarvoor moest wel het afremtraject verlengd worden want anders schiet de trein te ver door. Dat was eerst alleen de linker kijkkastmodule (1,22m). Nu heb ik de aansluitboog vanuit het opstelterrein erbij getrokken, de lengte van de remsectie is daardoor verdubbeld.

Dat bracht me tot een nieuw inzicht. Als een trein uit een opstelspoor vertrekt en in het station moet stoppen, dan heeft het nauwelijks zin om hem eerst te laten optrekken naar de hoge snelheid, want die bereikt hij toch niet voordat de remming wordt ingezet. Dus kan ik net zo goed de trein met de lage snelheid laten vertrekken. Dat scheelt weer een stap in het proces. Als ik dat 4 keer doe win ik 4 stappen, en dat is dan weer genoeg voor een extra treinbeweging.