CDU gebruiken voor wissels en seinen op Marklin M-rail baan (beginnersvraag)

[Sjvandam]

Ik heb een vraag over het gebruik van een CDU in combinatie met seinen en wissels op een M-Rail baan. Ik heb al veel topics over dit onderwerp op dit forum gelezen, maar ik ben een beginner in elektronica en begrijp eerlijk gezegd niet alles wat ik lees.

Mijn situatie is als volgt: Ik bouw een baan voor mijn zoon - en natuurlijk voor mezelf -  op basis van Marklin M-Rail, alles analoog, zoals mijn vader die vroeger voor mij heeft opgebouwd. De basis is mijn oude baan uit 1980, die uiteindelijk teruggaat op de baan van mijn vader uit 1963.
Ik wil de baan verder automatiseren dan ik vroeger had, ik had enkele elektrische wissels die met een blauw kastje te bedienen waren. Nu wil ik naar een vergelijkbare baan maar dan geschikt voor 3 treinen tegelijk (met geautomatiseerd bloksysteem). Ik wil het ouderwetse schakelrelais 7045, en de oude lichtseinen 7188 en 7042 gebruiken in combinatie met schakelrail en/of contactrail. Daarnaast moet de hele baan nog met de hand te bedienen zijn met blauwe kastjes. Het schema hiervoor heeft me al wat hoofdbrekens gekost, maar ik ben er volgens mij uit.

De baan moet robuust zijn. Ik gebruik geen bovenleiding en ik gebruik lichtseinen omdat de bewegende seinen met DB seinbeeld te fragiel zijn voor een jongen van 9. Tenslotte van belang om frustratie en brandgevaar te voorkomen: mijn zoon moet niet door onoplettendheid/onwetendheid de spoelen van wissels en lichtseinen kunnen laten doorbranden. Ik heb daarom een CDU in elkaar gezet volgens het volgende schema:


bron: website van Klaas Zondervan (https://people.zeelandnet.nl/zondervan/bonte%20verzameling.html)

Ik wil graag schakel- en contactrail gebruiken, die schakelt massa. Ik las in andere topics over CDU icm wissels dat werd aanbevolen om de gele draad op de min van de CDU aan te sluiten, maar dat werkt mijns inziens wel met een schakelkastje en niet met schakel- en contactrail. Graag hoor ik of ik een denkfout maak. Ik wil dus mijn blauwe draden van de wissel schakelen via de massa van mijn baan en de gele aansluiten op de plus van mijn CDU. Het lampje in de wissel trekt van de gele draad en is aangesloten op de massa, zodat het lampje in de wissel de condensator in de CDU leegtrekt (de min op de CDU is immers verbonden met de massa van de trafo). Ik kom nu tot de conclusie dat ik de schakeling in het wissel moet aanpassen om de wissel dmv schakel- contactrail via de CDU te laten schakelen: ofwel het lampje apart op wisselstroom voeden (zodat de lantaarn brandt zoals het hoort) of de rails isoleren zodat de bedding geen massa heeft (en de lantaarn dus altijd uit is). Klopt dat of is er een nog andere manier?

Idem voor het lichtsein, waarvan de lampjes ook separaat aan de massa zijn gekoppeld: moet ik de interne schakeling hier ook aanpassen en de verlichting apart voeden om via de CDU te kunnen schakelen?

Alvast bedankt,

Sander

[72sonett]

Probeer het gewoon, het lampje trekt niet veel stroom dus dat 'leegtrekken' van de CDU zal wel meevallen. Het lampje zal alleen even uit gaan op het moment dat de wissel omschakelt.

[Sjvandam]

Probeer het gewoon, het lampje trekt niet veel stroom dus dat 'leegtrekken' van de CDU zal wel meevallen. Het lampje zal alleen even uit gaan op het moment dat de wissel omschakelt.

Ik heb het geprobeerd en het resultaat is dat het lampje dooft en en condensator leeg is. Ik begrijp de schakeling zo, dat juist door de lage weerstand van het lampje bij stroomvraag de transitor omspringt (de gate sluit) en dus de lamp in schakeling zet met de condensators die dan leeglopen. Het gedrag dat ik zie lijkt me dus te kloppen met hoe de CDU werkt. Het verbaast me in die zin, dat ik vaak lees over de noodzaak om een CDU te plaatsen bij contactrail, maar nog niemand heb horen praten over het aanpassen van de wissels en seinen.

[Klaas Zondervan]

Inderdaad, het lampje sluit de basis van de transistor kort waardoor de condensator niet meer wordt opgeladen.

Dat je nooit hoort over het aanpassen van wissels en seinen komt doordat Märklin de enige is die de massa van de rijstroom en de wisselvoeding hard aan elkaar knoopt. In schakelrails gebruiken ze ook standaard de massa als basis, wat bij andere merken niet hoeft.

De simpelste oplossing is het lampje verwijderen, iets minder simpel is het loskoppelen van de lampvoeding van de spoelen.

[72sonett]

En als je het lampje vervangt door een ledje? Die trekt nog minder stroom dan een lampje.

Als dat ook niet werkt kun je altijd nog het lampje er helemaal uithalen, of zoals je al voorstelde, het lampje apart voeden, dus niet uit de CDU.

[Sjvandam]

En als je het lampje vervangt door een ledje? Die trekt nog minder stroom dan een lampje.

Dat werkt niet voor de seinen, ik moet erg slopen om er ledjes in te zetten en wat mij betreft is het dan eigenlijk geen echte Marklin baan meer. Ik hou het liefst de gloeilampjes, dat voelt zo echt.

Het idee dat het lampje te weinig trekt werkt misschien wel met met gloeilampjes als volgt:

Het lampje trekt ongeveer 100 mA, de spoelen trekken denk ik 1A gelijkstroom (ze zijn 8VA en ik houd maar 8,5V over na gelijkrichten van 17V wisselstroom via een enkele diode). Het zou mooi zijn als de transistor pas schakelt bij een stroom hoger dan bijvoorbeeld 200 mA. Ik zou dan denk ik een weerstand moeten hebben die voldoende doorlaat om de lantaarn te laten branden en tegelijk de gate van de transistor op ON te houden, en de gate pas op OFF zet als de spoelen worden geschakeld. Ik weet niet of dat klopt en zo ja, hoe ik dat zou kunnen berekenen.

[Sjvandam]

De simpelste oplossing is het lampje verwijderen, iets minder simpel is het loskoppelen van de lampvoeding van de spoelen.

Klaas, van jouw website kwam dus het schema dat ik heb gebruikt!

Voor de lichtseinen is loskoppelen geen optie, zo'n zwart stoplicht ontsiert de baan ook al schakelt hij wel. Ik vind de bewegende seinen te fragiel voor mijn zoon, dus dat wordt ook separaat voeden van de lichtseinen vrees ik. Tenzij iemand een alternatieve schakeling kan bedenken via de CDU die wel korte stoten geeft voor de wissels maar de lichten continue voedt zoals ik hierboven bedoelde.

[Klaas Zondervan]

Het lampje trekt ongeveer 100 mA, de spoelen trekken denk ik 1A gelijkstroom (ze zijn 8VA en ik houd maar 8,5V over na gelijkrichten van 17V wisselstroom via een enkele diode). Het zou mooi zijn als de transistor pas schakelt bij een stroom hoger dan bijvoorbeeld 200 mA. Ik zou dan denk ik een weerstand moeten hebben die voldoende doorlaat om de lantaarn te laten branden en tegelijk de gate van de transistor op ON te houden, en de gate pas op OFF zet als de spoelen worden geschakeld.

Dit verhaal kan ik niet volgen. Waarom zou je na gelijkrichting maar 8,5V overhouden? Dat is zo als je niet afvlakt. Maar de spanning over de condensator in de CDU zou ruim boven 20V moeten komen.
Wat bedoel je met: "de transistor schakelt pas bij een stroom hoger dan 200mA". welke stroom bedoel je daarmee?
De weerstand van 1k levert stroom aan de basis van de transistor, waardoor die open gaat en de condensator oplaadt. Maar zodra je stroom afneemt aan de uitgang van de CDU gaat de basis van de transistor laag en stopt het laden . De stroom door de uitgang wordt dan uitsluitend geleverd door de condensator.

Ik zie voorlopig geen andere oplossing dan de stroom voor het lampje via een andere weg te leveren, los van de spoelen.
Er is nog wel een optie, maar die is ingewikkelder. Daarbij stuurt de CDU een relais aan en het relaiscontact schakelt de wisselspoel tegen de massa. Maar daarmee ga je voorbij aan het eigenlijke doel van de CDU, nl. genoeg stroom leveren aan de wisselspoel als de trafa dartoe niet in staat is.

Er is misschien nog een andere oplossing, maar daar moet ik even op broeden.

[Sjvandam]

Dit verhaal kan ik niet volgen. Waarom zou je na gelijkrichting maar 8,5V overhouden? Dat is zo als je niet afvlakt. Maar de spanning over de condensator in de CDU zou ruim boven 20V moeten komen.

Met 8,5V bedoel ik de effectieve spanning na de gelijkrichting van de 17,4V~ die uit mijn trafo komt. De diode laat maar de helft van de wisselspanning door. Omdat die pulseert meet ik maar 8,5V gelijkspanning. Ik bedoelde niet de spanning over de geladen condensator. Ik dacht hieraan omdat ik wilde kijken of de stroom die via de weerstand de gate opent zou kunnen voldoen om ook een lamp te voeden.

Wat bedoel je met: "de transistor schakelt pas bij een stroom hoger dan 200mA". welke stroom bedoel je daarmee?
De weerstand van 1k levert stroom aan de basis van de transistor, waardoor die open gaat en de condensator oplaadt. Maar zodra je stroom afneemt aan de uitgang van de CDU gaat de basis van de transistor laag en stopt het laden . De stroom door de uitgang wordt dan uitsluitend geleverd door de condensator.

Ik heb weinig verstand van elektronica, dus ik praat vrees ik onduidelijk en kan er verschrikkelijk naast zitten. Ik bedoel hiermee dat als ik een stroom van 200Ma kan laten lopen vanaf de condensator, dat daar een lampje op kan branden. Als dan ook de spanning via de 1K weerstand binnen de marge blijft om de gate open te houden, werkt het. Pas als de spoelen worden geschakeld zou de spanning op de transistorgate dan zo ver moeten dalen dat de gate dicht gaat en de stroom dus uit enkel nog uit de condensatoren komt totdat de stroomkring via de spoelen weer wordt gesloten. Bij enkel de stroomvraag van de lantaarn zou nl. de spanning op de transistorgate weer voldoende zijn om hem weer te openen. Ik weet niet of ik een denkfout maak, maar ik zou verwachten dat er een waarde van de weerstand voor de transistor is waarbij dat geldt. Ik weet niet of het waar is en al helemaal niet hoe dit zou moeten berekenen.

Er is nog wel een optie, maar die is ingewikkelder. Daarbij stuurt de CDU een relais aan en het relaiscontact schakelt de wisselspoel tegen de massa. Maar daarmee ga je voorbij aan het eigenlijke doel van de CDU, nl. genoeg stroom leveren aan de wisselspoel als de trafa dartoe niet in staat is.

Er is misschien nog een andere oplossing, maar daar moet ik even op broeden.

Met het relais bedoel je neem ik aan een monostabiel relais, dat het massacontact maakt tussen wissel en baanmassa, en dat wordt gevoedt door de condensator zodat het na de stroomstoot terugschiet. Interessant, dat zou inderdaad voor mij wel werken. De reden voor mij is nl. niet dat de trafo niet staat zou zijn de stroom te leveren, ik heb een 50 VA belichtingstrafo gepland voor belichting. seinen en wissels. De belichtingstrafo heeft maar weinig gelijktijdige belasting. De reden voor mij om een CDU in te zetten is dat ik wil voorkomen dat een trein stilstaat op schakel- of contractrail en dat dan een sein of wissel doorbrandt. De CDU voorkomt dit doordat de condensator niet laadt zolang de spoel ingeschakeld is en het wissel dus alleen een stoot krijgt in het geval dat de trein stilstaat. Het zou mij niet overkomen, maar zoonlief moet er lekker mee kunnen spelen zonder brandgevaar of frustratie van falende techniek.

Ik heb ook naar een low tech alternatief gekeken, nl. de schakelrail isoleren en altijd op rijspanning zetten, zodat de schakelrail de loc als het ware over de schakelrail heen tilt en dus contactrail vermijden. Dan blijf ik zitten met het gevaar dat de schakelrail blijft hangen, wat het in mijn herinnering ook regelmatig doet. Het liefste werk ik met contactrail, dat is lekker robuust: geen bewegende delen. Ik kan schakelrail niet helemaal vermijden, omdat contactrail van Marklin M-rail alleen in hele lengtes bestaat, wat mij niet altijd uitkomt.

Ik ga eens een versie van de CDU maken met een monostabiel relais erbij gesoldeerd. Ze kosten wel 2 euro per stuk en beperken het toepassingsgebied van mijn CDU tot een enkele spoel, dus twee per wissel of sein. Dat wordt een boel solderen en een hele batterij condensatoren op een bord.

[Klaas Zondervan]

Die seinen snap ik ook niet. Het zijn toch lichtseinen? Zit daar dan een spoel in?

[Sjvandam]

Hoe langer ik erover nadenk, hoe meer ik begin te vermoeden dat ik een zwakte in het Marklin-ontwerp probeer op te lossen die er de aanleiding voor is geweest om de contactrail uit het assortiment te halen. In mijn catalogus van 1972 zie ik hem nog staan, in mijn catalogus uit 1980 niet meer, enkel de schakelrail die m.i. iets veiliger is maar toch niet echt veilig in combinatie met seinen en wissels.

[Sjvandam]

Die seinen snap ik ook niet. Het zijn toch lichtseinen? Zit daar dan een spoel in?

Ik heb het over Marklin 7188 seinen. Dat is een tweespoelig bistabiel relais waarmee de rijstroom onderbroken of doorgegeven wordt, terwijl ook de verlichting (groen/rood) ermee wordt geschakeld. De techniek erin is precies zoals het marklin wissel. Het sein schakelt dus ook tegen massa, waarbij de gele (fase) draad zowel de spoelen als de verlichting voedt. De spoelen enerzijds en de verlichting anderzijds zijn intern parallel geschakeld  waarbij enkel de verlichting op de massa is aangesloten net zoals bij het wissel. Het verschil is eigenlijk dat in het sein de spoelen, in plaats van een hevel te verzetten dat de wisseltongen verschuift, in het sein een koperen plaat verschuiven die contact maakt of onderbreekt en tegelijk de fase wisselt tussen het groene en rode lampje. Omdat de koperen plaat een elektrisch schakelende component is, vormen de spoelen dus effectief een relais en niet enkel een puntmotor zoals in het wissel. De paal met de lichtjes staat bovenop het relais.

Het probleem met de seinen is dat als het contact blijvend is (zoals door een wagon die op een massa-schakelend contactrail staat dat met het sein is verbonden), de spoelen oververhit raken, net als bij het wissel.


Bron: https://wiki.3rail.nl/

[Sjvandam]

Er is nog wel een optie, maar die is ingewikkelder. Daarbij stuurt de CDU een relais aan en het relaiscontact schakelt de wisselspoel tegen de massa.

Ik heb het schema uitgetekend waarin de CDU met een relais is gecombineerd. S1 is de contactrail, L1 het wissel en RY1 het relais. Is dat wat je in gedachten had? Klopt mijn gedachte dat ik per schakelrail een relais moet hebben, en dat deze parallel geschakeld kunnen zijn aangesloten op dezelfde condensator?

[72sonett]

Op deze manier geschakeld heb je de hele CDU niet nodig... (behalve als beveiliging tegen langdurig sluiten van de contactrail).

[Sjvandam]

Wat ik zou denken dat er gebeurt is dat contactwissel S1 de condensator C1 ontlaadt en het relais RY1 schakelt voor de duur dat C1 een hoge spanning afgeeft, wat een fractie van een seconde is en waarin het wissel dus wordt omgezet door spoel L1. Zolang S1 contact maakt wordt blijft de transistorgate van Q1 op off staan en wordt de condensator niet opnieuw geladen. Als het zo werkt heb ik mijn doel bereikt: een langdurig contact via de contactrail leidt tot een enkele puls op het wissel of het sein die dus niet meer kunnen doorbranden bij een lang contact op S1.

Ik heb geen ervaring met elektronica en kom niet verder dan de wet van Ohm en beschrijvingen op internet van de componenten die ik gebruik, dus grote kans dat ik het mis heb. Ik moet het solderen om te kijken of het werkt (zo kwam ik ook tot mijn oorspronkelijke observatie). Als je zo al kunt zien dat mijn vermoeden fout is, zeg het graag, dat bespaart me de moeite!

Sander