Concept en vragen voor eenvoudig bloksysteem met transistors

[Joost O]

Hallo allemaal:

Op basis van informatie van de encyclopedie  en van Klaas Zondervan´s site  ben ik een bloksysteem aan het ontwerpen. Ik wil hier mijn concept laten zien en enige vragen stellen.

Zover ben ik:


Vanaf linkerkant:
- Een potmeter als "voltage divider" om de snelheid voor de hele baan in te stellen. Van deze potmeter komt een kleine stroom die ik verder gebruik om in elke baan sectie transistors aan te sturen, die dan de rijspanning voor de rails leveren. Die transistors zijn TIP-120 Darlingtons.
- Elk blok heeft een lange "normale" sectie en een korte "stop" sectie. De normale sectie wordt continu via zijn Darlington van rijstroom voorzien. Tot hiertoe (potmeter+transistor) heb ik al goede ervaring dat het werkt.
- Voor elke stop sectie is er een 2N3904 NPN transistor die aangestuurd wordt vanuit een bezet-detector (twee diodes) die op het volgende blok zit. Als in het volgende blok een trein rijdt/staat, gaat deze transistor geleiden en trekt de basis van de Darlington naar nul. De stopsectie komt dan zonder rijstroom te staan.
- Ook kan de stopsectie handmatig worden uitgeschakeld om de trein te dwingen op dat punt te stoppen (b.v. een station).

Twee dingen zijn niet getekend:
- Bij de voeding komt een kortsluiting beveiliging.
- Over elke railsectie komt een "blusdiode".

Nu heb ik wat vragen:
1. C? is een condensator met twee functies: Het af- en inschakelen van de stopsectie geleidelijk te laten verlopen, en tegelijk flikkeringen in de bezet-detectie op te vangen. Hoe groot zou die condensator moeten zijn? Niet zo klein dat je het rem- en optrek-effect niet ziet, en niet zo groot dat de trein over de stopsectie heen schiet...
2. R? is een weerstand om, als de Darlington transistor niet geleidt, toch een kleine stroom naar de rails te laten lopen, om de detector te activeren als de trein stilstaat. (Trickle-current). Hoe groot zou die weerstand moeten zijn?
3. Hoe groot zou R2? moeten zijn?
4. R480 werkt goed met mijn huidige voeding met 1 enkele Darlington. Maar met 4 secties krijg ik 8 van deze aansluitingen. Wordt de stroom dan te groot voor de potmeter? Zou ik een grotere waarde moeten nemen, of krijgt elke Darlington dan niet genoeg meer?
5. Wat kan ik nog meer over het hoofd hebben gezien?

Zo, schieten maar! Alvast bedankt voor het meedenken,

Joost

[Klaas Zondervan]

Interessant minimalistisch ontwerp. Op het moment heb ik geen puf om er uitgebreid op te reageren (ben aan het uitbuiken van het kerstdiner )
Wel een eerste vraag over de voeding. Ik zie +15V en -15V. Dat betekent toch niet dat je 30V op het systeem hebt staan?

[ikbenerevenniet]

* Zo te zien staat er idd. 30V op, daar zal zo'n 25V van overblijven voor de treinen, en dat is veel te veel.
* Aan de min-kant van de potmeter moet een weerstandje in serie opgenomen worden, anders zal een groot deel van het regelbereik "dood" zijn.
* Een groot nadeel van deze schakeling is IMO dat achteruit rijden onmogelijk is...

[Klaas Zondervan]

De potmeter linksboven kun je versterken met een transistor die als emittervolger is geschakeld. (rood omcirkeld)
Tussen de 2N3904 en de condensator moet nog een weerstand, anders trek je de condensator veel te snel vol.

Verder is het stopgedrag nogal bruusk. Stel dat het volgende blok bezet is. De stopsectie wordt dan naar nul getrokken. Een volgende trein komt dan is een spanningsloze stopsectie en zal plotseling stoppen in plaats  van netjes af te remmen. Je moet dus de remming pas inzetten als de stopsectie bezet raakt.
Dus: volgend blok bezet EN stopsectie bezet >> remmen.
Dat betekent dat je de stopsectie apart moet detecteren en je moet een EN-schakeling toevoegen.

Het is nog mooier om de normale sectie er ook in te betrekken, daar maak je dan een remsectie van.
Dus: volgend blok bezet  EN  remsectie bezet >> afremmen naar lage snelheid.
Je spreidt het afremmen dan over een grotere lengte. Maakt het wel wat ingewikkelder allemaal.

[Overet]

@Klaas,

Als de trein nog in de normale sectie rijdt kan de remsectie toch niet bezet zijn? Of begrijp ik het verkeerd?

Tom

[Klaas Zondervan]

Inderdaad, de stopsectie kan dan nog niet bezet zijn. Maar door de voorgaande trein wordt die wel naar nul getrokken. Dus als de trein in de stopsectie aankomt is die al "dood" en stopt de trein abrupt.
Dus wat ik zeg: je moet pas beginnen met remmen/stoppen als de trein in de betreffende sectie is aangekomen.

[Klaas Zondervan]

Joost, waar heb ik je aan inspiratie geholpen? In mijn bouwdraadje over mijn spoorbaan "Uit en Thuis" staan schemafragmenten van het bloksysteem dat ik daarvoor heb gebouwd. Te beginnen bij #163.
Bij mijn systeem komt toch wat meer kijken.

[Patrick Smout]

De stopsectie zal ook een detectie moeten krijgen om het vorige blok bezet te houden. Als er nu een losse  loc stilstaat in het stopblok is er niets dat verhindert dat een volgtrein vanuit het vorige blok gewoon verder kan rijden.
Over de detectiediodes zou ik ook een weerstand zetten van ongeveer 1k om de schakeling wat ongevoeliger te maken voor stoorsignalen.
De schakelaar voor manuele stop zou ik parallel over de 2n3904 stoptransistor zetten. Als de schakelaar nu open staat dan staat of valt de correcte werking met de lading die je op de condensator kan houden of wegvloeit. Niet echt stabiel als je dit een aantal maal wil opbouwen.

Mvg, Patrick

[Martin Hornis]

50 jaar geleden heb ik ook aan zoiets gedacht. Ik kwam tot de ontdekking dat ik een grote archiefkast met elektronica nodig zou hebben om mijn treinen te besturen. Want ik had 22 blokken, 16 wissels, 6 ontkoppelrails en 32 NS-seinen met 3 lampen.

[Joost O]

Goedenavond heren:

Heel hartelijk dank voor alle waardevolle reacties.
Ik zal proberen om er ordelijk op in te gaan.

Eerst even wat achtergrond over mijn motivatie. Ik heb geen (ruimte voor een) grote baan, alleen een testrondje met 4 meter rijlengte. Ik doe dit project dus meer om electronica mee te leren dan om een functionele baan te bouwen. Om te beginnen wil ik een schakeling maken die hetzelfde doet als het klassieke bloksysteem van Fleischmann, maar dan met transistors i.p.v. relais. Alles wat ik er verder bij kan verzinnen is meegenomen en leer-ervaring.
Als ik ga testen (hoop op eind Januari) wordt het rondje in 4 blokken verdeeld, dus zal elke trein toch niet langer kunnen zijn dan een lok en twee wagentjes

Nu de reacties op jullie waarde reacties:

* Zo te zien staat er idd. 30V op, daar zal zo'n 25V van overblijven voor de treinen, en dat is veel te veel.
* Aan de min-kant van de potmeter moet een weerstandje in serie opgenomen worden, anders zal een groot deel van het regelbereik "dood" zijn.
* Een groot nadeel van deze schakeling is IMO dat achteruit rijden onmogelijk is...

* De voeding moet idd +15V en 0V zijn. Een Lima lok op 25V rijdt Mach 3
* Ik snap het concept van het regelbereik. Ik heb dat eens geprobeerd, met een simpele voeding, maar sommige loks zijn gevoeliger dan andere en bleven "kruipen", dus neem ik het "dode" bereik maar voor lief en weet zeker dat de loks echt 0V krijgen als de regelaar dicht is. Ik bedenk net dat ik dat ook met een master-schakelaar kan doen.
* Achteruit rijden kan idd niet. Wat ik in een latere fase wil uitpluizen is een manier om één blok, of een parallelspoor naast een blok, als overgavespoor te gebruiken, dat dan alternatief gevoed kan worden vanuit het bloksysteem of met een handregelaar die de trein naar opstelsporen, rangeerterrein e.d. doorstuurt. Het idee is dan om een hand-bediende rangeerbaan te hebben om mee te spelen, met daar om heen een grote lus van blokken waar de treinen elkaar automatisch achterna zitten. Als ik ooit een groot huis heb...

De potmeter linksboven kun je versterken met een transistor die als emittervolger is geschakeld. (rood omcirkeld)

Bedankt en begrepen! Schema bijgewerkt.

Tussen de 2N3904 en de condensator moet nog een weerstand, anders trek je de condensator veel te snel vol.

Vol of leeg? Ik snap eigenlijk zelf nog niet of die condensator C? daar wel goed zit.. ik zie nu dat zolang de handschakelaar dicht staat (in automatische werking dus) die condensator altijd kortgesloten staat, m.a.w. niets doet   Voorlopig smijt ik hem eruit, totdat ik het beter uitgepuzzeld heb.

Verder is het stopgedrag nogal bruusk. Stel dat het volgende blok bezet is. De stopsectie wordt dan naar nul getrokken. Een volgende trein komt dan is een spanningsloze stopsectie en zal plotseling stoppen in plaats  van netjes af te remmen. Je moet dus de remming pas inzetten als de stopsectie bezet raakt.
...
Maakt het wel wat ingewikkelder allemaal.

Zoals je zegt, het stoppen gaat met een boem! Ik dacht het te verhelpen met voorgenoemde condensator, mar die vlieger gaat dus (nog) niet op. Ik zal dit nog eens verder bestuderen, eens zien hoe ver ik kom. Maar ja, met het oude FLM systeem met z´n relais stopten de treintjes ook zo...

De stopsectie zal ook een detectie moeten krijgen om het vorige blok bezet te houden. Als er nu een losse  loc stilstaat in het stopblok is er niets dat verhindert dat een volgtrein vanuit het vorige blok gewoon verder kan rijden.

De bezet-detectie gaat over het hele blok, dus normale sectie + stopsectie. Of zie ik iets over het hoofd?

Over de detectiediodes zou ik ook een weerstand zetten van ongeveer 1k om de schakeling wat ongevoeliger te maken voor stoorsignalen.
De schakelaar voor manuele stop zou ik parallel over de 2n3904 stoptransistor zetten. Als de schakelaar nu open staat dan staat of valt de correcte werking met de lading die je op de condensator kan houden of wegvloeit. Niet echt stabiel als je dit een aantal maal wil opbouwen.

Begrepen. De weerstanden heb ik erbij getekend. Je comment aangaande de schakelaar snap ik ook, maar gezien de condensator er voorlopig uit is, wacht ik daar nog even mee.

Joost, waar heb ik je aan inspiratie geholpen?

Ooit heb je me het artikel over het "H0-Blok" systeem gestuurd. Ik ben dat nog steeds aan het bestuderen. De inspiratie is niet zozeer van "ik ga die schakeling nabouwen" maar van "hé, leuk wat je allemaal met electronica kunt doen, dat wil ik ook leren". Wellicht ben ik het wiel opnieuw aan het uitvinden, maar het gaat me om het uitproberen en -puzzelen, niet alleen om het eindresultaat.

Zo heb ik ooit ook een schakeling gemaakt om een oude FLM wissel te bedienen. Eerst een Condensor Discharge Unit, toen een beveiliging om te voorkomen dat de wisselspoel doorbrandde als je de knop te lang indrukte, en daarna nog een flip-flop circuit om twee LEDs de wisselstand te laten aangeven. En alles met één schakelaar, en voor een wissel zonder relaiscontacten of eindschakeling. Ik begon met wat simpels en bouwde het bij stukjes uit tot het naar mijn zin te gecompliceerd werd. De uiteindelijke schakeling werkte prima, maar was veel te complex om hem voor elke wissel te gaan bouwen 

50 jaar geleden heb ik ook aan zoiets gedacht. Ik kwam tot de ontdekking dat ik een grote archiefkast met elektronica nodig zou hebben om mijn treinen te besturen. Want ik had 22 blokken, 16 wissels, 6 ontkoppelrails en 32 NS-seinen met 3 lampen.

Dat risico heb ik niet. Ik zou nooit ruimte voor 22 blokken hebben, en m´n wissels zijn handbediend 

Dit bericht is nogal lang geworden. In het volgende stuur ik het aangepaste schema.

Nogmaals dank,

Joost

[Joost O]

Hallo allemaal:

Na het lange voorgaande bericht, is hier het bijgewerkte schema:



Ik heb nog wel wat twijfel over de waarden van de weerstanden in de detectieschakeling (helemaal links). Als je bijvoorbeeld 10V op de voeding hebt staan, en de TIP120 niet geleidt, laat de 4K7 weerstand maar zo´n 2 mA door. Over een spanningsval van 1,4 van de twee diodes, gaan er dan 1,4 mA door de 1K weerstand die de diodes overbrugt. En dan moet er ook nog stroom naar de basis van de transistor, via een weerstand R2? waarvan ik niet snap of die nodig is of niet. Zijn de waarden van die weerstanden wel ideaal of moeten die veranderd worden?

Groeten uit Colombia,

Joost

[Arjen52]

Interessant draadje dit. Voor mij is dit nog hogere wiskunde elektronica, maar ik probeer de ontwikkeling van een elektronisch bloksysteem te volgen.
Joost succes met de bouw van dit systeem. 

[72sonett]

Het schema suggereert dat de rijrichting van blok 1 naar blok 2 is, van links naar rechts, maar dan ligt de rechter rail aan de 0 en de linker aan V+ en dan rijdt de loc bij afspraak achteruit, van rechts naar links dus.

(De afspraak is dat in de rijrichting gezien de rechter rail de + is. )

[Klaas Zondervan]

De inspiratie is niet zozeer van "ik ga die schakeling nabouwen" maar van "hé, leuk wat je allemaal met electronica kunt doen, dat wil ik ook leren".

Dat is ook mijn instelling. Ik haal ook inspiratie uit andere schakelingen, maar altijd met de gedachte: leuk idee, maar ik ga het op mijn eigen manier uitvoeren.

Zo'n ovaaltje met 4 blokken heb ik indertijd ook uitgelegd om de HO-blok printen te testen. Ik bouwde ze met 4 tegelijk, aansluiten aan het ovaaltje, 2 locs er op en dan een poosje laten rondrijden om te zien of ze allemaal doen wat ze moeten doen.

[Patrick Smout]

Dag Joost,

De bezet-detectie gaat over het hele blok, dus normale sectie + stopsectie. Of zie ik iets over het hoofd?
Begrepen.

Ik heb over het hoofd gezien dat de bezet detectie over beide secties van het blok loopt. Voor pure bezet/vrij melding met harde stop (dus zonder afrem/stop) is het goed zoals je het voorzien hebt.

Je comment aangaande de schakelaar snap ik ook, maar gezien de condensator er voorlopig uit is, wacht ik daar nog even mee.

De essentie is dat je, in deze opzet, de basis van de transistor beter niet zwevend laat. In zwevende toestand werkt die als een antenne en het gedrag is niet te voorspellen.
Door de schakelaar te verplaatsen zal de basis altijd aangestuurd of hard naar de 0V getrokken worden.

mvg, Patrick