BMB 00-modulebaan, Beveiliging

[Hans van de Burgt]

Binnen de BMB groep willen we graag op zicht rijden, met onze telefoons als remote control. Helaas worden we wel eens afgeleid (of staan we gewoon te slapen ), en komen de treinen ietwat te dicht bij elkaar.  Met eventueel een aanrijding als gevolg. Niet echt fijn dus.
Er is een zekere aversie tegen het inzetten van een PC met een besturingsprogramma om het treinverkeer te bewaken; zelfs als zulks het handmatig rijden niet in de weg staat.

Rolph en ik hebben eens nagedacht hoe we e.e.a. zouden kunnen regelen zonder een PC. De insteek is dat iedereen op zicht rijdt, maar als de treinen té dichtbij komen, wordt er ingegrepen.

Daar waar Rolph een voorstander is van de toepassing van een optische lichtsluis die het binnen rijden van een BMB-bak bewaakt (Dus óp de BB), zijn er op het BNLS forum veel opmerkingen te lezen over de onbetrouwbaarheid van zo'n sensor door de inval van vals licht. Op een buitenlands forum vond ik echter een bruikbaar alternatief: een HC-SR04 Ultrasonic Sensor.



Deze sensor zend een ultrasoon geluid uit dat bij het passeren van een trein terug gekaatst wordt, en door een ontvanger "gelezen" kan worden. Hij is heel nauwkeurig af te stellen, zodat hij enkel de binnenkomende treinen detecteert, en niet de ongeveer 5cm verder naar achter rijdende vertrekkende treinen.

Het idee is dat de detectie van een trein gelezen wordt door een Arduino. Deze geeft dan een puls aan een relais twee secties terug waardoor die sectie stroomloos wordt geschakeld. Zodra de sensor geen trein meer waarneemt, schakelt het relais de rijspanning weer aan.

Elke BMB-bak (enkel of dubbel) heeft één Arduino, één sensor voor elke rijrichting en één relais voor elke rijrichting.
Kosten: 2,50 + 0,77 + 0,77 + 0,82 + 0,82 = ongeveer 6 euro (zonder bedrading). Om het geheel van spanning te voorzien is wel een extra ringleiding nodig voor 5V gelijkspanning.

Om het in een plaatje duidelijk te maken:



Overigens heb ik nog niet de sketch voor de Arduino, maar dat lijkt redelijk standaard te zijn.
Schiet er maar eens op.

Gr, Hans

[rvdb]

Mijn idee was net iets anders. De IR sensoren waren bedacht zodat het makkelijk te plaatsen is achteraf. Maar die ultrasonische sensor is ook prima.

Ik had zelf een idee waarbij ik uitga dat iedereen het op zijn eigen bak kan monteren. En hoe meer mensen het hebben hoe beter het is zijn geheel werkt.

Doel is om indien een trein de bak opkomt de blackbox van dat spoor stroom vrij te schakelen. Die stroom komt pas weer terug als de gehele trein de blackbox aan de andere kant heeft verlaten.

Dan heb je per spoor dus twee sensoren en  een relais. Dus vier sensoren en twee relais plus een arduino.
En de linker sporen op de blackbox moeten geïsoleerd zijn.

Het is allemaal geïnspireerd op onze traverse die van die mooie schakelaars heeft.

Als iedereen dit op zijn bak heeft en er dus automatisch blackbox spoordelen zonder stroom komen kan een trein nooit meer achterop een trein botsen.
Als slechts enkele het hebben werkt het met korte treinen wel maar met langere is het niet helemaal full proof

Maar... aangezien het los van elkaar functioneert kan iedereen het zelf aanbrengen. En heb je geen technische beïnvloeding van elkaar. Je hoeft dus ook geen rekening te houden  net wisselende volgorde van de modules tijdens rijdagen.

Hopelijk is het duidelijk genoeg uitgelegd. Anders hoor ik het graag.

[St00mboy]

Fijn dat jullie erover meedenken en al zover gekomen zijn. 
Ik had zelf ook een IR-sensor bij Ali gevonden, maar het maakt gezien de kosten niet uit met welke sensor we het willen uitproberen. Voor die prijs kunnen we er van allebei makkelijk een paar bestellen en aan de slag gaan. Volgens mij kun je ze gewoon overprikken.

Als ik het goed begrijp gaat Rolph uit van een opstelling per bak. Dat is betrekkelijk makkelijk te installeren en we zouden daarmee mooi kunnen beginnen voor een proefopstelling. Als we het eenmaal werkend hebben kunnen we kijken hoe we ermee verdergaan.
Ik begrijp van Rolph dat de rijspanning van de BB op de bak afschakelt achter de lok, dus als de trein nog op de afgeschakelde BB rijdt.
Deze rijspanning wordt weer ingeschakeld als de achterste wagon van de trein de rechter BB gepasseerd heeft.

Daar moeten we nog even naar kijken, want dat zou volgens mij drie implicaties hebben:
1) Denken we dat een stroomloze sectie van 30cm voldoende is of kunnen we beter een complete stroomloze sectie van 1m80 achter onze treinen hebben? Ik denk zelf het laatste.
2) Op het moment dat de lok de scenerybak oprijdt en dus de rijstroom op de BB achter hem afschakelt is de trein achter de lok op de BB niet beveiligd.
3) Als we een schakelmoment hebben op het moment dat de laatste wagon van een complete trein een BB richting de belendende bak verlaat, dan kunnen we wellicht gewoon volstaan met het afschakelen van dat spoor op de complete bak erachter.
Dat lijkt een stuk simpeler dan mijn idee, waarbij de lok het schakelmoment bepaalt.
Dan moeten we nog wel even kijken waar vandaan de rijspanning van de afgeschakelde bak weer ingeschakeld wordt.

@Hans
Wat zijn dat voor relais die je getekend hebt?
Werken die met een Arduino?
Denk jij dat je aan die redelijk standaard sketch voor de Arduino kan komen?

Als we de zaken nog even iets duidelijker hebben dan wil ik wel tot aanschaf van een proefopstellinkje overgaan.
Een Uno heb ik hier nog wel liggen.

Leen.

[Hans van de Burgt]

@Leen,

Ja, het relais werkt samen met een Arduino. Nico Teering noemt hem in zijn Mardec handleiding. Voor 0,50 euro te koop via Aliexpress.

Als je de beveiliging per bak wil regelen, kan het eenvoudig. Op de BB bij uitgaand spoor, wordt op elke bak één spoorstaaf doorgezaagd. Tussen dit punt en het einde van de BB komt de sensor. De lengte moet overeen komen met de langste loc. Via de Arduino wordt het relais geschakeld, dat het spoor op de bak uit of aanschakelt. Zodra de volledige trein de sensor heeft gepasseerd, wordt de stroom weer ingeschakeld.

De sketch voor de Arduino is vrij standaard. Een paar opmerkingen. De mannen van de EMV adviseren om zo'n ultrasonic sensor tussen de twee tracks te plaatsen. Ook is het beter de Arduino's te voeden uit een ringleiding met 12V gelijkspanning (= schone spanning). Niet zoals in mijn schema via de zijkant, maar via de normale voedingsjack. De Arduino maakt er dan zelf 5V gelijkspanning van. Het relais kan via de 5V en GRD gekoppeld worden aan de Arduino.

Gr, Hans

[St00mboy]

Ik heb nu wel een paar vragen. Voor het gemak zal ik ze nummeren:
1) Als je de sensor tussen de sporen zet, dan hoort/ziet hij toch ook de trein van het ongewenste spoor?
2) Kunnen de relais elk apart door de Arduino geschakeld worden, dus hebben ze bijv. een adres, of alleen allemaal tegelijk analoog?
3) Waarom moet die rail doorgezaagd worden?
4) Kunnen we niet gewoon via de ringleiding van de bak aan- en uitschakelen?
5) Op jouw schematekening schakelt het relais een sectie af, bijv.sectie 2. Betekent dat pijltje naar sectie 4 dat je hem daarvandaan weer in kan schakelen? Zoiets zou mogelijk moeten zijn.

Ik denk dat we eerst moeten proberen om iets aan de praat te krijgen en daarna met wat we dan weten bepalen of er - ook i.v.m. de bedrading - een eenvoudige standaard oplossing mogelijk is voor de hele baan.
Je zou daarbij uit moeten gaan van de lengte van onze langste trein, die is nu 2m65, maar laten we toekomstvast zeggen een trein van 3 meter lang.

Leen.

[rvdb]

Ik denk dat ik mijn idee in een plaatje moet uitwerken om te laten zien dat ook lange treinen prima werkt met alleen de blackbox schakelen. Want het effect van vrij schakelen is pas nadat de trein de module via de andere blackbox heeft verlaten. Tel dat maar door naar de andere eerdere modules waar de staart van de trein wellicht nog aanwezig is. Daardoor schakelt dus een eerdere blackbox alsnog vrij van stroom.

En we moeten wel inzagen of isolasjes gebruiken anders loopt de stroom alsnog via de schuiflasjes van module naar module.

Enige wat ik nog vergeten was is ik een timer had bedacht waarna de eerste blackbox wordt vrij geschakeld. Ofwel:

Bb1 - module - bb2
Bb1 sensor 1: Hey een trein. Timer van x seconden (zodat de loc door kan rijden naar module) stroom afschakelen.

Bb2 sensor 2: wachten op trein. Ah daar is de trein. Hey de trein is weg: stroom inschalen op bb1.

[Hans van de Burgt]

@Leen,

Op een Arduino per bak, kunnen twee relais worden aangestuurd (één per rijrichting ). De pin waaraan het relais gekoppeld wordt, bepaalt welk relais via de Arduino een signaal krijgt.

Om een rail stroomloos te maken, moet er een onderbreking zijn in een van de railstaven. Als iedereen zo'n onderbreking maakt op de uitgaande sporen óp de BB, kunnen de tracks tussen die onderbrekingen stroomloos gemaakt worden.

De bak stroomloos maken, zou ook kunnen. Maar dan moet je de schuiflassen vervangen door geïsoleerde lassen. Daar zou ik geen voorstander van zijn. We hebben indertijd zulke lassen laten maken bij Shapeways. Die werkten wel, maar waren mechanisch veel te zwak. De schuiflassen (jouw "eigen" kindje) zijn juist een van de successen van het BMB concept. Vooral houwen zo!

Gr, Hans

[rvdb]

Ik heb nu wel een paar vragen. Voor het gemak zal ik ze nummeren:
1) Als je de sensor tussen de sporen zet, dan hoort/ziet hij toch ook de trein van het ongewenste spoor?
2) Kunnen de relais elk apart door de Arduino geschakeld worden, dus hebben ze bijv. een adres, of alleen allemaal tegelijk analoog?
3) Waarom moet die rail doorgezaagd worden?
4) Kunnen we niet gewoon via de ringleiding van de bak aan- en uitschakelen?
5) Op jouw schematekening schakelt het relais een sectie af, bijv.sectie 2. Betekent dat pijltje naar sectie 4 dat je hem daarvandaan weer in kan schakelen? Zoiets zou mogelijk moeten zijn.

Ik denk dat we eerst moeten proberen om iets aan de praat te krijgen en daarna met wat we dan weten bepalen of er - ook i.v.m. de bedrading - een eenvoudige standaard oplossing mogelijk is voor de hele baan.
Je zou daarbij uit moeten gaan van de lengte van onze langste trein, die is nu 2m65, maar laten we toekomstvast zeggen een trein van 3 meter lang.

Leen.

Ad 1: aangezien ik de sensor op de blackbox had gepland wilde ik hem boven het spoor plaatsen en die wijst dan naar beneden

Ad 2: Als je een arduino met 4 sensoren en twee relais per bak hebt heb je geen gedoe met adressen onderling. Het werkt zelfstandig. Enige handige is misschien een reset button als oplossing voor onvoorziene situatie. (Hand onder de sensor, ontsporing etc)

Ad 3: omdat we anders geen sectie hebben door de schuiflasjes. Zie de traverse. Die is ook ingezaagd.

Af 4: de blackboxen hebben volgens mij allemaal hun eigen draden vanaf de rondleiding. Daar wilde ik het relais tussen zetten. Ingreep qua bedrading is daardoor te overzien.

Ad 5: die had ik dus iets anders bedacht dan in die schets getekend.

[rvdb]

OK... hier twee schetsen.

Situatie 1 als getracht uit te leggen:
Trein komt blackbox op en wordt gezien. Dan wordt geteld zodat de loc naar de module door kan rijden. Dan schakelt de stroom uit op BB1.
Op BB2 wordt de trein gezien. Dan wachten we tot de trein uit beeld verdwijnt. Als de achterkant van de trein op BB3 komt is BB2 dus leeg. Dat is het signaal om de stroom weer in te schakelen op BB1.


En een lange trein dan?
Die schakelt meerdere black boxen uit. Een achterop komende trein moet flink doorrijden om de trein inhalen vanaf het moment dat die weer stroom krijgt op hem tegen de achterkant te raken...


Ideeën en aanvullingen zijn welkom!

[St00mboy]

@Hans
Dus een Uno kan 2 relais aansturen, niet meer. Waarschijnlijk omdat hij 2 pinnen heeft waar dat mee mogelijk is.
Kan hij dan wel vanaf dezelfde pin twee relais tegelijk aansturen? In dat geval kan hij met relais 1 aanschakelen en met relais 2 tegelijkertijd (op afstand) uitschakelen.

Ik heb al een keer een prototype gebakken voor een geïsoleerde schuiflas, een heel lelijk groot ding trouwens. 
Die gebruik ik nu als overgang naar de Forumbaan.
Maar het mooie ervan was dat hij kon schuiven en dat toch de rails niet bij elkaar konden komen.
Ik ga daarvan nog een kleinere versie fabriceren en zal die door jullie laten besnuffelen. OK, hij heeft (nog) 1 klein nadeel, maar zou hoe dan ook wel gewoon i.p.v. een normale schuiflas gebruikt moeten kunnen worden.

@Rolph
Die tekening geeft een goed beeld over waar we heen willen. Als het op die manier goed werkt zou het niet gek zijn.
Het voordeel is ook dat je alles per bak kan regelen, maar ik vraag me alleen af of 30 cm genoeg is om een trein af te laten remmen.
Het is jammer dat je er op de rijdag niet bij bent, maar misschien kunnen we met zijn drieën een keer iets afspreken voor een proef.
Ik zal wel wat spullen in China bestellen om een keer iets te proberen.

Leen.

[St00mboy]

Op de fiddle yard zijn de onderbrekingen iets van 50 cm, meen ik.
Er is toen wat heen en weer gemaild en we hebben geloof ik bedacht dat 2 x de lengte van een lange lok genoeg zou moeten zijn.
Ik zal eens in mijn mail uit die periode kijken, maar het is in ieder geval meer dan 30 cm.
Misschien zouden we de scenerybak om kunnen schakelen i.p.v. de BB. Die is 1m20.

Leen.

[Hans van de Burgt]

@Rolph,

Jouw idee van de timer koop ik. De afstand tussen de zaagsnede en het einde van de BB is dan niet zo kritisch cq. de lengte van de loc doet er dan niet toe. Toch zijn er niet per se twee sensoren nodig. De Arduino kan bij een signaal "trein aanwezig" met een vertraging het relais omschakelen.

Het grote verschil tussen jouw en mijn suggestie is dat ik het afschakelen zou willen regelen bij het verlaten van de BMB-bak. Het af te schakelen stuk is dan minstens 180cm.

Zoals Leen al opmerkte, kun je allerlei sensoren gebruiken. De ultrasonic hebben wel mijn voorkeur.

Het leuke van de schakeling is dat aan de Arduino ook een sein gekoppeld kan worden. Op mijn bak komt een Ratio armsein. Deze staat normaliter op Open. Zodra de trein gedetecteerd wordt gaat deze naar Close. Het sein wordt bewogen met een servo gekoppeld aan de Arduino. Zodra de trein gepasseerd is, kom er weer stroom op de baan én gaat het sein weer Open.

Gr, Hans

[St00mboy]

Ik heb in mijn oude mail gevonden dat de onderbrekingen op de FY ca. 50 cm zijn.
Maar we kunnen evt. op de rijdag wel eerst eens kijken of een trein daar de volledige lengte nodig heeft.

Leen.

[mdjr78]

Over die 30cm. Hoe lang zijn de stroom onderbrekingen op de traverse?

Net even nagemeten. Die zijn 40 cm.

Nog even nadenkend over het principe. Als ik nu een lange goederentrein heb met achterop een brakevan met werkend sluitlicht. Dan gaat dit licht ook uit op de uitgeschakelde bakken. Dat is op de BB wat minder erg dan op de modulebak (zichtbaar deel). Het is overigens ook mogelijk om de sectie pas uit te schakelen als de gehele trein de BB heeft verlaten. Daarbij is het ook van belang waar op de BB de sensors zouden zitten.

Voordat we allerlei proeven gaan doen lijkt het me handig om (op 4 maart) eerst de rest van de groep eens te vragen hoe zij er in staan. Volgens mij stond het punt al op de agenda. Is het probleem inderdaad dermate groot dat we daar überhaupt een oplossing voor moeten verzinnen?

Werner

[Suchet]

Ik stel voor dat we deze discussie op 4 maart eerst met alle anderen voeren, anders dan ontstaan er verschillende niveau´s van kennis en twee snelheden binnen de groep. Kunnen we ook vaststellen of het probleem groot genoeg is om er tijd en energie in te steken.

Rob