Voor het besturen van de modelspoorbaan is het van belang om te detecteren waar een trein rijdt. Daarvoor wordt de baan in blokken of baanvakken opgedeeld. Elk blok heeft een ingang en een uitgang, waarbij kan gelden dat de uitgang van het ene blok de ingang van het opvolgende blok is.
Detectie van een trein en wagon zorgt voor een melding naar het systeem dat daarop verschillende acties kan ondernemen. Detectie op het inrij-segment (groene deel) van blok 3 kan bijvoorbeeld resulteren in het blokkeren van blok 2 (een volgende trein kan dit blok dan niet inrijden), het omzetten van het bijbehorende sein van blok 2 en 3 van groen naar rood. Detectie van het uitrij-segment (rode deel) van blok 2 geeft blok 1 weer vrij en zet het sein van dat blok van rood naar groen.
Detectie kan op verschillende manieren, bijvoorbeeld:
– door stroomdetectie
– door IR-detectie,
– met behulp van Hall-effect sensoren,
– met behulp van reed relais.
De stroomdetectie methode leek mij het meest elegant en daar had ik dus ook op ingezet. In deel 5 van deze serie ging het al eerder over blokken met bezetmelders en terugmelders. Het stroomdetectieschema dat ik daar getekend had bleek in de praktijk toch niet te werken. Op internet zijn enorm veel van dit soort schakelingen te vinden, maar onduidelijk is dan of het voor welk soort baan het werkt: DC, AC, digitaal …
Hall effect sensor
Een aardige optie lijkt ook het gebruik van Hall-effect sensoren, zoals hieronder. Zie hier verder.
Een testje met de A3144’s die ik al een keer aangeschaft had laat zien dat die goed werken volgens onderstaand schema.
De magneet moet een stuk dichterbij dan bij gebruik van de reed relais. Het schakelmoment en duur is ook veel kleiner.
.
Reed relais/schakelaar
Een reed relais is een schakelaar die onder invloed van een magneet open en dicht schakelt. Zie hieronder. Door nu deze schakelaars op de baan bij het begin en het einde van een baanvak te monteren en een magneet onder de locomotief (en evt. onder de wagons, of onder de laatste wagon) te plaatsen wordt gedetecteerd wanneer een trein een baanvak binnen- en uitrijdt.
De bestelde 100 reed relais/ reed switches waren opmerkelijk snel binnen. Vandaag een testopstelling gemaakt met m’n testspoortje (teststrip).
Voor deze test heb ik tussen de rails twee reed relais gemonteerd: één langs de rail (sw1) en één in het midden (sw2). Ik heb geprobeerd de benen van de schakelaars zo te buigen dat de ’tongen’ van bovenaf bezien boven elkaar liggen. Aangezien ze zo klein zijn (14mm lang en 2mm breed) valt dat nog niet mee. En of het van invloed is op het schakelen is nog maar de vraag.
Van sw1 (langs de rail) ligt de rechter tong boven t.o.v. de linker tong. Sw2 ligt precies andersom (linker boven, rechter onder). Dit verklaart mogelijk het verschil in schakelgedrag (zie verderop). De schakelaars kunnen afwisselend verbonden worden met een ledje volgens onderstaand schema.
Onder het loc-je aan de achterkant is een klein rond neodymium magneetje gemonteerd (diameter 5mm, dikte 1mm) dat de schakelaar moet activeren.
De led is standaard uit en gaat aan wanneer het circuit door de magneet gesloten wordt. Met de hand heb ik het loc-je langzaam over de rails en over de reed relais bewogen. Van links naar rechts en andersom. Dit geeft de volgende resultaten.
Hierboven kan je zien dat schakelaar sw1 over een afstand van ca. 28mm reageert. Afhankelijk van de richting eerder of later; soms al op 12mm, soms pas op 16mm. Schakelaar sw2 reageert over een afstand van ca. 25mm.
In alle gevallen is er ter hoogte van de tongen een moment dat de schakelaar ‘uit’ gaat: een dipje van ca 2 tot 3mm.
Er zijn dus verschillen geconstateerd, maar die zijn klein. En waaraan die kleine verschillen te wijten zijn is mij vooralsnog onduidelijk. Het kan de plaatsing zijn (midden tussen, of langs de rails), de hoek tussen magneet en de tongen, verschillen in de relais zelf …. het kan allemaal meespelen. Of het belangrijk is? Het zal misschien in de praktijk wel blijken.
Afhankelijk van de snelheid van de trein op de baan duurt het moment van sluiting en dus de trein/wagondetectie korter of langer. De AVR-microcontroller op de Arduino zal daarmee geen moeite hebben, maar wanneer het aantal uit te lezen relais groot is (dus veel baanvakken met elk twee relais) kan dit wel een lastige klus worden, zeker wanneer meerdere treinen rijden die elk de schakelaars kunnen activeren.
Een groot verschil met detectie door middel van stroomgebruik is de afstand waarover de detectie plaatsvindt. Zoals hierboven aangetoond is de detectie middels reed relais over een afstand van een kleine 30mm. Stroomdetectie kan over een veelvoud daarvan werken: een baanvak is bijvoorbeeld minimaal 105mm (de lengte van een rail in N-spoor). Maar aangezien ik de stroomdetectie methode nog niet werkend heb gekregen is dat vooralsnog daarom nog geen optie!
Inmiddels heb ik wel een idee gekregen om modules rond de ACS712 Hall-effectsensor te bekijken. Ik heb een paar besteld, dus t.z.t. daarover meer.
In het volgende deel verder over de locomotiefjes.