Automatisering H0-baan met Raptor
Automatisering H0-baan met Raptor
Dit artikel is afkomstig uit forumtopic 59265.0 van het 3railforum van forumlid Anne W. Het artikel beschrijft de automatisering van de modelspoorbaan middels Raptor, waarbij uitgebreid wordt uitgelegd hoe middels raptor met op dit moment 19 treinen op de modelspoorbaan veilig gereden kan worden. Naast hoe dit met Raptor wordt geregeld, wordt tevens stilgestaan bij veel algemene digitale, automatiserings en logisch denken “kunde” welke voor alle systemen bruikbaar zijn.
Achtergrond
Op één van de "Rail" tentoonstellingen in de negentiger jaren in de Brabanthallen in Den Bosch, stond een modelspoor-automatiseerder met de naam “Trainbrain”. Dat was de basis voor de baan welke in 2007 is gestart. Dit ging wonderwel goed, alhoewel zich wel een probleem voordeed in het kopstation, welke een wijziging in de Edits centrale nodig had. Tot 2007 werd goed gereden met de Edits centrale en Trainbrain, maar toen begonnen toch een aantal zaken tegen te werken:
- Edits was een pure Märklin “kloon” en begon achter te lopen.
- De laptop waar dit op draaide begon ernstige ouderdomskuren te vertonen.
- Op nieuwe computers was het DOS systeem waarop Trainbrain reed, een ondergeschoven kindje geworden.
Inmiddels waren de makers van Trainbrain ook tot de conclusie gekomen dat de diverse fabrikanten van digitale systemen en computers ieder hun eigen weg gingen en dat dit voor hen veel extra werk zou geven. Ze besloten om een eigen centrale te ontwikkelen met daarin opgenomen de software voor de automatisering, zodat er van communicatieproblemen tussen software en centrale geen sprake meer kon zijn. Het resultaat was Raptor.
In het voorjaar van 2007 mocht ik één van de eerste Raptors mee naar huis nemen om de werking te gaan testen, sindsdien rijd ik met de Raptor en heb ik veel testwerk voor de makers ervan, gedaan.
Hier een aantal overzichtsfoto’s van de baan van Anne W welke verder te vinden is op het 3railforum in topic 6647.0 de baan van Anne W[1], een bouwverslag van de baan in aanbouw sinds 2007.
- Baan van forumlid Anne W - besturing met Raptor
Baan van Anne W - opbouw 
Baan van Anne W - opbouw 
Baan van Anne W - opbouw 
Baan van Anne W 
Baan van Anne W 
Baan van Anne W 
Baan van Anne W
Wat er aan digitale apparatuur wordt gebruikt
Van de 19 gebruikte locomotieven en treinstellen hebben er een aantal Märklin MFX decoders (rijden op Motorola), een aantal hebben een Esu V3.0 of V4.0 M4 Lokpilot of Loksound decoder en er is nog één locomotief met een Märklin 6090X decoder.
Alle treinen rijden op Motorola 27 of 28 stappen, afhankelijk van welke decoder de locomotief heeft. Sinds een aantal maanden wordt met de Raptor centrale zowel Motorola als ook DCC uitgestuurd op deze baan.
Als booster wordt de Edits booster gebruikt, waarbij zich echter een aansluit probleem voordoet. De Edits booster kan namelijk niet direct op de digitale data-uitgang van de Raptor (en andere centrales) worden aangesloten o.a. vanwege een verschil in spanningsniveau.
Hiervoor wordt dan ook een LDT DB2 booster gebruikt, welke op de Raptor aangesloten wordt en waar vervolgens op de railuitgangen van de LDT booster, de Edits booster wordt aangesloten. Ook is de ringleiding voor de wissel,schakel en sein decoders aangesloten op de LDT booster. De bediening van deze decoders is dus onafhankelijk van de digitale rijspanning.
De Edits booster kan een stroom leveren van 10A, een beetje veel waardoor het risico van “lassen” bij kortsluitingen bestaat. Dit wordt ondervangen door de uitgang van de Edits booster naar een verdeelpaneel voor 5 secties te brengen, de baan in 5 secties te verdelen en de secties in het verdeelpaneel te voorzien van zelfherstellende zekeringen. Alle secties hebben voor de bewaking een ledje en een schakelaar, waarmee afzonderlijke secties afgeschakeld kunnen worden. Dit is zeer nuttig in het geval dat er iets fout gaat, zoals bijvoorbeeld een ontsporing.
De linkerschakelaar is de hoofdschakelaar, hiermee schakelen we de rijstroom af (zit dus tussen de Edits booster en dit verdeelpaneel), de volgende vijf schakelaars schakelen de 5 secties: links, midden, rechts, station en nog toe te wijzen. Boven de schakelaars zitten ledjes die aangeven of er spanning op de desbetreffende sectie staat en dus ook of de zelfherstellende zekering niet door een kortsluiting/overbelasting “aan het werk is”.
De vier ledjes rechts, zijn van twee optionele software modules in de Raptor. Van alle rijwegen is ingegeven hoe lang de langzaamste trein er over doet. Mocht een trein er dan langer over doen, betekent dat meestal dat de trein stilstaat door stroomgebrek. Dan gaan de vier ledjes branden en kan op het scherm afgelezen worden welke trein in welke rijweg te laat is. Meestal zijn de ledjes uit en staat er in het scherm: geen treinen vertraagd.
In dit geval zijn het de software modules:
- 43E-1.0 Maximale verlaattijd + extra display.
- 63E-1.0 Externe verlaat en aankomstsignaal aansluiten.
Hier en daar zullen jullie verwijzingen vinden naar de catalogus waar de standaard en optionele software modules van Raptor beschreven zijn. zie Raptor Module Catalogus[2]
Terugmeldsysteem
Zonder betrouwbaar terugmeldsysteem is geen goede automatisering mogelijk.
Als terugmeldsysteem zijn hier de zelfbouw producten van Edits in gebruik, in principe niet echt verschillend van die van Märklin en andere merken. Op dit onderwerp wordt wat dieper ingegaan omdat dit èn het grote verschil is met 2-rail, èn het een bron is van veel discussie, storingen, verkeerde meldingen enz.
De computer en het bijbehorende programma zijn hele goede dingen met een paar nadelen: ze kunnen alleen maar uitvoeren wat je ingevoerd hebt, dus doen ook iets bij een verkeerde/valse melding. Daarnaast zijn ze compleet blind, je moet ze alles vertellen.
Een andere zaak die belangrijk is om je te realiseren, is dat elektrische stroom altijd terug moet naar de bron waar het vandaan komt, kijk maar naar een stopcontact. Deze heeft twee gaten. Je accu heeft twee polen.
Een moderne digitale centrale heeft minimaal twee aansluitingen, één voor de digitale stroom en één voor het terugmeldsysteem, beide aansluitingen hebben minimaal één pen voor de toevoer en één voor de afvoer, de laatste wordt “massa” genoemd.
Belangrijk voor het hier gebruikte terugmeldsysteem met de naam “massa-detectie- systeem” is dat de afvoer van het terugmeldsysteem verbonden is met de afvoer van het digitale systeem. Deze centrales en boosters worden dan ook gekenmerkt doordat ze een gemeenschappelijke massa hebben (in het Engels “Common Ground”).
Bij Märklin K-Rails maak je het makkelijkste gebruik van de melders op basis van massadetectie: de terugmeld uitgang van de centrale zet + 5 Volt op één van de aders van de aansluitkabel. In de meldeenheid komt deze spanning via een grote weerstand op een stukje geïsoleerde railstaaf te staan en op één van de ingangen van een IC.
Als op de geïsoleerde railstaaf een niet geïsoleerd (dus een Märklin) wielstel komt, verbindt dit wielstel het geïsoleerde stukje railstaaf met de tegenover liggende “massa” railstaaf, die via, via weer verbonden is met de massa van de centrale.
Bij de centrales/boosters met een gemeenschappelijke massa komt de stroom dan ook weer op de afvoer van het terugmeldsysteem, bij de centrales/boosters die geen gemeenschappelijke massa hebben (de Ecos en het CS), moet je de verbinding tussen de twee massa’s één keer zelf maken door een draadje te leggen tussen de massaklem van de eerste terugmeldeenheid en de massa van het digitale systeem.
Dan wordt de spanning na de b.g. grote weerstand 0 Volt en hebben we twee toestanden:
- geen wielstel: 5 Volt
- wel een wielstel: 0 Volt
Precies wat een computer nodig heeft, twee unieke toestanden.
Het IC schakelt op die twee toestanden en geeft de toestand door aan een schuifregister IC, de centrale zendt heel erg vaak een bevel aan dit schuifregister om de toestanden van alle IC’s (en dus alle geïsoleerde railstaven) naar de centrale te zenden, dat gebeurt dan ook en daarna zendt de centrale een bevel aan het schuifregister om zich te resetten en begint de cyclus opnieuw.
nummering meldpunten
De nummering van de meldpunten wordt bepaald door de volgorde waarin je de geïsoleerde railstaven (meldrailstaven) hebt aangesloten op de meldeenheid en de volgorde waarin je de meldeenheden hebt aangesloten op de centrale en op elkaar, de nummering begint met het nummer van de desbetreffende meldeenheid gevolgd door het nummer van het meldpunt op die meldeenheid, bij Raptor bijvoorbeeld 2,15 – dit is aansluitpunt 15 van de tweede meldeenheid.
Een meldeenheid invoegen betekent dan ook dat de achterliggende meldeenheden automatisch een hoger meldeenheid nummer krijgen.
Het is een oud en redelijk inflexibel systeem, maar het is technisch ook redelijk eenvoudig systeem, vandaar dat er nog geen echte, betere, opvolgers zijn. Het is aan te bevelen om op de één of andere manier bij het invoeren van je baan, ergens een papier te hebben waarop je kunt zien waar welk terugmeldpunt ligt, anders is het steeds zoeken.
Er is een systeem wat de inflexibiliteit wat minder erg maakt, de naam is Loconet, het is toepasbaar op een paar centrales, maar niet op de Raptor.
storingen elimineren
Het systeem is soms ook storingsgevoelig, de moderne terugmeldeenheden hebben dan ook een aansluitbus (S88-N) voor een bepaald type kabel die ongevoeliger is voor storingsinvloeden die kunnen ontstaan doordat er in de buurt een digitale draad ligt waarin heel veel wisselingen zijn in de stromingsrichting, waardoor wisselende magnetische velden worden opgewekt, die in de draden van het terugmeldsysteem weer een spanning kunnen opwekken wat kan leiden tot een valse melding.
Ook in de centrales wordt zo hier en daar wat gedaan om valse meldingen te elimineren, over het algemeen “leeft” een valse melding maar één cyclus, Raptor zet een melding in een register en wacht af of de melding in de daarop volgende cyclus nog bestaat, zo ja, dan is hij niet vals en wordt hij verwerkt.
Een nadeel van het massa detectie systeem is dat het een voordeel van Märklin wegneemt: de massa van de digitale spanning wordt ter plaatse van de meld railstaven maar gevormd door één railstaaf (normaal heb je bij Märklin alle twee de railstaven als massa), wat kan leiden tot een stotterend rijgedrag of zelfs stoppen van de treinen.
Omdat de digitale spanning heel vaak wisselt tussen een positieve en een negatieve waarde is het zo dat de massa railstaaf heel vaak een hogere waarde heeft als de middencontacten, de digitale stroom loopt dan van de massa railstaaf naar de middencontacten. Hiervan kunnen we gebruik maken door als de spanning op de massa van het digitale systeem hoger is als op de middencontacten een verbinding te maken tussen de massa van het digitale systeem en de meld railstaaf, dit doen we d.m.v. een diode (een component wat de stroom maar in één richting doorlaat), de lok krijgt in het geval dat hij geen verbinding maakt met de normale massa railstaaf toch een beetje spanning, rijdt iets verder en maakt dan weer verbinding met de normale massa railstaaf.
- Bij de terugmeldeenheid loopt een stel dikke kabels. (zie foto). Het is de ringleiding van de digitale rijstroom. Er wordt reeds sinds de midden jaren 90 met deze terugmeld eenheden en kabels/draden gereden, waarbij nog nooit een valse melding heeft plaatsgevonden.
Overigens is er een fabrikant die de b.g. diodes in zijn terugmeld eenheden heeft ingebouwd.
Als bijna laatste het verschil tussen massadetectie systeem, te gebruiken bij Märklin K en C rails en stroom detectie systemen, te gebruiken bij 2-rail en Märklin M rails.
Eigenlijk bestaan de stroom detectie eenheden uit twee gescheiden eenheden:
- de detectie eenheid
- de registratie eenheid.
De detectie eenheid detecteert of er vanaf het geïsoleerde stuk railstaaf stroom gebruikt wordt door een lok of een lampje of iets anders. Als dat zo is dan gaat er in de detectie eenheid een ledje branden, in de registratie eenheid zit een lichtgevoelige cel, die pikt dat licht op en de rest van het systeem registreert dan dat er een lok op de meld railstaaf is.
Uiteindelijk is er dan geen verschil met het massa detectie systeem, de registers worden uitgelezen op dezelfde manier.
Als laatste een belangrijke opmerking over het isoleren van een railstaaf d.m.v. zagen, slijpen, knippen e.d. Controleer m.b.v. een universeel metertje altijd of het werk wat je gedaan hebt ook het goede resultaat heeft: een oneindig hoge weerstand t.o.v. de tegenoverliggende railstaaf en t.o.v. de beide buur-railstaven, doe deze controle voordat je de geïsoleerde railstaaf aangesloten hebt op de meldeenheid.
Magneetartikel decoders
Magneetartikel decoders zijn er in veel uitvoeringen. Oude, maar ook nieuwe zoals de OC32 bijvoorbeeld en alles daar tussen in zit. De meeste hebben tegenwoordig een aparte ingang voor de “krachtstroom”. Onder deze baan zijn veel zelbouwdecoders van Edits gebruikt. Deze zijn inmiddels een jaar of 20 en “still going strong”. Omdat, in tegenstelling tot terugmeldeenheden, de Edits decoders te mixen zijn met andere merken. In deze baan zijn dan ook tevens Viessmann 5211 decoders toegepast. Dat heeft maar één reden: zowel de Edits als de Viessmann decoders zijn qua adres instelbaar met schakelaars en dat is wel zo prettig omdat daardoor bij het per ongeluk op het programmeerknopje drukken geen kans bestaat dat het programmeer IC de geest geeft of zijn programma kwijt raakt.
Omdat deze decoders toch aangestuurd worden met een aparte booster krijgen de decoders ook hun “krachtstroom” uit de digitale spanning.
Schakeldecoders
Ook hangen er een paar schakeldecoders onder de baan, o.a. één om de eerder genoemde “verlaatledjes” aan te sturen. Er zijn nog een paar Edits schakeldecoders en er zijn er een paar waarvan het relais kapot is gegaan doordat er over het schakelcontact de kortsluitstroom (10A, voordat het verdeelpaneel werd toegevoegd) van de Edits booster heen ging en daar konden ze niet tegen, daarnaast zijn er nu Viessmann 5213 schakeldecoders in bedrijf.
Seindecoders
Het gedeelte van de baan wat qua landschap af is, heeft Viessmann armseinen die met een magneetartikel decoder aangestuurd worden, het paradespoor heeft lichtseinen die in eerste instantie met de 5213 werden aangestuurd. Een poosje geleden zijn op het paradespoor zgn. herhalings voorseinen gezet (voorseinen met een extra, permanent brandend lampje) en is overgestapt op de DB lichtseindecoders van LDT.
De redenen hiervoor zijn:
- Schakeldecoders voor lichtseinen met leds zijn zwaar “overdone”, de relais kunnen nominaal 4 A schakelen, en zijn dus te groot. * Met de lichtseindecoders kun je meer verschillende seinbeelden aansturen.
- De lichtseindecoders hebben een mooie lichtwisseling, fade out - fade in.
Bij het gebruik van deze lichtseindecoders kwam een probleem naar boven met de naam “twee kapteins op een schip gaat niet”. De centrale heeft een programma en de decoder heeft een programma en zoals te verwachten, interpreteert de decoder een bepaalde opdracht van de centrale anders als de centrale wil.
Het hoofdprobleem, een opdracht die voor de decoder een “ongeldige input” was, is door LDT opgelost. Er is nu een programma in het “programmable IC” voor de decoder die dit niet meer zo interpreteert.
Een ander probleem ontstond door de mooie lichtwisseling. LDT is heel duidelijk, als je een opdracht aan de decoder gegeven hebt, dan mag je binnen 0,4 seconden geen andere opdracht geven, want de decoder is die tijd 100% doof. Voor handbedrijf is dit niet erg, wij mensen zijn te langzaam met ons denk- en handelingsvermogen, maar een computer is heel veel sneller. Na aan beide firma’s gevraagd te hebben of ze er wat aan wilden doen en een negatief antwoord te hebben gekregen, is er voor een andere oplossing gekozen. Er zijn er met de Raptor twee:
- Door de bekrachtigingstijd (standaard uitvoering) van het decodernummer in de Raptor te verlengen tot 0,4 seconden, gedurende die tijd worden er geen wissel- en schakelopdrachten gegeven.
- Door een optie bedoeld voor oude decoders te gebruiken, naschakelpauze (70L-1.0), deze optie maakt het mogelijk dat een decoder zich weer oplaadt voordat hij een nieuwe schakeling gaat doen, ook deze zet ik voor het gewenste decodernummer op 0,4 seconde.
Verder is het een kwestie van slim indelen van de seinen, bijvoorbeeld combinaties maken van “automatische” seinen met “handmatige” seinen. Er is nog naar andere “intelligente” lichtseindecoders gekeken, maar daarvan lopen de intelligenties van de decoder en de centrale te ver uit elkaar om tot een goede samenwerking te komen. Ook de NS-lichtseindecoder van LDT is met de Raptor niet toepasbaar omdat beide firma’s een verschillende interpretatie hebben van het gele sein, de een stuurt dit sein aan met een decodernummer “groen” en de ander met een decodernummer “rood”.
De OC32 is weliswaar heel goed bruikbaar, maar is bij deze baan niet toegepast, o.a. omdat het aantal draden onder de baan daardoor toeneemt. (immers in plaats van 4 decoders centraal in de buurt van de te schakelen apparatuur, moet er minimaal 32 draden van een bepaald punt naar de te schakelen apparatuur, die dan wel eens verder weg hangt).
Bij de Viessmann overweg hangt nog een relais van dezelfde firma onder, nodig om de overweg goed te bedienen bij dubbelspoor, de uitleg komt t.z.t.
 |
Mee bezig Aan dit artikel of deze sectie wordt de komende uren of dagen nog druk gewerkt. Klik op geschiedenis voor de laatste ontwikkelingen. |
Verwijzingen (links)
Intern
Extern
Bronnen, Referenties en/of Voetnoten |