Schakeling voor de digitale bediening van de Märklin Hijskraan 7051
Schakeling voor de digitale bediening van de Märklin Hijskraan 7051
|
Dit artikel gaat over het digitaal bestuurbaar maken van de Märklin hijskraan 7051 en is een bijdrage van Chris Burger. Het artikel beschrijft 2 manieren:
Lees het artikel eerst door en bepaal dan welke van de 2 beschreven ombouw methodes je wilt gaan toepassen. |
Algemeen
Doordat er vrij veel digitaal gereden wordt op de treinbanen zijn de speelmogelijkheden voor kleinere kinderen beperkter. Daarom is het leuk om op je treinbaan een hijskraan te plaatsen, bijvoorbeeld het oude type van Märklin (7051) is daar erg geschikt voor en deze wordt nog volop op beurzen en internet voor onder de honderd euro aangeboden. Zet de kraan op een zijspoortje met een rangeerlokje en de kinderen kunnen heerlijk hun gang gaan. Wanneer je de kraan digitaal bestuurbaar wilt maken, moeten ten eerste de twee motoren in de kraan omgebouwd worden naar gelijkstoom en er zal een schakeling met een decoder en twee relais gemaakt moeten worden. Is de printplaat klaar dan hoef je alleen de rode en bruine draad van de Centrale Eenheid aan te stuiten en de motoren kunnen draaien en de magneet kan in- en uitgeschakeld worden. Het voordeel is dat de motoren ook heel langzaam kunnen draaien (met het analoge schakelblok is het alleen aan of uit), maar je kunt maar één motor te gelijkertijd laten draaien.
In dit artikel wordt een schakeling besproken met twee relais en één decoder. Met één relais wordt de magneet en de lamp in de hijskraan in- en uitgeschakeld en het andere relais selecteert één van de twee elektrische motoren voor het hijsen en laten zakken van de magneet of draaien van de kraan. Rond 1999 bracht Märklin een digitale ombouwset (7651) voor de hijskraan 7051 uit. De ombouwset 7651 schakelt de magneet ook aan en uit met F0. De schakeling die hier besproken wordt, is compatible met deze ombouwset. Wanneer de hijskraan digitaal aangestuurd wordt met de hier besproken schakeling, is het mogelijk om via het programma Koploper de kraan te laten besturen en zelfs een macro aan te maken die er voor zorgt dat de kraan een aantal handelingen automatisch uitvoert.
Relais bediend door de functie-uitgangen
De twee relais worden bediend door de functie-uitgangen F0 en F1. Je voegt de twee draden van de voor- en achterlichten samen op één aansluiting en dat is geen probleem voor de decoder. Je kunt het relais dan activeren met de functietoets F0.
Decoder
In deze beschrijving is gebruik gemaakt van de Märklin 60760 Decoder, maar een andere loc-decoder met functie uitgangen kun je ook gebruiken. Als je ervaring hebt met deze 60760 decoder, weet je dat deze GEEN functie-uitgangen heeft. Op de de site www.stayathome.ch/decoder.htm staat informatie over de verborgen functies F1 en F3 van deze decoder. De eigenschap van de F1 functie uitgang van deze decoder is dat deze 0V of 5V afgeeft en slechts een zeer kleine stroom kan leveren. Om deze uitgang te gebruiken wordt het signaal door een transistor (BC337) versterkt. Om de F1 aansluiting te gebruiken dient er een draad (op de foto de witte) aan een soldeerplek gesoldeerd te worden. Verder hebben we voor onze schakeling de massa (GND) nodig. Op de foto is dit de zwarte draad. De functie F3 kan wel een normale belasting schakelen, maar deze gebruik ik niet in de schakeling, omdat dan deze dan niet compatible is met de ombouwset 7651. De F3 aansluiting op de decoder zit naast de grijze lichtaansluiting.
Voordat de twee draden gesoldeerd kunnen worden, wordt eerst de zwarte bescherming om de decoder met een scherp mes verwijderd. De snede kan het best gedaan worden aan de kant waar de draden vastzitten. Nadat de twee extra draden gesoldeerd zijn, wordt de bescherming er weer omheen gelegd en wordt de decoder met een tiewrap gemonteerd.
Schakeling
De kabel aan de kraan heeft zes draden met gekleurde stekkers en draden:
- 2x rood voor motor (hijsen)
- 2x zwart voor motor (draaien)
- 1x geel voor magneet/licht
- 1x bruin voor massa
De Märklin decoder 60760 heeft negen draden:
- Rood en bruin voor de digitale spanning
- Groen en blauw voor de motoraansluitingen
- Geel en Grijs samenvoegen voor het relais K2
- Extra draad (wit) aan soldeerpin van F1 voor het relais K1
- Oranje voor de positieve spanning (V+)
- Extra draad (zwart) voor de massa (GND).
M.b.v. het dubbelpolig relais K1 wordt er de keuze gemaakt welke van de twee motoren bediend kan worden en dit relais wordt geactiveerd door functietoets F1 in te drukken. Met het enkelpolig relais K2 kun je de magneet actief maken en dat doe je met functietoets F0. Met de draaiknop van de Centrale Eenheid (ECoS, Central Station of Intellibox) kun je de motor langzaam of snel laten draaien en van draairichting veranderen. Diode D3 en condensator C1 dienen er voor dat de digitale spanning wordt gelijkgericht. (de digitale spanning is een wisselspanning). De twee smoorspoelen L1 en L2 zorgen ervoor dat de spanningspieken die ontstaan in de motor onderdrukt worden. De twee diodes D1 en D2 parallel aan de relais zorgen ervoor dat wanneer het relais wordt uitgeschakeld er geen piekspanning ontstaat. D4 heeft dezelfde functie maar dan bij het uitschakelen van de magneet. De transistor BC337 wordt gebruikt om de stroom die uitgang F1 levert te versterken. De F1-uitgang wordt via een weerstand van 10 kOhm aangesloten aan de basis van de transistor. De F0-uitgangen kunnen zonder versterking het relais activeren. De relais zijn geschikt voor 12 Volt en zijn aangesloten met een serieweerstand. Verderop is een uitleg hoe je de serie weerstand kunt uitrekenen.
Programmeren decoder
Het is belangrijk dat de optrek- en afremvertraging van de decoder zo laag mogelijk wordt ingesteld zodat de motor direct reageert op veranderingen van de draaiknop van de centrale eenheid. Bij de 60760 van Märklin is dat register 3 (op 1 instellen).
Ombouwen van de motoren
Om de motoren om te bouwen dien je eerste de grondplaat van de hijskraan te verwijderen. Aan de onderzijde van de kraan zitten vier schroeven, verwijder deze. Dan is het mogelijk om het geraamte en de vloerplaat met de motoren van elkaar te scheiden. Let op dat aan de onderzijde van de horizontale as een kleine veer zit.
Verwijder de twee motorschilden en demonteer de motoren. Je dient nu twee nieuwe ijzerkernen met een magneet te plaatsen, ze worden ook wel HAMO magneten genoemd. Het is NIET mogelijk om de motoren te vervangen door vijf-polige hoogvermogen setjes omdat de assen anders zijn. De magneten worden door ESU en Tams gemaakt en o.a. verkocht door Conrad.nl (bestelnr.: 499675). Als hobbyist heb ik de spoelen van de oude ijzerkernen verwijderd met een klein ijzerzaagje en bij een technische school gevraagd om 5 mm in het midden van de ijzerkern te verwijderen. Vraag de werktuigbouwers de twee losse stukken samen te voegen met een ijzerdraadje als een combinatie. Het zit er dik in dat elke combinatie net wat anders is. Plaats een permanente sterke magneet (∅8mm x 5mm) tussen de twee ijzerkernen. De magneet is ook bij Conrad.nl te koop (bestelnr.:185106).
Desoldeer alle condensatoren en soldeer alleen over de twee aansluitingen van de motor een nieuwe condensator van 1000 pF (Conrad bestelnr.: 451800). Plaats een druppeltje olie op de uiteinden van de assen en maak de commutator voorzichtig schoon en vervang eventueel de koolborstels. Soldeer de twee rode en twee zwarte draden aan de motoren en het sluit de bruine draad aan op één van de schroeven en monteer de motoren weer samen en plaats de grondplaat weer aan de kraan en let op het laddertje dat deze weer goed zit.
Berekenen serie-weerstanden
De uitgangsspanning van de functies van de decoder is ca 17 Volt DC, maar zakt naar 15 Volt als deze belast wordt. Als je 12 Volt relais wilt gebruiken, is het verstandig om een weerstand in serie te plaatsen, zodat de 15 Volt zich kan verdelen over het relais en de weerstand. Over het relais komt dan 12 Volt te staan en de serieweerstand 3 Volt. Om de waarde van de serieweerstand te berekenen, moet je eerst de weerstand van de spoel meten m.b.v. multimeter. De weerstand van het relais K1 is 320 Ohm. De waarde van de serieweerstand wordt: (15 - 12) / 12 * 320 Ohm = 80 Ohm. Deze waarde bestaat niet in de E12-range (10-12-15-18-22-27-33-39-47-56-68-82), dus nemen we de dichtstbijzijnde waarde en dat is: 82 Ohm. Bereken ook het elektrische vermogen verbruikt door de weerstand: P = U * I = 3 Volt * (3 Volt / 82 Ohm) = 0,11 Watt. Je neemt dan een weerstandtype van minimaal ¼ Watt.
Ecos instellen
Op de site van ESU is een plaatje van de kraan beschikbaar. Je stelt de ECoS op het protocol van de decoder (Motorola of DCC) en stelt het adres in.
Maken van materiaal om te hijsen
De foto van de hijskraan toont houten tonnen met een kopspijkertje die als vracht gebruikt kunnen worden. Als finishing touch zou je het materiaal kunnen verven en voorzien van kleine etiketten. Je kunt nu met de elektrische magneet van de hijskraan de vracht ophijsen en verplaatsen van de trein naar de vrachtwagen of vice versa.
Aansturing met decoder TAMS LD-W-32.2
Een bezwaar van de hiervoor beschreven ombouw is dat men de kraan fysiek moet ombouwen naar digitaal. Er is echter nog een andere methode zonder motor-ombouw mogelijk, middels het gebruik van een decoder die de wisselstroommotoren van de kraan aan kan sturen zoals de TAMS decoder LD-W-32.2 (Conradnr. 1437148). Dit is een wisselstroomdecoder om originele Märklin locomotieven digitaal aan te sturen. De motor van de Märklin lok hoeft niet veranderd te worden. De consequentie met deze decoder is dat de motoren van de Märklin kraan ook NIET veranderd hoeven worden en de bekabeling kan direct op de printplaat aangesloten worden. Het regelen van de motoren gaat minder fraai vergeleken met de kraan die permanente magneten in zijn motorblokken heeft. En de draagkracht van de magneet is wat minder. Hiervoor is de schakeling ontworpen waar de speciale TAMS LD-W-32 of een normale decoder (Motorola of DCC) gebruikt kan worden. Bij deze TAMS decoder moeten de pads 4 & 5 (W) verbonden worden.
| Pin | TAMS LD-W-32.2 decoder | Decoder (standaard) |
|---|---|---|
| 1 | X2 & X3 licht vooruit & achteruit (functietoets F0) | Licht vooruit & achteruit (f-toets F0) |
| 2 | X11 AUX3 (functietoets F1) | AUX1 (functietoets F1) |
| 3 | X4 = Retourdraad voor alle functies (+) | Retourdraad voor alle functies (+) |
| 4 | X8 = Motoraansluiting 3 | Not used /niet gebruikt |
| 5 | X9 = Motoraansluiting 2 | Motoraansluiting 2 |
| 6 | X10 = Motoraansluiting 1 | Motoraansluiting 1 |
| 7 | X7 = Stroomafnemer (resp. huismassa) | Stroomafnemer (resp. huismassa) |
| 8 | X1 = Stroomafnemer (resp. sleper) | Stroomafnemer (resp. sleper |
Een aantal CV-waarden van de TAMS decoder LD-W-32.2 moet nieuwe waarden krijgen:
- CVnr.1 = adres
- CVnr.2 = 100 (Startspanning)
- CVnr.3 = 1 (Optrek constante)
- CVnr.4 = 1 (Afrem constante)
- CVnr.5 = 255 (Max. snelheid)
- CVnr.65 = 150 (Optrek-kick)
Wanneer je een “standaard” decoder (DCC/Motorola) wilt gebruiken (bv de LokPilot 54610 van ESU) kun je de aansluitdraden van de decoder aansluiten op zeven aansluitpunten van de twee viervoudige connectoren. (zie tabel). Aansluiting 4 wordt dan NIET gebruikt.
Bij deze decoder moeten de pads 5 & 6 (G) verbonden worden.
De motoren van de kraan moeten worden voorzien van een permanente magneet zoals eerder omschreven.
PCB Layout en print met Tams-LDW-32 decoder
Bronnen, Referenties en/of Voetnoten
|