Conrad 210177 lichtsein bouwpakket opgebouwd voor Viessmann multiplex-sturing

Onlangs heb ik een Conrad zelfbouwsetje van een Viessmann sein aangeschaft. In dit geval artikle 210177, het "DB Ausfahrsignal mit Vorsignal". Standaard worden alle leds – 9 stuks – apart aangesloten.

Menig modelspoorder zal zich afgevraagd hebben of het niet met minder draadjes kan. Wie het programma van Viessmann bekijkt, zal ongetwijfeld de seinen (en bijbehorende stuurmodules) voor de zogenaamde "multiplex"-sturing gezien hebben. Deze variant vergt slechts 4 draadjes.

Laten we dus eens kijken of we voor ons bouwpakketje ook een dergelijk multiplex sturing kunnen maken.

"The challange is set...".

Deel 1 - De theorie

Wat is multiplex?

Een goede vraag en niet een vraag die zich 1-2-3 laat beantwoorden. Zaken als matrix en een zekere Charlie komen hierbij aan de orde. En het werkt alleen met LEDs, hoewel dat strikt genomen niet juist is. Waar het hier om draait is dat een LED in feite een diode is, die toevallig licht afgeeft wanneer er stroom door gaat.

Om het allemaal goed te begrijpen, lijkt het mij verstandig de zaak eerst eens theoretisch aan te pakken. Daarna zullen we verder gaan met de praktische uitvoering.

Een uitstapje naar de diode

Een diode is elektronisch component, een zogeheten halfgeleider die in maar één richting stroom kan geleiden. Deze stroom loopt dan van de anode (positief) naar de kathode (negatief). Voor een diode bestaat een eenduidige schematische tekening die de aansluitingen en de zogenaamde doorlaatrichting van de stroom aangeven. Hieronder staan verschillende afbeelding die allemaal een diode voorstellen (afhankelijk van de norm van de symbolen zijn er nl. kleine verschillen in de tekenwijze).

Conrad 210177 lichtsein bouwpakket opgebouwd voor Viessmann multiplex-sturing

Onlangs heb ik een Conrad zelfbouwsetje van een Viessmann sein aangeschaft. In dit geval artikel 210177, het "DB Ausfahrsignal mit Vorsignal". Standaard worden alle leds – 9 stuks – apart aangesloten.

Menig modelspoorder zal zich afgevraagd hebben of het niet met minder draadjes kan. Wie het programma van Viessmann bekijkt, zal ongetwijfeld de seinen (en bijbehorende stuurmodules) voor de zogenaamde "multiplex"-sturing gezien hebben. Deze variant vergt slechts 4 draadjes.

Laten we dus eens kijken of we voor ons bouwpakketje ook een dergelijk multiplex sturing kunnen maken.

"The challange is set...".

Deel 2 - De praktijk

Multiplex en Charlieplexing

Over multiplex hebben we in het vorige deel gehad. In essentie is het snel achtereen aan en uit schakelen van LEDs, zodat het net lijkt of deze tegelijk oplichten. Dat wil zeggen, in onze context met betrekking tot de lichtseinen.

Een andere benadering is die, waarbij met een beperkt aantal stuurlijnen een selectie gemaakt wordt uit een matrix van mogelijkheden, waarvoor anders een veelvoud van stuurlijnen nodig zou zijn. Dit wordt veelal bij het schakelen van b.v. wissels of mechanische seinen gedaan, waarbij kortstondig een spoel wordt bekrachtigd.

(We zullen hier verder niet op ingaan omdat dit voor de seinen niet van belang is. Wellicht dat we daar in een ander artikel nog eens op terug komen).

Hierna zullen wij het, met betrekking tot lichtseinen, hebben over Charlieplexing. Voor wie graag wil weten waar deze benaming vandaan komt: deze schakeling is begin 1995 voorgesteld door Charlie Allen, toen werkzaam bij Maxim Integrated.

Een stuurlijn erbij

Herinneren we ons uit het vorige deel nog de anti-parallel geschakelde LEDs? Dan moet het niet moeilijk zijn, om met nog een stuurlijn extra, een tweede sectie anti-parallel geschakelde LEDS aan te sturen.

Wanneer we nu LED L1 willen laten oplichten, zetten we een positieve spanning op R2 en een negatieve spanning op R1. Hierdoor loopt er stroom door L1, terwijl L2 in sperrichting staat en dus niet oplicht. Op R3 sluiten we niets aan, dus door L3 of L4 kan geen stroom lopen en lichten ook niet op.

Door nu telkens de juiste keuze te maken op welke weerstanden we spanning zetten en met welke polariteit, kunnen we alle vier LEDs alten oplichten. In de onderstaande tabel zijn de mogelijkheden nog eens aangegeven.

Conrad 210177 lichtsein bouwpakket opgebouwd voor Viessmann multiplex-sturing

Onlangs heb ik een Conrad zelfbouwsetje van een Viessmann sein aangeschaft. In dit geval artikel 210177, het "DB Ausfahrsignal mit Vorsignal". Standaard worden alle leds – 9 stuks – apart aangesloten.

Menig modelspoorder zal zich afgevraagd hebben of het niet met minder draadjes kan. Wie het programma van Viessmann bekijkt, zal ongetwijfeld de seinen (en bijbehorende stuurmodules) voor de zogenaamde "multiplex"-sturing gezien hebben. Deze variant vergt slechts 4 draadjes.

Laten we dus eens kijken of we voor ons bouwpakketje ook een dergelijk multiplex sturing kunnen maken.

"The challange is set...".

Deel 3 - Het elektrisch schema van het sein

Voor dat we kunnen beginnen met de opbouw van ons sein, moet eerst duidelijk zijn hoe de matrix van de LEDs er uit moet komen te zien. Uiteindelijk moeten deze in een Charlieplex configuratie worden aangesloten op de vier beschikbare stuurlijnen in het multiplex systeem.

De indeling van de schermen

Voor de duidelijkheid zullen we eerst de schermen van ons seinen gaan bespreken. Hiernaast ziet u het sein en de schermen schematisch weer gegeven. Ons sein is een hoofdsein gecombineerd met een voorsein. Boven bevindt zich het scherm van het hoofdsein. Er onder vinden we het scherm van het voorsein.

Voor de duidelijkheid zijn er cijfers geplaatst bij de lampen die meerdere keren voorkomen in de schermen (deze staan natuurlijk niet in het echt op het sein). In het schema duiden we de betreffende lamp aan door er het nummer voor te plaatsen. Zo wordt in het hoofdsein de linker rode lamp 1Hp0.

Conrad 210177 lichtsein bouwpakket opgebouwd voor Viessmann multiplex-sturing

Onlangs heb ik een Conrad zelfbouwsetje van een Viessmann sein aangeschaft. In dit geval artikel 210177, het "DB Ausfahrsignal mit Vorsignal". Standaard worden alle leds – 9 stuks – apart aangesloten.

Menig modelspoorder zal zich afgevraagd hebben of het niet met minder draadjes kan. Wie het programma van Viessmann bekijkt, zal ongetwijfeld de seinen (en bijbehorende stuurmodules) voor de zogenaamde "multiplex"-sturing gezien hebben. Deze variant vergt slechts 4 draadjes.

Laten we dus eens kijken of we voor ons bouwpakketje ook een dergelijk multiplex sturing kunnen maken.

"The challange is set...".

Deel 4 - De bouw van het hoofdsein

In het bouwpakket vinden we naast het scherm voor het hoofdsein, de benodigde LEDs voor de groene, de gele en de twee rode "lampen". Verder de al op een printje gemonteerde SMD-LEDs voor de witte lampen en een printje waar all LEDs op gemonteerd zullen worden.

Voor dat we kunnen beginnen met de opbouw van ons sein, moet eerst wel duidelijk zijn, hoe de LEDs in het scherm van het hoofdsein gemonteerd dienen te worden. Omdat we een matrix gebruiken, is de instructie in de handleiding niet meer van toepassing.

Modificatie montageprint van het hoofdscherm

Voor de montage van de LEDs kan beginnen, moeten we eerst de montageprint van het hoofdsein iets aanpassen.

Omdat we een matrix gaan toepassen, kan deze niet in originele staat worden toegepast.

Hiernaast is de montageprint afgebeeld. De achterzijde, waarop de koperbanen zich bevinden, is naar ons toegekeerd. In de afbeelding is met pijlen aangegeven, waar de twee onderbrekingen in de gemeenschappelijke baan zijn gemaakt.

Met een scherp hobby mes en een beetje geduld is dit snel gedaan. Maak telkens twee sneden naast elkaar in de koperbaan, op de plek waar een onderbreking moet komen. De afstand tussen de sneden is ca. 1 mm. Dit is ruim voldoende voor een betrouwbare scheiding.

Probeer niet in een keer door de koperbaan te gaan, maar maak liever op dezelfde plek meerder sneden. Zorg ook voor een vlakke, stevige ondergrond en zorg dat de print niet doorbuigt en breekt.

Wanneer de snede voldoende diep is, kan met het hobby mes voorzichtig het te verwijderen stukje koperbaan worden weggehaald. Lukt het niet goed, dan kan het nodig zijn de sneden iets dieper te maken. Probeer wel de print verder intact te laten.

Conrad 210177 lichtsein bouwpakket opgebouwd voor Viessmann multiplex-sturing

Onlangs heb ik een Conrad zelfbouwsetje van een Viessmann sein aangeschaft. In dit geval artikel 210177, het "DB Ausfahrsignal mit Vorsignal". Standaard worden alle leds – 9 stuks – apart aangesloten.

Menig modelspoorder zal zich afgevraagd hebben of het niet met minder draadjes kan. Wie het programma van Viessmann bekijkt, zal ongetwijfeld de seinen (en bijbehorende stuurmodules) voor de zogenaamde "multiplex"-sturing gezien hebben. Deze variant vergt slechts 4 draadjes.

Laten we dus eens kijken of we voor ons bouwpakketje ook een dergelijk multiplex sturing kunnen maken.

"The challange is set...".

Geparkeerd

Wegens tijdgebrek en heroverwegingen wordt deze serie tijdelijk geparkeerd. In het najaar van 2020 hopen we de draad weer op te kunnen pakken.

- Wordt vervolgd -

Gepubliceerd 26-02-2020

Wisselaandrijving met servo 2.0 - deel 1

Wat nu, alweer een ontwerp voor een wisselaandrijving met een servo? Dat kennen we nu wel. Ja, dat mag dan waar zijn, er is altijd ruimte voor een origineel idee. Wij zijn van mening dat dit een ontwerp is dat wat toe voegt aan het aanbod.

En die 2.0, dat slaat op het feit dat ons eerste idee toch niet was wat we er van hadden gehoopt. Voortschrijdend inzicht heet zo iets met een mooi woord. Waarmee we tevens ook aangeven dat we niet zomaar iets hebben bedacht.

Het uitgangspunt was een makkelijk (na) te bouwen aandrijving, zonder al te veel kosten. En dan ook nog liefst zo bedrijfszeker mogelijk, gemakkelijk te installeren en te configureren.

Uitgangspunten

1 - De huidige, onbevredigende situatie

Uiteindelijk ligt aan dit ontwerp, zo als bij zoveel ontwerpen, de onvrede met een bestaande situatie ten grondslag. In ons geval de gebruikte methode van montage op een stalen beugeltje met daarbij een opzetstuk, waar micro-schakelaars op gemonteerd kunnen worden. Deze micro-schakelaars zijn bedoeld om b.v. een puntstuk te polariseren

Deze kunnen middels schroefjes/moertjes op dat opzetstuk heen en weer verplaatst worden. De positie dient, met een hoop kunst en vliegwerk, zodanig bepaald te worden dat wanneer de arm van de servo de gewenste stand heeft bereikt het contact geschakeld wordt.

We gaan hier niet in op de herkomst, maar menig modelspoorder zal zich een dergelijke constructie kunnen schetsen. Op het internet zijn talloze varianten op dit ontwerp te vinden en we gaan er dan hier ook niet dieper op in.

Wisselaandrijving met servo 2.0 - deel 2

Wat nu, alweer een ontwerp voor een wisselaandrijving met een servo? Dat kennen we nu wel. Ja, dat mag dan waar zijn, er is altijd ruimte voor een origineel idee. Wij zijn van mening dat dit een ontwerp is dat wat toe voegt aan het aanbod.

En die 2.0, dat slaat op het feit dat ons eerste idee toch niet was wat we er van hadden gehoopt. Voortschrijdend inzicht heet zo iets met een mooi woord. Waarmee we tevens ook aangeven dat we niet zomaar iets hebben bedacht.

Het uitgangspunt was een makkelijk (na) te bouwen aandrijving, zonder al te veel kosten. En dan ook nog liefst zo bedrijfszeker mogelijk, gemakkelijk te installeren en te configureren.

3D printen

Eenvoudiger printen

Het blok, bedoeld om de servo aan te monteren, uit het eerste ontwerp is te lastig te produceren en de integreerde contacten uiteindelijk te bewerkelijk. Tijd om na te denken hoe dit beter kan. Als we uitgaan van een ontwerp met alleen gaten of uitsparingen en uitstulpingen in de verticale richting, kunnen we volstaan zonder steunenmateriaal te gebruiken tijdens het 3D printen.

Het oude ontwerp had een een verticaal geplaatste servo. Willen we dit in het nieuwe ontwerp ook gaan doen, dan moeten we op een of andere manier iets bedenken om een verticaal deel aan een horizontaal deel als de modelbaan vast te maken.

Wisselaandrijving met servo 2.0 - deel 3

Wat nu, alweer een ontwerp voor een wisselaandrijving met een servo? Dat kennen we nu wel. Ja, dat mag dan waar zijn, er is altijd ruimte voor een origineel idee. Wij zijn van mening dat dit een ontwerp is dat wat toe voegt aan het aanbod.

En die 2.0, dat slaat op het feit dat ons eerste idee toch niet was wat we er van hadden gehoopt. Voortschrijdend inzicht heet zo iets met een mooi woord. Waarmee we tevens ook aangeven dat we niet zomaar iets hebben bedacht.

Het uitgangspunt was een makkelijk (na) te bouwen aandrijving, zonder al te veel kosten. En dan ook nog liefst zo bedrijfszeker mogelijk, gemakkelijk te installeren en te configureren.

Micro-schakelaars - 1

Micro-schakelaar perikelen

In het voorgaande deel hebben we de bevestiging van de servo behandeld. Tijd om de micro-schakelaars te behandelen, die gebruikt worden om – in de meeste gevallen althans – het hartstuk van het wissel van spanning te voorzien. Uiteraard alleen wanneer het wissel een metalen hartstuk heeft uiteraard.

Afhankelijk van de situatie dienen de micro-schakelaars zodanig geplaatst te zijn, dat wanneer de wisseltongen netjes aanliggen, het hartstuk van de juiste spanning wordt voorzien. Hiervoor moet een micro-schakelaar op de juiste positie gemonteerd worden, zodat deze door de arm van de servo bekrachtigd kan worden.

Het oude systeem waarvan we bij het begin van deze serie over praatten, had voor de bevestiging een subframe waarop de micro-schakelaars gemonteerd worden. Dit gebeurt met twee schroefjes en moertjes, die door twee horizontale sleufgaten gaan, voor de zijwaartse positiebepaling. Het subframe komt met schroefjes door verticale sleufgaten, zodat de micro-schakelaars hoger of lager gezet kunnen worden.

Dit subframe zit dan ook nog eens met afstandbusjes op het hoofdframe. Deze gehele constructie maakt het afstellen van de micro-schakelaars een uitermate lastige, tijdrovende en vooral onbetrouwbare oplossing. Zeker als de slag van de servo ook nog eens beperkt is tot enkele graden. Al met al redenen om te kijken of het anders kan.

Wisselaandrijving met servo 2.0 - deel 4

Wat nu, alweer een ontwerp voor een wisselaandrijving met een servo? Dat kennen we nu wel. Ja, dat mag dan waar zijn, er is altijd ruimte voor een origineel idee. Wij zijn van mening dat dit een ontwerp is dat wat toe voegt aan het aanbod.

En die 2.0, dat slaat op het feit dat ons eerste idee toch niet was wat we er van hadden gehoopt. Voortschrijdend inzicht heet zo iets met een mooi woord. Waarmee we tevens ook aangeven dat we niet zomaar iets hebben bedacht.

Het uitgangspunt was een makkelijk (na) te bouwen aandrijving, zonder al te veel kosten. En dan ook nog liefst zo bedrijfszeker mogelijk, gemakkelijk te installeren en te configureren.

Micro-schakelaars - 2

Werking bekrachtiging micro-schakelaars en positionering

Tijd om te kijken hoe de bekrachtiging van de micro-schakelaar in de praktijk er uit ziet. Dat doen we aan de hand van de animatie hieronder. Afgebeeld is de gemonteerde servo met de eerder besproken montage-"vishaak" voor de micro-schakelaars.

Deze "vishaak" is zodanig geconstrueerd, dat deze zowel links als rechts gebruikt kan worden. Het moet nu ook duidelijk zijn, waar de twee gaten in het basis frame en de sleufgaten in de "vishaak" voor dienen. Deze worden gebruikt om de micro-schakelaar te positioneren en vast te zetten.

Wisselaandrijving met servo 2.0 - deel 5

Wat nu, alweer een ontwerp voor een wisselaandrijving met een servo? Dat kennen we nu wel. Ja, dat mag dan waar zijn, er is altijd ruimte voor een origineel idee. Wij zijn van mening dat dit een ontwerp is dat wat toe voegt aan het aanbod.

En die 2.0, dat slaat op het feit dat ons eerste idee toch niet was wat we er van hadden gehoopt. Voortschrijdend inzicht heet zo iets met een mooi woord. Waarmee we tevens ook aangeven dat we niet zomaar iets hebben bedacht.

Het uitgangspunt was een makkelijk (na) te bouwen aandrijving, zonder al te veel kosten. En dan ook nog liefst zo bedrijfszeker mogelijk, gemakkelijk te installeren en te configureren.

Stelmechanisme

Doel van het stelmechanisme

We zijn nu toe aan de bespreking van het stelmechanisme. Zeker een belangrijk onderdeel, zo niet het belangrijkste onderdeel. Want zonder het stelmechanisme kunnen we de wisseltongen niet stellen. En dat is tenslotte het doel van deze wisselaandrijving.

De opdracht van het stelmechanisme is om de tongen van een wissel netjes aan te leggen in de gewenste stand. Dit dient met voldoende kracht worden gedaan, zodat de tongen ook op hun plaats blijven als er over gereden wordt.

Tevens is het wel handig dat wanneer het wissel in de verkeerde stand wordt bereden, de tongen enigszins meegeven. Dat wil zeggen dat het wissel kan worden open gereden. Hoewel vaak niet gewenst, voorkomt het toch ook het ontsporen van het rijdend materieel.

Al met al is dat een reden dat de steldraad veelal uit verenstaal bestaat. In ontwerp gebruiken we rond 0,8 mm verenstaal. Dit is een compromis tussen stijfheid, buigzaamheid en veerkracht die goed bevalt in de praktijk. Bovendien zijn de kosten laag, zo'n € 0,60 per meter en is het makkelijk verkrijgbaar.

Wisselaandrijving met servo 2.0 - deel 6

Wat nu, alweer een ontwerp voor een wisselaandrijving met een servo? Dat kennen we nu wel. Ja, dat mag dan waar zijn, er is altijd ruimte voor een origineel idee. Wij zijn van mening dat dit een ontwerp is dat wat toe voegt aan het aanbod.

En die 2.0, dat slaat op het feit dat ons eerste idee toch niet was wat we er van hadden gehoopt. Voortschrijdend inzicht heet zo iets met een mooi woord. Waarmee we tevens ook aangeven dat we niet zomaar iets hebben bedacht.

Het uitgangspunt was een makkelijk (na) te bouwen aandrijving, zonder al te veel kosten. En dan ook nog liefst zo bedrijfszeker mogelijk, gemakkelijk te installeren en te configureren.

Het sluitstuk van deze serie

De laatste onderdelen

We sluiten deze serie af met de bespreking van de connector plaat (en nog een paar kleine details). Voorlopig althans, want we hebben de praktijk nog niet behandeld. Dat zal in een later stadium gebeuren, aan de hand van een bouw en installatie verslag. We verwachten in het tweede kwartaal van 2020 hierover de eerste artikelen te kunnen plaatsen.

De connector plaat

Toch is de kop van dit deel van de serie wel gekozen, want de connector plaat is min of meer te beschouwen als een afsluitend onderdeel van de wisselaandrijving. Het doel van deze plaat is, zoals de naam al suggereert, bedoeld om verbindingen te maken. Het vereenvoudigd namelijk het aansluiten van een hartstuk en is ook nog eens een bescherming voor de aandrijving.

Het is ook mogelijk deze connector plaat weg te laten. Maar met deze wordt het aansluiten van de micro-schakelaar er beslist eenvoudiger op. Zeker als we dit onder onze baan liggend willen uitvoeren. Geen gefröbel met de minieme contacten van de micro-schakelaars. Maar drie stevige soldeerlippen met een oog, die niet beweegbaar zijn.

Al met al is dat een reden dat de steldraad veelal uit verenstaal bestaat. In ontwerp gebruiken we rond 0,8 mm verenstaal. Dit is een compromis tussen stijfheid, buigzaamheid en veerkracht die goed bevalt in de praktijk. Bovendien zijn de kosten laag, zo'n € 0,60 per meter en is het makkelijk verkrijgbaar.