Mijn Modelspoorbaan: Lenz Digital plus

Terugmeldmodules en Treinbezetmelders

Terugmeldmodules

Terugmeldmodules worden op de modelbaan gebruikt om treinbewegingen of wisselstanden terug te melden aan de Lenz-centrale en via de centrale aan alle aangesloten randapparaten, zoals de LI-100 PC-interface. Zo kan een modelbaan automatisch bestuurd worden middels een programma op de PC, zoals bijvoorbeeld programma Koploper van Pahasoft.
 
Terugmeldmodules van Lenz
Lenz levert uitsluitend type LR101, met 8 ingangen.
Het oude type LR100 (met 16 ingangen) is niet meer verkrijgbaar.
Ik gebruikte destijds 2 modules LR100, maar die bleken niet goed te functioneren samen met de centrale/booster LZV200 en zijn vervangen door LR101 modules.
 
Maar ook de LR101 modules in de oude grote behuizing bleken onterechte meldingen af te kunnen geven na ingebruikname van de LZV200. Dat bleek deels opgelost te kunnen worden door veelvuldig ferrietkernen aan te brengen rondom bekabeling, met name de RS-verbindingen (zoals zichtbaar op de foto hiernaast). Maar ook door het vervangen van een aantal oude LR101 modules door nieuwe modules in de kleine behuizing.
 
Ik heb momenteel 14 LR101 terugmeldmodules in gebruik.
 
 
Foto van de LR101 terugmeldmodule.

 


Terugmeldmodules van andere merken
Littfinski Daten Technik levert ook Lenz-compatibele terugmeldmodules. 
Ik heb hiermee echter geen ervaring.
 
Bedrading van de terugmeldmodules
De voedingsspanning wordt aangesloten op de klemmen met het wisselspanningssymbool (~). Gebruik een wisselspanning uit een trafo, die niet voor andere doeleinden wordt gebruikt, in het bijzonder niet voor de voeding van schakelmodules. Ook een gelijkspanning mag worden gebruikt (eveneens 12..16 Volt).
Daarnaast moet de terugmeldbus (RS-aansluitingen) bedraad worden naar de centrale.
Lenz raadt aan om een 2-aderige getwiste kabel te gebruiken om de RS-aansluitingen van alle terugmeldmodules te verbinden met de gelijknamige klemmen op de centrale. De totale lengte van de RS-kabel en het aantal aftakkingen zijn niet van belang.
Op de ingangen kunnen potentiaal-vrije schakelaars worden aangesloten (bijv. reedrelais). Het open einde van de schakelaar wordt op de GROUND-klem aangesloten.
Ook stroommelders, zoals Lenz LB100, kunnen worden aangesloten. Dergelijke melders zijn voorzien van een optische scheiding.
 
Programmeren van terugmeldmodules
Zie hiervoor de Lenz handleiding. Hierin staat uitvoerig beschreven op welke wijze de modules geprogrammeerd moeten worden.
Bij de LR101 ook de houdtijd van elke ingang (een actief signaal op een ingang wordt altijd onmiddellijk doorgegeven aan de centrale; valt het signaal weg, dan wordt dat pas doorgegeven aan de centrale na verstrijken van de geprogrammeerde houdtijd, die ingesteld kan worden van 10 ms tot en met 2,55 sec). Ik programmeer bij LR-101 overigens alleen het adres. De standaard geprogrammeerde reactietijd van 0,5 seconde voldoet goed bij gebruik van stroomdetectiemelders.

 
 
 
 
 

Treinbezetmelders

Ik gebruik uitsluitend melders gebaseerd op stroomdetectie. Lenz levert hiervoor de module LB100. Die wordt geleverd op een printje waarop 2 stroomdetectoren zijn geplaatst. De LB100 is echter behoorlijk duur (ca. 40 Euro). 
Daarom heb ik één module gekocht en de overige nagebouwd. Ik heb het schema opgetekend van een LB100 en heb makkelijk verkrijgbare componenten opgezocht. Ik bouw 4, 6 of 8 van deze stroomdetectoren op een stukje gaatjesprint.
 
Klik hier voor meer informatie over zelfbouw van treinbezetmelders.
 
De diodes, die gebruikt worden voor de stroomdetectie, heb ik overigens niet op de print gezet maar nabij de railsectie waar de bezetmelding moet optreden. 
Railsecties kunnen gemakkelijk bij railovergangen geïsoleerd worden door gebruik te maken van geïsoleerde railassen. Ik maak overigens ook zaagsneden in langere railstukken om een deel te isoleren (en soldeer dan de draad direct op de buitenkant van de rail).
 
Locatie van treinmelders
Treinbezetmelders moeten een trein aan het begin en einde van een blok kunnen detecteren.
De meeste blokken heb ik voorzien van 2 melders, in het algemeen aan beide blokeinden waar een trein, die het blok niet kan uitrijden, moet stoppen.
In bepaalde situaties, bijvoorbeeld bij opstelsporen van een station, zitten extra melders in het blok zodat een korte trein op een alternatieve locatie kan stoppen.
Ik heb wisselstraten (achter elkaar geschakelde wissels, eventueel met korte stukken rail ertussen waar vanwege de raillengte nooit een blok gepland kan worden omdat zelfs de kortste trein bij stilstand altijd één of meer wissels bezet zou houden) niet aangesloten op bezetmelders. Dat geldt eveneens voor de stukken rail in blokken tussen de stopmelders aan het einde van de blokken. Al deze railsecties en wisselstraten zijn via twee antiparallel geschakelde detectiediodes (bijv. 1N5404, raadpleeg het artikel over zelfbouw treinbezetmelders) aangesloten op Baanspanning-K. Dit is essentieel, omdat een loc anders niet wordt gedetecteerd door een bezetmelder, zolang de loc niet volledig in de railsectie staat waarop de treinbezetmelder is aangesloten (de loc zorgt namelijk voor kortsluiting van de detectie-diodes in de treinbezetmelder). Wanneer het een treinstel betreft, waarvan de meeste wielstellen vaak stroomgeleidend zijn en waarvan de totale lengte groter is dan de lengte van de railsectie met de treinbezetmelder, is de kans groot dat in zo'n geval helemaal geen melding wordt gegeven.
 
Blokindeling
Dit is de layout van mijn modelspoorbaan. Ik heb hierin met kleuren en symbolen de blokken en de met een bezetmelder uitgeruste railsecties weergegeven. Klik op de afbeelding voor een vergrote weergave.
 

Betekenis van kleuren en symbolen:
 
Zwarte cijfers: bloknummer (in programma Koploper).
Zwarte cirkeltjes: scheiding tussen blokken of tussen blok en wisselstraat. De cirkeltjes staan ook halverwege de blokken 3 en 4, maar worden daar niet gebruikt: ik wilde beide blokken gebruiken om 2 korte treinen te stallen of één lange trein, maar het is helaas in programma Koploper niet mogelijk om daarvan gebruik te maken wanneer alle treinen de blokken van beide zijden moeten kunnen inrijden.
Blokken met zwarte pijl: in deze blokken geldt éénrichtingsverkeer (in blokken 20, 21, 22, 23, 61 en 62), met één uitzondering: stoomtreinen in blok 20 mogen keren om naar blok 5 te rijden.
Rood: stopmelder in blok, aan het einde van een blok waar een trein moet stoppen, stopactie in programma Koploper. Ook, bij blokken die in beide richtingen bereden mogen worden: startblok wanneer de trein over deze melder het blok binnenrijdt, start remmen in Koploper.
Groen: startmelder in blok (normaal alleen in blokken met éénrichtingsverkeer of in opstelblokken met stookblok), start remmen in programma Koploper.
Paars: extra melder in blok, bedoeld als extra stopplaats om een korte trein op een alternatieve locatie te laten stoppen.
Lichtblauw: ongemeld deel van blok, geen melder, alleen detectiediodes.
Donkerblauw: ongemelde wisselstraat, geen melder, alleen detectiediodes.
Geel: extra melder in blok, wordt niet gebruikt in programma Koploper maar is alleen bedoeld om de overwegbeveiliging aan/uit te schakelen. In de blokken 26 en 27 worden ook de rood gekleurde railsecties met melder, grenzend aan de gele railsecties, gebruikt om de overwegbeveiliging te schakelen: de desbetreffende treinbezetmelders zijn uitgerust met 2 onafhankelijke optokoppelingen (één voor de overwegbeveiliging en één voor aansluiting op een terugmeldmodule).
Oranje: speciaal blok met slechts één melder (alleen blok 42). Dit blok was nodig voor programma Koploper, omdat het anders niet mogelijk was om in beide richtingen vanuit blok 43 te rijden naar de blokken 26 en 27. De oranje gekleurde railsectie is slechts 20 cm lang. Helaas betekent dat in programma Koploper dat treinen langer dan 20 cm vanuit opstelblokken 40 en 41 niet kunnen starten met een vaste treinroute. De enige oplossing tot nu toe: in Koploper altijd een treinlengte van 20 cm instellen voor treinen in genoemde opstelblokken.
Opmerking: normaal kan een wissel nooit deel uitmaken van een blok. In blok 26 is dat wel het geval en dat geeft hier nooit problemen omdat alleen zeer korte treinen opgesteld kunnen worden in blok 70.
 
Bedrading
Houd de bedrading zo kort als mogelijk vanaf de te melden railsectie naar de bezetmeldprint (maximaal 50 cm) om foute meldingen te voorkomen. Ook de draden naar de baanspanning (J/K) kort houden.
Ik heb onder mijn modelbaan de baanspanning (J/K) als een ringleiding onder de sporen liggen en kan zo op elke gewenste locatie de baanspanningspunten J en K direct aansluiten.
De bedrading tussen de print en de terugmeldmodule mag langer zijn. Hier kan eventueel meeraderig afgeschermde kabel gebruikt worden (de afscherming wordt dan aan één zijde aan Ground = 0V gelegd), maar dat is normaal niet nodig.

 
 
 

Zelfbouw bezetmelders

Foto van Lenz module LB101

 
 

Inleiding
Lenz levert treinbezetmelders met typenummer LB101. Op een printje zitten 2 bezetmelders. Deze printjes zijn niet goedkoop (bijna 20 Euro). Een hobbyist met enige soldeerervaring, zonder al te veel kennis van elektronica, kan deze bezetmelders ook zelf nabouwen.
In dit artikel beschrijf ik zelfbouw van bezetmelders.
Het in dit artikel getoonde elektronische schema heb ik opgetekend naar voorbeeld van een Lenz LB-100. Ik wijk feitelijk alleen van het originele schema af door een andere keuze van enkele componenten.
 
 
Schema van de schakeling van de bezetmelder

 
 

Schema
Hier boven staat het elektronische schema van één treinbezetmelder. Alle benodigde elektronische onderdelen zijn zichtbaar. Tevens is weergegeven op welke wijze de baanspanning J/K wordt aangesloten.
Baanspanning-J wordt altijd direct op een railstaaf gezet (deze railstaaf hoeft ook nergens onderbroken te worden, behalve bij een keerlus-sectie), baanspanning-K wordt NOOIT rechtsstreeks aangesloten op een railstaaf-sectie (deze railstaaf is altijd onderverdeeld in secties), maar via 2 anti-parallel geschakelde stroomdetectiediodes (D3 en D4 in het schema).
Deze diodes heb ik zelf niet op de print geplaatst, maar onder de baan direct bedraad tussen de desbetreffende railsectie en baanspanning-K. De rail-aansluiting van de diodes sluit ik met een draad aan op de INPUT van de print.
In het schema zijn 2 output-secties met een optische koppeling (Opto1 en Opto2) zichtbaar. Normaal wordt slechts 1 zo'n sectie toegepast. De onderdelen in het donker gekleurde deel vervallen in dat geval en pen 2 van Opto1 wordt direct aangesloten op het knooppunt van T1 en R2.
Het kan niettemin soms handig zijn om 2 onafhankelijke outputs op één bezetmelder te hebben. Ik gebruik die bijvoorbeeld bij een spoorwegovergang om enerzijds de trein te melden aan het besturingsprogramma en anderzijds de overwegbeveiliging in te schakelen.
De condensatoren C2 en C3, die zijn geschakeld over de uitgang van de optische koppelingen Opto1 en Opto2, zorgen voor een vertraagd uitschakelen na een bezetmelding. Wanneer Lenz terugmeldmodules LR-101 worden gebruikt, zijn deze condensatoren overbodig. Bij deze modules kan de houdtijd (dat is de tijd dat de bezetmelding nog wordt gehandhaafd door de terugmeldmodule, terwijl het signaal op de ingang al is weggevallen) immers zeer ruim ingesteld worden (tussen 10 milliseconde en 2,55 seconde, met stapjes van 10 milliseconde).

 

Onderdelenlijst
De benodigde onderdelen kunnen worden verkregen bij een lokale elektronica-zaak of een postorder bedrijf, zoals bijvoorbeeld Conrad Electronics.

Nummer Type/beschrijving onderdeel
R1 Weerstand 220 kiloOhm, 1/8 W
R2 Weerstand 10 kiloOhm, 1/8 W
R3 Weerstand 1 kiloOhm, 1/8 W
R4 Weerstand 330 Ohm, 1/8 W
C1 Condensator 150 picoFarad (bijv. keramisch type)
C2, C3 Electrolytische condensator 10 microfarad, 25 Volt
D1, D2 Diode 1N4148
D3, D4 Diode 1N5404, maar diverse andere typen zijn bruikbaar.
Lenz gebruikt op bezetmelder LB-100 een snelle detectie-diode type BYV28-100. Die zijn echter vrij duur. Ik gebruik zelf veelal 4 goedkope diodes type 1N4007, die ik 2 aan 2 anti-parallel heb geschakeld. 
T1 Transistor BC550. Elke andere vergelijkbare NPN-schakeltransistor kan eveneens worden gebruikt.
Opto1, Opto2 Optische koppeling 4N37. Vele andere types kunnen eveneens worden gebruikt.
Gaatjesprint Gebruik bijvoorbeeld gaatjesprint op epoxy-basis met afzonderlijke eilandjes. Uit een print op Eurokaart-formaat (16x10 cm) kunnen 3 x 4 bezetmelders worden ondergebracht.
Overigens is het voor velen wellicht makkelijker om strokenprint te gebruiken. Wim Ros beschrijft op zijn website de opbouw van een bezetmelder op strokenprint.

 
 

Bovenzijde van de print
Dit is een foto van de bovenzijde van een voorbeeldprint.
Ik heb de onderdelen van 2 treinbezetmelders op een stuk gaatjesprint gezet.
De diodes D3 en D4 van elke bezetmelder heb ik niet op de print gesoldeerd, maar onder de baan aangesloten tussen de desbetreffende railsectie en de K-lijn. In het schema heb ik dat ook al zo getekend. De rail-aansluiting van beide diodes heb ik met een groene draad aangesloten op de print (gewoon op weerstand R3 gesoldeerd), zoals op de foto zichtbaar is.
Ook de overige bedrading is zichtbaar: een blauwe draad voor aansluiting van Baanspanning-J, een bruine draad voor aansluiting van Baanspanning-K, een zwarte draad voor de GROUND-aansluiting van de Lenz terugmeldmodules LR-10X en rode draden voor aansluiting op ingangen van de Lenz terugmeldmodules LR-10X.


 
 

Onderzijde van de print
Dit is een foto van de onderzijde van de voorbeeldprint. De verschillende verbindingen kunnen makkelijk gevolgd worden.


 
 

Onderdelenopstelling
Op de linker foto's is de plaats van de verschillende onderdelen op de print duidelijk te zien. Op de rechter foto zijn de soldeerverbindingen tussen de verschillende onderdelen op de print aangegeven. Op de rechter foto is te zien dat 3 verbindingen naar andere bezetmelders op dezelfde print lopen: namelijk Baanspanning-J, Baanspanning-K en Ground (aangeduid met het ground-symbool: een omgekeerde hoofdletter T).

Componentenopstelling Printsporen

 
 

Tips en aanwijzingen

Op de bezetmelder LB-100 van Lenz zitten 2 bezetmelders op 1 printje.
Dit heeft als voordeel dat de bezetmelders dicht bij de locatie van de railsecties onder de baan kunnen worden geplaatst waardoor de draadverbindingen kort kunnen blijven (ik raad aan om deze verbindingen niet langer dan zo'n 50 cm te houden).
Ik heb ervoor gekozen om 4 tot 8 bezetmelders op 1 print te plaatsen. Een Lenz terugmeldmodule LR-101 heeft 8 aansluitingen voor melders en er kunnen dan dus 2 printen met elk 4 melders of 1 print met 8 melders worden aangesloten. 
Let erop dat een print met melders nooit verdeeld over 2 LR-101-modules mag worden aangesloten (want de Ground-aansluiting van een LR-101 mag nooit met de Ground-aansluiting van een andere LR-101 worden verbonden !).
Wanneer meerdere bezetmelders op 1 print worden geplaatst, dan kunnen de aansluitingen J, K en GROUND gemeenschappelijk worden gebruikt (en met 1 draad aangesloten op resp. Baanspanning-J, Baanspanning-K en GROUND op de Lenz terugmeldmodule).
 
Bedrading
Er kan worden gekozen voor toepassing van printkroonsteentjes op de print om alle aansluitingen te maken. Dat maakt (her)bedrading makkelijker. Ik heb ervoor gekozen om de aansluitdraden direct op de print te solderen (dat bespaart op kosten !). Bedenk wel dat het niet makkelijk is om draden te solderen op een printje die al onder de baan is geschroefd !
Voor de bedrading kan dun schakeldraad worden gebruikt. Het is raadzaam om een kleurschema op te zetten: kies bijv. altijd dezelfde kleur draad voor Baanspanning-J en Baanspanning-K.
Gebruik wat dikker draad om de stroomdetectie-diodes D3/D4 aan te sluiten tussen de railsectie en Baanspanning-K. De draad van de rail-aansluiting van dit dioden-paar naar de bezetmelderprint kan weer met dun draad worden uitgevoerd: door deze draad loopt namelijk geen rijstroom.
Het voorbeeld van Lenz om deze diodes op de bezetmelderprint te plaatsen kan ook worden opgevolgd: gebruik dan dikker draad voor de aansluiting van de railsecties naar de diodes D3/D4. Gebruik zeker een dikke draad om de gemeenschappelijke aansluiting van Baanspanning-K te bedraden: alle stroom door de aangesloten baansecties loopt namelijk door deze draad.
Alle aansluitingen Output van een bezetmelderprint worden verbonden met afzonderlijke ingangen op een Lenz terugmeldmodule LR-101. Aansluiting Ground wordt verbonden met de GROUND-aansluiting van de Lenz-terugmeldmodule (aangeduid met het ground-symbool = omgekeerde hoofdletter T). Nogmaals: een print met melders mag nooit verdeeld over 2 LR-101-modules worden aangesloten !!
Aansluiting Ud op de Lenz terugmeldmodule mag overigens niet worden aangesloten op een output van een bezetmelder. Deze mag volgens Lenz alleen worden aangesloten op een module LB-050 en dient voor bewaking van de baanspanning in het gebied waar een terugmeldmodule werkzaam is: zodra de baanspanning wegvalt mag een terugmeldmodule geen bezetmeldingen meer doorgeven.

Alternatieve treinbezetmelders
Op de website van Wim Ros staat een eenvoudiger schema van een treinbezetmelder.
Hier wordt ook beschreven op welke wijze de Lenz-bezetmelder opgebouwd kan worden op strokenprint.

 
 


Website gertvanvoorst.nl - © Gert van Voorst - Gewijzigd op 7-7-2022.