Keuze 3 - De centrale, verbinding baan en besturing

Een centrale is de besturingsunit die de modelbaan bestuurd. Deze unit is de regelaar voor de locomotieven, maar kan ook allerlei andere dingen verzorgen: wisselsturing, ontkoppelen, seinen, terugmelding, verlichting en andere accessoires.

Nadat je bij stap 2 een protocol hebt gekozen, is het tijd voor het kiezen van een centrale. Afhankelijk van het protocol waarmee je wilt gaan rijden, is er een veelvoud aan centrales beschikbaar. Belangrijk om op te letten is de hoeveel locomotieven die er in het geheugen kunnen worden opgeslagen en hoeveel er tegelijkertijd bestuurd kunnen worden. Vrijwel altijd is het aantal locomotieven dat je in het geheugen kunt opslaan, ruim groter dan het aantal waarmee je gelijktijdig kunt rijden (qua stroomverbruik).

Tip - Het kan sowieso handig zijn om te kiezen voor een multi-protocolcentrale. Dat is een besturing die meerdere protocollen kent. Zo kan de Märklin Mobile Station 2 bijvoorbeeld zowel MM, MFX als DCC besturen. De meeste moderne kant-en-klare centrales kunnen meerdere protocollen verwerken.

Esu EcoS centrale

1 centrale per modelbaan

Op 1 baan (stroomkring) kun je maar 1 centrale aansluiten. Dat kan natuurlijk wel een centrale zijn die meerdere protocollen kan aansturen. Maar 2 verschillende centrales op 1 baan verstoren elkaars signaal, dat werkt niet. Je kunt natuurlijk altijd 2 volledig elektrisch gescheiden banen naast elkaar leggen, dat is uiteraard geen probleem. Dan kun je meerdere centrales gebruiken. Soms zie je bv ook banen met 2 gescheiden railsystemen: 2-rail en 3-rail door elkaar (maar niet elektrisch of mechanisch verbonden).

Belangrijk - Als je een centrale gaat kiezen dan kan het handig zijn om ook alvast even met een schuin oog naar opties 5 tm 9 van dit blog te kijken. Stel dat je bv ook wissels en seinen wilt sturen op basis van terugmelding, dan voldoet een Mobile Station 2 of een MultiMaus niet meer, want die kunnen geen terugmelding ontvangen.

Benodigd vermogen

Globaal kun je zeggen dat je op 1 ampère rijstroom 2 locomotieven kunt laten rijden. Dat is een gemiddelde van 500ma, dat er in de praktijk van uit gaat dat niet alle locomotieven ook echt steeds gelijktijdig op volle snelheid rijden. 500ma is een veilige keuze, want ik heb in de praktijk nog nooit meer dan 300ma stroomverbruik van een locomotief gemeten (maximale snelheid), enkele voorbeelden:

Bussen en aansluitsystemen

Er zijn allerlei manieren om de centrale van de modelbaan te laten communiceren met de andere onderdelen (bv wisseldecoders en terugmelders). De communicatie van de centrale naar de locomotieven is meestal vrij eenvoudig: 2 draadjes van de centrale naar de rails (evt. met ringleiding) en klaar. Maar er zijn meer baanonderdelen die input of output zijn voor de centrale:

Blokdiagram centrale (PDF)

De communicatie tussen de centrale en bv een 2e regelaar, een serie terugmelders, wissel- of servodecoders, wifi, een PC, meerdere boosters, etc, is vaak heel wat ingewikkelder. Daarvoor hebben verschillende fabrikanten allerlei systemen bedacht. Vaak heeft men het dan over een 'bus'. Op zo'n bus kun je meerdere apparaten aansluiten die dan gemakkelijk met elkaar communiceren. Veel voorkomende bussen zijn:

De meest gebruikte busstructuren in nieuwe apparatuur zijn tegenwoordig Loconet (Digitrax) en XpressNet (Lenz).

Tip - Het gaat erg ver om hier alle busstructuren in elk detail te omschrijven, want dat is een behoorlijk technisch verhaal over bits, bytes en milliseconden. Wil je meer weten over een bepaald type bus, Google dan de busnaam in combinatie met de naam van de fabrikant.

Zelfbouw Loconet-T bus

Om op mijn modelspoorbaan ook een Loconet bus toe te kunnen passen heb ik een Loconet-T centrale en een Loconet-T interface voor bv terugmelding (stroomdetectie) op een DCC-EX of DCC++ centrale ontworpen en gebouwd (locobuffer). Beiden zijn ontwikkeld rondom het LM311n comparator IC:

Zelfbouw Loconet centrale, vergroten

Deze Loconet centrale en Loconet client zijn ook bestelbaar als stackmodule.

Maar er zijn natuurlijk ook veel kant-en-klare centrales die standaard een Loconet bus hebben, zoals bv de Ecos of de Digikeys DR5000:

Digikeijs DR5000 multibus centrale (klik)

Kant-en-klare systemen

Kant-en-klare centrales variëren onderling nog best behoorlijk in prijs en functionaliteit. De Mobile Station is een kleine eenvoudige centrale, de Central Station 3 is een erg uitgebreide centrale. En de Digikeijs DR5000 heeft een gunstige verhouding tussen prijs en functionaliteit. Sommige centrales hebben een eigen scherm en weer andere modellen hebben een PC of iets dergelijks nodig.

Eenvoudige centrales (tot € 150,-)

De kleinere centrales kunnen meestal 2 tot 4 locomotieven gelijktijdig besturen en hebben de mogelijkheid om schakeldecoders voor bv wissels, stroomblokken en seinen handmatig op de controller om te schakelen. De Mobile Station en de MultiMaus kunnen geen terugmeldingen ontvangen. Deze centrales zijn niet universeel koppelbaar aan een PC.

Middelgrote centrales (€ 200,- tot € 350,-)

Een middelgrote centrale kan locs besturen, schakeldecoders voor bv wissels en seinen bedienen en terugmeldingen ontvangen. Je kunt de centrale ook aan een PC of een tablet koppelen en zo besturen met bv Rocrail of I-train. Deze centrales hebben geen geïntegreerd scherm.

Stand alone centrales (vanaf € 500,-)

Een grote centrale kan vaak 5 of meer locomotieven gelijktijdig besturen, schakeldecoders voor seinen en wissels bedienen en terugmelding ontvangen. Je kunt de centrale aan een PC koppelen en zo besturen met bv Rocrail of I-train, maar de centrale kan ook volledig stand alone werken en heeft een geïntegreerd beeldscherm.

Tip - Ook hier zie je weer terug dat DCC de meest allround keuze is.

Zelfbouw centrales

Naast de kant-en-klare centrales (fail-safe, maar prijzig) kun je ook aan zelfbouw denken. En als je jezelf er even in verdiept is dat ook helemaal niet zo moeilijk. Er zijn vele manieren, en de meeste zijn gebaseerd op het populaire DCC-protocol. Sommige kunnen ook Motorola-Märklin verwerken (MM). Als je zelf gaat bouwen dan zijn de kosten vaak maar 5 tot 10% van de prijs van een kant-en-klare centrale.

Zelfbouw centrales met Arduino

In deze paragraaf staan een aantal beschrijvingen van Arduino centrales die je zelf kunt bouwen en programmeren:

• Arduino, motor shield en DCC library
• Arduino, motor shield en DCC++ (EX) library
• Arduino, CAN-shield, Railuino library en Märklin Mobile Station 2 (MM, MFX, DCC)

Arduino, motor shield en DCCpp library

Dit is de meest eenvoudige Arduino centrale voor DCC. Bestaande uit een Arduino Uno, een L293 of een L298 motor shield en een 12-18v/2a adapter. Op deze centrale kunnen 2-3 treinen gelijktijdig rijden (max 1,5a). Het grootste voordeel van deze combinatie: voor minder dan € 10,- ben je klaar!

DCC-centrale met motor shield (PDF)

Arduino library: DCCpp
Arduino sketch: zie library
PC-software: Rocrail, DesktopStation, JMRI, etc

Arduino, motor shield en DCC-EX library

Tip - Dit is momenteel de meest interessante optie voor zelfbouwers met enige technische kennis en ervaring op het gebied van Arduino. DCC-EX heeft een actief ontwikkelteam, er is veel communicatie met gebruikers en er worden bijna wekelijks nieuwe componenten en opties getest op compatibiliteit. Ze hebben ook een actieve support groep. Ook onderdelen als WiFi, ethernet, I2C displays en input en output devices kunnen gemakkelijk in de centrale geïntegreerd worden. Een uitgebreide EX centrale met een Arduino Mega bouw je al voor ongeveer € 30,-. Afhankelijk van je keuze bij het motor shield (en dus ook de benodigde adapter) levert de centrale tussen 2 en 15 ampère rijstroom:

Zelfbouw DCC++ EX centrale (PDF)

Arduino library: DCC-EX
Arduino sketch: zie library
PC-software: werkt met vrijwel alle software
Android: ja, ook besturing vanaf tablet

Omdat er vaak updates aan DCC-EX worden toegevoegd, plaats ik hier geen volledige bouwbeschrijving, maar verwijs ik door naar de website van DCC-EX. Daar staat steeds de meest up-to-date informatie.

DCC-EX website (link)

Arduino Uno, CAN-shield, Trackbox MS2 en Railuino library

Deze centrale werkt met de DCC/MM/MFX Motorola Railuino library, en is specifiek bedoeld voor de Märklin Trackbox (Gleisbox, 60113 of 60116) die hoort bij Mobile Station 2. Als je reeds in het bezit bent van een MS2 dan kost de hele centrale je nog geen € 15,- (Arduino Uno, kabel en een 16mhz CAN-shield).

De Arduino Uno wordt via een USB-kabel aangesloten op de PC en de Trackbox gebruikt de normale MS2 controller en adapter. Als je de MS2-controller (met het blauwe beeldschermpje) niet gebruikt, dan kun je die ook weglaten. De Trackbox kan via het CAN-shield ook zelfstandig functioneren, met bv Rocrail of een ander programma, zonder de handcontroller.

Arduino-Railuino DCC-MM-MFX centrale zelfbouw (foto)

Arduino library: Railuino
Arduino sketch: Serial RS4
PC-software: DesktopStation

Tip - Deze DCC-MM-MFX centrale kan ook werken met Rocrail. Daarvoor is er een speciale interface gemaakt in Python. Deze interface kun je hier downloaden (Github).

De centrale is vanaf een PC of een laptop te besturen. Onderstaande PDF, 6 bladzijden, beschrijft de zelfbouw:

Railuino CAN centrale (PDF)

Complete zelfbouw sets

Er zijn ook complete zelfbouw sets, losse PCB's, processorboards of componenten voor centrales verkrijgbaar:

Boosters

Centrales, zoals hierboven beschreven, leveren dus een gemoduleerde gelijkspanning aan de rails. Die spanning ligt tussen 12 en 18v. De stroomsterkte varieert een beetje per centrale. Gangbare waarden liggen tussen de 2 en de 5 ampère. Dat is vaak voldoende om met 3 tot 8 locomotieven gelijktijdig te rijden.

Maar er komt, als je verder uitbreidt (bv met extra locomotieven of andere railstroomverbruikers), ook een punt waarop de centrale de baan niet meer van voldoende stroom kan voorzien. Het stroomgebruik is te hoog geworden.

Dan wordt het tijd voor een booster: een extra stroomvoorziening, naast de bestaande centrale.

Tip - Een booster is niet zomaar een extra voeding die naast de bestaande stroomvoorziening wordt aangesloten. Boosters nemen het protocol van de centrale ook actief mee. Het protocol van de booster en die van de centrale moeten dus overeenkomen!

Uhlenbrock booster

Kant-en-klare systemen

Ik noem hier slechts een paar voorbeelden, maar vrijwel alle bekende fabrikanten hebben boosters in het assortiment:

Zelfbouw met Arduino

Het is ook mogelijk om zelf een DCC-booster te bouwen op basis van Arduino hardware. Het onderstaande schema vertelt je er alles over. De link onder de afbeelding leidt je naar de volledige bouwinstructie:

Zelfbouw DCC-booster Arduino (PDF en link)

Een waarschuwing is hier wel op zijn plaats: 40 ampère is heel veel stroom. Dat is al bijna het vermogen van een autoaccu. Vooral bij (gedeeltelijke) kortsluiting kan dit best wel wat schade geven (warmte). De booster is regelbaar qua maximaal vermogen. Begin dus vooral rustig, maximaal 5 ampère als basisinstelling is prima!

Zelfbouw inspiratie

Ook op het gebied van zelfbouw boosters is er van alles te vinden op het internet, bv:

Voor de meeste modelbanen volstaat een centrale (bv 2 ampère) en eventueel 1 booster (bv 5 ampère). Dan heb je totaal 7 ampère baanstroom voor ongeveer 14 locomotieven.

Tip - 5 tot 7 ampère is een mooi en veilig maximum voor 1 stroomkring/modelbaan. Bij echt hele grote modelbanen met heel veel rijdende stroomverbruikers wordt er ook wel 1 booster per elektrisch gescheiden baansectie gebruikt:

Boosternetwerk DCC

Pas op - Soms kom je zelfbouw boosters tegen die tot 45 ampère stroom kunnen leveren en die geen stroomregeling of kortsluitbeveiliging hebben. Dan moet je wel heel goed weten waar je mee bezig bent qua veiligheid, koeling, zekeringen, et cetera. 45 ampère kan echt schade maken...

Volgende pagina: locomotiefdecoders

Inhoudsopgave van dit blog

Stack modules Naast de zelfbouwprojecten die ik beschrijf, heb ik ook een integraal systeem met stack modules ontworpen om modelspoorbanen te kunnen besturen. Klik hier voor info.