Optie 7 - Terugmelding en bezetmelding

Een ander belangrijk onderdeel van een digitale modelspoorbaan is bezetmelding of terugmelding. Daarbij wordt op verschillende plaatsen op de baan gedetecteerd dat er een trein langs komt. En vervolgens kan de centrale iets doen/schakelen als gevolg daarvan. Bijvoorbeeld met een schakeldecoder een sein op rood zetten of een wissel omschakelen. De termen bezetmelding en terugmelding worden vaak door elkaar gebruikt, en meestal bedoelt men er (ongeveer) hetzelfde mee.

Een terugmelder is een voorziening om informatie terug te sturen naar een centraal systeem. Die informatie kan een bezetmelding zijn, maar ook vele andere signalen die aan de centrale doorgegeven kunnen worden, zoals wisselstand, een knopje op een bedieningspaneel of een contactschakelaar tussen de rails. Er bestaan verschillende terugmeldsystemen, afhankelijk van het type centrale dat gebruikt wordt. Een paar bekende systemen zijn S88 (Märklin) en RS (Lenz, LocoNet), maar er zijn er nog veel meer.

Een bezetmelder is een voorziening om het bezet zijn van een railblok te detecteren.

Er zijn verschillende manieren om terug- en bezetmelding te implementeren. Het kan een praktische keuze zijn om één manier te kiezen voor je modelbaan, maar er is ook niets op tegen om verschillende technieken door elkaar te gebruiken:

• Stroomdetectie, optocoupler
• Massadetectie, diodes of optocoupler
• Andere sensoren, bv hall, reed of infrarood
• Handmatig

Stroomdetectie (2- en 3-rail)

Stroomdetectie wordt gedaan door een kleine elektronische schakeling die kan detecteren of er op de geïsoleerde detectieplek een stroomverbruiker aanwezig is. Een stukje geïsoleerde rails wordt dan door de passerende trein onder rijstroom gezet, en de schakeling detecteert dat. Er bestaan kant-en-klare modules voor, maar je kunt ze zelf ook eenvoudig en goedkoop bouwen als je enige technische kennis hebt. Deze systematiek werkt zowel op 2-railsystemen (geïsoleerde spoorstaaf) als op 3-railsystemen (geïsoleerde middenleider, Märklin).

kant-en-klare detectiemodules

Stroomdetectie met Viessmann 5233 module

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.

Zelfbouw stroomdetectie DCC-EX

Stroomdetectiemodules zijn ook eenvoudig zelf te bouwen.

Tip - Vaak heb je meerdere 'kanalen' nodig, dus het kan handig zijn om een aantal schakelingen naast elkaar op 1 print te bouwen. Ook bij het doorkoppelen van verbindingen en massa kan dit handig zijn.

Stroomdetectie DCC-EX (PDF)

Stroomdetectie werkt meestal met optocouplers. Dat zijn elektronische componenten die een signaal kunnen doorgeven (middels een gesloten lichtsluis) zonder dat er een geleidend (galvanisch) contact is. De baanstroom blijft zo veilig losgekoppeld van de terugmeldingselektronica.

Zelfbouw stroomdetectie Loconet

Ook het Loconet protocol biedt goede mogelijkheden om stroomdetectie toe te passen. Daarvoor kun je bv de moderne stackmodules gebruiken:

Basis board Loconet-T LM311 client:

Basis board Loconet, klik voor info

Stack board stroomdetectie met 4 extentions (Detects) van elk 4 kanalen (totaal 16). Deze past op bovenstaande Loconet client:

Stack board stroomdetectie, klik voor info

Massadetectie 3-rail

Bij 3-railsystemen kun je ook gebruik maken van massadetectie. Hierbij wordt er een klein deel van de railmassa (railbed, bruine draad) geïsoleerd van de gehele massa. Op dit korte geïsoleerde stukje wordt door de terugmeldschakeling een kleine stroom gezet, bv 5 volt. Als de trein passeert dan wordt dit stroompje kortgesloten naar de (rail)massa. Een kleine bufferschakeling met slim geplaatste diodes of een optocoupler kan dit detecteren en doorgeven aan een controller (bv een Arduino).

Je kunt een massadetectiepunt zelf maken, maar je kunt ook schakelrails of contactrails gebruiken indien die beschikbaar is voor jouw railsysteem. Schakelrails kan ook detecteren of een trein van links of van rechts komt. Contactrails ziet alleen dat er een trein passeert, zonder de richting vast te kunnen stellen.

Zelfbouw massadetectie DCC-EX

Massadetectie (alleen voor 3-rail) kun je eenvoudig zelf bouwen met Arduino boards. En daarbij kun je nog kiezen tussen een diodeschakeling en een configuratie met optocouplers. Klik op de links onder de afbeeldingen voor een PDF met de bouwbeschrijving.

Let op: de versie met diodes is eigenlijk het oudere systeem. Enkele moderne (gevoelige) besturingscentrales geven soms een kortsluitingsmelding bij gebruik van deze methode. De uitvoering met optocouplers is dan ook veel veiliger qua elektriciteit, zeker op een technisch complexe baan met veel elektronische componenten. Ik zou voor massadetectie dus altijd de versie met optocouplers adviseren.

Massadetectie met diodes:

Massadetectie DCC-EX diodes (PDF)

Massadetectie met optocouplers:

Massadetectie DCC-EX opto's (PDF)

Voor de programmering van het Arduino board kun je voor terugmelding kiezen uit 2 libraries:

De Arduino is in deze situatie het makkelijkst te voeden met 5v USB-spanning vanuit de PC. Die USB-kabel is toch nodig om de terugmeldsignalen naar bv Rocrail door te koppelen.

Je verbindt het Arduino board via een USB-kabel met de PC, en in bv Rocrail maak je, naast de bestaande besturingscentrale, een 2e centrale aan die specifiek bedoeld is voor terugmelding. Kies als centrale type DCCpp en gebruik de juiste com-poort voor de Arduino. Onderstaande foto is van een kleine testopstelling met terugmelding vanaf pin D2 (let op de 10kΩ pullup-weerstand). De knop simuleert een passerende trein (massadetectie, pin gaat van HIGH naar LOW) en Rocrail reageert daarop (soms is een testopstelling ook gewoon heel eenvoudig):

Testopstelling massadetectie (klik)

Arduino Uno en Nano boards kunnen standaard tot 16 detectiepunten (kanalen) tegelijk monitoren, en een Arduino Mega nog veel meer (tot 32). Met zg. IO-expanders (shift register) kun je dit aantal kanalen nog veel verder uitbreiden, maar voor dit stappenplan gaat dat technisch nu even wat ver.

Andere sensoren

Naast stroom- en massadetectie, kun je ook gebruik maken van allerlei andere sensoren/schakelingen, vaak in combinatie met Arduino:

Handmatig

En natuurlijk kun je ook dingen met de hand vanaf de centrale schakelen, dat blijft altijd een optie.

Volgende bladzijde: stroomblokken

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.