Keerlus met Arduino

Over het keerlusprobleem bij digitale 2-rail modelbanen is al heel wat afgefilosofeerd. Een oplossing zonder kortsluiting is het fraaist. In de praktijk komt dit neer op verschillende bezetmelders / detectiesecties die via een relais de polariteit van de keerlus omdraaien voor de trein een van de isolaties bereikt. Het nadeel van deze aanpak is dat je toch snel vier secties nodig hebt met alle bedrading die erbij hoort.

Ik denk dat het gemakkelijker kan. Op Buitenlust heb ik twee lichtsluisjes gebruikt om de keerlusprobleem van de driehoek in het sporenplan op te lossen. Met een goedkope Arduino kloon, twee lichtsluisjes en een handjevol andere onderdelen heb je de ultieme oplossing binnen handbereik. Zonder kortsluiting en met minimale bedrading.

Hoe werkt het? De keerlus is aan beide uiteinden dubbel geïsoleerd. Laten we die isolaties even ISO1 en ISO2 noemen. De lichtsluizen staan links en rechts van ISO2. De onderlinge afstand is kleiner dan de kortste loc of wagen. De keerlus wordt zo aangesloten dat standaard de polariteit klopt voor ISO1. Zodra en zolang een van de lichtsluizen bezet is, draait de Arduino via een relais de polariteit in de keerlus om. De trein kan nu zonder kortsluiting over ISO2 rijden. Pas wanneer beide lichtsluizen een instelbaar aantal seconden vrij zijn, valt de polariteit terug naar de beginstand. De keerlus is in beide richtingen te berijden.

Voor de schakeling heb ik een eenvoudig Arduino shield gemaakt. In plaats van een relais zitten er gelijk drie op, zodat je de keerlus desgewenst kunt verdelen in maximaal drie bezetmelders. De drie relais worden parallel aangestuurd en gaan tegelijk om. De afvalvertraging is in te stellen via een potmetertje. Het shield wordt simpelweg op de Arduino geklikt. Draadjes er aan en klaar.

De schakeling heeft maar een paar componenten. De lichtsluizen bestaan uit een IS471 met IR-LED. De uitgang van de detector is direct met een ingang van de Arduino verbonden. De potmeter dient om de afvalvertraging in te stellen en is aan een analoge ingang geknoopt.

Onderdelen
Aantal	Omschrijving	Reichelt #
3	Weerstand 330 Ohm	1/4W 330
1	Weerstand 4,7 kilo Ohm	1/4W 4,7K
1	PT10 50K	PT 10-L 50K
1	Transistor BC547B	BC 547B
1	Diode 1N4001	1N 4001
2	LED geel 3 mm	LED 3MM GE
1	LED groen 3 mm	LED 3MM GN
2	IR LED	LD 274-3
3	Relais FRT5 12V DC	FRT5 DC12V
5	Connector	AKL 101-02
2	IS471FE	Webshop Magica Miniatura
1	Arduino shield	Webshop Magica Miniatura
1	Set stackable shield headers	Webshop Magica Miniatura
	Print connectoren	naar keuze
1	Arduino Uno

Drie LEDs geven de status aan: de groene LED brandt als de schakeling actief is. Hij gaat knipperen zodra de afvalvertraging loopt. De gele LEDs geven aan voor welke isolatie de polariteit goed staat. De linker is voor ISO1, de rechter voor ISO2. De relais worden tegelijk aangestuurd via een transistor en blusdiode. De Arduino wordt gevoed met +12 Volt, wat ook de spanning voor de relais is. De spanningsstabilisator op de Arduino maakt daar +5 Volt van voor de processor.

De IR detectoren en IR LEDs worden met kabeltjes op de print aangesloten. De status LEDs kun je direct op de print monteren, maar ik heb ze met een kabeltje verlengd naar de voorkant van de baan.

Zo werkt het dan... Stel je voor dat het gele strookje tape ISO2 is. De linker gele LED brandt: de polariteit staat goed voor ISO1 (hier buiten beeld). De trein nadert de lichtsluis. Zodra hij de lichtsluis passeert, poolt de Arduino de spanning om voor ISO2. Nu brandt de andere gele LED.

Tijdens het passeren van ISO2 is altijd wel een van de lichtsluizen bezet. De polariteit blijft omgedraaid. Nadat de trein gepasseerd is, gaat de groene LED knipperen. Na het verstrijken van de afvalvertraging valt het relais terug. De polariteit staat nu weer goed voor de andere overgang, ISO1. De keerlus is in beide richtingen te berijden.

Een korte video van het passeren van de lichtsluizen. Je ziet duidelijk de polariteit omklappen zodra de trein de lichtsluis binnenrijdt en verlaat.

Het shield, de IS471F en de stackable shield headers zijn te koop in de shop van Magica Miniatura.

2015 - 2024