Keerlussen (en keerdriehoeken)

Keerlussen en driehoeken komen op heel wat modelbanen voor. Bijvoorbeeld om een trein te keren in een schaduwstation. Märklinisten kunnen naar hartelust keerlussen neerleggen dankzij het 3-rail systeem. Op een 2-rail baan komt er echter wat meer bij kijken.

Wat is het probleem? In een keerlus komen de linker en rechter rails bij elkaar, waardoor er kortsluiting ontstaat. De kortsluiting is te voorkomen door de rails aan beide uiteinden van de lus dubbel te isoleren.

Een driehoek kent hetzelfde euvel als een keerlus. Een van de benen van de driehoek moet aan beide uiteinden worden geïsoleerd. Je sluit het geïsoleerde been op dezelfde manier aan als de lus van de keerlus.

De analoge oplossing

Wanneer een trein door de keerlus rijdt, moet de spanning van het geïsoleerde spoor worden omgepoold. Alleen dan kan de trein zonder kortsluiting over de isolaties rijden. In het analoge tijdperk werden hiervoor vier diodes gebruikt. De trein reed de keerlus in, de knop van de transformator werd omgedraaid en de trein reed de keerlus weer uit.

Bij een digitale modelbaan staat er geen gelijkspanning, maar een blokvormige wisselspanning op de rails. De truc met diodes gaat helaas niet meer op. Zoals je zult zien, vraagt dit om een hele andere benadering. In de analoge oplossing wordt door het verdraaien van de transformator de rest van de baan omgepoold, terwijl op een digitale modelbaan juist de polariteit in de keerlus wordt omgedraaid. Een analoge locomotief gaat bij het omdraaien van de polariteit de andere kant op rijden; een digitale loc rijdt gewoon door.

Met kortsluitdetectie

De simpelste oplossing is om gebruik te maken een keerlusmodule met kortsluitdetectie, zoals de LK100 en LK200 van Lenz. De lus wordt aan beide zijden dubbel geïsoleerd en via de module van spanning voorzien. Het geïsoleerde deel van de lus moet zo lang zijn dat de langste trein erin past. Op de ene isolatie klopt de polariteit, op de andere niet. Wanneer een trein over de isolatie rijdt die kortsluiting geeft, reageert de module door snel de spanning in de lus om te polen. De locdecoder heeft daar geen last van en de trein rijdt gewoon door.

Het voordeel van deze methode is het gemakkelijke aansluiten. Er kleven ook nadelen aan. De gevoeligheid van de modules laat zich soms lastig instellen. Omdat de module zelf ook stroom gebruikt, moet een eventuele terugmelddecoder tussen de rails en de keerlusmodule worden geplaatst. Niet alle terugmelddecoders, zoals de 63320 van Uhlenbrock, werken nog als de spanning wordt omgepoold.

Met een booster

Sommige boosters, zoals de Power4 van Uhlenbrock, hebben een speciale voorziening voor keerlussen. Elke booster heeft een circuit voor kortsluitdetectie en hetzelfde circuit wordt nu gebruikt voor de keerlus. Zodra de booster een kortsluiting detecteert, schakelt hij een extern relais om. Het relais poolt weer de spanning in de keerlus om. Als de kortsluiting blijft, is er sprake van een ‘echte’ kortsluiting en schakelt de booster uit.

Het externe relais wordt als dure accessoire verkocht, maar je kunt net zo goed een los monostabiel relais met twee wisselcontacten gebruiken. De spoel moet geschikt zijn voor 12 tot 16 Volt gelijkspanning. Voor een paar euro heb je zo een prima oplossing voor je keerlus, die beter werkt dan de meeste losse keerlusmodules.

Met extra detectiesecties

Het kan ook anders, met extra detectiesecties. De secties detecteren wanneer een trein een isolatie nadert. De module poolt de spanning om voordat de trein de isolatie passeert. Zo treedt nooit de minimale kortsluiting op die je met kortsluitdetectie wel hebt. Daar staat tegenover dat je extra secties in je baan moet bouwen en dat de schakeling wat complexer is. De KSM-SG van LDT en de Ultieme Keerlus Oplossing van Funkyrail/ Rosoft zijn voorbeelden van zulke keerlusmodules-met-extra-detectiestukjes.

Met een lichtsluis

De derde oplossing maakt gebruik van een lichtsluis. De keerlus moet weer aan beide uiteinden dubbel geïsoleerd zijn. De lichtsluis wordt zo ingebouwd dat hij schuin over een van de isolaties staat. Het relais van de lichtsluis poolt de spanning in de keerlus om. Standaard klopt de polarisatie voor de isolatie zonder lichtsluis, zodat de trein zonder kortsluiting over de isolatie kan rijden.

Wanneer de trein de isolatie met lichtsluis nadert, zal de lichtsluis de trein al zien voordat hij de isolatie bereikt. De lichtsluis poolt de keerlus om, zodat de trein zonder kortsluiting over de isolatie kan rijden. Zodra de trein de lichtluis en de isolatie voorbij is, valt het relais weer af en kan de volgende trein komen. De keerlus is in beide richtingen te berijden.

Met een lichtsluis aan beide uiteinden

Je kunt ook twee lichtsluizen gebruiken, bij elke isolatie een. De lichtsluizen schakelen een extra (bistabiel) relais om dat de keerlus ompoolt. De extra diode is alleen nodig als de spoelen van het relais op gelijkspanning werken.

Met een Arduino en twee lichtsluisjes

Het idee van de lichstluis kan nog chiquer worden opgelost: met een Arduino en twee lichtsluizen. De Arduino poolt de keerlus via een relais om zodra een trein een van de lichtsluizen passeert. Een instelbare afvalvertraging voorkomt dat het relais gaat klapperen.

Met reedcontacten of contactrails

Het relais voor het ompolen van de spanning kan ook met reedcontacten of contactrelais worden bediend. De keerlus is in beide richtingen te berijden als aan beide zijden van elke isolatie een reedcontact of contactrail ligt. Als de keerlus maar in één richting bereden wordt, is één contact voor elke isolatie voldoende. Het reedcontact of de contactrail zet telkens het relais om vlak voor de loc over de isolatie rijdt.

Deze oplossing is eenvoudig te bouwen met standaard modelspooronderdelen en volledig kortsluitingvrij. Reedcontacten hebben als nadeel dat elke loc van een magneetje moet worden voorzien. Treinstellen hebben aan beide koppen een magneetje nodig. Als je verder geen reedcontacten gebruikt, zijn schakelrails wellicht een handiger keuze.

Met ompolen via het wissel

Nog een andere mogelijkheid is om de spanning in de keerlus om te polen als het wissel wordt omgezet. Hiertoe wordt een relais parallel aan de wisselspoelen aangesloten. Stel dat het wissel op rechtdoor staat. Het relais is zo aangesloten dat de trein rechtdoor over de isolatie kan rijden. Wanneer de trein halverwege de keerlus is, wordt het wissel - met de hand of automatisch via schakelrails of een computer - op afbuigen gezet. De polariteit in de keerlus klapt mee om en de trein tuft zonder kortsluiting de keerlus uit.

Bezetmelding in de keerlus

Bezetmelding in een keerlus brengt wat haken en ogen met zich mee. Idealiter wordt een terugmelddecoder met stroomdetectie tussen de keerlusmodule en de keerlus aangesloten. De keerlusmodules van o.a. Lenz gebruiken namelijk zelf een beetje van de digitale stroom en zouden dus permanent een bezetmelding geven als de terugmelddecoder tussen de keerlusmodule en de centrale wordt geplaatst.

Het grote voordeel is dat je zo verschillende bezetmelders in de keerlus kunt aanbrengen, terwijl je maar één keerlusmodule nodig hebt. De BMD16N-SD is hier zelfs speciaal voor ontworpen. Als je de variant met de stripconnector bouwt, kun je een deel van de ingangen voor je keerlus gebruiken, terwijl de andere ingangen voor de rest van de baan beschikbaar blijven.

Sommige terugmelddecoders kunnen niet tegen het omdraaien van de polariteit. Bijvoorbeeld de 63320 van Uhlenbrock. De enige oplossing is om de terugmelddecoder tussen de centrale en de keerlusschakeling aan te sluiten. Zo'n terugmelddecoder kun je dus niet gebruiken met een keerlusmodule die zelf een deel van de digitale stroom gebruikt.

Als je meerdere bezetmelders in de keerlus hebt liggen, zul je per bezetmelder een apart relais moeten gebruiken. In het voorbeeld met de lichtsluis worden de extra relais eenvoudigweg parallel aan het relais van de lichtsluis aangesloten. Hetzelfde geldt voor de booster met een extra relais, voor de oplossing met de reedcontacten en voor het ompolen via het wissel. Bij keerlusmodules met extra detectiesecties wordt de meervoudige terugmelding meestal via de keerlusmodule opgelost. In de handleiding van de fabrikant wordt dat tot in het detail uitgelegd.

2011