Een oude1 middelbareschoolvriend van mij heeft een vader, de vader heeft een modelspoorbaan, en de modelspoorbaan is uitgerust met oa. een blokbeveiligingssysteem. Bij dat systeem moet een trein moet wachten tot de trein in het volgende blok doorgereden is, zodat er meerdere treinen op 1 baan kunnen rijden. Niks van dat modernerwetse digitale gedoe, maar analoog. Het systeem bestaat uit een aantal bouwblokken (modules), die tegenwoordig niet meer geproduceerd worden en niet meer leverbaar zijn.
Voor de plannen met de treinbaan zijn meer modules nodig dan hij momenteel bezit. Het plan is er een aantal bij te bouwen. Er is dus een stukje reverse engineering (gnireenigne) nodig: Als eenmaal is uitgezocht hoe de huidige modules werken, kunnen er nieuwe exemplaren bijgemaakt worden.
Het systeem is van SES, en heet BSS-2000 (“BlockStellenSystem”, baanblokkensysteem).
De module die de blokbeveiliging doet heet BB, voor “BlockBaustein”. Deze module kan aankomende treinen stoppen als het spoorblok bezet is door een andere trein2. De handleiding van deze blokbouwsteen is hier te vinden, en een snel kladje van een vertaling naar het Nederlands staat in deze git gist.
Om te beginnen eens wat foto’s van de binnenkant van de BB-module:
Van dit “BB” blok hebben we als eerste3 het schema opgetekend, aan de hand van de print. We kozen referenties voor de onderdelen, en maakten een kladje. Dat kladje hebben we daarna uitgewerkt tot dit schema:4
De trein zit in het gemonitorde stuk rails (“Ü”) aangesloten tussen de rij-transformator en aansluiting A. Aansluiting B gaat terug naar de rij-transfo. De dioden van BR2 zullen dus een spanningsval geven als er in dit baanvak een trein is. De schakeling rond de LM324 zorgt er voor dat zowel op gelijkstroom- als op wisselstroombanen Q1 wordt aangestuurd wanneer het baanvak bezet is. Het relais onderbreekt dan de voeding van het voorliggende baanvak, zodat de achteropkomende trein daar stopt. Ook kan via het relais een sein of wissel worden aangestuurd.
Driekwart van de LM324 blijft hier ongebruikt, ik vermoed een voorraad beheer optimalisatie: dezelfde fabrikant maakte ook gecombineerde blokken.
Dat de LED in serie staat met de relaisspoel vind ik opvallend. Ik denk dat het een slim trucje is om Q1 te sparen. In de tijd dat dit ontworpen werd, hadden LED’s nog relatief veel stroom nodig. Via aansluitingen D en E mag volgens de handleiding tot 40 mA gebruikt worden. Als de LED parallel aan het relais zou staan en 20 mA nodig zou hebben, blijft daar nog maar de helft van over, bij dezelfde stroom door Q15.
Het betekent wel dat de volle spoelstroom van het relais ook door de LED moet. Van het zwarte relais vond ik dit datablad, waaruit is af te leiden dat er dan ongeveer 31 mA6 door de LED loopt7.
De BB-modules worden gevoed uit de lichttrafo, de treinen uit de rij-trafo.8 De BB module heeft voeding uit de lichttrafo nodig om het relais om te schakelen, om de achteropkomende trein tegen te houden. Wanneer de BB-module geen voeding krijgt zal de trein altijd doorgelaten worden naar het volgende blok, omdat de trein dan voeding uit de rij-trafo krijgt via de NC contacten van het relais.9
Als 1 van de BB modules geen voeding krijgt, geeft dit dus botsingen. Dit is daadwerkelijk voorgekomen met een BB-module waarvan de printkroonsteen van de voeding los zat (F en G). De handleiding vermeld “Dank der steuerung durch das Blocksystem, sind Kollisionen ausgeschlossen”. Bij een correct werkend systeem wel, maar uitgesloten is een groot woord.
Het plan is om het schema uit te werken tot een printontwerp. De 3d renders hierboven zijn een voorproefje, waar nog veel aan zal wijzigen.
We willen ook andere modules op deze manier reverse-engineeren. In een git-repository met voor elke module een eigen map wordt dit project bijgehouden. De meest recente kicad-bestanden van het BB-blok staan staan hier.
Wordt vervolgd! (Er is stiekem al een beginnetje gemaakt aan module AB ook).
Voetnootjes
- Hij is eigenlijk een paar maanden jonger dan ik, maar de middelbare school is grofweg 20 jaar geleden 🙂 ↩︎
- Er zijn binnen het BlockStellenSysteem nog andere modules. Bijvoorbeeld een andere module die AB heet, voor Anfahr-Bremsbaustein. Deze Anfahr-Bremsbaustein regelt het rustig afremmen en weer op gang komen van treinen. Er is ook nog een AS, voor aufenthaltsschalter, dat is de “stationsmodule”. Verder zijn o.a een schaduwstationsmodule SBS (Schattenbahnhofsteuerung) en een rijsnelheidsreductiemodule RB (Reduzierbaustein). Dit is geen volledige lijst. ↩︎
- Andere blokken (modules) volgen later, want ook daar zijn er meerdere van nodig ↩︎
- De onderstrepingen van de links leggen nadruk alsof het een heel betuttelende uitleg is… Niet zo bedoeld. “Kies nou gewoon even refdessen! Doe nou gewoon even schemaatje tekenen!” “Hoe moeilijk is het nou!” “Maak nou gewoon even 20 van die niet meer leverbare modules bij”. ↩︎
- Als opwarming van Q1 niet het punt is, dan opwarming van U2 (de 7812), want de 7812 moet deze stroom leveren, heeft net als Q1 geen extra koeling, en de ingangsspanning is vrij hoog (14-16 VAC geeft 20-23 VDC na gelijkrichting en afvlakking). ↩︎
- De spanningsval over de LED en over de transistor gaat er nog af dus het relais krijgt geen 12 V en er loopt dus ook geen 41 mA. De spoel is 290 Ohm. Uitgaande van 2 V over de LED en 1 V over de transistor krijgt de spoel nog 9 V. Volgens de datasheet trekt het relais nog aan op 75% van de nominale spanning, dus dat gaat goed. Er loopt dan 9/290= 31 mA door, en dus ook door de LED. ↩︎
- Met een moderne led die bij 0.5 mA al erg fel licht geeft, zou de LED dus met een eigen serieweerstand parallel aan de relaisspoel komen. ↩︎
- Tractie-trafo zou een aardige alliteratie zijn. ↩︎
- De modelspoorbaan is niet fail-safe. ↩︎
Leave a Reply