Funky Rail

Wissels met Geheugendraad . . . .

In het schaduwstation en onder bergen gebruik ik de luidruchtige standaard Peco PL10W-aandrijvingen maar op de zichtbare delen wil ik toch iets mooiers en stillers. Via een artikel van Huib Maaskant op de gedachte te komen om geheugendraad te gaan gebruiken, dat verkocht wordt door Pro-Rail. Geheugendraad is een flinterdun metaaldraadje dat bij verwarming (stroom er door heen) 3% korter wordt en dan ongeveer 200g aan kracht levert.

Nu had ik wel mijn bedenkingen bij de
constructie zoals Huib die heeft toegepast,
dwars op de wissel, ingefreest bovenop de
plaat en verstopt onder de scenery.
Deze oplossing vond ik ongewenst om een aantal redenen, allereerst laat deze methode zeer weinig ruimte tot afstellen, reparatie achteraf is extreem moeilijk zonder allerlei sloopwerk en ten slotte vind ik niet dat je een warme draad zomaar moet inbouwen onder, vaak brandbaar, materiaal. In een later stadium ben ik hier toch op teruggekomen.
Maar daar later meer over.

Ik ging dus nadenken over oplossingen die
onder de tafel bevestigd zouden kunnen
worden. Als eerste, en vrij voor de hand
liggend, kwam deze te voorschijn. Maar zoals
het plaatje al laat zien, verdwijnt de trekkracht van de draad in het schuin trekken van de aandrijfstang (paperclip). Om dit te verhelpen zou een veel langere geheugendraad nodig zijn, dat is niet erg praktisch of goedkoop.

Het schuintrekken van de paperclip zou voor-
komen kunnen worden door een heel dun
koperen buisje tegen 2 soldeerstiftjes te
solderen en daar de paperclip doorheen te
leiden. Dit werkt inderdaad ietsje beter maar
nog steeds niet lekker, je hebt nog steeds een fors lange draad nodig om de buiging van de aandrijfstang op te vangen en de extra wrijving door het buisje maakt het erg schokkerig en onbetrouwbaar. Kortom, dit is ook geen oplossing.

Op de Pro-Rail website stond een suggestie
voor het bedienen van spoorwegovergangen
en daar wordt gebruik gemaakt van een
scharnier om de richting van de trekkracht te
veranderen en tegelijkertijd de afstand te
vermenigvuldigen. Door namelijk te schuiven
met de verhouding tussen het korte en lange
pootje in combinatie met de lengte van de
draad kun je de uitslag van de lange arm fors groter maken zonder direct meer geheugendraad nodig te hebben. Deze oplossing wordt in de lengte-richting onder een wissel geplaatst en kan dus ook aan de randen of in wisselstraten gebruikt worden. Bijkomend voordeel is ook dat je nu een plek hebt om relais en andere elektronica weg te werken.
Je moet natuurlijk wel een links- en rechtswissel variant maken, maar daar kom ik nog op terug in de verdere uitwerking.

Een gedetaileerde uitwerking van de hefboom constructie

Het basisprincipe staat nu vast, wat rest is dan een gedetaileerd ontwerp dat aan een aantal voorwaarden voldoet:
• Hartstukken middels een schakelaar, voor de betrouwbaarheid, van stroom voorzien.
• Aandrijving in rust, dan staat wissel op rechtdoor. Dit betekent twee ontwerpen!
• Plaatsing dient niet superkritisch te zijn maar wel betrouwbaar.

Een en ander resulteerde in twee fases; het mechanische en het elektrische ontwerp.

Het Mechanisch ontwerp

Het mechanisch ontwerp is eigenlijk verrassend simpel, het enige is dat je van te voren moet bepalen of de aandrijving onder een linker of rechter wissel geplaatst moet worden. Mijn uitgangspunt is dat een aandrijving in 'ontspannen' toestand op rechtdoor moet staan zodat er geen stroom gebruikt wordt door de geheugendraad. Tenminste, da's bij mij het geval. De wissel moet in "uit"-stand in de meest waarschijnlijke richting staan,
bij mij dus rechtdoor. Tekening onder geeft een verduidelijking hiervan.

Let op: wissels van onderaf bekeken
en in uitgeschakelde toestand!

Schakelmoment

Een belangrijk punt in dit ontwerp is het schakelmoment, ideaal zou zijn als de schakelaar welke het hartstuk van stroom voorziet pas omgaat op het moment dat de wisseltongen halverwege het omzetten zijn omdat in alle andere gevallen je natuurlijk kortsluitingen krijgt. Het probleem is alleen dat dit ontzettend moeilijk te realiseren valt;
• Er zit altijd enige buigspeling in de vertikale staaf naar de wissel
• Er moet enige druk uitgeoefend worden om de wissel in ruststand goed te hebben
• Je krijgt paperclips nooit precies hetzelfde (een malletje helpt wel)
• Plaatsing onder de tafel zou dan op de halve millimeter aankomen

Vooral het laatste zie ik als een vrijwel onoverkomenlijk obstakel, een ander oplossing is dus gewenst. In eerste instantie zag ik slechts één werkbare methode, de wisseltongen isoleren van de railstaven waar ze tegenaan rusten. Door middel van een beetje isolerende lak op de tong of railstaaf, of een stukje isolatietape op de railstaaf of een mechanische blokkade die de tong 0,1 mm
van de rail houdt. Omdat ik niet helemaal zeker was van deze oplossing het ook maar weer eens voorgelegd op BeneluxRail, en ja hoor, daar kwamen veel betere oplossingen naar voren!

Isoleer de wisseltongen van elkaar en het hartstuk, verbind iedere wisseltong permanent met de bijbehorende railstaaf en schakel het hartstuk met het relais dat je toch al moet gebruiken om de wissel om te leggen. Het enige nadeel van deze oplossing is dat
er gezaagd en gesoldeerd moet worden in de wissels en dat doet nog eventjes een beetje pijn. In het plaatje is e.e.a. getekend.
Ervaring heeft nu geleerd dat het doorslijpen met de Dremel het beste vanaf de achterkant kan gebeuren, schaal N is zo klein dat het aantikken van de rails bijna onvermijdelijk is en
aan de achterkant is dat niet zo erg.
Rood zijn de nieuw aan
te brengen permanente
verbindingen, blauw is
de verbinding tussen
hartstuk en wissel-
tongen die reeds
bestaat in een Peco
wissel. De rail staven
worden gewoon gevoed vanuit de booster en het hartstuk wordt via het relais geschakeld.

Elektrisch Ontwerp

De basis van het elektrische gedeelte komt uit de Pro-Rail handleiding:
Een heel eenvoudig schema dat makkelijk op het
strokenplaatje van de wisselaandrijving past.
Het schakelen gebeurd door middel van een relais
(bi-stabiel, 2xOM) omdat dan ook direct de polariteit
van het hartstuk geschakeld kan worden.
Het relais wordt aangestuurd door een normale puls decoder. Dit geheel levert standaard 223 mA hetgeen het maximum is voor geheugendraad.
Indien het DC voltage dat je gebruikt hoger is dan 5 of 6 Volt dan moet je op de LM 317T wel een koelvin (Conrad 188271) monteren. Als je AC stroom ter beschikking hebt zul je eerst een gelijkrichter ervoor moeten zetten zoals in de handleiding van Pro Rail staat.

Ervaringen met geheugendraad

Nu de eerste aandrijvingen zijn gemonteerd een aantal lessen:

Het maken van he juiste ontwerp is lastiger dan gedacht, je moet wat mentale flipflops uitvoeren om de juiste keuze te maken. Voor je het weet duwt en trekt de aandrijving de verkeerde kant op. Heb bovenstaande print lay-out op een transparantje geprint en dat met aantekeningen eerst bovenop de wissel gelegd om te checken of de juiste versie is gekozen.
Het plaatsen luistert toch nog nauwkeuriger dan gedacht, ook het gat waardoor de aandrijfstang door de plaat komt moet je behoorlijk ruim maken, minstens 8-10 mm.
Was iets te krap in de lengte van de draad, 7 tot 8 cm effectieve lengte (in plaats van 6-6,5 cm) is voor schaal N wat beter. Voor H0 zul je nog meer moeten nemen.
Aansluiting D en C moeten soms worden omgedraaid, dit is namelijk volledig afhankelijk hoe de polariteit van de wissel is georganiseerd. Mijn IB is gelukkig kortsluiting beveiligd dus ik kan gewoon uitproberen.
Soms moet je spelen met de vorm van de paperclip
afhankelijk van de positie van de wissel of een
draagbalk die in de weg zit, denk aan de volgende
varianten (en er zijn er nog wel meer te bedenken).
De printplaat moet soms ook worden aangepast.
Ben overgestapt op een stroomvoorziening van 12V, bleek toch net wat beter te werken. Er is wel een koelvin voor de LM317 bij nodig.
Op sommige plekken zaten balken van de onderbouw in de weg, voor die plaatsen heb toen maar terug gegrepen op de basisoplossing zoals Huib die ook heeft gebruikt.

Terug naar de basisoplossing

Vanwege bovengenoemde ervaringen op een
aantal plaatsen toch maar voor de basis-
oplossing gekozen, het temperatuur verhaal
blijkt namelijk in de praktijk heel erg mee te vallen. Punten voor wat betreft plaatsen en afstelling blijven echter wel geldig.
Op de foto een wisselstraat welke onder Marburg
geplaatst is tesamen met de besturingselektronica.
Heb op 1 strokenplaat 6 geheugendraadunits
geprutst welke aangestuurd worden door 1
4-voudige wisseldecoder (een Viessmann 5211).
Omdat in de wisselstraat 2 overloopwissels zitten
had ik aan een 4-voudige decoder genoeg.
De basiselektronica voor de geheugendraad is
verder hetzelfde als eerder verteld.

	Reizen door de wondere wereld van digitale modelspoorbouw in schaal N