SchakelaarsInleiding
Stroom loopt altijd in een kringetje. Van plus naar min. Dit is een stroomkring. Als er geen gesloten stroomkring is, dan zal er geen stroom gaan lopen en dan zal er niets gebeuren.
Aan een stroomkring kunnen elektrische componenten worden toegevoegd. Bijvoorbeeld een lamp. Stroom loopt door kabels. Met stroomkabels kunnen de onderdelen worden verbonden. De stroom loopt dan van een batterij naar de lamp, door de lamp, en terug naar de batterij. Op de batterij zit een plus en een min. De stroom loopt van de plus naar de lamp en dan weer verder naar de min op de batterij.
Een schakelaar kan de stroomkring onderbreken. Een schakelaar kan contact maken (gesloten) of verbreken (open).
Een knopje bij de bel, maakt alleen contact als je deze indrukt. Het knopje van een lamp heeft een stand "aan" en een stand "uit".
SchakelaarsDrukknop
Naast de voordeur bij je huis zit een knopje voor de bel. In het kastje zitten 2 draden die niet aan elkaar vast zitten. Er is ruimte tussen de draden. Er is geen contact. Er kan geen stroom lopen en de bel gaat niet af.
Aan het einde van de draden (in de deurbel) zitten 2 metalen plaatjes. Deze raken elkaar niet.
Als je nu op het knopje drukt, dan zorgt een mechanisme constructie ervoor dat de 2 metalen plaatjes elkaar wel raken. Er is dan contact. Er kan stroom gaan lopen en de bel gaat af. Je weet dan dat er iemand voor de voordeur staat.
Als je de knop loslaat, dan zorgt een veer ervoor dat de knop weer teruggaat in de oorspronkelijke positie. Er is dan geen contact meer, er zal geen stroom meer lopen. En de bel zal ophouden.
SchakelaarsReedcontact
Een reedcontact is daarmee te vergelijken. Alleen zitten de uiteinden nu in een klein glazen buisje. Dit buisje is luchtdicht afgesloten. In het buisje zit een gas om de levensduur te verlengen. Als er contact wordt gemaakt, dan komt daar namelijk soms een klein vonkje bij. Om te voorkomen dat dit vonkje brand veroorzaakt, zit alles in een glazen huisje.
In de deurbel zitten 2 plaatjes die elkaar raken als je met je vinger op de knop drukt. In een reedcontact zitten deze plaatjes in het glazen buisje. Om deze tegen elkaar te krijgen moet je een magneet gebruiken. Is de magneet in de buurt van het reedcontact dan zorgt het magnetisch veld dat de stroomdraadjes in het buisje naar elkaar toe worden getrokken, waardoor er contact is. En er stroom gaat lopen.
Als je met de magneet verder uit de buurt gaat, dan trekken de plaatjes elkaar niet meer aan. Ze laten los en de stroomkring is verbroken.
Je hebt reedcontacten die standaard UIT staan. Die gaan pas aan met een magneet in de buurt. Dit is een "NO" contact, wat de afkorting is voor "Normally Open" en geeft aan dat er in niet geactiveerde geen contact is.
Er zijn ook reedcontacten die standaard AAN staan, die gaan juist uit als er een magneet in de buurt komt. Dit heet een "NC" contact, wat staat voor "Normally Contact". Bij afwezigheid van een magneet is er dus contact.
De contacten zijn luchtdicht afgesloten, er kan dus geen vuil of vocht bij komen. Ze gaan dan ook lang mee. Nadeel is wel dat de glazen buisjes kunnen breken bij ruw gebruik.
Reedcontacten met NO kunnen worden gebruikt op een modelbaan. Onderaan een trein is een kleine magneet vastgemaakt. Komt die boven een reed schakelaar, dan zal deze de schakelaar omzetten, waardoor er stroom gaat lopen. En de centrale ziet dat er een trein op dat punt staat.
Reedcontacten met NC worden gebruikt in alarmsystemen. Als een raam dicht is, dan zit het contact en de magneet pal naast elkaar. Als het raam opengaat, neemt die afstand toe. Het NC contact gaat open, er loopt dan geen stroom meer en het alarm zal dit zien en afgaan.
SchakelaarsRelaiscontact
Een drukknop moet je indrukken. Bij een reedcontact gebruik je een magneet. Bij een relais gebruik je stroom.
Ook hier raken de uiteinden van de draden elkaar niet. Deze draden zitten ook nu in een glazen buisje. Om dat buisje is een andere stroomdraad gewikkeld, strak tegen elkaar als een spiraal. Dit noemen we een spoel. Als er nu stroom door deze spoel gaat lopen, dan zal er in deze spoel een magnetisch veld ontstaan. Deze trekt de draden in het glazen buisje tegen elkaar waardoor deze schakelaar contact zal maken.
Met een klein beetje stroom kan hiermee een veel grotere stroom geschakeld worden.
Het komt ook voor dat er in een glazen buisje meerdere schakelcontacten kunnen zitten, met een spoel kunnen dan verschillende contacten worden geschakeld. Dit is een Dual In-Line (DIL) behuizing.
Relaiscontacten worden gebruikt om met weinig stroom hogere stroomwaarden te schakelen. Elektronica werkt op 12V, door middel van een relaiscontact kan echter 220V worden geschakeld, om een lamp aan te doen.
SchakelaarsBimetaalschakelaar
Een bimetaal zal van vorm veranderen afhankelijk van de temperatuur. Bij koude kan het aangaan en bij warmte uit (of andersom). Met deze schakelaar kan het lampje "het vriest" in de auto aangaan.
SchakelaarsInfraroodschakelaar
Een infraroodschakelaar werkt met een infraroodlamp en een detector (lezer). Als de lamp brand dan zal de lezer dit zien. Komt er een trein tussendoor gereden, dan zal deze voor de lamp langs rijden en het licht tegenhouden. De stroomkring zal dan zijn verboken.
SchakelaarsSchakelrails
In de spoormodelbouw zijn speciale schakelrails. Dit zijn stukken rails waarin een of meerdere schakelaars zitten, die door het gewicht van de trein worden ingedrukt. Hierdoor kan worden gedetecteert of er op betreffende rails een trein staat.
SchakelaarsHotelschakelaar
Dit is de gangbare naam voor een wisselschakelaar. Een gewone schakelaar waarmee je ook een lamp kunt bedienen heeft een AAN stand en een UIT stand. Er loopt dus wel of geen stroom tussen de draden.
Bij een hotelschakelaar komt er een draad in, en lopen er 2 draden uit. De ene keer zal er geschakeld zijn tussen IN en UIT-1, de andere keer tussen IN en UIT-2. In een lijn zitten 2 schakelaars, als beide in dezelfde stand staan dan (beide A of beide B), dan loopt er stroom. Als een ervan in een andere stand staat (de ene in A en de ander in B, of andersom), dan loopt er geen stroom.
De naam komt van de lichtknop naast de deur in hotelkamers. Bij het bed staat ook een lichtknop die in lijn hiermee geschakeld is. Samen bedienen ze het licht in de kamer.
Op de baanSchakelen
Als je een treinbaan hebt, waar je treinen automatisch wilt laten rijden dan moet het regelende systeem weten waar treinen staan of rijden. Als er immers een trein op een station staat, dan moet het systeem dat weten zodat er geen andere trein op dat spoor zal worden toegelaten.
Op de baanBezetmelder
Een bezetmelder geeft aan, of er op een bepaalde plaats een trein staat of rijdt. Deze plaats kan een stuk rails zijn. Zo een los stuk rails (waarover een bezetmelder loopt) noemen we een blok.
Er zijn verschillende manieren om te meten of een blok bezet is. Dit kan met stroomverbruik, stroomdetectie of met schakelaars.
Als je een baan bouwt heb je de keuze om bepaalde delen van een baan niet-detecteerbaar te maken. Hier spaar je hardware (kosten) mee uit. Een bezetmelder kost geld en er kan maar een beperkt aantal (8 of 16 blokken) op een bezetmelder worden aangeslote. Het nadeel van niet-gedetecteerde blokken is dan wel dat het centrale systeem niet weet of er op zo een niet-gedetecteerd blok wel of niet een trein staat. Mogelijke aanrijdingen tot gevolg. Dit is een keuze die je zelf moet maken. De meeste bouwers kiezen ervoor om stukken op hun baan niet-detecteerbaar te maken.
Op de baanTerugmelder
De bezetmelder kan worden gekoppeld aan de centrale door een terugmelder. De terugmelder stuurt de "bezet" informatie naar het centrale systeem.
Een terugmelder kan echter ook andere gegevens terugmelden. Vaak is dit de stand van een bepaalde schakelaar. Dit kan een drukknop zijn, een reedcontact of een andere manier zijn, en ja, er zijn veel meer mogelijkheden.
Vaak zitten bezetmelders en terugmelders gecombineerd in een gecombineerd terug/bezetmelder.
Op de baanBezetmeldingen
Reedcontacten en schakelrails zijn beide pulscontacten. Wanneer trein er op staat, of er overheen rijdt, dan zal er kort stroom gaan lopen, een puls. De terugmelder zal dit pulsje moeten opvangen en doorgeven aan het centrale systeem. Betrouwbaarder zijn massadetectie en stroomdetectie systemen.
Op de baanStroomdetectie op 2rail/3rail
Stroomdetectie is bruikbaar op zowel 2rail als 3rail systemen. De basis van deze manier van detecteren is het stroomverbuik te meten. De werking is voor 2rail en 3rail iets afwijkend, maar komt wel op hetzelfde neer.
Bij 2rail systemen loopt de stroom over de ene rail en zorgt de andere rail voor voltooiing van de stroomkring. Hier moet een gedeelte van een rail (spoorstaaf) worden geisoleerd. De bezetmelder is gekoppeld aan dit deel. Als er een trein op dit deel komt, dan zal er stroom gaan lopen en de trein zal worden gedetecteert. De detectie loopt dus op de stroomvoorziening.
Bij 3rail systemen loopt de stroom over de puntcontacten of beide rails. Hier zal dus of een deel van de puntcontacten of een deel over beide rails moeten worden geisoleerd. De bezetmelder is weer gekoppeld aan het geisoleerde deel. Als er een trein op dit deel komt, dan zal er stroom gaan lopen en de trein zal worden gedetecteert.
Op de baanMassadetectie voor 3rail
Massadetectie is een methode voor bezetmeldingen voor Marklin 3rail systemen. Dit is niet mogelijk op 2rail systemen. Tussen de rails liggen puntcontacten, dit is de plus. Op de rails staat de nul-contact.
Van de rails moet een stuk (aan een kant) los worden gekoppeld van de stroom. De trein krijgt dan stroom via de centrale puntcontacten en de rails die nog verbonden is.
Als er echter een trein op dit stuk rails staat dan krijgt de trein gewoon stroom tussen de pluscontacten de de aangesloten rails. Maar de trein zal ook sluiting veroorzaken tussen de puntcontacten en het geisoleerde deel. Over de geisoleerde rails zal dan stroom gaan lopen. De bezetmelding loopt dus over het niet werkbare deel van de stroomkring.
Noot: bij massadetectie voor 3rail is een diodeschakeling niet nodig.
Op de baanDiodeschakeling
In de meeste banen komen niet-gedetecteerde blokken voor. Voor de betrouwbaarheid van de stroomdetectie meting, is het nodig om een diodeschakeling toe te passen op de niet-gedetecteerde blokken.
Stroom kiest altijd voor de makkelijkste weg. In de gedetecteerde blokken zit de bezetmelding schakeling. Deze schakeling heeft 2 diodes anti-parallel. Iedere diode neemt ongeveer 0,7 Volt van de spanning weg. Hierdoor is de baanspanning in gedetecteerde blokken dus 1,4 lager als in de niet-gedetecteerde blokken. Op de gedetecteerde blokken is dus meer weerstand.
De niet-gedetecteerd blok zonder diodes zouden een makkelijker weg zijn dan de gedetecteerd blok (waar dus de diodes zitten). Door het toevoegen van diodeschakelingen in alle niet-gedetecteerde blokken zorgen we ervoor dat de baanspanning overal gelijk is.
De diodeschakeling zal de baanspanning op de niet-gedetecteerde blokken met 1,4 Volt moeten verlagen. Voor het aantal diodeschakelingen moet je je nadenken hoeveel treinen er tegelijk op niet-gedetecteerde blokken rijden of staan. Als je maar een (1) booster hebt dan trekt de baan maximaal 3A. 2 diodes van 3A in een (1) diodeschakeling is dan genoeg. Heb je meerdere boosters, dan is het advies om per boostergebied een diodeschakleing nemen.
Op de baanMeetbaarheid
In het verhaal hierboven heb ik steeds gesproken van het meten of er een trein staat. Dat is eigenlijk niet correct. Een locomotief zal op deze manier worden gezien, ook een wagon met interieurverlichting zal zo worden gedetecteerd.
Een gewone goederenwagon (zonder verlichting) gebruikit geen stroom en is geisoleerd tegen kortsluiting. Kortom deze zal niet worden gezien. Het moet immers een stroomverbruiker zijn. Door het toevoegen van verlichting of een eenvoudig weerstandje tussen de wielen kan dat worden opgelost.
