Home » Berichten getagged 'wisselaandrijving'
Tag archieven: wisselaandrijving
Even bijpraten (1)
Het is al even geleden dat we het over de H0-modulebaan hebben gehad. Dus is het tijd dat we weer eens bijpraten en te lijken waar we nu staan.
De keerlus links
De keerlus te linkerzijde is intussen zover gereed dat er nu ook treinen op kunnen rijden, op alle drie sporen. De afgelopen periode is hier gewerkt aan de wisselaandrijvingen en de elektrische installatie. Hoewel het geheel nu netjes en goed berijdbaar is, blijven er nog een paar puntjes van aandacht.
Zo moeten de bakovergangen nog netjes worden afgewerkt, met name de scharnieren die gebruikt worden voor de koppeling van de bak in de vensterbank. Deze moeten nog goed worden afgesteld en de paspennen moeten nog iets bijgesteld worden. Daarna kunnen de overgangssecties (de stukjes printplaat bielzen matjes) definitief worden gefixeerd.
En nu veder
Nu de keerlus ligt, is de hoofdbaan weer berijdbaar, kunnen we ons bezig gaan houden met twee volgende onderwerpen. De eerste is de afwerking van het uitneembare gedeelte, het tweede is de aanleg van de lokaalbaan en het schaduw kopstation voor de pendeltreinen. Hier komen we in een volgende aflevering nog op terug.
Voor nu, de afwerking van het uitneembare gedeelte vordert al goed en we kunnen al bijna het 3e spoor (lokaalspoor) over de voorste brug gaan leggen. Als dat ligt gaan we gelijk door met de rest van het lokaalspoor. Tussentijds wordt er gewerkt aan een bevestigingsmechaniek voor het uitneembare gedeelte.
Wisselstoring en oplossingen
Er waren wat problemen met de wisselaandrijvingen van de wissels in de keerlus. Dat bleek uiteindelijk te liggen aan een onjuiste instelling in de servo-definitie van de OC32. Simpel gezegd komt het er op neer dat de servo’s onjuist geïnitialiseerd werden. Nadat de instellingen waren aangepast wekten deze servo’s naar behoren.
Dit euvel werd ook ontdekt bij een paar wissels op bakken met de linker wisselstraat van het station. Ook hier is dit gecorrigeerd. Al doende leert men 😉.
Slecht contact wisseltongen
Tijdens het bedrijf bleef één enkel wissel steeds problemen geven, waardoor treinen op het wissel telkens stil vielen. Na wat morrelen aan de wisseltongen was dit wel te verhelpen, maar dat is in de praktijk natuurlijk geen bevredigende oplossing. Nader onderzoek bracht het volgende aan het licht.
Uit kostenoverwegingen en omdat we ze nog hadden liggen, hebben we voor de wissels in de keerlus, gekozen voor een ouder type Peco wissel, nog met “geklonken” wisseltongen. Hierbij steken een tweetal lipjes door een oogje in het wissel, waarna deze aan de onderzijde worden omgebogen. Hiermee is het wissel mechanisch voldoende gezekerd, maar elektrisch is deze verbinding niet echt betrouwbaar.
Daarom heeft Peco er voor gekozen nabij de punt van de wisseltongen een contactveer te creëren, die zorgt voor een goede elektrische verbinding met de buiten liggende, doorgaande railstaaf van het wissel. Dat is alleen gegarandeerd als de wisseltong ook inderdaad goed aanligt. Hiervoor zorgt een veertje in het omstelmechaniek van het wissel.
Maar nu met servo-aandrijving
Helaas nu, bij gebruik van een servo als wisselaandrijving, hebben nu juist last van dit veertje, omdat de veerkracht te hoog bleek voor de servo om deze te overwinnen.
De oplossing is uiteraard simpel: verwijder het veertje. Alleen is hierdoor nu een goed aanliggen van de wisseltong niet langer gegarandeerd. Hoe lossen we dit nu op?
We zouden de servo meer kracht kunnen laten genereren, maar dit kost energie, die in de servo omgezet wordt in overtollige warmte. Immers, deze motor staat stil — bewust — wanneer de juiste stand is bereikt. Dit allemaal is zeer slecht voor een servomotor en kan tot onherstelbare schade aan de servo leiden, inclusief maar niet ondenkbaar verbranding van de servo.
Oplossing stap 1: vernuft
Om dit op te lossen komt er nu wat vernuft om de hoek kijken. Dit dan in vorm van enig slim soldeerwerk. Want we gaan de elektrische verbinding anders oplossen, namelijk door over het scharnierpunt met een draadje een verbinding te leggen. Omdat het hier een draaipunt betreft mag duidelijk zijn dat deze verbinding flexibel moet zijn.
Daartoe nemen we een standaard 0,14mm⊃2 soepel modelbouw montagesnoertje. De kleur is van geen belang want de isolatie gebruiken we toch niet, alleen de inwendige draadjes waaruit het snoertje is opgebouwd.
Vervolgens knippen we ca. 10 cm van dit snoertje, verwijderen de isolatie en halen uit het resterende bosje draadjes nu 4 stuks er van. Deze nemen we vervolgens samen en twijnen deze in elkaar. Stevig maar niet onnodig strak. We houden nu een enigszins flexibel draadje over dat we gaan gebruiken voor de elektrische verbinding.
Oplossing stap 2: solderen
Nu we zover zijn volgt de moeilijkste stap: het draadje over het scharnierpunt van het wissel solderen. Ik zeg er direct bij, dit is niet voor de onervaren soldeerder. Een goed kennis en kunde van solderen, met name fijn elektrotechnisch werk is een voorwaarde.
Gebruik een soldeerbout met een zeer fijne punt, dun soldeertin (maximaal 1 mm diameter), goed zicht, goed licht en een stabiele werkplek. Dat laatste is met name van belang voor de wat ouderen onder ons. U merkt wellicht, hier spreekt de ervaring 😉.
We solderen nu de draad met minimaal gebruik van soldeertin op 1 cm VOOR het scharnierpunt aan de vaste rail en op 1 cm NA het scharnierpunt aan de wisseltong. Dit doet u uiteraard aan de BUITENZIJDE van de rail, dus die zijde waar geen wielflens zal komen.
Maak het draadje niet te kort, maar ook niet te lang, opdat er niet wat achter kan haken en werk het draadje zoveel mogelijk weg tegen de railvoet.
Let er op dat u niet te lang de soldeerbout op de te solderen plek houdt, waardoor de rails in de plastic bedding versmelten en al het werk voor niets zal blijken.
Het is wat moeilijk om hier een goede foto van te maken, dus ik hoop dat de tekst voldoende aanleiding biedt, om deze aanpassing tot een goed einde te brengen.
Tot een volgende keer!
ServoMount V2 – deel 2
ServoMount V2 – Een oplossing voor een wisselaandrijving met servomotor
Voorafgaand
In deel 1 hebben we het gehad over de uitvoering van de servomotor oplossing en de werking. In dit deel gaan we in op de opbouw van de ServoMount V2. Het wordt een uitleg op hoofdlijnen, met de nodige foto’s gemaakt tijdens het opbouwen, maar geen uitgebreide werkinstructie.
Dit laatste zal, inclusief documentatie en brongegevens, op de site van het Ebkoz-Lab beschikbaar komen (https://www.ebkozlab.nl)
Na dit deel zal er nog een deel volgen over de installatie en het gebruik op de modelbaan.
Overzicht materiaal
De ServoMount V2 bestaat uit diverse onderdelen, welke hieronder in het kort worden voorgesteld. Alle onderdelen of het basismateriaal, zijn normaal in de handel verkrijgbaar, met uitzondering van de 3D geprinte delen. Deze zijn op het moment van het schrijven van het artikel nog niet verkrijgbaar, maar het plan is om de STL-bestanden spoedig beschikbaar te maken via de site.
Servomotor
De servomotor is, zoals in het eerste deel al gezegd, een standaard 9G servomotor, die op diverse modelspoorbeurzen wordt aangeboden. In de regel heeft deze een slag van 180 graden, hoewel exemplaren met een slag van 90 graden ook voldoet.
3D geprinte onderdelen
De basis van de ServoMount V2 bestaat uit een drietal onderdelen, een basisplaat en twee steunen voor de servomotor. Verder een adapter voor de micro-schakelaar en een tuimelaar en geleider voor de aandrijfstang. Het gebruikte materiaal is PLA, wat voor deze toepassing ruim voldoende is.
Wie wil zou ook ABS kunnen gebruiken, maar dit is niet noodzakelijk. De duur van het printen van de complete set is ongeveer 2 uur en het materiaalverbruik is ca. 6 gram.
Mechanische onderdelen
De mechanische onderdelen bestaan uit een stuk verenstaal ø 0,8 mm van ca. 80 mm lengte. Verder een stukje Evergreen ronde buis 232 van 46 mm lengte, voldoende voor inbouwdiepte van ca. 35 mm. Hier komen we tijdens de installatie in het volgende deel nog op terug.
Er wordt een veertje van 03x3x20 mm gebruik gemaakt, van RVS materiaal en Chinese makelij, aangeschaft via een internetwinkel. Tenslotte nog twee cilinderkopschroefjes M2x8 met sluitringetjes.
Elektrische onderdelen
De elektrische onderdelen bestaan uit een micro-schakelaar, voorzien van een bedieningshendel. Dit is een vrij gangbaar type met omschakelcontact. De afmeting is ca. 13x6x7 mm en de bevestiging gebeurt met de twee M2 schroefjes. Voor het gebruiksvriendelijk aansluiten van de micro-schakelaar, wordt gebruik gemaakt van een 3-polige connector, steekmaat 5,08 mm en maximaal 1,5 mm2 aderdoorsnede.
Hiervoor is een stukje experimenteerprint nodig, met 2,54 mm rastermaat. Hier gebruiken we een type met koperbanen in de lengterichting om de 5,08 mm. We gebruiken een stukje van 3×5 gaten, iets ruim bemeten, wat nog nabewerkt zal worden.
Tenslotte is er nog een stukje soepel montagesnoer nodig van ca. 10 cm. Dit kan standaard modelbouw montagesnoer van 0,14 mm2 zijn, zoals in dit geval.
Samenstellen van de ServoMount V2
Basis opbouwen
Als eerste stellen we de basis samen. Deze bestaat uit de basisplaat en de twee steunen voor de servomotor. De steunen worden in de basisplaat geklikt en hoeven verder niet verlijmd te worden.
Connector monteren
Voordat we de connector kunnen monteren, moeten we eerst stukje printplaat bewerken, zodat deze in de opening aan de keerzijde van de basisplaat past. Het bewerken is eenvoudig te doen met een stukje schuurpapier op een vlakke ondergrond. Wanneer rondom de half afgebroken gaten net zijn weg geschuurd, zou het plaatje netje moeten passen, met de gaten op de juiste plaats.
Daarna gaan we de connector monteren. Deze komt aan zelfde zijde van de basisplaat als de steunen en wordt de drie buitenste rij gaten van de zes gaten linksonder op de basisplaat. Aansluitend wordt de connector definitief aan de printplaat gesoldeerd.
Servomotor monteren
Als volgende gaan we de servomotor monteren. Dit doen we met de twee bij het setje geleverde schroefjes. De geprinte gaten in de steunen zouden groot genoeg moeten zijn, om deze zelftappende schroeven zonder al te grote kracht aan te draaien. Zo nodig moeten de gaatjes iets opgeboord worden.
Micro-schakelaar monteren
Hierna gaan we de microschakelaar op de adapter monteren, dat doen we met de twee M2 schroefjes. Vergeet niet de twee sluitringetjes. Voor voldoende bewegingsvrijheid en een goede montage van de aansluitdraden, is het noodzakelijk de contacten van de micro-schakelaar 90 graden om te buigen.
Aansluitdraden solderen
Vervolgens worden de aansluitdraden van de micro-schakelaar er aan gesoldeerd. Merk op dat de draden verschillende lengtes hebben. Dit wordt in de handleiding verder uitgelegd.
Aangesloten micro-schakelaar
Daarna wordt de bedrade micro-schakelaar verbonden met de connector. Steek daartoe de aansluitdraden in de respectievelijke gaatjes van de print en soldeer deze vast.
Micro-schakelaar adapter bevestigen
Tenslotte gaan we de adapter met de micro-schakelaar op de servomotor bevestigen. We zorgen er eerst voor, dat de stelarm bij een middenstand van de servomotor, loodrecht verticaal omhoog wijst. Daarna plaatsen we de adapter over het rondsel van het motorhuis.
Vervolgens monteren we de stelarm met het bij het setje geleverde schroefje. De overig stelarmen gebruiken we verder niet. Rest nog het monteren van het veertje, aan de daarvoor bestemde haken.
Voorbereiding gereed
Tot zover is de voorbereiding gereed, voor de montage van de aandrijving onder de modelbaan. De laatste onderdelen, zoals de buis en de steldraad, zullen we pas aan de aandrijving monteren tijdens het installeren. Hier komen we in deel 3 nog uitgebreid op terug.
ServoMount V2 – deel 1
ServoMount V2 – Een oplossing voor een wisselaandrijving met servomotor
Introductie
Er zijn natuurlijk al vele oplossingen bedacht met servo’s, voor het aandrijven van een wissel op een modelbaan. Waarom dan toch weer een nieuw ontwerp? Dit ontwerp is niet mijn eerste uitvoering van een wisselaandrijving. Maar dat ontwerp, ook een 3D geprinte oplossing, was in de praktijk te bewerkelijk, had te veel onderdelen, te veel scharoeverbindingen en was mechanisch ook niet echt een goede oplossing.
Grootste probleem was echter het afstellen van de micro-schakelaars, welke zorgen voor de juiste polariteit van het hartstuk van het wissel. Dit was echt heel lastig en luisterde heel nauw. Dat was dus de uitdaging die ik mij bij een gereviseerde heb gesteld: reductie van het aantal onderdelen, eenvoudige montage en bovenal geen gedoe met het afstellen van een micro-schakelaar.
De micro-schakelaar
Nu heeft in de regel een wissel slechts één hartstuk, althans een normaal wissel met twee richtingen, rechtdoor en afbuigend. Dus het kwam mij voor dat ik slechts één enkele micro-schakelaar met omschakelkontakt nodig had, om de polariteit van het hartstuk te schakelen.
Dat op zich is mooi, maar hoe krijg je het nu voor elkaar, dat een heen en weer draaiende arm van een servo op het juiste moment de micro-schakelaar bedient?
Nu heb ik bij het maken van de vorige versie van de aandrijving, altijd het standpunt aangenomen dat bij de neutrale of middenstand van de servo, de aandrijfstang voor het wissel loodrecht verticaal wijst. Hierbij dienen dan de wisseltongen eveneens halverwege de stelweg van het wissel te liggen. Deze referentie gebruik ik dan voor de montage het wissel en het boren van het doorvoergat (hierover later meer).
Verder kent een micro-schakelaar een ruststand en een bediende stand. Met de wisseltongen in de middenstand, is het niet van belang welke polariteit hartstuk heeft. Immers de wissel bevind zich dan quasi onderweg van de ene toestand, stel rechtdoor, naar de andere toestand, afbuigend.
Pas als het wissel helemaal is omgelopen, is het van belang dat het hartstuk de juiste polariteit heeft.
M.a.w., slechts bij het bereiken van één eindstand, dient de het hartstuk omgepoold te zijn. Het maakt verder niet uit of dat de afbuigende stand is of de rechtdoorgaande stand. Zolang de wisseltongen nog onderweg zijn naar dat ene, actieve eindpunt, doet de stand van de micro-schakelaar er niet toe. De we kunnen nu een micro-schakelaar zodanig positioneren, dat bij het bereiken van het actieve eindpunt deze omschakelt, door de aandrijfarm van de servo.
In principe hoeven we nu dus nog maar één micro-schakelaar af te stellen. Helaas is dat nog steeds niet makkelijk, zeker als de slag ook nog eens beperkt is. Kunnen we dit nu wellicht nog eenvoudiger maken en kunnen we het afstellen zelfs geheel achterwege laten?
Automatische positionering
Al bij de vorige versie van mijn aandrijving, had ik een methode bedacht om de micro-schakelaar zodanig te monteren, dat deze eenvoudig te stellen was met slechts een enkele schroef. Daarvoor had ik na vele avonden proberen een oplossing bedacht, in de vorm van een houder voor de micro-schakelaar, die gebruikt maakt van een draaibare haak.
Deze haak grijpt om de doorvoer van de servo-as, in het huis van de servo. Ik zal niet teveel in detail treden, maar het werkte zoals ik bedacht had. Deze methode heb ik als uitgangspunt gebruikt voor dit gereviseerde ontwerp. Echter met dien verstande, dat nu deze houder met wat aanpassingen verend is gemonteerd. In de ruststand van de aandrijving, met de wisseltongen halverwege de stelweg, licht de micro-schakelaar net aan op de aandrijfarm van de servo.
Gaat nu de aandrijfarm richting de aangenomen ruststand van het wissel, dan beweegt zich deze van de micro-schakelaar af. In dit geval blijft de micro-schakelaar niet bediend en wordt de polariteit van het hartstuk van het wissel niet gewijzigd.
Omdat de montagehouder van de micro-schakelaar zodanig is, dat hij niet verder om de asdoorvoer kan draaien tot halverwege de slag van de servo, blijft deze dus in deze stand gepositioneerd. De micro-schakelaar kan echter wel de andere richting opdraaien. De montagehouder wordt door een veertje tegen zijn aanslag halverwege gehouden, zodat deze goed gepositioneerd blijft, maar toch beweegbaar is. Het waarom van dat veertje volgt hieronder.
Wanneer we de servo de wissel laten omleggen naar de actieve kant, zal de aandrijfarm van de servo tegen de micro-schakelaar gaan drukken. Omdat deze en de montagehouder nog steeds door het veertje op zijn plaats wordt gehouden, zal de aandrijfarm van de servo nu de micro-schakelaar gaan bedienen. Dit gaat net zolang door, totdat de micro-schakelaar geheel is ingedrukt.
Normaal zou de aandrijfarm nu geblokkeerd worden, maar doordat de montagehouder en micro-schakelaar verend zijn verankerd, zal dit geheel nu door de aandrijfarm tegen de veerkracht in voort worden bewogen. Door deze tegenwerkende veerkracht blijft de micro-schakelaar nog steeds bediend.
Hierdoor zal nu het hartstuk worden omgepoold, zoals de bedoeling was in de actieve stand van het wissel.
Werking aandrijving
Voor de verduidelijking is hieronder een animatie geplaatst, die dit hele proces het omstellen van het wissel in beweging toont. Het toont de beweging van de aandrijving tijdens het omstellen van het wissel. De schematische weergave van het wissel ernaast, laat zien hoe het hartstuk wordt geschakeld.
Duidelijk is te zien dat de micro-schakelaar in de in dit geval afbuigende stand van het wissel niet wordt bediend, terwijl deze in de rechtdoorgaande stand wel wordt bediend. ook is goed te zien dat de stelarm kantelt om een in het midden geplaatst draaipunt. Daardoor is de draaihoek in tegenfase met de wisselstand.
Uitvoering
Tenslotte nog een tweetal plaatjes met het aanzicht van de aandrijving, vanaf de bovenzijde en vanaf de onderzijde. In een volgend deel zullen we meer ingaan op de bouw van de aandrijving. Voor de duidelijkheid is slechts de helft van de geleidebuis weergegeven.
Gezien vanaf de bovenzijde
Gezien vanaf de onderzijde