Test loc voor decoders

[dash408c]

Test locomotief t.b.v. decoders.

Voor geschiedenis.
Sinds 10 jaar digitaliseert DCC Decoder Service, bij naam Joop Versseput, locomotieven en treinstellen voor klanten, t.w. modelspoor liefhebbers. Decoders worden steeds complexer en dan met name de merken ESU en ZIMO. Bij ESU zitten er ongeveer 1500 instellingen op. ZIMO zal waarschijnlijk niet onderdoen.

Bij het afregelen van het rij gedrag, van de locomotieven en treinstellen, komt het regelmatig voor dat een decoder op de ESU testbank goed reageert en goed draait. Echter eenmaal in een locomotief of treinstel gemonteerd blijkt het rij gedrag niet dat te zijn wat bij de instellingen verwacht zou zijn. De loc of treinstel rijdt schokkerig of maakt eerst een korte snelle sprong bij het starten of rijdt normaal dan weer langzaam wat zich dan blijft herhalen. Op de ESU testbank zie je dat niet omdat aan die motor geen belasting is gekoppeld. Het gevolg is dat er soms een halve dag of zelfs een hele dag nodig om een locomotief of treinstel goed geprogrammeerd te krijgen.

Een lastig verhaal blijkt te zijn dat er niet ergens een zere vinger opgelegd kan worden wat nu de oorzaak van het slechte rij gedrag is. Is het de decoder of is het een mechanisch deel van een locomotief of treinstel wat niet soepel draait.

Ontwerp test loc.
Om nu te kunnen achterhalen waar het probleem zit, decoder of mechanisch deel, heb ik besloten om een test locomotief te bouwen waarop een printplaat gemonteerd zit met 4 aansluitingen. T.w. 21MTC NEM660, 6 polige connector NEM651, 8 polige connector NEM652 en PLuX22 NEM658. Dit wordt dan uitgebreid met een aantal LED’s om eventueel ook de AUX uitgangen te kunnen testen. Maar dit is niet het meest noodzakelijke deel van de test loc.
Een tekening o.i.d. heb ik niet gemaakt, maar groeide in mijn hoofd naarmate de tijd verstreek.

Benodigdheden.
1.   Een power chassis. D.w.z. een zwaar chassis met motor. De vliegwielen dienen een binnen zeskant te hebben voor een goede cardan overbrenging. Die overbrenging dient wel aanwezig te zijn. Ook de mogelijkheid voor het monteren van koppelingen is een must.                        Speuren op het internet.
2.   Aluminium U tjes voor montage van de printplaat op de test locomotief.   Zelf maken.
3.   Blanke eenzijdige printplaat.                     Is aanwezig.
4.   LED’s, weerstanden, SMD weerstanden, 1 polige stekkertjes, bedrading.Is aanwezig.
5.   Goede kwaliteits electro motor.                  Is aanwezig.
6.   ESU adapterprintplaat 51967, ESU adapterprintplaat 51958, 8 polige connector, 6 polige connector.                  Zelf maken.   Is aanwezig.
7.   Schroefjes, moertjes M2, fiberringetjes M2.               Is aanwezig.
8.   Plastic isolatie schijven.                     Zelf maken.
9.   Messing staf rond 6 mm om verloop busjes te draaien.         Zelf maken.
10.    6 Nieuwe assen met wielen voor het chassis. Walthers #920-584408.   Is aanwezig.
11.    Kadee koppelingen #5.                     Is aanwezig.
12.   Loctite om vliegwielen vast op de motoras te zetten.         Is aanwezig.
13.   Tin.                              Is aanwezig.

Gereedschappen.
1.   Metaaldraaibank.
2.   Metaal freesbank.
3.   Kraspen.
4.   Loep.
5.   Schroevendraaier diverse maten.
6.   Boortjes 1,6 mm, 2,2 mm, 2,5 mm, 3,5 mm.
7.   Steeksleutel 16 mm.
8.   Draaibeitels.
9.   Dunne diamant slijpschijf 3 cm.
10.   Frees 8 mm, frees 10 mm.
11.   Tappen M2.
12.   Decoupeerzaag met ijzerzaagje.
13.   Blikschaar.
14.   Pullytrekker.
15.   Meetklok.
16.   Puntfrees.
17.   Print boortjes diverse maten.
18.   Soldeerbout.

Werkzaamheden.
Als eerste is vorig jaar 2019 gezocht op Ebay.com naar een deugdelijk chassis. Dat is gelukt en dat chassis kwam uit Dubuque in Iowa. De prijs was $ 39,95. Het chassis zat in de overgangs fase van de Blue box serie naar de RTR serie.

Afgelopen 2 weken is begonnen met het demonteren van de oude Athearn motor van dat chassis en zijn de vliegwielen van de as gehaald d.m.v. een pulytrekker. Daarna is de vloer voor de nieuwe motor vlak gefreesd. Uit messing rond staf 6 mm zijn 2 verloop bussen gedraaid. Dit was nodig om van 1/8 inch (3,16 mm) naar 2 mm te komen voor de nieuwe Canon motor. Verloop bussen zijn in de vliegwielen met Loctite vast gezet. Daarna de vliegwielen op de as van de Canon motor geplaatst. Eerst 1 vliegwiel met Loctite op de as gezet en direct daarna op gevoel motor en vliegwiel gebalanceerd. Daarna het tweede vliegwiel erop gemonteerd en ook weer uit gebalanceerd op gevoel. Dit kan je constateren door het trillen van de motor bij langzame omwentelingen en het verdraaien van het vliegwiel op de motoras. De maat van 76 mm is aangehouden tussen de uiteinden van beide vliegwielen. De beide draaistellen zijn uit het chassis gedemonteerd. Daarna is de bodemplaten van de draaistellen gedemonteerd. De oude ijzeren wielen zijn verwijderd en de nieuwe Walthers wielen zijn er voor in de plaats gekomen. Dan is de horizontale lip van elk draaistel, voor de stroomafname, afgeknipt. Het verticale deel moet blijven bestaan. Daarna beide draaistellen weer terug geplaatst in het chassis. Dan zijn de vlakken waar de bedrading op moet komen vertint. Dus het verticale deel wat voorop het chassis staat en de verticale lippen op elk draaistel.

Uit aluminium zijn 2 stuks steunen gefreesd in een U vorm voor de ondersteuning van de printplaat. Deze steunen zijn eerst uit een blok aluminium gezaagd. Daarna zijn er gaten van 1,6 mm om er M2 draad in te kunnen tappen. Deze maten zijn overgenomen op het chassis zodat daar 4 gaten van 2,2 mm konden worden geboord om de steunen op het chassis te kunnen monteren. Daarna zijn die gaten verzinkt geboord voor M2 verzink schroeven.

Aan de motoraansluiting zijn twee draden gesoldeerd. Middels een aluminium motorstoel en dubbelzijdig kleefband is de motor in het chassis geplakt. Dit dubbelzijdig kleefband wordt ook gebruikt om spiegels in badkamers aan de betegelde muur te plakken. Daarna zijn de twee printplaat steunen op het chassis geschroefd. Zie ook de foto.

Van een stukje nylon, rond 32 mm, zijn twee isolatie schijven gedraaid die als isolatie moeten dienen tussen de aluminium printplaat steunen en de printplaat zelf. De dikte is totaal niet kritisch.

Een stuk blanke printplaat moet gaan dienen voor de connectors van de te testen decoders. Dit stuk was langer dan de test loc. Alleen is dit stuk op een breedte van 33 mm gezaagd met een decoupeerzaag. Daarna zijn er drie gaten van 3,5 mm in geboord t.b.v. de drie houtschroeven. Er is een stukje afval hout gevonden waarop die printplaat is vast geschroefd. De niet gezaagde kant, van de printplaat, is evenwijdig op de onderkant van het houten balkje uitgelijnd zodanig dat de bovenzijde gelijk is met de bovenzijde van het houten balkje. Zie ook de foto op de freesbank.

Doormiddel van een meetklok is het houten balkje exact parallel gemonteerd op de kruistafel t.o.v. de freeskop. Hierdoor worden de geslepen groeven overal even diep. Met een dunne diamant slijpschijf zijn er dan groeven geslepen in de printplaat. De groeven hebben een hart op hart afstand van 1/10 inch (2,54 mm). Dit i.v.m. de 8 polige connector die er later op gesoldeerd wordt. Maar de gezaagde zijde, die nu aan de bovenkant zit, is eerst op glad en op een totale breedte van 32 mm gefreesd van de printplaat.

Daarna is het houten balkje een kwartslag gedraaid zodat de printplaat aan de bovenkant komt te liggen en uiteraard ook weer uitgelijnd middels de meetklok. Zodoende zijn dan de dwars groeven gefreesd met een puntfreesje. Ook zijn daarbij de gaten geboord voor de 6 polige-, 8 polige connector, weerstanden, LED’s, bedrading, 1 polige stekkertjes en bevestigings gaten t.b.v. de ESU adapterprintplaatjes en aluminium steunen.

Het nare was dat ik wel zeer voorzichtig moest doen met de speciale print boortjes. Deze zijn gehard en breken erg snel.

De 6 polige connector, voor de test van de NEM651 decoders, moest ik van een defecte decoder los solderen en aanpassen. Hiervoor heb ik de printplaat omgedraaid zodat de koperzijde naar beneden lag. Met een 2 mm gehard freesje heb ik ruimte in de diepte gefreesd van 0,75 mm. Dit omdat de printplaat 1,5 mm dik is. De 6 polige aangepaste connector komt dan net diep genoeg te zitten om aan de koperzijde gesoldeerd te kunnen worden.

Als eerst heb ik deze 6 polige connector dan ook op de printplaat gesoldeerd. Omdat de ruimte op de printplaat beperkt is heb ik aan de zijde van de 21MTC adapterprint SMD weerstanden gebruikt als voorschakel weerstand voor de 4 LED’s. Met de hand moesten er nog enkele verticale groeven gefreesd worden met een Dremel. Bij de 8 polige connector vergat ik een verticale groef te frezen tussen de twee pennenrijen door. Dit is later alsnog gebeurd. Ook bij de PLuX22 adapterprintplaat heb ik nog met de Dremel 4 verticale groeven gefreesd. Hier konden dan ook normale weerstanden gebruikt worden.

De twee buitenste printsporen in de langs richting zijn gebruikt voor de stroomafname. Hierdoor kunnen alle connectors hun voeding hier vanaf halen. De twee daarop volgen printsporen zijn voor de motor aansluiting van alle connectoren. Eén van de derde printsporen is vrij gebleven terwijl het naast liggende vierde printspoor is gebruikt voor de gemeenschappelijke plus t.b.v. de aangesloten AUX uitgangen.
Aan de andere langszijde zijn het derde en vierde printspoor gebruikt voor de voor- en achterverlichting. Het derde printspoor is voor de achterverlichting en het vierde printspoor is voor de frontverlichting. Naar believen kon ik zo gaten boren voor LED’s, weerstanden, bedrading en 1 polige stekkertjes. Zie hieronder de foto.

Bij het testen op gelijkspanning bleek de test loc niet te willen rijden. Er bleek een sluiting te zijn. Na met de loep de betreffende sporen nagekeken te bleken er hier en daar minuscule stukje koper sluiting te maken met andere printsporen. Na nog een keer testen bleek de zaak nog niet te rijden. Dus nog een keer met de loep gekeken. En er bleken ook nog minuscule soldering te overgelopen naar andere printsporen. Na met de multimeter gemeten te hebben op de 8 polige connector bleken na herstel alle sluiting te zijn weggewerkt.

Daarna heb ik met diverse Lokpilots de printplaat getest. Dus met een 8 polige connector NEM652, de 21MTC Lokpilot en de PLuX22 Lokpilot. En dat blijkt nu allemaal te werken.

De test loc rijdt zeer goed. Zowel het langzaam rijden als het op volle snelheid rijden. In de toekomst kan ik dus nu vast stellen of een decoder in orde is of dat een loc van klant mechanisch gebreken vertoont. Dit omdat de test loc mechanisch tip top in orde is.

Conclusie.
Dat ik niet gekozen heb om eerst een print layout te tekenen is om de volgende reden. Ten eerst dien ik dan een programma hiervoor te kopen. Ten tweede dien ik alle benodigdheden voor het etsen van een printplaat aan te schaffen. En ten derde ben ik 3 keer meer tijd kwijt om een mooie printplaat te produceren. Maar het voordeel zou dan wel geweest zijn dan ik een zeer nette printplaat gehad zou hebben waarop ik veel meer mogelijkheden opgenomen zou kunnen hebben. Zoals een 9 polige PST stekker en een schroefklem rij en meerdere AUX uitgangen om te testen. Maar dat was het hoofddoel niet. Nu heb ik het op z’n Jan boeren fluitjes gedaan en het werkt ook nog.

Joop.

[JohnT]

Een uitgebreide onderneming, vraag van mij is wat wil je ermee bereiken?


Om op te maken of een loc van de klant niet goed is gaat kort door de bocht. Je kunt de decoder met de loc van de klant redelijk tot goed afstellen. Wat je wel kunt doen is kijken of de loc van de klant mechanisch goed functioneert. Hiervoor laat je hem rijden op analoge spanning.


Naar mijn idee zal een decoder op een gegeven moment best wel goed af te regelen zijn in dit project. Maar stop je hem in een andere loc dan kun je weer van voor af aan beginnen met afregelen. Immers heeft die andere loc weer andere karakteristieken. Ergo het zelfde effect als je zelf omschrijft in het begin van je verhaal.


Om een voorbeeld te geven. Ik heb twee identieke F2 units beide met dezelfde motor en dezelfde decoder maar toch een enorm verschil in rijgedrag. Loc één heeft dertig procent meer power nodig om in beweging te komen.Conclusie naar mijn idee bestaat er geen universele afregel module en kan die er ook niet komen. Ik wil je de moed niet ontnemen en vind het mooi als je zoiets kan maken maar is het zinvol?


JohnT

[dash408c]

Dag John,

In die zin is het zinvol dat wanneer er een mechanisch probleem is van een loc van een klant, dat je de decoder op de test loc kan uitproberen om te kunnen constateren dat het probleem dan niet aan een decoder ligt. Het gaat er hier om, om een mechanisch probleem te kunnen opsporen.

Van de test loc weet ik inmiddels dat die met de standaard fabrieks instellingen, van een decoder, 100 procent goed rijdt.

Mvg, Joop.

[dutchbuilder]

Voor ESU decoders is het afregelen back EMF van de motor simpel.
Het verkeerd afgeregeld staan van de EMF is meestal het probleem van schokkerig en onregelmatig rijden.
Zie filmpje.
https://www.youtube.com/watch?v=0C66WR7QMo4

Ton

[JohnT]

Dag John,

In die zin is het zinvol dat wanneer er een mechanisch probleem is van een loc van een klant, dat je de decoder op de test loc kan uitproberen om te kunnen constateren dat het probleem dan niet aan een decoder ligt. Het gaat er hier om, om een mechanisch probleem te kunnen opsporen.

Van de test loc weet ik inmiddels dat die met de standaard fabrieks instellingen, van een decoder, 100 procent goed rijdt.

Mvg, Joop.

Dat begrijp ik maar ik vind het een omslachtige manier van testen. Zoals een ieder bekent is die met decoders bezig is moet de loc analoog goed rijden alvorens je er een decoder in zet.


JohnT

[dash408c]

Dag John,

Ik zal het verder uitleggen. In al die tijd heb ik nu zo tegen de 1000 locomotieven, treinstellen en een enkele trolley bus digitaal gemaakt. En natuurlijk geven de meeste decoders ook geen problemen bij het programmeren, dit op een aantal uitzonderingen na. En ook al rijden die uitzonderingen op gelijkspanning goed, dan wil dat nog niet zeggen dat die uitzonderingen op DCC ook goed rijden, is de ervaring. Een DC spanning gedraagt zich heel anders dan een impuls breedte spanning waarmee de electro motor vanuit de decoder mee aangestuurd wordt. Het gevolg kan dan zijn dat wanneer er een mechanisch probleem is, dat niet direct of helemaal niet laat oplossen door instellingen in het rij gedrag in de decoder laat programmeren. Bij zulke twijfel gevallen kan ik dan de decoder van de locomotief of treinstel er uit pakken en in de test loc plaatsen om te kijken wat die decoder daar dan doet. Wanneer blijkt dat de decoder daar goed reageert, dan is het vrijwel zeker dat er dan een mechanisch probleem is in de te digiliseren loc of treinstel.

Een mechanisch probleem kan bijvoorbeeld zijn een braam op een plastic tandwiel dat telkens ergens langs draait wat de aandrijving tegen houdt. Ook kan er een tand wiel, met name op de wielas, gescheurd zijn. Er kan verkeerd vet zijn gebruikt op het wormwiel of tandwiel dat aan het uit harden is. Met name het oude Bardahl vet heeft daar een handje van. Ook heb ik mee gemaakt dat de stand van de koolborstels op de collector niet goed is uitgelijnd. Gevolg daarvan was dat de koolborstels over nylon ring liepen op een heel klein moment omdat die nylon ring niet goed rond was.

Mvg, Joop.

[JohnT]

Ik snap het.


JohnT