1

De LGB tuinregelaars door Klaas Robers

Wie kent niet de grappige seinhuisjes van LGB, waarin een snelheidsregelaar is ondergebracht? Zij zijn typisch

bedoeld om te gebruiken in de tuin. De naam "tuinregelaar" komt niet uit de catalogus, maar geeft wel duidelijk

aan waar het over gaat. In de loop der tijd kwam ik ze her en der tegen en die zijn bij mij gebleven. Ik vind ze zo

ècht LGB.

LGB tuinspoor

LGB heeft zich van meet af aan

gepresenteerd als een spoor-

baan voor in de tuin. Dat heeft

er onder andere toe geleid dat

het regelen van de snelheid van

de trein ook buiten zou moeten

plaats vinden. Een transforma-

tor mag absoluut niet buiten en

daarom moesten de functies

"transformator" en "regelaar"

gescheiden worden uitgevoerd.

Zo ontstond al helemaal in het

begin de losse transformator en

de losse regelaar voor buiten.

Ontwikkeling

Van het begin af had de losse regelaar de vorm van een

seinhuisje. In de eerste jaren was er zelfs niets anders.

In de loop der tijd zijn er wel veel ontwikkelingen

geweest, alhoewel de uiterlijke verschijningsvorm, het

seinhuisje, nauwelijks veranderde. Onderaan de pagina

vindt u een overzicht. De informatie heb ik gehaald uit

catalogi en uit de Depesche.

De eerste tuinregelaars werkten op basis van een regel-

weerstand samen met de rode transformatoren 5000 en

5008, zie ook GS 73, maart 2009. Zo'n regelweerstand

regelt de snelheid niet lekker en bij kortsluiting op de

baan wordt hij ontoelaatbaar warm.

Dan zien we elektronische regelaars verschijnen, die

een veel gelijkmatiger snelheid garanderen. Zij hebben

witte raampjes in het seinhuisje. Ook zij worden warm

van binnen en dat kan een probleem vormen voor de

transistoren. Men rekende er voor de groene 5012N

nog op dat de transformator de stroom wel binnen vei-

lige grenzen hield, maar met de komst van de "Jumbo"

met zijn 10A ging dat gemakkelijk fout. De rode 51120

heeft toen een betere stroombegrenzing gekregen. De

maximale stroom bleef nog wel 2A.

De elektronica in de bruine 52120 is compleet anders:

een veel ingewikkelder z.g. schakelende regelaar, waar-

door de warmteontwikkeling in de transistoren veel

lager en het rendement hoger werd. Nu kon een stroom

tot 5A worden afgegeven. Bovendien zit er een gelijk-

richter in de schakeling ingebouwd, waardoor de tuin-

regelaar ook met wisselstroom gevoed kan worden.

(Wordt vervolgd)

5010 5011 5012 5012N 51120 52120

bruin ? groen groen rood bruin

1968 1970 1971 1983 1995 1999

0,7A ? 1,5A 2A 2A 5A

weerstand elektronisch weerstand elektronisch elektronisch elektronisch

GS 76

2

De LGB tuinregelaar 5010 door Klaas Robers

De eerste tuinregelaar van LGB zat in een bruin seinhuisje en had als nummer 5010. Hij was bedoeld voor bij de

eerste beginnersets. Bedoeld, want de vaste trafo 5000 en regelaar 5010 moest men apart aanschaffen.

Anno 1968

De oudste tuinregelaar die ik

heb moet helemaal uit de be-

gintijd van LGB stammen. In

het allereerste nummer van

LGB Depesche zien we hem

al in een tekening waarop staat

hoe de baan aangesloten moet

worden. Ik heb mij wel eens

afgevraagd hoe men toen

zulke levensechte tekeningen

maakte, met de snoertjes als

om de hand gewikkeld en in

een bosje op de vloer gelegd.

In dit blad gaf men het ant-

woord op die vraag eigenlijk

al weg, want op de volgende

pagina stond precies dezelfde

opstelling, maar nu als foto. Dus: eerst een foto maken,

leg die op de lichtbak, een stuk papier er overheen en

overtrekken maar. Zo komen de onderlinge verhou-

dingen en het perspectief vanzelf in orde.

Regelbare weerstand

Om een en ander eenvoudig en redelijk goedkoop te

houden werkt de snelheidsregelaar volgens het principe

van een regelbare weerstand. Dezelfde weerstand

wordt gebruikt voor vooruit en achteruit. Een sleep-

contact loopt van links naar rechts, of een ander sleep-

contact van rechts naar links over de op een strip mica

gewikkelde weerstandsdraad. Nog weer andere sleep-

contacten lopen over koperbanen op een stuk "print-

plaat" en verzorgen daarmee het ompolen van de span-

ning. Zo rijdt de trein vooruit of achteruit, afhankelijk

van of de knop naar links of naar rechts gedraaid

wordt. Zo ging dat in die tijd, niks geen elektronica.

Regelbare stroom

Een regelweerstand, hoe eenvoudig ook, is niet echt

fijn om de snelheid mee te regelen. De PermanentMag-

neetmotoren van de locomotieven

hebben een karakteristiek waarbij

de snelheid hoofdzakelijk afhangt

van de aangelegde spanning (volt)

en waarbij de stroom (ampère) een

maat is voor het afgegeven koppel,

zeg maar de op dat moment beno-

digde trekkracht.

Met een regeltransformator zet je

een zekere spanning op de rails,

waardoor een trein met de overeen-

komstige snelheid gaat rijden. Als

de spanning mooi constant blijft,

dan zal ook de snelheid constant

blijven, in bogen en op rechte stuk-

ken, helling op en helling af. Dat is

zoals je het meestal wilt.

GS 77

3

Met een regelbare weerstand in serie regel je min of

meer de stroom en dus de trekkracht. Loopt de trein

wat zwaarder, tegen een helling op of in een boog, dan

zal de snelheid op dat moment afnemen. Op het rechte

stuk zal hij dan weer harder gaan rijden. Een regel-

weerstand regelt dus niet zo mooi.

Principeschema

In het schema: een poolwisselaar, een regelweerstand

van 40Ω en een thermische veiligheid. In werkelijkheid

zijn er twee sleepcontacten voor op de weerstand en

wordt de aansluiting van de weerstand zelf omgescha-

keld van links naar rechts bij het door de nulstand gaan

van de regelknop. Daarom zijn er zo veel contactbanen.

Regelkarakteristiek

Omdat deze regelaar bedoeld is voor één Stainz is hij

beproefd met een simpel eenmotorig ToyTrain-locje op

de baan. Bij de knop staat een schaal van 0 tot 50,

waarschijnlijk is dat

km/u. Daarom is ver-

ticaal naast de span-

ning op de rails in

volt, ook de behaalde

schaalsnelheid uitge-

zet.

De bovenste kromme

is voor het locje solo

op de baan. De opgenomen stroom is dan 0,25A. Met

de knop bij 0 rijdt hij weg met een ruk. De onderste

kromme is met vier tweeassige wagentjes. De stroom is

dan zo'n 0,45A. Met de knop tussen 0 en 10 staat de

trein nog zo goed als stil. Je moet de knop dus echt een

stuk verder opdraaien voor dezelfde snelheid.

Ins Freie

De 5010 kreeg een bimetaalveiligheid om hem bij een

te grote stroom uit te schakelen. Hij mocht namelijk

ook werken op een autoaccu. In Depesche 12 zien wij

een familie recreëren, waarbij de LGB naast een oude

Opel in het gras is uitgelegd. In het eerste jaar had de

5010 nog geen bimetaal en bij kortsluiting brandde de

weerstand er uit, de autoaccu wil wel stroom leveren.

Ik heb nog zo'n 5010 uit het eerste jaar en daar heeft

duidelijk teveel stroom gelopen. De weerstandseinden

zijn bruin geblakerd en de plastic sleuven in het huisje

vlak daarboven zijn gedeeltelijk weggesmolten. Maar

het bimetaal helpt maar ten dele, want ook bij de 5010

mèt zo'n ding zijn al enige vervormingen ontstaan, kijk

maar eens goed op de foto linksboven. Dit alles roept

om een beter ontwerp voor een nieuwe tuinregelaar.

4

De LGB tuinregelaar 5012 door Klaas Robers

De opvolger van de LGB 5010 was de LGB 5012. Hij kreeg een groen seinhuisje. Het ziet ernaar uit dat de over-

belastingsproblemen met de regelweerstand van de 5010 te groot waren. Smeltend plastic is tenslotte meer dan

een schoonheidsfout, zodat er een steviger regelaar moest komen.

De 5011

Maar waar is de 5011 gebleven? In Depesche nr. 5 van

april 1970 werd die als Neuheit aangekondigd. Daarbij

stond een fotootje van de aansluit- en bedieningskant

van de 5010 en eentje van de onderkant met in het

inwendige een printplaatje met elektronische onder-

delen. Verder is er nooit meer iets van gehoord of

gezien. Ook in LGB-catalogi en folders kom je er niets

meer van tegen. Wel zien we in "Die Welt der LGB"

van 1971 (dank u Big Train World voor het inzien) de

5010 èn de 5012 naast elkaar afgebeeld. De 5011, in

1970 zijn tijd vooruit, was blijkbaar een mislukking en

is voortijdig in de Depesche terecht gekomen.

De 5012

Ook de 5012 is weer een regelaar gebaseerd op een

regelweerstand. Deze weerstand is een stuk volumineu-

zer en is veel verder van de plastic roosters van het

seinhuisje geplaatst. Daartoe heeft de grijze voet een

behoorlijk grote uitstulping naar onderen gekregen, ter-

wijl die bij de 5010 nog vlak was. Deze uitstulping was

een blijvertje. Alle elektronische regelaars die de 5012

opvolgden, hebben hem en hebben die extra ruimte ook

hard nodig.

De 5012 tuinregelaar kreeg ook een andere kleur, het

huisje werd hardgroen, terwijl er in het huisje een grote

zwarte tonvormige regelknop zit. Deze knop doet mij

sterk denken aan Amerikaanse en Engelse regelaars

voor modeltreinen. Het zou goed kunnen dat dit ding

geen ontwikkeling van LGB is, maar als module werd

ingekocht. Hij past ook niet echt netjes in het bedie-

ningspaneel, de as met de knop zit een halve centimeter

te ver naar voren gemonteerd, duidelijk uit het midden

van de schaalverdeling.

Net als bij de bruine 5010 zijn de raampjes en de spijl-

tjes daarin meegespoten in het plastic van de imitatie

planken wanden. Pas bij de opvolger, 5012N / 50120,

zijn de kozijntjes met de spijltjes als aparte witte inzet-

stukken in de openingen van de wanden geklikt.

De wat zinloze doorverbinding voor 14 V ≈ voor licht

en wissels is verdwenen.

GS 78

5

Principeschema

Het schema lijkt veel op dat van de oude 5010. Dat kan

ook nauwelijks anders, want daar is niet zoveel in te

variëren. De toegevoegde condensator is om storing op

radio en TV te voorkomen. Bij de 5010 was het werke-

lijke schema een stuk ingewikkelder. Daar werd de

regelweerstand door één sleepcontact van links naar

rechts afgetast bij het naar rechts draaien van de knop

en door een tweede sleepcontact van rechts naar links

bij het draaien naar links. De eindaansluiting van de

weerstand moest daarbij omgeschakeld worden, wat

een aantal extra schakelcontacten en cirkelsegmenten

nodig maakte. Dat zou het schema nodeloos ingewik-

keld maken en is dus weggelaten.

Hier is dat niet

nodig. De weer-

standsdraad zit

om een tot een

vierkant gebogen

stuk blik gewik-

keld, met tussen-

voeging van een

isolatie-matje van

asbest. De as van

de regelknop zit

onder het vier-

kant, ongeveer in

het midden. Het

glijcontact glijdt daar in een cirkel over

het vierkant en komt van zuid, via west

of oost, altijd in noord uit. Dáár zit ook

de draad naar de uitgang met een klod-

der soldeer op de weerstandsdraad

gesoldeerd. Slim hè?

Bovendien geleidt het blik de warmte

als die slechts in een smalle strook

ontstaat, snel af en verdeelt die over de

hele weerstand. Zo vermijdt men "hot

spots" en gesmolten plastic spijltjes.

Regelkarakteristiek

De 5012 is uitgeprobeerd met de oude

transformator 5008 Super (zie GS 73)

met de keuzeschakelaar op 18V. De on-

belaste spanning hiervan is 20 volt en

deze zien we ook terug op de baan wan-

neer daar geen trein op staat. In de gra-

fiek is dat de lijn van 0 Ampère.

Het is merkwaardig dat de spanning al verschijnt met

de pijl van de regelknop halverwege het zwarte gebied

aan het begin. Bovendien kan de knop een stuk verder

gedraaid worden dan de eindstand "50". Ook dit is een

teken dat de regelunit "van buiten" is ingekocht.

De regelaar werd getest met een PlayMobil-locje (¼ A)

solo op de baan; dit locje met vier rijtuigjes (½ A), de

Stainz met vijf verlichte rijtuigen (1 A), zie GS 72, en

de krokodil met diezelfde trein (1½ A). De opgegeven

maximum stroom voor de regelaar (1,5 A) is zo ook

even aan de tand gevoeld.

Nabespreking

Bij ongeveer 4,5 volt (stippellijn) begint een trein te

rijden. Het PlayMobil-locje sprint dus vrolijk weg zo-

dra de knop uit de nulstand komt. Hoe meer stroom een

trein trekt, hoe verder de regelaar opengedraaid moet

worden om de trein te laten vertrekken. Bij de trein met

de krokodil was dat pas voorbij stand 30.

Ook is de restweerstand, de weerstand met de knop op

maximum, vrij hoog. Samen met de trafo is dat iets van

4 Ω. Daardoor neemt de maximale snelheid voor wat

grotere treinen nogal af. Zo gaat dat met weerstands-

regelaars. Het was twaalf jaar later dat LGB met de

5012N (Neu) alsnog op de elektronische toer ging.

6

De LGB tuinregelaar 5012N door Klaas Robers

Eindelijk in 1983 was de tijd van de variabele weerstand als snelheidsregelaar voorbij. De LGB tuinregelaar 5012

werd opgevolgd door de 5012N. Het feit dat er geen nieuw nummer voor kwam doet vermoeden dat men er bij

LGB nog niet zo overtuigd van was dat dit een verstandige weg was. Hij had ook een groen huisje, maar de raam-

pjes waren voorzien van witte inklikbare kozijntjes. Ook waren de schroefklemmen en stekkerbusjes van de 5012

vervangen door snelspanklemmen.

De 5012N

In de 12 jaar dat de weerstandsreglaar 5012 de tuinre-

gelaar van LGB was, ontwikkelde de elektronica zich

tot een niveau waarop het mogelijk was een betrouw-

bare elektronische regelaar op de markt te brengen.

Dertien jaar, van 1970 tot 1983, is men blijkbaar bezig

geweest de nooit geboren 5011 uit te ontwikkelen tot

iets dat voor dit doel levensvatbaar geacht werd. Het

beschikbaar komen van de "dikke" transistor 2N3055

maakte dit mogelijk.

Principe

Zonder meteen op de details in te gaan moet het voor

iedereen mogelijk zijn om iets te begrijpen van hoe

deze regelaar werkt. Daarom eerst dit vereenvoudigde

schema.

Wij zien links de ingang. Dat zijn de klemmen waar de

transformator op aangesloten wordt. Deze levert een

spanning van zeg +20 volt. De lijn onderaan noemen

we dan nul.

Belangrijk is de regelweerstand R1. De hele weerstand

staat tussen +20 en nul. Door de weerstand loopt een

kleine stroom. Op de weerstand rust een glijcontact, de

pijl in de tekening. Als je aan de knop draait gaat dat

contact van beneden naar boven of andersom.

Staat de pijl helemaal beneden, dan is hij eigenlijk di-

rect verbonden met de nul. Er staat dan geen spanning

tussen de pijlpunt en de nul. Maar staat de pijlpunt

helemaal boven en is hij verbonden met de +20V, dan

staat er een spanning van 20 volt tussen de pijl en de

nul.

Maar nu, staat de pijlpunt halverwege, dan is daar ook

de halve spanning, 10 volt t.o.v. de nul. Door met de

pijl te schuiven krijgen wij elke spanning tussen nul en

20 volt. En spanning, dat is wat de snelheid van onze

locomotieven bepaalt.

Stroom

Het gaat mis zodra we stroom gaan afnemen. Dan zakt

de spanning als een pudding in elkaar. Dat was ook het

probleem van de weerstandsregelaar. Maar juist hier

biedt de elektronica een uitweg. In het simpele schema

is dit aangegeven met de grote driehoek. Deze stelt een

versterker voor (Amplifier) die in dit geval de spanning

één maal (1 x) versterkt. Dat lijkt vrij zinloos, maar dat

is het niet, omdat hij dat ook doet als er uit zijn uitgang

stroom wordt afgenomen. Hij levert dan dus stroom

aan de klem + Uit, zonder dat daarvoor stroom nodig is

uit het glijcontact op R1. Die stroom komt uit de direc-

te aansluiting van Amp op de +20 volt. Zo blijft de

spanning op de rails, aangesloten op +Uit en –Uit, even

hoog, ongeacht of er nou veel of weinig stroom afge-

nomen wordt. Het resultaat is dat de trein de ingestelde

snelheid rijdt, op het rechte stuk, in de bogen, helling

op en helling af. Dat is ook wat wij willen.

Werkelijke schema

Het blok "Amp" bestaat in werkelijkheid uit de twee

transistoren, Q2 en Q3, met een beetje hulp van R5 en

R6. C1 houdt de versterker koest.

GS 80

7

Kleinigheidjes

In werkelijkheid is het vaak handiger en beter om het

nèt iets anders te doen of wat extra's toe te voegen.

- Het was handiger om de rails aan te sluiten tussen

+20V en de uitgang van "Amp".

- We willen een regelknop met de nul in het midden,

daarom heeft R1 een vaste aftakking in het midden.

- Als we de transformator verkeerdom aansluiten mag

de boel niet stuk gaan. Daarom is er de diode D1.

- We willen de uitgangsspanning kunnen ompolen om

voor- en achteruit te kunnen rijden. Daarom treffen

we de schakelaars SW1 en SW2 aan.

- SW3 zorgt er voor dat in de uiterste standen de volle

voedingsspanning op de rails komt.

- Q1 zorgt er voor dat de uitgangsstroom, ook bij kort-

sluiting, beperkt wordt tot ongeveer 3 ampère.

- SW4 is een bimetaal die alles afschakelt wanneer de

koelplaat van Q2 en Q3 te heet wordt.

Regelkarakteristiek

De tuinregelaar 5012N is uitgeprobeerd met een gesta-

biliseerde voeding van 20 volt. Deze levert dus 20 volt

onder alle omstandigheden.

Wij zien twee bijna rechte

lijnen, de ene geeft de uit-

gangsspanning onbelast,

dus bij een stroom van 0A,

de andere bij een stroom

van 2A. De twee lijnen lig-

gen dicht bij elkaar, dat be-

tekent dat de spanning vrij

constant blijft, veel beter

dan bij de 5010 en 5012.

Wat ook opvalt is dat het

stuk onder 1 wat zinloos is,

want bij 4,5 volt (stippel-

lijn) gaat een trein pas

rijden.

Maximale stroom

Het houdt niet op bij 2A.

Wanneer de locomotieven

nog meer lusten dan kan dat. De spanning blijft in elke

stand van de regelknop vrijwel constant tot de stroom

de 3A bereikt is. De stroombegrenzing van de 5012N

treedt dan in werking. Ook hiervan is een grafiek te

maken.

Wij zien verticaal de spanning van 0 tot 20 volt en ho-

rizontaal de stroom van 0 tot 3,5 ampère. Er staan vijf

lijnen, die overeen komen met de standen 1, 2, 3, 4 en 5

van de regelknop. De "schuinte" van de bovenkant is

de inwendige weerstand. In de standen 1 t/m 4 zien we

een inwendige weerstand van 0,6 Ω, waarvan 0,2 Ω

voor rekening van de voeding (stand 5). Zulke lage

waarden zijn we nog nooit tegen gekomen. Dat bete-

kent dat de schakeling goed is ontworpen.

Warmteontwikkeling

De 5010 en 5012 ontwikkelen nogal wat warmte in hun

regelweerstand. Bij de 5010 was dat zo erg dat de spijl-

tjes van de plastic roostertjes ervan smolten. Heeft deze

regelaar daar nou geen last van? Dat zou wel mooi zijn,

maar zo is het toch niet helemaal. De warmte wordt

niet in R1 ontwikkeld, maar in transistor Q3. Dat is dan

wel een dikke transistor, maar zonder koelplaat houdt

8

De 5012/1 inbouwregelaar

hij het ook niet uit. Deze transistor is gemonteerd op

een dik stuk U-vormig gebogen aluminium, zodat hij

zijn warmte daaraan kwijt kan.

Maar dan nog, in het ergste geval, dat is kortsluiting op

de baan, dan gaat er 60 watt in de transistor zitten (20

volt maal 3 ampère). Het koelplaatje wordt dan toch

wel erg heet. Maar dan grijpt het bimetaal in. Dat zit

vast geschroefd op de koelplaat (zie het schema) en

schakelt de hele versterker uit, waardoor schade hier-

aan wordt voorkomen.

Van binnen

De 5012N bevat natuurlijk een print waarop de elek-

tronica een plaatsje heeft gekregen. De rode knop be-

dient daar ook nog een merkwaardig gevormde onron-

de schijf, die bij draaien de drie open schakelaartjes

bedient. Er is verder niet zo veel te zien omdat alle

onderdelen tussen de printplaat en de dikke aluminium

koelplaat gemonteerd zijn.

De 5012/1

Afgeleid van deze tuinregelaar is de inbouwregelaar

LGB 5012/1. Dit is dezelfde elektronische regelaar,

maar nu zonder het groene huisje. Deze regelaar was

speciaal handig voor wie zelf een bedieningspaneel met

een aantal rege-

laars voor de ver-

schillende secties

naast elkaar wilde

maken. Zo ook de

GrootSpoorGroep

die een koffer

heeft waarin drie

van deze rege-

laars netjes naast

elkaar ingebouwd

zijn.

Opvallend is dat

in de 5012/1 rege-

laars die in de GSG-koffer zitten, het bimetaal ont-

breekt. Het is niet duidelijk waarom dit belangrijke

onderdeel er niet meer in zit, of het zou moeten zijn dat

degene die de koffer in het begin heeft samengesteld

gemeend heeft er goed aan te doen de bimetaal stripjes

er uit te halen. Dat is overigens nog geeneens zo een-

voudig.

Intussen zijn er volt- en ampèremeters in de koffer

gemonteerd, zodat in de gaten gehouden kan worden

wat er gebeurt.

Onderaanzicht van de 5012N tuinregelaar. De onronde schijf bedient de schakelaartjes.

9

De LGB tuinregelaar 51120 door Klaas Robers

De LGB tuinregelaar 5012N raakte na zijn introductie in 1983 al snel zijn N kwijt en ging verder door het leven

als 5012, in het begin nog met de toevoeging "electronic". In 1993 werd hij bij de invoering van de 5-cijferige

nummers omgenummerd naar 50120. De inbouwregelaar kreeg toen als nummer 50121, dus zonder breukstreep.

In al die tijd veranderde er niets aan het inwendige.

Jumbo

In 1993 introduceerde LGB de Jumbo-trafo. De loco-

motieven kregen steeds meer motoren en de rijtuigen

steeds meer verlichtingslampjes. De "armzalige" twee

ampère van de LGB transformatoren werd als onvol-

doende gezien. Met de unieke powerbooster 5009 kon

de maximale stroom met de inzet van twee trafo's,

worden verdubbeld tot 4 ampère, maar toen ook dat

niet meer genoeg was kwam de Jumbo met een riante

10A. Wie buiten wilde rijden en regelen en de instruc-

ties van LGB netjes had gelezen, sloot de tuinregelaar

50120 aan op de uitgang van de Jumbo, die veilig bin-

nenshuis bleef. De maximale stroom neemt dan wel

niet toe, nog steeds 2 tot 3A per regelaar, maar je kon

zo wel vijf regelaars op één Jumbo aansluiten.

Polariteit

Bij het aansluiten van de tuinregelaar op de voeding of

transformator moet je op de juiste polariteit letten. Dat

betekent: de + van de trafo aan de + van de regelaar en

de – van de trafo aan de – van de regelaar. Bij de oude

regelaars met een regelweerstand was dat geen pro-

bleem, weerstanden weten niets van + en –.

Maar nu met de transistoren in de regelaar werd dat

ineens belangrijk. Zou je hem verkeerd om aansluiten

dan blaas je de transistoren op. Daar is toen het volgen-

de op gevonden:

Tussen de twee ingangsklemmen zit een diode D1 aan-

gesloten. Zo'n diode laat de stroom door, maar alleen in

de richting van de pijl.

- Zijn de + en de – goed om aangesloten, dus in de

juiste polariteit, dan loopt er geen stroom door de

diode, het is dus net alsof hij er niet in zit.

- Is de trafo verkeerd om aangesloten, dan geleidt de

diode de stroom. Eigenlijk vormt hij nu een kortslui-

ting voor de transformator. Zo kan er zich geen span-

ning vormen en daarmee beschermt hij de transis-

toren in het regelaarcircuit.

Kortsluiting

Als we de transformator dus in de verkeerde polariteit

aansluiten maken we kortsluiting. Het hangt af van de

transformator wat er dan gebeurt. In elk geval gaat er

een vrij grote stroom lopen en na korte tijd zal de trans-

formator zichzelf uitschakelen. Het meestal rode lamp-

je op de transformator licht dan op. Je ziet dat het fout

is en dat je de draden moet verwisselen.

Maar nu met de Jumbo. Die is ontworpen om normaal

een stroom van 10A te leveren. Bij kortsluiting zal dat

hoger zijn. Bovendien blijft die stroom lopen. De diode

van de tuinregelaar 5012N is daar niet op gebouwd en

brandt door. De beveiliging is nu verdwenen en de

transistoren en andere componenten overleven de ge-

volgen daarvan niet.

Zo had plotseling de ene na de andere tuinregelaar een

probleem en kwam ter reparatie bij LGB terecht.

Een nieuwe regelaar

Eigenlijk had er een geheel nieuwe tuinregelaar ont-

worpen moeten worden. Dat is een heel karwei en daar-

om zijn de problemen van de 5012N omzeild en zo ver-

scheen de 51120 op de markt. Het schema van de

51120 wijkt in weinig af van dat van de 50120

(5012N). De diode over de ingang is vervangen door

GS 81

10

een wat dikker en sterker exemplaar en we zien daar

een dingetje met een T. Dat is een thermoschakelaar,

een bimetaal dat de stroom vrij snel onderbreekt

wanneer deze (door de verkeerde polariteit) te groot is.

Bij de "gewone" transformatoren zit die in de trafo en

dient daar als kortsluitbeveiliging, maar bij een Jumbo

is dat niet zo, die drukt rücksichtslos door met zijn 10A

of meer.

Regelkarakteristieken

De karakteristieken van de

tuinregelaar 51120 wijken

niet af van de 5012N. Wij

verwijzen naar het vorige

nummer van GrootSpoor,

waarin deze opgenomen zijn.

Van binnen

Ook van binnen lijkt de

51120 sprekend op de 5012N.

Dezelfde printplaat, wel met

een nieuw nummer natuurlijk,

dezelfde onronde schijf en de

klikschakelaartjes.

Het enige afwijkende is een

rood rechthoekig doosje dat

met twee lipjes wat onhandig

schuin onder op de print gesoldeerd zat: de

thermoschakelaar. Toen ik op 6 februari in Zetten deze

tuinregelaar van Hans Hendriks in observatie kreeg zag

dat er geblakerd uit. "Hij doet het ook niet meer" kreeg

ik te horen. Ik heb dit onderdeel toen los gemaakt en

met stevige stukjes draad weer vast gesoldeerd. Op de

bijeenkomst op 29 mei kreeg hij hem weer werkend

terug. Dat was immers de belofte?

11

De LGB tuinregelaar 52120 door Klaas Robers

In vorige nummers heeft de auteur de ontwikkelingen geschetst van de LGB-tuinregelaars. De donkerbruine

52120, een verbeterde versie uit 1999, wordt nu als laatste onder de loep genomen. Hij heeft een heel riante 5

ampère uitgangsstroom, want het maximum van 2 ampère was toch wel een benauwende beperking geworden.

Uitgangsstroom

Wat is nou het probleem van die grotere uitgangs-

stroom? Waarom kon dat ook niet met de voorgangers?

Wel, dat is hetzelfde probleem als de eerste weer-

standsregelaar had: warmteontwikkeling. Wanneer je

met een regelweerstand of met een dikke transistor die

je gebruikt alsof het een regelweerstand is, de uitgangs-

stroom als het ware smoort, dan wordt er warmte ont-

wikkeld in het "smoording". Het verschil tussen de

transformatorspanning, zeg 24 volt, en de spanning op

de rails, zeg 14 volt; die 10 volt dus, zorgt voor de

warmte die in het "smoording" wordt ontwikkeld. Bij 2

ampère is dat 20 watt (10 volt x 2 ampère) en dat is

best al veel. Genoeg blijkbaar om de plastic sleuven

van de oude LGB 5010 te laten smelten en ook genoeg

om bij de groene 5012N of de rode 51120 het U-vor-

mige plaatje aluminium, dat als koelvin voor de dikke

transistor dient, tot nog maar nèt toelaatbare tempera-

turen op de jagen.

Schakelen

De oplossing uit dit dilemma is om de stroom niet te

smoren, maar om hem bliksemsnel aan en uit te schake-

len. Ook dat doen we met een transistor, maar er is een

belangrijk verschil:

- Als de transistor "aan" staat loopt er wèl stroom, maar

staat er geen spanning over de transistor.

- Als de transistor "uit" is staat er wèl spanning over de

transistor, maar er loopt geen stroom.

In beide gevallen wordt er geen warmte (= spanning x

stroom) in de transistor ontwikkeld, hij blijft dus koud.

Een koelplaat is dus bijna niet nodig.

Principe

Zonder meteen op de details in te gaan moet het voor

iedereen mogelijk zijn om iets te begrijpen van hoe ook

deze regelaar werkt. Daarom eerst dit vereenvoudigde

schema.

De schakelaar S is in werkelijkheid een transistor die

razendsnel aan- en uitgezet wordt. Het filter laat alleen

de gemiddelde waarde door naar de uitgang, de rails

dus.

- Staat de schakelaar 25% van de tijd aan, dan is de uit-

gangspanning 5 volt (25% van 20 volt),

- Staat de schakelaar 50% van de tijd aan, dan is de uit-

gangspanning 10 volt, enzovoort.

Deze methode heet "Pulsbreedte modulatie" of in het

Engels "Duty cycle modulation".

Het echte schema

In werkelijkheid is het nèt wat ingewikkelder. Het

schema staat op de volgende pagina. Wat er anders is:

- Het schakelen gaat razend snel. Als je niet uitkijkt

veroorzaak je een hoop storing op radio en TV. Dat

wordt op de ingang en op de uitgang onderdrukt door

de dubbele spoelen.

- Het verkeerd om aansluiten van de transformator was

een probleem bij de 50120 en 51120. Daarom is er nu

een bruggelijkrichter gemonteerd. Verkeerd om aan-

sluiten bestaat niet meer. Er kan zelfs wisselspanning

worden aangesloten! (zwarte en witte klem).

- Een dikke reservoircondensator van 10 mili-farad, dat

is 10 000 µF, haalt de rimpel uit de gelijkgerichte

spanning weg.

GS 84

12

- De U2352B is een pulsbreedtemodulator-IC. Deze

stuurt de schakeltransistor BUZ11 aan.

- De spoelen L1 en L2 en de twee condensatoren vor-

men het filter, dat de blokspanning afvlakt.

- Het relais VB12STBU-E poolt, wanneer de regelknop

door de middenstand gaat, de spanning naar de rails

om, zodat de trein de andere richting op rijdt.

- De 7809 is een spanningsstabilisatie-IC.

- Er is een vrij complexe schakeling met drie dubbele

opamps LM358 en een HEF4053B, die niet helemaal

is uitgezocht. Hij stuurt de pulsbreedtemodulator aan

en het ompoolrelais, afhankelijk van de stand van de

1 k potentiometer (snelheidsregelaar).

- De gelijkspanning over de kleine spoel L2 van het

filter wordt gebruikt om de afgenomen stroom te

meten. Dreigt deze te groot te worden, bijvoorbeeld

in het geval van kortsluiting, dan wordt de spanning

afgeschakeld.

Regelkarakteristieken

De karakteristieken van de tuinregelaar 52120 zijn veel

mooier dan van alle vorige regelaars. Alle trucs, die in

de elektronica mogelijk zijn, lijken te zijn toegepast.

We zien hier eerst de uitgangsspanning als functie van

de stand van de knop. De schaalverdeling is eigenlijk

overgenomen van de groene 5012N (50120). Alleen

kan nu de pijlknop zowel links als rechts een stukje

voorbij het einde van de schaal gedraaid worden.

De grafiek is opgenomen met een ingangsspanning van

22 volt. De uitgangsspanning is niet afhankelijk van de

spanning van de transformator. Hij kan natuurlijk niet

hoger worden, maar staat de knop bijvoorbeeld op 2

dan is de uitgangsspanning 11,5 volt, ook als de trans-

formator slechts 15 volt zou afgeven. Zo is dat niet bij

de groene 5012N en de rode 51120. Daar betekent een

lagere transformatorspanning meteen een procentueel

evenveel lagere uitgangsspanning op alle standen van

de regelknop.

De spanning begint al te komen in het zwarte gebied

tussen 0 en 1. Dat is ook goed. Een trein begint te rij-

den bij een spanning van 4,5 volt, de stippellijn in de

grafiek.

Belastingskarakteristieken

Wat er gebeurt wanneer we stroom gaan afnemen is te

zien in deze karakteristiek:

De cijfers bij de lijnen geven de stand van de knop aan.

½ betekent hier de scheiding van zwart en wit.

Bij een stroom groter dan 0,5 A (bij een lagere stroom

rijdt een trein toch niet) daalt de spanning nog maar

heel weinig. De regelaar heeft dus een zeer lage inwen-

dige weerstand, ongeveer 0,1 Ω. Het aansluitsnoertje

naar de baan kan al meer weerstand hebben.

Het lijkt onmogelijk, maar deze schakelende regelaar

kan een hogere stroom aan de rails leveren dan hij van

de transformator afneemt. Staat de knop bijvoorbeeld

op 2 en wordt er 3 ampère afgenomen, dan is de stroom

die de transformator moet leveren slechts 2 A. Pas met

de knop op 5 zijn de ingangs- en de uitgangsstroom aan

elkaar gelijk.

13

Maximale stroom

Wordt de stroom groter dan 5,7 A, dan

valt de spanning plotseling weg en blijft

weg. Dat treedt ook op bij kortsluiting,

ook al is dat maar heel even, bijvoor-

beeld bij te brede slepers op het punt-

stuk van een wissel. De normale situatie

herstelt zich als de regelknop kort terug

gezet wordt naar de nulstand.

De aluminium koelplaat wordt wel een

beetje warm, maar lang niet zo heet als

die van de 5012N en van de 51120.

Schakelen is een stuk efficiënter dan

smoren, maar een klein beetje warmte komt er altijd

wel vrij, al was het maar in de bruggelijkrichter.

Van binnen

Waar de 5012N en de 51120 nog een enkelzijdige

pertinax (hard-papieren) print hadden, zien we nu een

professionele dubbelzijdige glasfiber-epoxyprint met

mooie doormetaliseringen. Veel onderdelen zijn ook op

de print gesoldeerd (Surface Mounted Devices) en niet

met draadjes door gaatjes. Het gaat hier niet meer om

goedkoop, maar om goed en om betrouwbaar. De elek-

tronici hebben alles uit de kast gehaald voor een mooi

ding. Haast jammer om buiten te zetten. In het onder-

aanzicht zien we dat de aansluitklemmen met dikke

bronzen lippen direct aan de print gesoldeerd zijn.

De te koelen onderdelen zitten links en rechts tegen de

omgezette zijkanten van de koelplaat geschroefd. Zo

blijft de aluminium plaat aan de buitenkant op een paar

schroefkopjes na geheel vlak.

Losse regelaar

Natuurlijk is er ook een losse regelaar, onder nummer

52121, uitgekomen. Daarmee is een mooi regelpaneel

naar eigen ontwerp te maken. In plaats van de lippen,

hier nog op de foto, zijn er dan twee nette blokjes met

aansluitschroefjes. De regelaar kan zó tegen een paneel

van bijv. Trespa gemonteerd worden. Het asje is daar-

voor lang genoeg en er zitten zelfs een paar met M3

voorgetapte gaatjes links en rechts van de as om hem

zó vast te schroeven. Een goed overdacht ontwerp.