Snelheidsmeter

Het toestelletje (een Maxxus F09) kan voor ons interessante waarden tonen: huidige, gemiddelde en maximale snelheid, ritafstand, totale afgelegde afstand. Het geheel bestaat uit het toestelletje zelf en een magneetsensor.
Bij wijze van prototype maakten we een meetwagentje met behulp van een draaistel van een afgedankt rijtuig. Hierdoor verkregen we echter, door het kleine draagvlak en het hoog gelegen zwaartepunt, een weinig stabiel wagentje. Het ging uit de bocht, sprong weg op wissels, …
Als sensor gebruikten we in het prototype een reedschakelaar. Op de as van één van de wielstellen bevestigden we daarom een magneetje. 100% betrouwbaar meten zat er echter niet in. Een groter probleem was echter dat de magneet zelf zorgde voor een onregelmatige loop van het wagentje: De magneet werd zodoende afgevoerd.

De enige – betaalbare – mogelijkheid die we vonden was een kleine lichtsluis. Deze dingen zijn tegenwoordig goedkoop verkrijgbaar maar vaak ook eenvoudig te recycleren uit een hele reeks defecte apparaten zoals printers, cd-spelers,… Ze zitten vaak in één behuizing en tussen de twee componenten zit een afgeschermde lichtspleet. In deze vrije ruimte kan een bewegend geperforeerd schijfje de lichtbundel onderbreken.
Een nadeel van een lichtsluis is, dat die een lichtbron bevat en zodoende zelf energie verbruikt. Stroom afnemen van de rails is geen optie, omdat we geen wrijving (en dus meetfouten) willen veroorzaken. Een extra batterij is zodoende de juiste optie.De tekening toont het ontwerp van ons meetwagentje. Er staan geen afmetingen op de tekening omdat die afhankelijk zijn van het gebruikte onderstel. Kies voor een korte, vierassige platte wagen.
Waarom draaistellen? Allereerst hebben deze in een boog de laagste wrijvingsweerstand, waardoor de meting zo betrouwbaar mogelijk is. De relatief zware bovenconstructie kan ook beter door vier dan door twee assen gedragen worden. Tenslotte is de lichtsluis eenvoudiger in een draaistel in te bouwen dan aan een vaste as. Op de tekening zie je de sluis aan de tweede as gemonteerd. Aan deze as zorgt een schijfje met een smalle inkeping voor het periodiek doorlaten van de lichtbundel. Een eenvoudig stukje elektronica, opgebouwd op het midden van de wagen. Het gaat enkel over een schakelaartje, een LED en een serieweerstand. Deze onderdeeltjes worden gevoed door de batterij (rechts) en maken contact met het fietscomputertje (links). Door de constructiemethode zijn zowel de batterij als het computertje eenvoudig te demonteren.

Het schema toont weinig componenten: linksboven op de tekening ziet U een 9-volt batterij, die via een weerstand een controleled en de led in de lichtsluis van stroom voorziet. Deze stroomkring is met een schakelaar uit te zetten, zodat de batterij gespaard kan worden. De rechtse kring in het schema toont de lichtgevoelige transistor in de lichtsluis. De polariteit speelt een rol: de stroom door de transistor loopt slechts in één richting, en het contact in het computertje is ook gevoelig voor de stroomrichting. Dit is na te meten met een universeelmeter in de stroomstand.
De tekening van het printplaatje kan je, indien je hetzelfde meetapparaat gebruikt, gerust overnemen en etsen (of frezen) uit een stuk enkelzijdig printplaatmateriaal. Uiteraard kan je het plaatje ook monteren met behulp van een stukje gaatjesprint.
De goederenwagen van waaruit we ons project opbouwden kan eender welke korte vierasser zijn. Bij een platte wagen heb je het voordeel dat je meteen de zaak kan opbouwen, bij een ketelwagen of dergelijke moet je eerst nog de bovenbouw verwijderen.

Eén van de eerste dingen die we “echt” zelf dienen te maken is een schijfje dat door onze lichtsluis kan roteren. Dit schijfje kan je uit eender welk zwart materiaal maken, maar een kunststof wieltje had ik nog liggen. Voor onze lichtsluis hebben we een schijfje van 7mm doorsnede en 1mm dik nodig. In dit schijfje maken we een smalle inkeping tot bijna tegen het asgat.
De negatieve aansluiting van de LED en de emitter van de lichtgevoelige transistor verbinden we met elkaar. De draadjes die we gebruiken horen uiterst soepel te zijn. Gebruik best verschillende kleuren montagedraad. De lichtsluis moet zorgvuldig uitgelijnd worden. Het schijfje moet vrij kunnen bewegen maar hoort zo diep mogelijk in de lichtsluis rond te draaien.

We maken uit een styreenplaat een vorm die overeenkomt met het bovendek van de wagon. Op 2cm afstand van één uiteinde voorzien we 2cm lange en 2mm brede uitstulpingen aan de plaat, het verdere uiteinde aan deze zijde maken we dan weer 2mm smaller dan de rest van de grondplaat.
Op deze plaat markeren we 5 plaatsen voor schroefjes: één in het midden en de andere op de hoeken. Let er op dat de later aan te brengen schroefjes geen hinder veroorzaken voor de koppeling of de buffers. Met een fijn boortje maken we nu gaatjes doorheen de vloerplaat en de bovenplaat van het wagentje. Deze smalle gaatjes gaan we nu verder uitruimen met een boortje van de juiste maat.

Omdat we ons fietscomputertje afneembaar willen bevestigen maken we een dubbele verende klem. Ik vertrok van twee stuks 4mm dik H-profiel, elk 4cm lang. Passende inkepingen zorgen ervoor dat deze profieltjes aan twee zijden het computertje op zijn plaats houden. Op de plaats waar ze het apparaat zullen vasthouden lijmde ik ze op de bodemplaat.
De batterij hoort ook een plaatsje te krijgen. Die past mooi in een open doosje ter hoogte van het andere draaistel van ons meetwagentje. In de voorste kopzijde maken we eerst inkepingen, waar later metalen strips doorheen komen, die het contact met het centrale printplaatje verzorgen.

Styreen kan niet goed tegen UV-straling. Om die reden dienen we onze constructie te beschermen, bijvoorbeeld met verf. Ik gebruikte een airbrush en “Hull Red” van PolyScale. We boren nog enkele gaatjes door de onderbouw en bovenbouw. De draadjes van de lichtsluis in ons draaistel voeren we hier door. Let er op dat het draaistel zo soepel mogelijk kan bewegen.

We dienen het elektrische gedeelte nog op te bouwen. De elektronische componentjes opbouwen zou geen groot probleem mogen geven. Uit een stuk veerbrons van 0,3mm dik (of iets in die buurt) knippen we twee stripjes van 5mm breed en twee van 3mm breed. De smalle strips worden in het verlengde van de smalle uithangers gesoldeerd, de bredere strips naar de batterij worden ook bovenop het printplaatje vast gesoldeerd.

We kunnen nu de grondplaat ter hoogte van de vier hoeken vastschroeven op het wagentje.

De veerstrips aan de batterijzijde plooien we rond de kopse zijde van het doosje en knippen we op lengte af. De contactstripjes aan de zijde van het fietscomputertje laten we een beetje over de printplaat hellen.

Wat kan je er allemaal mee meten? Wel, van alles: de maximale en gemiddelde snelheid tijdens een rit(je), er is een ritteller om bijvoorbeeld de lengte van je baanvakken te meten, je kunt meten hoeveel kilometers er op een dag…

Op een niet al te complexe manier hebben we ons een goedkoop meettoetsel voor de spoorwegmodelbouw gemaakt. Het toegepaste fietscomputertje kan ook nog voor de fiets gebruikt worden, mits men het even opnieuw ijkt.