Rolfs N-Bahn
  Gleiskontakt alt
 

1. Gleiskontakte

   
1. Gleiskontakte     
2. Schaltpult    
3. Tastatur    
4. Multi-Board wird durch den Fahrregler V3 ersetzt.    
5. Fahrregler V3    
6. PC-Steuerung    
7. BUS-RAM    
Die Beschreibung der Steuerung wird hier fortgesetzt.    
     
Ich unterscheide fünf Arten von Gleiskontakten.
  • GK als Stromfühler. Für diese GK wird der Fahrstrom der Loks ausgewertet. Wagen können erkannt werden, indem die Achsen mit einem Widerstand versehen werden und dieser dann als ein Verbraucher wirken. Nachteilig ist das Fahrzeuge nur in einem isolierten Gleisabschnitt erkannt werden und keine punktuelle Erkennung möglich ist. Änderungen sind so nur schwierig möglich.

  • Mechanische Gleiskontakte im Gleis.

  • Reed-Kontakte oder Hall-Sensoren. Diese GK wirken auch Punkt förmig und sind leicht einzubauen. Leider müssen für diese GK an den Fahrzeugen Magnete angebracht werden.

  • Induktive GK. Bei diesen GK wird unter dem Gleis eine Induktionsspule angebracht. Bei der Vorbeifahrt der Fahrzeuge entsteht in der Spule ein Wirbelstrom, welcher ausgewertet wird. Diese GK konnten sich nie so richtig durchsetzen.

  • Lichtschranken: Diese GK werde ich nur noch verwenden. Sie lassen sich einfach einbauen, sind aber in den kleinen Spurweiten schwierig zu tarnen.

3.1. Einfache Lichtschranke    
     
  Diese Lichtschranke ist so einfach, das nicht sehr viel dazu gesagt werden muss.
R1 ist ein Vorwiderstand für die IR-LED und der Fototransistor zieht bei Lichteinfall den Ausgang auf LOW (Grundstellung).
Wird das Licht durch ein Fahrzeug unterbrochen sperrt der T1 und der Ausgang geht auf HIGT.
Da die Lichtschranke nicht mit moduliertem Licht arbeitet reagiert sie auch sehr empfindlich auf Fremdlicht. Sie kann somit nur im unterirdischen Bereich verwendet werden, wo der Einfluss von Fremdlicht ausgeschlossen ist oder der Einfluss von Fremdlicht muss durch technische Maßnahmen ausgeschlossen werden.
Ich verwende diese Lichtschranke trotz ihrem Nachteils, da sie sehr preiswert ist und mit einer Abschirmung aus einem Stück Rohr kann die Reaktion auf Fremdlicht leicht ausgeglichen werden.
   
3.2. Lichtschranke mit dem IS471F    
     
 

Lichtschranken sollten nicht auf Fremdlicht reagieren, dafür wurde der IC471F entwickelt. Dieser IC ist als Reflex-Lichtschranke konzipiert.
An den Anschluss 1 und 3 muss ein Koppel-Kondensator von 33nF angeschlossen werden. An dem Anschluss 4 wird die IR-LED ange- schlossen, die ein Frequenzmoduliertem Licht sendet. An dem Anschluss 2 steht ein TTL-fähiges Signal zur Verfügung. Dieses kann von dem Mikrocontroller verarbeitet werden.

 

Bei der Verwendung des IS471F ist es nicht notwendig an den Fahrzeugen Änderungen vorzunehmen. Die Reflexion des IR-Lichts des Fahrzeugbodens ist ausreichend. Durch seine geringe Größe ist es auch sehr leicht den IC unauffällig im Gleis einzubauen, so das er dort kaum auffällt. Etwas störend empfinde ich die notwendige IR-LED.     

3.3. Reflexlichtschranke mit dem ATtiny13

  Der Preis des IS471F von etwa
5 Euro hat mich davon abgehalten eine größere Anzahl dieser ICs zu verwenden.
Nach einigen Versuchen mit den OPTO-Reflexkoppler CNY70 ist diese Schaltung entstanden. Da die Lichtschranke unabhängig von Fremdlicht arbeiten soll, erzeugt ein Mikrocontroller ATtiny13 Impulse die vom Port PB2 über den T1 die IR-LED schalten.
Durch den Dauerbetrieb hat sich gezeigt, das es besser ist die IR-Diode des CNY70 mit dem max. zulässigem Strom von 50mA zu belasten, da so die Erkennbarkeit von Fahrzeugen verbessert wird. Hierfür ist es notwendig den Widerstand R1 entgegen dem Schaltplan von 100 Ohm, mit einem Widerstand von 68 Ohm zu ersetzen.
Berichtigung 07.10.2011
Das Reflektierte Signal des CNY70 wird mit dem T2 verstärkt und über den Port PB0 (PB1) von dem ATtiny13 ausgewertet. Dabei werden durch die Software auch sehr kurze Schaltimpulse auf 500ms verlängert um Fahrzeuge sicher zu erkennen. Die Impulsverlängerung könnte soweit ausgedehnt werden, das Lücken zwischen den Fahrzeugen nicht erkannt werden. Der ATtiny13 kann gleichzeitig zwei Lichtschranken überwachen, wobei die zweite Lichtschranke im Schaltplan durch die Punkte A und B angedeutet sind. Das Signal wird dann über den Port PB3 (PB4) ausgegeben. Bei Tests hat sich gezeigt das die Lichtschranke völlig unempfindlich gegen Fremdlicht ist. So habe ich die Lichtschranke im Freien im Sonnenlicht getestet und auch die schräg einfallende Nachmittagssonne hatte keinen störenden Einfluss.

Die Bauteilkosten lassen sich mit dem CNY70 und dem ATtiny13 auf etwa 1,80 Euro pro Lichtschranke drücken.

Es gibt sicher einige vergleichbare analoge Schaltungen, nur war mir bei diesen Schaltungen der Bauteilaufwand zu hoch. Ein weiterer Vorteil ist das durch den Mikrocontroller die Software sehr leicht an verschiedene Gegebenheiten angepasst werden kann.


   
  Die Größe der CNY70 ist für N noch akzeptabel. Da der Reflexkoppler in das Gleis eingebaut werden muss, sollte die richtige Stelle sorgfältig ausgewählt werden. Dafür lässt sich die einfache Lichtschranke nach 4.1. verwenden und durch Testfahrten die richtige Lage ermitteln.
  Der CNY70 ist für einen Reflex-Abstand von 3mm konzipiert, je nach der reflektierenden Fläche sind auch weit größere Abstände möglich. Bei Versuchen mit größeren Spurweiten hat sich ergeben das einzelne Fahrzeuge die nicht erkannt wurden, nach dem anbringen eines Streifens Alufolie am Fahrzeugboden ohne Probleme erkannt wurden. Etwas Farbe sollte auch gehen, aber das wollte ich meinen Fahrzeugen nicht antun.
         
Bei Interesse kann eine ausführliche Beschreibung der Schaltung, mit allen wichtigen Informationen als eine PDF-Datei heruntergeladen werden. In der PDF-Datei berichte ich auch über einen Gleisbesetztmelder, das Projekt des GBM betreibe ich nicht weiter, da alle Steuerungen von meinem Multi-Board übernommen werden. Somit habe ich die Seite aus der Beschreibung meiner Steuerung entfernt.   Download    
Bitte die Änderung von R1 auf 68 Ohm beachten, da dies in den PDF-Dateien nicht berücksichtigt ist.
Siehe Schaltplan.
       
         
Bei Interesse, hier ist ein Link zu der alten Seite des Gleisbesetztmelders.        
1a. Gleisbesetztmelder        
         
Die Software für den ATtiny13 und das Layout der Leiterplatten ist in einer ZIP-Datei zusammengefasst.   Download    
         
RXL_V1.HEX   Software für den ATtiny13 der Reflexlichtschranke
       

 
Der OPTO-Reflex-koppler CNY70 lässt sich sehr einfach einbauen. 

Um die Anschlüsse zu schützen, sichere ich diese mit etwas Heißkleber. Dieser isoliert die Anschlüsse und verhindert das die Anschlüsse beim Einbau beschädigt werden.

   
     
     
Dafür passe ich den CNY70 in ein Schwellenstück ein, indem ich den Rand des CNY70 so weit entferne, das er genau in das Schwellenfach passt. Danach klebe ich das Schwellenstück auf den CNY70. Soll der Sensor in eine neue Trasse eingebaut werden, ist das nun kein Problem mehr.

Wird der Sensor dagegen in eine bestehende Trasse eingebaut, schneide ich nun die Gleissockel von dem Schwellenstück ab.
  Nun werden in der Trasse zwei Schwellen entfernt und dort mit einem 8mm Holzbohrer ein Loch gebohrt. Dieses wird dann an den CNY70 angepasst. Jetzt kann der Sensor in das Gleis eingesetzt und mit etwas Heißkleber gesichert werden. Wird der Rand noch mit ein wenig Schotter aufgefüllt und Farblich angeglichen fällt der Sensor kaum noch auf.
 
 
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