|
|
Detectieschakelingen: verschil tussen versiesUit BeneluxSpoor.net - Encyclopedie
Versie van 1 aug 2011 om 18:44
Onder redactie van: BeneluxSpoor.net
Sensoren voor detectie van naderende treinenVoor het detecteren van naderende treinen op onze modelspoorbaan kunnen we gebruikmaken van lichtgevoelige cellen (optosensoren), stroomdetectie, en sensoren die gevoelig zijn voor magnetisme (zoals reedcontacten en Hallsensoren). Hier krijgt u uitleg over het toepassen van een aantal van die sensoren. Opto-sensorenAandachtspuntenBij het aansturen van de regel-elektronica voor een overweg dienen we rekening te houden met voldoende afstand van de Opto-sensoren tot de overweg. Ook de positie van de sensoren is belangrijk. U moet ook rekening houden met de snelheid van de treinen. Wanneer een Opto-sensor te dicht bij een overweg wordt geplaatst, loopt u het risico, dat op het moment dat een trein passeert, de slagbomen nog niet volledig gesloten zijn. Het is dus zaak om ervoor te zorgen dat de Optosensoren zich op dusdanige afstand van de overweg bevinden, dat ook met de trein op topsnelheid, de AHOB geheel gesloten is, kort voordat de trein de overweg passeert. Ook wanneer de Opto-sensoren 'de verkeerde kant op kijken' zullen de slagbomen te laat gesloten worden/zijn. Theorie en praktijk
Op tekening E16.02.07-01 hierboven, zien we dat de sensoren dwars op de rails 'kijken'. Pas wanneer de trein die vanaf punt A bij punt B aankomt, zullen de bomen in beweging komen. Hetzelfde geldt wanneer de trein vanaf punt A bij punt C aankomt. Gevolg is dat de trein al op de overweg rijdt, terwijl de bomen nog niet volledig gesloten zijn. U moet er dus voor zorgen dat de trein eerder 'gezien' wordt. Dat kunt u doen door de sensoren verder van de overweg te plaatsen en ook door te zorgen dat de sensoren 'in de richting van de trein kijken' zoals in tekening E16.02.07-02 hierboven, aangegeven is. De trein komende vanaf punt A, zal nu eerder door het 'blikveld' van de sensor bij punt B of C rijden en daardoor zullen de bomen eerder dicht gaan. Typen Opto-sensorenEr bestaan twee hoofdsoorten: Opto-sensoren die werken d.m.v. reflectie en Opto-sensoren welke 'aangestraald' worden door een LED of Infrarood-LED.
Detectie d.m.v lichtsluis met ICVoor signalering van naderende treinen bij overwegen, kunt u ook zelf een lichtsluis bouwen en de lichtsluis met een S88-bezetmeldprint verbinden. Hierboven werden lichtsluizen toegepast voor het bewaken van een overweg. Een ander voorbeeld van toepassing van een lichtsluis is, het bij meerdere sporen - zoals bijv. parallel lopende sporen in een schaduwstation - samen met het programma 'Koploper' en één lichtsluis, de treinenloop 'in de gaten houden'.
Op de tekening in afbeelding E16.02.07-03 staat het originele schema van Sharp. Hierin is R1 de belasting. De minimale waarde voor R1 is 280 Ohm, bij een voedingsspanning van 5 Volt. Dit i.v.m. de maximale stroom die via pen 2 mag lopen. Sluiten we bijv. op de pennen 1 en 2 een relais aan, dan mag dit dus geen kleinere spoelweerstand hebben dan 280 Ohm. Bij 12 Volt voedingsspanning zou dit relais een minimale spoelweerstand van 2000 Ohm moeten hebben. Toepassing van een relaisOm nu veel meer vrijheid te hebben bij het kiezen van een relais, plaatsen we schakeltransistor T1 (zie afbeeldig E16.02.07-04). De basis van T1 verbindt u via een weerstand van minimaal 82K met pin 2. De Emitter van T1 verbindt u met pin 1 (de massa), en op de Collector van T1 sluit u een relais aan. De andere zijde van het relais verbindt u met pin 1 (de plus). Zolang nu de stroom door het relais niet hoger wordt dan 95 mA, kunnen we hier vrijwel elk relais toepassen. U moet nu alleen nog rekening houden met de spoelspanning van het relais en de hoogte van de voedingsspanning. Wanneer we bijv. een 5 Volts relais hebben en dit willen gebruiken bij een 12 Volts voedingsspanning, dan moet er in serie met het relais een voorschakelweerstand opgenomen worden.
De reikwijdteVolgens diverse berichten op Internet is de maximaal toegestane afstand tussen de IR-Led en de IS471F een metertje of 11. Of dat ook zo is, heeft de auteur niet uitgegeprobeerd (in de testopstelling werd een afstand van 80 cm moeiteloos overbrugd). Maar voor de meeste toepassingen in 'modelspoor-land' zal de reikwijdte vast wel voldoen. Mocht dat toch niet zo zijn, dan zijn er speciale voorzetlenzen, zogenaamde collimatorlenzen (zie foto E16.02.07-05), te koop, waarmee de lichtstraal van de IR-Led beter gebundeld kan worden (zie ook de link bij 'Meerinformatie'). De werking van de schakelingWanneer de lichtstraal tussen de IR-LED SFH409 en het IC onderbroken wordt, zal het relais aantrekken. Hiermee kunt u een spanning doorgeven (via een relaiscontact) naar bijv. een bezetmeldprint, een motor, of wat u maar wilt. U zou zelfs het relais weg kunnen laten en de Collector van de transistor rechtstreeks op een andere schakeling aan kunnen sluiten, maar of dat goed gaat is niet altijd zeker. Daarom past de auteur altijd een relais toe, dan worden de diverse spanningen mooi gescheiden. Het ICOp één van de brede zijden van het IC bevindt zich een klein 'bobbeltje'. Vlak onder dit 'bobbeltje' bevindt zich het lichtgevoelige gedeelte van het IC. De IS471F stuurt de SFH409 aan met een gemoduleerd signaal. Hierdoor is de schakeling niet- of nauwelijks gevoelig voor sterk omgevingslicht. Dit waarborgt een storingvrije en betrouwbare werking. Het IC werkt binnen een ruim voedingsspanningsbereik; namelijk van 4,5 tot 16 Volt. U kunt het IC dus vrij vaak op een bestaande (lees: 'reeds aanwezige') voedingsspanning aansluiten. OntstoringC1 en C2 dienen om eventuele stoorpulsen te onderdrukken. Deze stoorpulsen kunnen er voor zorgen dat het IC begint te 'klapperen', of onbetrouwbaar werkt. Deze ontstoorcondensatoren dienen dan ook altijd aanwezig te zijn in de schakeling. Voor C1 kunt u eventueel een 0,47 µF/35 Volt TantaalElco gebruiken. Deze neemt veel minder ruimte in beslag, én ontstoort stukken beter dan een gewone elektrolytische condensator (Elco). Detectie m.b.v. bezetmelders
Inplaats van lichtsluizen, kunnen we ook gebruikmaken van detectie m.b.v. meldsecties. We isoleren een stuk rails en sluiten daar een detectieschakeling op aan. We passen nu bezetmelders toe die werken op het principe van stroomdetectie, zoals de zelfbouwdetector (zie tekening E16.02.07-06 en de foto's E16.02.07-07 en E16.02.07-08).
Die detectieschakeling kan dan weer via een relais onze overwegbeveiliging aansturen. Let op! De lengte van het spoor tussen de punten A en B dient altijd groter te zijn dan onze langste trein. Ook dient er in de laatste wagen c.q. het laatste rijtuig een stroomgebruiker aanwezig te zijn. Die stroomgebruiker kan bestaan uit een LED of simpel een weerstandje van 10K. Ook kan, inplaats van een weerstandje, gebruik worden gemaakt van weerstandslak. Simpel een beetje weerstandslak op de plaats aanbrengen waar de isolatiering in het wiel zit. Door de weerstandlak contact te laten maken met het wiel en de as heeft dit hetzelfde effect als een weerstandje. Wel is het zaak om met een multimeter te controleren of de weerstandswaarde tussen de as en het wiel ongeveer de juiste waarde heeft. Is de waarde te laag, dan stroomt er 'kostbare' stroom nodeloos weg. Het verdient overigens aanbeveling om altijd twee wagens (of rijtuigen) achter aan de trein te laten meerijden die voorzien zijn van een stroomgebruiker. Dit omdat een loc vrij zwaar is en daarom goed contact maakt met de spoorstaven, maar het getrokken materieel een stuk lichter is. Daardoor bestaat de kans dat er, indien u maar één voertuig gebruikt, een korte onderbreking in het stroomverbruik is. Dit zou dan weer ongewenste effecten kunnen hebben, zoals bijv. het voortijdige openen van onze modeloverwegbomen. De beide condensatoren van 10 nF/50 V in afbeelding E16.02.07-04, dienen voor het onderdrukken van stoorpulsen. Die stoorpulsen kunnen afkomstig zijn uit het lichtnet, en/of veroorzaakt worden door bijv. het (uit)schakelen van wisselspoelen e.d. Diode D1 in afbeelding E16.02.07-03 is een zogenaamde 'blusdiode'. Het doel van deze diode is om de tegen-EMK-impuls te onderdrukken, die ontstaat bij het uitschakelen van de stroom door de relaisspoel. Door deze tegen-EMK-impuls onstaat een vrij hoge spanning, en die kan de transistor laten doorslaan, waardoor deze defect raakt. Daarom moet u in gelijkspanningsschakelingen altijd een blusdiode toepassen bij relais die verbonden zijn met een transistor, of een andere elektronische halfgeleidercomponent. Let op! De kathode van de blusdiode moet altijd aan de +zijde van de relaisspoel komen. De transistor in afbeelding E16.02.07-04 is een BC547C. De weerstand heeft hier een waarde van 22K. Dat is een richtwaarde. De waarde hangt mede af van de gevoeligheid van de detectorschakeling en de gevoeligheid van het toegepaste relais. Er is namelijk een verschil aanwezig tussen de diverse typen relais. Het ene 12 V-relais trekt bijv. bij 9,2 Volt aan en een ander type trekt bijv. bij 8,9 Volt aan. Om uzelf veel soldeer- en testwerk te besparen, kunt u inplaats van de 22K weerstand, een serieschakeling toepassen van een 2K2 weerstand en een 25K instelpot. Dan kunt u de schakeling heel snel op de juiste gevoeligheid instellen. Zelfbouw diode-setNormaliter steekt u de draden van de diodes en de weerstand door de gaatjes in de print en moet u op 10 plaatsen aan de (stroken)print solderen. Daar het de voorkeur verdient om zo weinig mogelijk aan gaatjesprint/strokenprint te solderen, (omdat de kans aanwezig is dat u tijdens het solderen per ongeluk een paar printsporen met elkaar verbindt), is de bijgaande oplossing bedacht.
Let op! Bij het ene diodepaar moeten de ringen op de diodes beiden naar links wijzen, en bij het andere diodepaar moeten de ringen op de diodes beiden naar rechts wijzen (zie D, afbeelding E16.02.07-10). U gaat als volgt te werk: De werking van het geheelDe functie van de diodes in de diodesetBij een diode hebben we te maken met de zogenaamde 'stapspanning'. Dit is het spanningsverschil dat over de diode staat, wanneer deze in geleiding is. De stapspanning is echter afhankelijk van het type diode én de hoogte van de stroom die er doorheen vloeit (de stroomsterkte). De stapspanning variëert dan ook tussen ongeveer 0,2 V en 0,75 V, afhankelijk van het type diode én de stroomsterkte. In de diodeset staan, per tak, twee diodes in serie, waardoor er een voldoende hoge spanning over de diodes ontstaat, om een achterliggende schakeling (zoals bijv. een S88-print) aan te sturen. Daar hier gebruik gemaakt wordt van twee antiparallel geschakelde takken, zal die stapspanning in beide richtingen van de (wissel)stroom over de diodeset aanwezig zijn. De functie van de weerstand in de diodesetDe weerstand tussen de diodes in de afbeeldingen E16.02.07-07 en E16.02.07-10 heeft een dubbele functie.
Detectie met schakelrails
Voor het detecteren van naderend materieel kunt u ook gebruik maken van schakelrails. Dit zijn korte stukken rails, waarin een schakelaar gebouwd is, meestal een Reed-contact. U plaatst vòòr- en na de overweg een schakelrails in het spoor. Wanneer materieel over de schakelaar rijdt, zal deze gesloten worden, en zo een signaal geven aan onze overwegbeveiliging. Detectie met Reedcontacten
Een Reed-contact is een zogenaamde pulscontact. Dit schakelaartje wordt geactiveerd door een magnetisch veld. Door een Reed-contact tussen de spoorstaven te plaatsen, zal wanneer een loc, trein of treinstel voorbij rijdt, welke voorzien is van een kleine magneet, het Reed-contact kortstondig een pulsje afgeven. Het Reed-contact is een klein schakelaartje in een, met gas gevuld, glazen buisje (zie foto E16.02.07-15 hierboven). Meer informatie
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
.jpg){kind=link}