Persoonlijke instellingen

Detectieschakelingen: verschil tussen versies

Uit BeneluxSpoor.net - Encyclopedie
Ga naar: navigatie, zoeken
k (afbeeldingen anders ingedeeld vanwege scrollbalk aan onderzijde)
k
Regel 158: Regel 158:
 
|Omschrijving= Tillig schakelrails
 
|Omschrijving= Tillig schakelrails
 
|Omschrijving2= Roco Geoline schakelrails
 
|Omschrijving2= Roco Geoline schakelrails
||Bron= Conrad.nl
+
|Bron= {{Bron conrad}}
||Bron2= Conrad.nl
+
|Bron2= {{Bron conrad}}
 
}}
 
}}
  
Regel 171: Regel 171:
 
|Omschrijving= Fleischmann Profirail schakelrails  
 
|Omschrijving= Fleischmann Profirail schakelrails  
 
|Omschrijving2= Märklin schakelrails
 
|Omschrijving2= Märklin schakelrails
||Bron= Conrad.nl
+
|Bron= {{Bron conrad}}
||Bron2= Conrad.nl
+
|Bron2= {{Bron conrad}}
 
}}
 
}}
 
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 de schakelaar in de schakelrails gesloten worden, en zo een signaal geven aan onze overwegbeveiliging.
 
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 de schakelaar in de schakelrails gesloten worden, en zo een signaal geven aan onze overwegbeveiliging.
Regel 192: Regel 192:
 
|Koptekst= Voorzetlenzen voor LED's
 
|Koptekst= Voorzetlenzen voor LED's
 
}}
 
}}
 +
{{Link conrad}}
 
{{Link extern
 
{{Link extern
|Link= http://www2.conrad.nl/goto.php?artikel=187674
+
|Link= http://www.conrad-electronic.nl/tt/?tt=920_0_87491_&r=http%3A%2F%2Fwww2.conrad.nl%2Fgoto.php%3Fartikel%3D187674
 
|Omschrijving = Meer over Collimatorlenzen op de website van Conrad
 
|Omschrijving = Meer over Collimatorlenzen op de website van Conrad
 
}}
 
}}

Versie van 1 sep 2011 om 18:23

Hoofdpagina  Categorie-index  Index
Vorige | Volgende

Onder redactie van: BeneluxSpoor.net / Auteur: Fred Eikelboom


Sensoren voor detectie van naderende treinen

Voor 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-sensoren

Aandachtspunten

Bij 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
Overweg lichtsluis01.gif Overweg lichtsluis02.gif
Afbeelding: E16.02.07-01 Afbeelding: E16.02.07-02
Lichtsluizen foutief opgesteld Lichtsluizen goed opgesteld
Tekening gemaakt door: Fred Eikelboom Tekening gemaakt door: Fred Eikelboom

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.

Wanneer er naast het getekende spoor nog een ander spoor ligt, zou het kunnen dat de treinen op dat andere spoor ook door de sensoren gezien worden. Dan moeten we de hoek en de positie van de sensoren zodanig kiezen, dat die andere trein niet 'stoort' op de werking van onze overweg. Willen we echter dat de sensoren beide sporen 'in de gaten houden', dan moeten we er voor zorgdragen dat beide sporen goed door de sensoren gezien worden. Dat vereist soms enig experimenteren met de opstelling. Een overweging zou hierbij kunnen zijn, om de reflectie-Opto-sensoren in de treintafel te verzinken, en deze schuin- of recht naar boven te laten 'kijken'. Het hangt echter van de situatie op uw baan af, welke opstelling het beste is.

Typen Opto-sensoren

Er bestaan twee hoofdsoorten: Opto-sensoren die werken d.m.v. reflectie en Opto-sensoren welke 'aangestraald' worden door een LED of Infrarood-LED.

  • Bij de eerste zit in de behuizing van de sensor een 'ontvanger' (een lichtgevoelige diode of transistor) en tevens een 'zender' die een zichtbare of onzichtbare (infrarood)lichtstraal uitstraalt. Bij weerkaatsing van de lichtbundel zal de sensor actief worden. Er zijn echter ook sensoren die bij het wegvallen van de weerkaatsing actief worden. En ook bestaan er sensoren waarbij dit gedrag ingesteld kan worden, zodat we de keuze hebben tussen actief, of niet actief bij weerkaatsing van de lichtstraal.
  • Bij de tweede hebben we te maken met een aparte 'ontvanger' (een lichtgevoelige diode of transistor in de sensor) en een 'zender' (een LED, of een Infrarood-LED, welke licht uitstraalt). De 'zender' en de 'ontvanger' bevinden zich op enige afstand van elkaar. Wanneer nu een loc of een trein tussen de 'zender' en de 'ontvanger' komt, zal de sensor actief worden.

Detectie d.m.v lichtsluis met IC

Voor 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'.

IS471F-01.gif IS471F-02.gif
Afbeelding: E16.02.07-03 Afbeelding: E16.02.08-04
Testschema van de fabrikant Zelfbouw lichtsluis
Tekening gemaakt door: Fred Eikelboom        Tekening gemaakt door: Fred Eikelboom

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 Ω (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 Ω. Bij 12 Volt voedingsspanning zou dit relais een minimale spoelweerstand van 2000 Ω moeten hebben.

Toepassing van een relais

Om 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 transistor 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 waarde van de voorschakelweerstand berekenen we als volgt: Stel, relaisspoelspanning is 12 V, stroom door relais is 60 mA (0,06 A) en de voedingsspanning is 16 Volt Over T1 valt 0,7 Volt We moeten hier een spanningsverschil van (16-12)-0,7=3,3 Volt wegwerken. Volgens meneer Ω berekenen we dan de waarde met de formule R=U/I. R = 3,3/0,06 = 55 Ω. Standaardwaarde volgens de E-reeks is 56R, dus die waarde passen we dan toe. Bij een relaisspoelspanning van 5 Volt en een voedingsspanning van 12 Volt, krijgen we: (12-5)-0,7 =6,3 Volt weg te werken. R = 6,3/0,06 = 105 Ω. Volgens de E-reeks hier een weerstand met een waarde van 120R toepassen, of (en dat trucje past de auteur nog wel eens toe) met de multimeter uit een aantal 100 Ω weerstanden een exemplaar selecteren dat minimaal 105 Ω is).


Collimatorlenzen Conrad 187674.jpg
Afbeelding: E16.02.07-05
Collimatorlenzen voor het bundelen van de lichtstraal van LED's
Bron: www.Conrad.nl


De reikwijdte

Volgens 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 schakeling

Wanneer 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 IC

Op 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.

Ontstoring

C1 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

650px
Afbeelding: E16.02.07-06
Detectie d.m.v. meldsecties
Tekening gemaakt door: Fred Eikelboom

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).

DHZ Detectorschema01.gif Detector01.gif Detector02.gif
Afbeelding: E16.02.07-07 Afbeelding: E16.02.07-08 Afbeelding: E16.02.07-09
Het schema van de zelfbouwdetector Eén condensator is geplaatst aan de onderzijde van het printje    Het prototype van de zelfbouwdetector
Tekening gemaakt door: Fred Eikelboom Foto gemaakt door: Fred Eikelboom Foto gemaakt door: Fred Eikelboom

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-set

Normaliter 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.
Doordat er door deze constructiemethode nog maar twee draden zijn, is er aan de onderzijde van de strokenprint een stuk minder te solderen.

Gemiddeld
Afbeelding: E16.02.07-10
Het maken van de zelfbouw diode-set
Tekening gemaakt door: Fred Eikelboom

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:
Draad van de diodes inkorten tot ongeveer 6 mm lengte en aan elkaar solderen (zie A, afbeelding E16.02.07-10). Herhaal deze handeling bij de andere twee diodes. Neem een platbektang met dunne, halfronde punten (zogenaamde telefoontang), en houdt de draad zo dicht mogelijk bij het bolletje (de behuizing) vast. Buig nu, zo dicht mogelijk bij het bolletje, de draad haaks om (zie B, afbeelding E16.02.07-10). Herhaal deze handeling bij de andere diode. Het andere diodepaar behandelt u op dezelfde wijze, maar nu moeten de draden iets verder van de bolletjes af omgebogen worden (zie C, afbeelding E16.02.07-10). De bedoeling is, dat de draden over het eerder gemaakte diodepaar heen vallen (zie D, afbeelding E16.02.07-10). Nu neemt u de 4K7-weerstand en legt deze op de diodes. Daarna draait u de aansluitdraden van de weerstand om de draden van de diodes (zie E, afbeelding E16.02.07-10), en soldeert u het geheel aan elkaar. Voor de duidelijkheid staat de weerstand hier onder de diodes getekend, op foto E16.02.07-09 ziet u de weerstand achter de diodes.

De werking van het geheel

De functie van de diodes in de diodeset

Bij 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 diodeset

De weerstand tussen de diodes in de afbeeldingen E16.02.07-07 en E16.02.07-10 heeft een dubbele functie.

  • Dient voor het instellen van de gevoeligheid van de PC817. Bij een hogere waarde reageert de PC817 iets eerder, en bij een lagere waarde zal deze iets later reageren.
  • Geeft een stukje van het digitale signaal (=de digitale informatie) door, dat door de stapspanning die over de beide in serie geschakelde diodes staat 'wegvalt'.

De weerstand zal omdat hij niet 'richtinggevoelig' is, in beide richtingen van de (wissel)stroom zijn werk doen en geeft dan ook in beide richtingen van de wisselstroom het digitale signaal door, en dat 50 keer per seconde (de frequentie van de netspanning is 50 Herz).
Let op! Bij toepassing van een diodeset voor detectiedoeleinden bij 'Analoog', kan de weerstand vervallen, omdat deze dan geen enkele functie heeft.


Detectie met schakelrails

Schakelrails Conrad 403614.jpg Schakelrails Conrad 244851.jpg
Afbeelding: E16.02.07-11 Afbeelding: E16.02.07-12
Tillig schakelrails Roco Geoline schakelrails
Bron: Conrad.nl Bron: Conrad.nl


Schakelrails Conrad 214585.jpg Schakelrails Conrad 213913.jpg
Afbeelding: E16.02.07-13 Afbeelding: E16.02.07-14
Fleischmann Profirail schakelrails Märklin schakelrails
Bron: Conrad.nl Bron: Conrad.nl

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 de schakelaar in de schakelrails gesloten worden, en zo een signaal geven aan onze overwegbeveiliging.


Detectie met Reedcontacten

Digitaal800px-Reed switch.jpg
Afbeelding: E16.02.07-15
Reed-contact
Bron: André Karwath en Wikipedia

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

Sjabloon:Link conrad
Voorzetlenzen voor LED's
Encyclopedie



Hoofdpagina  Categorie-index  Index
Vorige | Volgende
Contact met de redactie: Contact met de redactie