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Fahrstrom, Rechteck, Automatikblockbetrieb und Handregler

Mit Sicherheit vertragen die ICs keine Rechteckspannung. Aber nichts hindert Dich, den Kondensatorpuffer mittels Diode an die Fahrspannung anzuschließen. Dann gibt's keine Beeinflussung
 
Ich weiß jetzt nicht, wie Zucker das Ausgangssignal an UA auswertet.
Die Schaltung müßte aber auch mit PWM- Spannung gehen, der Ausgangsimpuls ist dann eben sehr kurz.
Und C1 stört dann nach meiner Meinung. (Hattest Du ja schon geschrieben)

Viele Grüße Wolfgang
 
Die Schranke soll zählen, die Striche unter der Lok.
Das soll zur Auswertung des überfahrenden Zuges dienen und die Bremsverzögerung der speziellen oder gruppenspeziellen, Lok führen, damit die Züge so ziemlich genau vor dem Vor-bzw. Hauptsignal halten. Das wiederum soll eine R-Kette über dem Integrator bewerkstelligen. Damit das geht, hab ich aus dem des Integrators nachgeschaltenem Negator OPV einen Subtrahierer mit Offsetspannung für die Ue min (3.3V) des als PWM fungierdenden 7555 gebaut. Und damit die Ue des 7555 an seinem PIN 5 auch obenrum (8.25V vor dem R-teiler) gleich bleibt, ist die Gegenkopplung des Subtrahieres als Log GK ausgeführt, besser vielleicht als Limiter zu bezeichnen. Die Einstellung der Bremsverzögerung ändert auch die Verstärkung des Integrators und damit die Ua des Integrators und des Negators, was zur Änderung der Ue am PIN 5 des 7555 führt.

Nun soll die Schranke aber auch mittels der Identifizierung als Fahrstraßensetzer arbeiten, heißt, der Zug, der nichts im Bhf zu suchen hat bzw. nichts am Bahnsteig verloren hat, wird umgeleitet.

3. Aktion - Achsen zählen.

Der Einfachheit halber wegen war der Gedanke, die Versorgungsspannung direkt am Gleis abzunehmen. Damit ist die Platzierung egal, der Ausgang hat halt nur einen Draht.

Der Ausgang wird auf einen Optokoppler gelegt. Er sorgt für die galvanische Trennung, zugleich für die Anbindung der verschiedenen Aufgaben.
Was der Optokoppler für eine Beschaltung benötigt wird sich zeigen.

Ob der IS471 mit der Rechteckspeisespannung zurecht kommt - man müßte es testen. Er sollte damit zurecht kommen, es nichts anderes als "an" und "aus" aber, der interne Oszillator, die Zählfreq, die IR LED und der/die abzutastenden Striche bzw Achsen kommen damit bestimmt nicht klar, weil genau im Moment der 0 Ub+ eine Zählung erfolgen muß. Von daher ist die Sache mit der Diode und einem Puffer-C, um aus der Rechteckspannung wieder eine Gleichspannung zu machen, schon gut.
Man muß hier auch bedenken, daß die Rechteckspannung zwar von der Freq her gleich bleibt, das Taktverhältnis sich aber ändert.

Der Optokoppler:
Fahrstrom Optokoppler.GIF

Mal abgesehen vom XP4151, der nicht mehr dabei ist und das Bild nur der Analogie nutzen soll - die Beschaltung des Opto1 in Verbindung mit T2:

Teilbild 1 (oben)
Es hat mich immer verwundert, daß am Ausgang des T2 kein ordentliches Rechteck herauskam, obwohl T1 eins lieferte. Ja klar, die LED des Opto leuchtet nach. Es ist in den Datenblättern eine Fallzeit (t-fall) von 4µs angegeben, das geht aber nur bei LED sofort dunkel. Diese ist aber nicht sofort dunkel. Die Simu Bilder sind leider gelöscht. In der Simu sah man einen richtig dicken Bauch.

Fakt ist, egal welchen Wert R14 hat oder ob man über den T des Opto einen Längsstrom nach Masse herstellt - die LED leuchtet nach.

Teilbild 2 (mitte)
Von daher kam mir die Idee mit der Umlenkrolle über T3.

Teilbild 3 (unten)
Das letzte Bild mit 160R für R14 und 220R für R22 sind optimale Werte für eine "Spitze" zur Ansteuerung von T2 und damit für eine absolut brauchbare Rechteckspannung.
Das sieht man hier ganz gut. Die gn Kurve ist der Eingang des Optos, die bl Kurve zeigt den Messpunkt an der Basis des T2.
D4 ist eine schnelle Diode zum Basis ausräumen.
Der Koppelfaktor liegt bei 120%, wobei der Diodenstrom mit 5mA, hinsichtlich der Lebensdauer, im sehr günstigen Bereich liegt

1701027996920.png

Wie der Opto nach der Aufbereitung des Reflexsignals beschalten werden muß, wird sich also noch zeigen müssen.
 
Meine Variante ginge nur, wenn Du das Ausgangssignal flankengesteuert auswertest.
Aber das geht bei Dir nicht, da Du auch die Achsen zählen willst.

Viele Grüße Wolfgang
 
Hab dem Rechteck an der Schiene die D12 angehangen, 2.8K als Last gegen Masse angeklemmt und 47µ zur Last // gelegt:
1701075500566.png

Ua Rechteck Schiene mit 10µs an, 90µs aus:
1701075171394.png

Ua nach der angehangen Diode D12:
1701075234278.png

beide Kurven:
1701075287445.png

Die Spannung nach der Diode bleibt schon ziemlich konstant, deswegen auch die 5ms Plot. Das könnte schon gehen aber ein 47µ als SMD Elko ist schon hoch, vielleicht paßt ein Tantal hin.
 
Reflex im Gleis 1.JPG
Reflex im Gleis 2.JPG
Reflex im Gleis 3 IR Led.JPG

IS 471 paßt
Tantal 100/16 paßt fast, ca 0.1mm über Schienenoberkannte
TSAL 4400 paßt zwar neben den IR Empfänger, guggt aber oben etwas raus.

Es gibt eine IR Diode IR 928-6C-F, die hat dieselben Abmaße wie der IS 471. Die beiden würden exakt nebeneinander passen und etwa 0.1 ... 0.2 mm unter Schienenoberkante liegen. Zudem hat diese IR Diode genau die selben Daten wie die TSAL von Vishay.

Die Platinenstärke beträgt hier im Bild 1.5mm, eventl geht es auch mit 0.5mm, dann senkt sich das Spiel um 1mm, jedoch ist die Gleisbefestigung dann etwas schwieriger, weil die dünnen Platten verdammt biegsam und wärmeempfindlich sind.

Hab mal gelesen, daß die JATT V60 die tiefstliegende Lok ist. Sie paßt hier aber ohne anzustoßen über den Tantal drüberweg. Gibt es noch tiefer liegendes rollendes Material ?
 
@zucker
Ich weiß jetzt nicht, was Du bei der Diode D12/C8/R31 oszillografierst. Es sollte doch der Verlauf der Spannung an C8 sein, die bei einer Ub=11V, einem Tastgrad von 10% und einer Frequenz von 10kHz bei einer Belastung mit 2,8k entsteht.
Die Spitzen im Oszillogramm entstehen bei ungenügender oder garnicht vorhandener Verbindung des Tastkopfs mit 0V .
Wenn man das beachtet, dann misst man nämlich so etwas an C8=4µ7 bei 6mA Laststrom:
PWM.jpg
Die Impulse werden von einem 555 erzeugt unddeshalb sinkt deren Höhe etwas mit der Belastung. Blau ist die 'Fahrspannung', hier ~14V und rot die Spannung an C8, 13V ohne irgendwelche Spitzen. Lässt man einen Spannungsabfall von max. 1V zwischen zwei Pulsen zu, dann kann man ohne Funktionseinschränkung der ICs auch 50mA(!) als Dauerlaststrom aus der Anordnung ziehen.
PWM1.jpg
Hier ist die Nullinie des zweiten Kanals wegen der besseren Sichtbarkeit nach unten geschoben und ist mit 2 bezeichnet.
Die Spannung beträgt jetzt 12V wegen der höheren belastung des 555-Ausgangs.
Vergößert die tatsächliche 'Brummspannung' an C8, sie beträgt nur ca 0,4V bei 50mA Last.
PWM2.jpg
 
Natürlich, da war bei mir der Takt noch auf 3µs "an" eingestellt. Wo nix ist, kann auch nicht viel rauskommen.

10Khz, 90µs aus, 10µs an, 11V Rechteck am Gleis, die gn Kurve ist nach D12 abgenommen, C8 47µ, Last R31 500R, Zeitachse 500µs
1701156127811.png

selbe Zeitachse, nur die Spannung nach D12
1701156232638.png

Zeitachse auf 5ms gesetzt, nach 2.3ms bleibt die Spannung konstant, der Ripple beträgt danach ca 20mV
1701156493309.png

Laststrom über R31, 500R
1701156765599.png

Also, das sollte funktionieren und Dank für die Fehlermeldung.
 
Nun ja, Fehler...
meine Osziloogramme sind auch nicht korrekt, weil unbemerkt der Kondensator auf dem Steckbrett die Verbindung verloren hatte und deshalb die frequenz nicht stimmt. Heute morgen schnell nochmal richtig oszillografiert und dann hängte sich WIN10 mit dem Velleman-Programm für den Oszi auf, so dass ich nicht die korrekten Diagramme abspeichern konnte. Ergebnis ist jedoch, dass man auch mit 4µ7 eine ausreichende Spannung für den Betrieb der Lichtschranke bei 50mA bekommt.
jetzt muss ich arbeiten und kann deshalb erst mal nichts 'veröffentlichen'
 
Nur schnell das zutreffende Oszillogramm für 4µ7 und 50mA nachgetragen:
Rot ist der 'Brumm' auf der Kondensatorspannung, er beträgt 1V~ bei einem Spannungsmittelwert von 11V=.
PWM.jpg
Da stört die Funktion der Lichtschranke überhaupt nicht.
 
Ja, das sieht doch gut aus.
Die Folie für die Testplatine ist gedruckt, die Ätze wird wohl morgen warm werden, hier noch mit TSAL 4400:
Wenn es paßt, dann sollte man die Platine von oben ins Gleis einfädeln und mit 4 Lötpunkten mit dem Gleis verbinden können. Vielleicht wär es gut die Platine auf 22mm Breite, statt der 11.4mm zu machen, um die Außenschwellen ankleben zu können. Das zieht aber nach sich, vorher den Einbauplatz zu definieren.

Reflexlichtschranke Platine 2.GIF

Was mir in der Simulation noch auffiel, eine normale 4001 für D1 hat Stromspitzen von gut 200mA, eine schnelle 1N4937 weist max 120mA auf und eine ganz flinke MUR120 kommt auf etwa 80mA. Das sind wirklich nur Spitzen, muß real gemessen werden, hat vielleicht auch keinen Einfluß, zumal der ESR des Elkos bzw Tantal (C1) unbekannt ist. Muß ich nachsehen ob der messbar ist, verwende dafür den Peak LCR45.

Taktweiterverarbeitung auf den OPV, so die Idee:
Reflexlichtschranke 2.GIF

Die Bauteilbezeichungen doppeln sich manchmal, der untere Teil der Schaltung mit den beiden OPV ist der Faulheit wegen reinkopiert, weil sich da sicher noch etwas ändert.
Da am Ausgang von OP2 sicher immer eine negative Spannung anliegt, dürfte es so passen, spart einen Haufen Umlenkrollen.

Wenn der Zähler ein Reset über den SRK erhält, Q0 H ist, wird sich in der GK des OP2 ein max R von fast unendlich einstellen, weil alle Durchgänge des 4016 (4066) hochohmig sind. Damit läuft der Bursche am Ausgang voll an die Ub- Grenze, Fahrstom wäre dann 70/30. Das macht aber nichts, weil der Zug durch ist, der Lösch-SRK am Ende des Blocks liegt, die Lok aber schon vom nächsten Block den Fahrstrom bekommt und für den neuen Zug im Block sowieso Fahrstrom vorhanden sein muß. Wichtig ist nur, daß die Reflexschranke vor dem Stop SRK bzw. Stopradkontakt des aktiven Blocks liegt.

Was eventl generell noch zu tun ist; eine Art Differnzierer mit einzubinden. Ein C zwischen dem Knotenpunkt Abgriff R16 und R15 gen Masse sollte schon auf das Anfahren wirken. Im Moment empfinde ich die Anfahrgeschwindigkeit als zu hoch.
 
Reflex im Gleis 4 Platine.JPG
Reflex im Gleis 5 Platine.JPG
Reflex im Gleis 6 Platine.JPG
Reflex im Gleis 7 Platine.JPG

LED ist zu hoch, muß die SMD IR LED mit selber Bauform wie der IS 471 hin. Damit liegt dann auch der Lichtaustritt und der Lichteintritt auf einer Achse, 90° zum Gleis. Damit dürfte auch die Achszählung möglich sein.
Zum Funktionstest wird es so erstmal passen.

Die Platine flutscht von oben her rein, soll mit dem Gleis mit kleinen Lötpunkten befestigt werden. Die Außenschwellen kann man ankleben.
 
Die Platine liegt schon auf der Grundfläche auf. Selbst wenn da noch 5mm Kork unter dem Gleis sind und dort, wo die Platine hin soll, der Platz ausgespart wird, würde es zur Versenkung nicht reichen. Außerdem ist man dann auf genau den vorher vorgesehenen Platz festgelegt.
Mit der 1206 LED IR ist alles frei platzierbar, da der Innenteil der Schwellen auch mit dem Skalpell ausgelöst werden kann, ohne die Außenschwellen zu beschädigen.
Zudem denke ich, daß für die Achszählung (sofern das überhaupt geht) die Achse der Lichtübertragung genau 90° zum Gleis sein sollte, da die Achse halt auch mit 90° zum Gleis steht. Das wird sowieso noch ein Akt, da nach Möglichkeit der Abstrahlwinkel der IR so eng sein sollte, wie eben möglich. Das Datenblatt schreib etwas von 40°, leider nicht auf welche Entfernung. Von der Sache her wären 2° gut, um die Dunkelphase zwischen den Achsen nicht zu verwischen. Von daher eine exakte 90° Reflexionsachse und ganz nah dran.
 
Einmal Realmessung der Versorgungsspannung aus dem Rechteck:

11V Rechteck am Gleis (Last R 120R ohmsch), Taktung 10/90, Diode 1N4148, Tantalelko 100/16, - verdammt, Lastmessung vergessen !

Tastkopf Kanal 1 10/1 abgesenkt, V/D 500mV
Tastkopf Kanal 2 1/1 normal, V/D 20mV (auf AC)
T/D 20µs pro Kästchen​

Reflex im Gleis 8 Oszi Spannung.JPG

selbes Spiel, T/D 10µs pro Kästchen:
Reflex im Gleis 10 Spannung T-D 10µs.JPG

Reflex im Gleis 9 Oszi Spannung Einstellung.JPG
 
Da geht was:

T/D bei beiden Oszis 20µs
Kurve 1 - Ua zur Weiterverarbeitung, hängt die gn LED mit 1.5K gegen Masse dran
Kurve 2 - U über der IR LED
Kurve 3 - Rechteck vom Gleis
Kurve 4 - Ub nach der Abnahme der Gleisrechteckspannung über eine 4148 und einen 100/16 Tantal

Bild 1 - keine Reflexion, Ua LED leuchtet, Ua = H
Reflex im Gleis 11 Oszimessung.JPG

Bild 2 - Reflexion, Ua Led leuchtet nicht, Ua = L
Reflex im Gleis 12 Oszimessung.JPG

Vidscho 1 - Reflexion mittels Papier, IR hängt da einfach so rum:
Anhang anzeigen Reflex im Gleis 13 reflex.mp4

Vidscho 2 - Vollgas Fremdlicht
Anhang anzeigen Reflex im Gleis 14 reflex Fremdlicht.mp4
 
Die Induktive Messung ist ja der Hammer. Vor ganz vielen Jahren hab ich mich mal mit einer Drahtschleife im Gleisbett befaßt, da ist der Haß. Auf die Idee die Stromzuführung zu messen, muß man erstmal kommen. :huld:

Neue Tests, verfeinertes Schaltbild, Strom durch die IR LED radikal gesenkt, Basisstrom von T1 ganz klein gehalten > eine sw Pinzette läßt die Reflexschranke kalt, auch direkt über den Linsenköpfen, eine weiße kleine Fläche läßt reagieren, auch die Achsen sind zählbar.
Die 3mm LED ist hier etwas daneben plaziert, muß auch ein Stück Schrumpelschlauch drüber bekommen.
Die Kupplungen des Wagens sind ab, stoßen an der LED Kuppe an.
Zwingend muß da die IR928 hin.

Reflexlichtschranke fein.GIF

Testvideo Achsenzählung

Anhang anzeigen Reflex im Gleis 15.mp4
 
@zucker
Falls Du nicht mit dem geringstmöglichen LED-Strom arbeiten musst (weshalb auch?), ist der Treibertransistor für diese unnötig, weil der PIN 4 der IS471 eine Stromsenke (~50mA Pulsstrom) darstellt. Die Bauteile könntest Du einsparen
 
Wenn ich die LED direkt auf den IS471 klemme, dann ist der Strom zu hoch, die LED zu hell. Möglicherweise kann man den Vorwiderstand von 2.2K, der jetzt R3 ist, dort seriell einbinden. Das müßte ich versuchen, dann kann T1 natürlich weg. Andererseits ist es aber auch fein einstellbar, denn die Beuteilstreuungen sind unbekannt.
 
Du hast einen Tastgrad von 6% bei der IR-LED, also IR-Blitze von 8µs Dauer bei 130µs Wiederholzeit. Falls das zu starke Ausleuchtung ergibt, reicht zur Stromverringerung ein Vorwiderstand zur IR-LED
 
Ich habe bis jetzt immer nur gelesen und möchte mich mal zu Wort melden. Bin bei eine kleine Bahn auf zu bauen, soll analog bedient werden. Diese Elektronik ist sehr gut beschrieben und erklärt, eine Frage habe ich dennoch. Im ersten Beitrag erste Zeichnung/Schaltplan der C6, soll dieser Elko die blaue und die schwarze Masse voneinander trennen.? Für mich wäre das die einzige Erklärung.
 
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