Lichtschranke für Eisenbahn

[Fabian-B.]

Hallo erst einmal,

angemeldet bin ich diesem Forum zwar schon was länger, aber gesagt hab ich noch nie was ;-). Deswegen jetzt ein HALLO an alle...

So jetzt zu meinem Anliegen. Ich möchte an der Eisenbahn meines Bruders (Spur N - Fleischmann Gleis) gerne Sensoren unterbringen, die erkennen ob sich ein Zug auf dem Gleis befindet. Im Internet bekommt man ja ganz hübsche Anregungen und ich bin zu dem Entschluss gekommen, dass ein Reflexkoppler de beste Methode wäre.
Zuerst wollte ich ein CNY70 unter das Gleis setzen, nur leider ist dieser Tageslicht empfindlich.

Nun zur Frage: Gibt es eine Alternative, um die Züge zu erkennen?
Am besten wäre ein Phototransistor oder Diode in Verbindung mit einer OR-Diode. Beides müsste unter das Gleis (nur zwei Löcher im Gleisbett).

Welche Bauteile könntet Ihr mir empfehlen, die nicht Tageslicht-empfindlich sind? Oder ginge es doch mit einem CNY 70 und externer beschaltung (habe auch schon den IS471 in betracht gezogen)? Am liebsten wäre mir eine sehr preiswerte Lösung.

Ich hoffe ich poste hier nicht falsch oder doppelt. Falls die Frage schon mal gestellt wurde wäre eine Verlinkung ganz nett...

Mit freundlichen Grüßen
Fabian

[pongi]

1. Möglichkeit: eine Lichtschranke, die vom Zug unterbrochen wird, eine einfache Lösung, aber wie ich sehe, willst Du die Sensorik unterm Gleis haben

deshalb die 2. Möglichkeit:

Das Signal mit einer Trägerfrequenz modulieren. Also die Sendediode periodisch an-und ausschalten. Wenn am Ausgang ein Signal mit der selben Frequenz erkannt worden ist, wurde das Licht reflektiert --> Zug am Gleis

Die Frage ist noch, wie Du die äußere Beschaltung geplant hast, was mit dem Signal dann noch geschehen soll. Ist da ein uC vorgesehen? In dem Fall ist die Möglichkeit mit dem modulieren gut zu implementieren.

Weiters könnte man noch Filter einsetzten, die nur ein bestimmtes Lichtspektrum durchlassen (IR oder UV zb), und damit dann ein diskretes Signal ohne modulieren erzeugen.

Wenn kein uC vorgesehen ist, könnte man bei der Modulierungsmethode noch einen Hochpass einbauen, und dann das Signal glätten, dann hast Du auch ein diskretes Signal ohne uC.

Hängt also stark davon ab, was Du haben willst.

MfG

pongi

[Fabian-B.]

Hallo pongi,

also es ist ein Chip vorgesehen (ob der hier so gern gesehen wird ;-) > ein Picaxe). Könnte ich also meinen Favoriten, den CNY 70 behalten? Aber wie müsste ich das Programm schreiben...

Mit freundlichen Grüßen
Fabian

[vohopri]

Hallo Fabian,

ein tsop 1840 wäre Tageslicht unempfindlich. Reagiert auf moduliertes Infrarot. Näheres im Datenblatt.

grüsse,
Hannes

[pongi]

Ich kenn mich zwar nicht mit Pic aus, aber ich nehme mal an, dass er sowohl Hardware zur PWM-Generierung, als auch externe Interrupts, und Timer besitzt.

Ein einfaches Programm würde so ausschauen:

1. PWM mit einer festgelegten Frequenz, Duty-Cycle 50%, damit ist die Zeit, die die Diode leuchten bzw. nicht leuchten soll festgelegt
2. Ausgang des CNY70 an den externen Interrupt, jede Flankenänderung triggert einen Interrupt
3. Kommt eine Änderung von 0-1, wird ein Timer gestartet, bei einer Änderung von 0-1 Timer gestoppt
4. Entspricht der Timerwert der Periode des angelegten Signals (mit einer Toleranz von sagen wir 10%), hast du ein Zug am Gleis. Wenn nicht, dann nicht. Der Timer sollte so ausgelegt werden, dass die erwartete Periode ungefähr 50% des Zählerwerts entspricht. Einen Zählerüberlauf müsstest Du auch irgendwie berücksichtigen.

Da ich wie gesagt mich mit Pic nicht auskenne, kann ich mit keinen weiteren Details dienen...

Selbstverständlich ist ein TSOP1840 wie von vohopri erwähnt, auch zielführend, der ist dür eine Frequenz von 40kHz im IR-Bereich empfindlich. Da bräuchtest Du also noch eine IR-LED, die Du mit 40kHz schaltest.

gruss

pongi

[Teri]

Wie wäre es mit einem Reed-Kontakt?
Du muss nur einen Magneten unten an der Lok anbringen.

LG
Teri

[Fabian-B.]

Nabend,

Danke erstmal für die Antworten! Das mit dem Chip ist eine geniale Idee, aber bis auf eine Ausnahme besitzen sie alle keinen Timer und der mir zu schade (viele unbenutzte I/O-Pins). Aber mal gucken vielleicht krieg ich das irgendwie hin ;-). Fände ich persönlich die beste Lösung.

Zu dem tsop1840: Ist fast noch besser als der CNY 70 (aus meiner Sicht :-)). Aber gibt es nicht noch einen anderen Phototransistor der auch bei Reichelt vertreten ist?

Gruß
Fabian

P.S.: Das mit dem Reedkontakt finde ich nicht so gut, da ich dann unter jeden Wagon einen Magneten machen müsste oder es wird halt nur die Lok erkannt (trotzdem Danke).

[pongi]

Ohne Timer gehts natürlich auch, dann ist es halt aufwendiger, da du es softwareseitig lösen musst. (in jedem Takt Variable erhöhen, etc.)

Aus dem Frequenzsignal könntest Du mit einem geeigneten Filter die Modulierfrequenz herausfiltern, es glätten, und dann als normalen IO-Pegel dem uC geben.

[Fabian-B.]

Okay, dann werd ich wohl mal drauf los programmieren und testen was so geht ;-). Aber heute nicht mehr...

Danke!! Gruß
Fabi

[Besserwessi]

Man kann auch den LM567 benutzen um eine Modulierte Lichtschranke aufzubauen. Gint es z.B. als Bausatz von ELV. Als Sensoren könnte man den CNY70 der eine andere Kombination von IR LED und Phototransistor mit Filter nehmen.
Die Empfänger für Fernsteuerungen TSOP18xx oder ein paar andere (gibt es auch bei Reichelt) wäre auch eine Möglichkeit. Man braucht dan nur noch einen Oszillator für alls LEDs auf der Anlage.

[Fabian-B.]

Ich könnte jetzt z.B. dieses Bauteil nehmen: TSOP 1740. Dann müsste ich nur noch ein passendes Signal erzeugen, welches die IR-Led's ansteuert (wie müsste so eine Schaltung aussehen?).

Bei der anderen Variante über den LM567 müsste ich den Picaxe so programmieren, das er das Signal entschlüsselt, oder? Gibt es dafür nicht auch einen Baustein (zum decodieren)?

Danke...
Fabi

[ähM_Key]

Nimm doch einfach den IS471F und das Problem ist gelößt ;)
Selbst auf einem gut ausgeleuchteten Spielfeld funktioneren die noch ganz gut (mit den richtigen Dioden+Vorwiderstand). Soo viel Tageslicht (gleißende Sonne) wird ja nicht auf der Bahn sein, oder? Ansonsten einfach ausprobieren :)

[recycle]

also es ist ein Chip vorgesehen (ob der hier so gern gesehen wird > ein Picaxe). Könnte ich also meinen Favoriten, den CNY 70 behalten?

Falls ein Picaxe auch analoge analoge Eingänge gäbe es noch andere Möglichkeiten:

Das "störende" Tageslicht, könnte man z.B. auch nutzen, denn wenn der Zug über dem Fototransistor steht fällt es weg. Das funktioniert natürlich nicht, wenn man die Eisenbahn auch im Dunkeln benutzen will.
Das Tageslicht kann man in bestimmtem Umfang auch rausrechnen indem man abwechselnd mit eingeschalteter und abgeschalteter LED misst oder die Messwerte mehreren Fototransistoren vergleicht, wenn man sowieso mehrere anbringt.
Statt der Helligkeit könnte man auch die Helligkeitsänderung auswerten, die trotz Störlicht auftreten dürfte, wenn der Zug die Reflexlichtschranke überfährt.

[vohopri]

Hallo Fabian,
mit einem tsop 1738 o.ä. kannst du beispielsweise einen retriggerbaren timer mit einem 555 ansteuern, der dir für eine bestimmte Zeit das Signal am Bahnübergang leuchten lässt. oder du setzt eine bistabile kippstufe, die den Block für nachfolgende Züge sperrt. Eine zweite gleiche Reflexlichtschranke beim Verlassen des Blocks kann die bistabile Kippstufe wieder zurücksetzen.

Oder du wertest die Ausgänge von mehreren solchen Reflexlichtschranken mit tsop 17xx mit einm Mikroprozessor aus.

Es komt darauf an, was du machen willst. Jedenfallst brauchst du keinen Verstärker danach und keine Frequenzselektion, da kommt schon ein Schaltsignal raus.

grüsse,
Hannes

[Fabian-B.]

Guten Morgen,

also die Idee mit dem Lichtsensor ist zwar nicht schlecht, aber was passiert wenn die Beleuchtung der Wagons (bzw. der Lok) an ist? Ich könnte mir vorstellen, dass es zu Problemen kommt...

Könnte man den tsop1738 überhaupt als Reflexlichtschranke verwenden? Das Bauteil müsste ähnlich wie ein CNY70 funktionieren nur halt ohne Fremdlichtstörung. Kennt der tsop1738 nur ein/aus Zustände? oder liefert er auch analoge Signale (der Picaxe kann analoge Signale lesen)?

Ich müsste ja ein passendes Signal erzeugen um den tsop1738 durchzuschalten, nur wie kann ich das machen...

Dankeschön!!! Gruß
Fabi

[pongi]

Tageslicht wird sich in einem Gleichssignal wiederspiegeln. Den kann man mit einem Hochpass (Kondensator in Serie) herausfiltern. Dann mit einem weitern RC Glied Spannung glätten (siehe f/U Umsetzer), und schon hast Du wieder ein analoges Signal vom CNY70.

Für den TSOPxxxx kannst Du mit einem NE555 Timer eine Frequenz generieren.

[Hubert.G]

Vorsicht mit TSOP, die sind dafür ausgelegt Protokolle wie RC5 oder NEC zu übertragen. Es gibt nur ein/aus. Ein kontinuierliches Signal wird ab einer gewissen Länge als Störung ausgewertet. Datenblatt beachten.

[Besserwessi]

Das mit dem Kontinuierlichen Signal könnte ein Problem sein. Das Datenblatt gibt da eine Begrenzung an. Man müßte testen ob diese Begrenzung wirklich kritsich ist, oder nur die Ansprechzeiten verlängert werden. Sonst müßte man halt ein etwas komplizierteres Signal für die IR Leds wählen (entweder direkt vom Controller oder Controller + NE555).

Der LM567 würde schon die Signalauswertung übernehmen. Man braucht aber eventuell noch etwas Verstärkung zwischen Phototransitor und NE567.

[Fabian-B.]

Hallo,

habe gerade ein wunderbares PDF gefunden: LINK (http://www.elv-downloads.de/service/manuals/MRL/53799-MINI-LICHTSCHRANKE_KM.PDFurl)

Viel verstehen kann ich zwar nicht, aber der Bausatz ist auch zu teuer (für die Serienfertigung ;-)). Aber die bei E** haben es hinbekommen, also müsste eine Ansteuerung mit einem Chip auch kein Problem sein (ich werd einfach mal ein bisschen herumtesten).

Falls euch noch irgendwas kreatives einfällt, oder wie man den Picaxe richtig programmiert, dann immer her damit :-)...

Vielen Dank für Eure Bemühungen
Mit freundlichen Grüßen
Fabi

[Besserwessi]

In dem Link ist die Typische Schaltung einer Lischtschranke mit dem NE567 oder LM567 (sind fast gleich). Den ICM7555 braucht man für eher langsame Züge wohl nicht. Für mehrere Lichtschranken könnte man auch einen Gemeinsamen Oszillator für alle LEDs nehmen. Im Prinzip ist das nicht viel anders als intern im IS471 oder den TSOP... , nur etwas flexibler. Wenn man einen TSOP.... von der Größe gut unter die Schiene kriegt, sollte das die einfachste Lösung sein. Eine kleine IR LED sollte sich schon finden lassen.

[vohopri]

Hallo Interessierte!

Also den tsop 1840 hab ich gründlich getestet, weil ich ihn in meiner ir Fernsteuerung einsetze. Bei sehr geringem Abstand zur sendediode kann ich sogar ein kontinuierliches 40khz Signal verwenden, bei weiterem Abstand brauche ich Bursts, wie im Datenblatt beschrieben.

Die Bursts würde ich mit 2 Stück 555 generieren. Nr 1 hat die 40 khz (beispielsweise, je nach typ anders) und nr 2 schaltet den 1. ein und aus mit 0.6 ms Pulsdauer und gleich viel Pausendauer, wie im Datenblatt beschrieben. Mit diesem optischen Signal erreiche ich aber eine so grosse Reichweite, dass ich mit einer Ir Diode pro Zimmer, die gegen die Zimmerdecke strahlt, alle Tsops unter den Schienen bedienen kann.

So eingestzt habe ich keine Reflexlichtschranken, sondern Lichtschranken. Das geht aber ebenso gut und ist recht günstig, weil ich einige Sendedioden einspare.

grüsse,
Hannes

[ähM_Key]

Was ist nun eigentlich am IS471F so schlecht? Zu teuer oder WILLST du basteln? ;)

[Fabian-B.]

Hallo,

tut mir leid dass ich nicht geantwortet habe. Diese Homepage könnte ich aus irgendeinen Grund nicht öffnen...!?

So nun zum Thema: Zu deiner Frage > Beides. Ich basteln gerne, würde es in diesem Fall aber gerne nicht soooo verstärkt betreiben. Das Hauptproblem ist das Geld, weil: 1) Mein Bruder nicht so viel von seinem Taschengeld opfern will. Und 2) das ganze ab einer bestimmten Menge mit den IS471F ziemlich teuer werden kann. Aber.. ich glaube viel preiswerter bekommt man es eh nicht hin (zu mindestens so einfach ;-)).

Vielen Dank!!!
Fabi

[Besserwessi]

Die Lösung mit dem TSOPxxxx sollte die Preiswerteste sein, wenn man mit einigen wenigen LEDs als Sender auskommt. Das Sendesignal könnte der Kroller ganz allein erzeugen oder mit einem NE555, der auch gleich als Treiber dient.

[Fabian-B.]

Hallo Besserwessi,

okay dann werde ich wohl die Variante mit dem TSOP nehmen.

Es wäre total nett wenn man mir allerdings irgendwie einen Aufbau liefern könnte (wüsste jetzt nicht, wie ich die Schaltung aufbauen sollte). ;-)

Mit freundlichen Grüßen
Fabi

[Besserwessi]

Habe gerade gesehen das die TSOP... doch recht groß sind. Als elektrisch fast gleiche alternative, aber etwas kleiner gibt es noch den SFH5110-36 (bei Reichelt für 64 Cent). Wird aber tortzdem eng bei Spur N. Eventuell müßte man den Sensor in die Platte versenken und nur ein Loch in die Schiene Bohren.

Die Schaltung sollte recht einfach sein:
unter die Schienen kommt je eine Empfänger, eventuell mit Kondensator an der 5 V Versorgungsspannung. Die Signale von den Empfängern gehen zum Microcontroller. Der Mikrokontroller schaltet über den Reset Pin einen NE555 Oszillator mit der Passenden Frequenz (36kHz), jeweils kurz vor der Messung kurz ein. Vom Oszillotor werden IR LEDs zur beleuchtung angestuert. Wieviele IR Leds man brauchen wird, und wo, hängt von der Anlage ab. Eine die an die Decke Leuchtet könnte für alle frei zugänglischen Stellen reichen, für Tunnel oder wo sonst Schatten ist, müßte man dann noch ein paar extra nehmen.

[Fabian-B.]

Hallo,

so wie du es vorgeschlagen hast, mit dem versenken in der Platte hatten wir es uns auch überlegt. Weil das Schienenprofil ist doch sehr klein.

Die Belegung scheint ja wirklich SEHR einfach zu sein, was mir äußerst gelegen kommt ;-). Nur kann man überhaupt ein Signal senden und es erst etwas später wieder auslesen (ist die Verzögerung so groß)?

Mit freundlichen Grüßen und Vielen Dank...
Fabi

[Besserwessi]

Das wird schon etwas Verzogerung geben durch die Filterfunktion der Elektronik, nicht durch den Laufweg des Signals. Angegeben sind typsich 6 Perioden also ca. 150 us. So ein Controller braucht nur ein paar Mikrosekunden um ein Signal zu Testen.
Ganz so war das aber auch nicht gemeint. Man wird eher mit dem Signal Senden Anfangen, dann etwa eine Millisekunden warten, dann Auslesen und dann mit dem Senden aufhören. Das ganze eventuell noch 2 mal Wiederhohlen um sicher zu gehen.

[Besserwessi]

Das wird schon etwas Verzogerung geben durch die Filterfunktion der Elektronik, nicht durch den Laufweg des Signals. Angegeben sind typsich 6 Perioden also ca. 150 us. So ein Controller braucht nur ein paar Mikrosekunden um ein Signal zu Testen.
Ganz so war das aber auch nicht gemeint. Man wird eher mit dem Signal Senden Anfangen, dann etwa eine Millisekunden warten, dann Auslesen und dann mit dem Senden aufhören. Das ganze eventuell noch 2 mal wiederhohlen um sicher zu gehen.

[Fabian-B.]

Hallo Bessi,

dann werde ich das ganze jetzt wohl in Angriff nehmen. Nochmal Danke für die Antworten (auch an die anderen). Wenn ich Fragen habe, meld ich mich einfach nochmal.

Mit freundlichen Grüßen
Fabian

[Biene0815]

Hallo erst mal,

Ich bin neu hier und ich muss eine Facharbeit über Reflexlichtschranken schreiben ich hba gehofft ihr könnt mir helfen :oops:

Oder vllt hat schon einer eine Facharbeit darüber :cheesy:

Naja ich bedanke mich jetzt schon mal über eure Hilfe O:)

[Fabian-B.]

Hallo,

wo genau Brenns den... Musst du eine Arbeit allgemein über Reflexlichtschranken schreiben oder solltest du auf einige Typen speziell eingehen.

Vorerst würde ich allerdings lange in Google suchen und mich belesen. (Tja so ein kluger Spruch O:) )

Mit freundlichen Grüßen
Fabian

[Biene0815]

Ich muss allgemien darüber schreiben :-(

Ich hba mich vertan in der Aufgabenstellung steht ich soll über Infratotlichtschranken schreiben. Aber da sind ja Sender und Empfänger auch in einem Gehäuse also ist das ja nicht so schlimm ;-)

Hoffe ich zumindestens

[Fabian-B.]

Hallo,

also bei Infrarot Lichtschranken gibt es beide Arten. Lichtschranken mit Sender und Empfänger als eine Einheit aber auch getrennt (meist eine höhere Reichweite).

Mit freundlichen Grüßen
Fabi

[Biene0815]

Ich hab jetzt mir den in einem Gehäuse angefangen

ok dann werde ich mal wieter schreiben