Reflektions Lichtschranke

[sabahn]

Hallo Forumgemeinde,
ganz herzlichen Dank für die vielen Postings. Ich bin ganz heiß auf die fertige Schaltung, sobald die häusliche Renovierung abgeschlossen ist geht es los.
Sollte es mit Reflexfolie nicht gut genug funktionieren, dann könnten die Einsatzfahrzeuge auch eine Infrarotlicht-SMD-Leuchtdiode unter dem Fahrzeugboden haben.

[Brillentraeger]

Hallo an alle Reflektions - Lichtschrankenbastler,

die Sache mit der Reflektionslichtschranke hat mich ehrlich gesagt bei meiner Ehre gepackt, deshalb musste ich das einfach auch ganz zu Ende bringen.

Als erstes Datenblatt der ELI TR8307 (die Reflektionslichtschranke mit der alles begonnen hat) auseinander klamüsern. Das besagt in Fig. 7 Seite 6, dass der Abstand zwischen dem Sensor und dem Reflektor bei 0,7mm im Optimum liegt. Der Bereich in dem aber immer noch was geht, geht bis 5mm und das ist das was ich herausholen wollte.

Weitere Vorgaben: die Schaltung soll mit so ziemlich jedem beliebigen 5V Kleinsignalrelais funktionieren, deshalb habe ich eines genommen, dass sehr ungünstig ist – das FARNELL Best.Nr. 9913734. Dieses hat nur 45 Ohm Spulenwiderstand und benötigt aus diesem Grund einen relativ hohen Einschaltstrom. Normal liegt der R bei solchen Relais um das 3 -4 Fach höher, der Ansprechstrom also kleiner.

Als nächstes Strom durch die Sende LED einstellen… 1,6V und 20mA lt. Datenblatt – bei 5V Betriebsspannung macht das 170 Ohm – gewählt 180 Ohm.
Danach Schaltung aussuchen, habe mich für einen sogenannten Emitterfolger entschieden, dazu Grundschaltung des Arbeitstransistors Emitterschaltung im A Betreib. Siehe Schaltbild.

Dazu hab ich mir 2 von den Reflexlichtschranken und ein paar Bauteile bei Reichelt dazu bestellt.

Um die optimale Reichweite heraus zu holen sollte der Fototransistor wenig Bürde betrieben werden.

In dieser Konfiguration erreicht man mit einen BC517 (Stromverstärkung 30000 Fach) die größte Reichweite von 4,5mm mit einer CD als Spiegel. Die Schaltung reagiert bei 4mm sogar auf eine Stecknadel. Ändert man das Relais auf eines mit 180 Ohm Spulenwiderstand kann man den R2 auf 6,8k vergrößern und kommt auf 4,8mm mit der CD und auf 4,4mm mit der Stecknadel. Ändert man den Transistor auf einen BC547C (ungünstiges Relais, Stromverstärkung 750 Fach) muss man die Widerstände R2 und R3 verkleinern (sonst zieht das Relais nicht mehr an), dadurch leidet die Reichweite und man kommt gerade mal auf 1,2mm mit CD.

Sonstiges: Dieser Sensor ist wenig fremdlichtempfindlich, also super für eine Modellbahn mit sich ändernden Lichtverhältnissen geeignet, der BC517 ist ein Darlington und ich hoffe 4,5mm genügen für das CAR System…

Grüße vom Hesselberg Jürgen (VJ)

[sabahn]

Na das ist aber ein Beitrag, danke. Wieviel Zeit hast du da dran gehangen... Ich verspreche diese Schaltung auszuprobieren. Die Idee mit der CD ist super.

Günni hat mir auch sehr geholfen, besten Dank noch mal. Im Moment funktioniert Günnis Schaltung mit Relais gut, der Praxis-Autotest steht aber noch aus. Je größer der mögliche Abstand, um so besser natürlich.

Wenn alles geht, mache ich, Euer Einverständnis vorausgesetzt, eine kleine Doku drüber für Youtube. Sobald der Beitrag fertig ist, könnt ihr es hier als erste lesen.
Mit Hilfe dieser Schaltung werde ich die Feuerwehren aus dem laufenden Verkehr "picken" und in die Feuerwache abbiegen lassen. Ich bin ganz heiß, dass alles fertig, wird aber die Arbeit stört immer so beim basteln...

[cab]

Hallo Brillentraeger,

ich habe ja nun auch schon was zum Thema geschrieben und rechne Dir Deinen Einsatz hoch an. Aber ein paar Anmerkungen möchte ich noch zu Deiner Schaltung machen. Mal abgesehen davon das nur aus pnp-Transistor einen npn-Transistor gemacht hast, eigentlich wesentliches nichts geändert. Ich habe ähnliche Versuche schon mit der Reflexionslichtschranke SFH920x gemacht und ebenfalls hohe Verstärkungen benutzt um die Empfindlichkeit zu steigern, leider schlug das aber immer ins Gegenteil um sobald die Sonne (oder ähnlich warme Lichtquellen) wieder hinter dem grauen Alltag oder dem Basteltisch hervorkam und alles zu nichte machte. Desweiteren ist der Einschaltstrom eines Releais immer niedriger als dessen Endstrom (weil es eine Induktivität ist). Das heißt bei Deinem angegebenen Relais mit 45Ohm und einem Spannungsabfall von 1V über Uce (wegen Darlington-Schaltung) bleiben nur noch 4V für das Relais übrig (das könnte schon bald knapp werden). Das ergibt einen maximalen Strom von ca.90mA. Geteilt durch die Verstärkung von 30000 ergibt das einen Basistrom von etwa 3µA. Als Basisspannung benötigt der Transistor etwa 1,4V. Der parallele Widerstand von 10kOhm benötigt dabei einen Ableitstrom von 140µA (ca.50 mal mehr als der Basisstrom). Das wiederum bedeutet das Du die Stromverstärkung des Transistors von 30000 auf 600 reduzierst. Zugegeben der Widerstand R2 in meiner Schaltung ist etwas niederig. Hier wär ein höhere Wert (10KOhm bis 200KOhm)sinnvoll. Für maximale Empfindlichkeit kann man ihn aber dann auch weglassen.
Der Kondensator von 1µF über der Spannungsversorgung, was soll der denn bewirken? Positiv wirkt sich die Erhöhung des Stroms durch die Infrarot-Diode aus.
So nun habe ich doch noch ziemlich viel geschrieben obwohl ich gar nicht wollte. Ich hoffe Du nimmst mir meine Einwände nicht zu krum und verbleibe mit freundlichem Bastelgruß .

Carsten

[sabahn]

Hallo Carsten,
danke auch für deine Schaltung, sie ist ähnlich Günnis und so ist die Lichtschranke im Moment auch aufgebaut. Um den Abstand zu vergrößern, habe ich mal ausprobiert wie weit ich gehen kann mit der IR-Leuchtdiode. Einen Probetag mit 8o Ohm bei 5V habe ich schon hinter mir, da wird sie aber nicht lange halten, wenn sie dann in der Strasse eingebaut ist. Jetzt habe ich 140 Ohm und, nach deinem Vorschlag, den R2 auf 39 kOhm und siehe da, der Abstand mit Pinzettenrücken ist jetzt 4mm (edit: 3mm damit das Relais schaltet). Weglassen kann man den R2 wohl nicht, dann fließt schon ein kleiner Strom ohne Einwirkung.
Es wird jetzt Zeit für einen Praxistest. Dabei kommt eine Steckverbindung an die ELI TR8307, die in der Strasse eingebaut wird, so dass ich einfach die Platinen wechseln kann. Dann probiere ich noch Jürgens Vorschlag aus.

Die Probleme mit Infrarotlicht haben wir bei der DC-Car Abstandssteuerung immer. Deshalb dürfen die Anlagen nie im Sonnenlicht stehen.

[sabahn]

Hallo günni, cab, brillenträger und charly!
Ich habe soeben den Praxistest absolut positiv abgeschlossen. Alles funktioniert einwandfrei nach günnis Schaltung, von cab optimiert. Einzige Änderung: R2 ist bei mir 39kohm. Mein Dank wird Euch ewig nachschleichen!
Anbei 2 Bilder: Unter den Feuerwehren klebt ein kleines CD-Stückchen. Die Infrarotdiode neben dem Fahrdraht ist eher dunkel gestellt, damit auch wirklich nur das CD-Stück auslöst. Bei voller Leuchtkraft löst alles aus was drüberfährt. Ein Drehpoti ermöglicht eine entsprechende Lichtanpassung. Ich bin begeistert!
Ein Video stelle ich bei myvideo ein.

[günni]

Moin,
herzliche Gratulation!

[sabahn]

Lieber Günni,
danke nochmal für deinen privaten Einsatz. Bei Gelegenheit revanchiere ich mich selbstverständlich.

[günni]

Moin Torsten,
gerne geschehen.

[Eisenbahner58]

Moin,so ein Projekt haben wir mal vor ewiger Zeit angestrebt und umgesetzt,
selbst im Spur Z-Betrieb reichten diese einfachen Möglichkeiten völlig aus


http://www.ees-hartz.de/Bahn/page4.htm

mfg,F.H.

[sabahn]

Anbei ein VIDEO um abschließend die Funktion zu zeigen. Auch wenn ich es schon oft gesehen habe, ist es doch immer wieder verblüffend wie sicher und schnell die Einsatzfahrzeuge aussortiert werden. Danke an alle, die geholfen haben!

[MV-I-P]

Uii da hätte die Feuerwehr fast einen Unfall gebaut!!

Schönes Video. Sehr gelungen!!

Nur eine Sache: Hat die Alarmsiere in der Station nicht einen viel höheren Herz unterschied?? Ich meine müsste der Ton nicht viel tiefer werden??

Gruß

Matthias

[sabahn]

Hi Matthias,
du hast recht, die Vorfahrtsregelung fehlt noch.
Die Sirene stammt aus dem Faller-Bausatz und ist im Dachstuhl fest eingebaut.

[MV-I-P]

Achso, ja dann. Toztdem gut gelungen.

Du köntest ja jetzt noch eine Polizei Station bauen, bei der die Polizei ausrückt, wenn das Feuerwehrauto wieder einen Unfall gebaut hat!

Matthias

[gaulois]

...
Anbei 2 Bilder: Unter den Feuerwehren klebt ein kleines CD-Stückchen. Die Infrarotdiode neben dem Fahrdraht ist eher dunkel gestellt, damit auch wirklich nur das CD-Stück auslöst. Bei voller Leuchtkraft löst alles aus was drüberfährt. Ein Drehpoti ermöglicht eine entsprechende Lichtanpassung. Ich bin begeistert!

Hallo Thorsten,
das finde ich eine wichtige Information. Damit könnte man ja, wenn man die Fahrzeuge unten an einer Stelle einfach nur weiß lackiert (hell eingestellte) Lichtschranken bauen, die bei jedem Fahrzeug eine Aktion auslösen und (dunkel eingestellte) Lichtschranken, die nur auf CD-Stücke reagieren.

Mit der Positionierung rechts und links des Lenkdrahtes wären dann schon vier Typen von Fahrzeugen zu unterscheiden, d. h. man könnte vier verschiedene Aktionen machen je nach Art der Markierung des Fahrzeugs.

Bei den weißen Streifen denke ich z. B. an einen Bahnübergang, vor dem ja alle Fahrzeuge halten müssen, wenn ein Zug kreuzt. Jetzt könnte man noch LKW von PKW trennen, Einsatzfahrzeuge bestimmen und noch eine Fahrzeuggattung bestimmen, die eine bestimmte Aktion macht. Die fünfte Fahrzeuggattung wäre dann der Bus, der von Faller ja einen Steuerungsmagneten mit bekommt.

Da ist schon einiges an Vielfalt auf der Anlage möglich.

Leider habe ich noch keine Möglichkeit, das in der Praxis zu testen, ich habe zwar eine Car-System-Teststrecke entwickelt, die auf einem Modul aufliegen oder auch separat alleine verwendet werden kann, aber die eignet sich vom Platz unter der Platte nicht für den Einbau solcher Geräte (die ich auch erst bestellen muss). Ich baue aber gerade an einem Time-Saver nach dem System von John Allan (mit einem Gleis mehr), wo ein Bü drauf kommt und hier käme die erste Variante einer solchen Schaltung zum Einsatz.

Ein sehr interessanter thread!

[TT-Toni]

...ist es doch immer wieder verblüffend wie sicher und schnell die Einsatzfahrzeuge aussortiert werden.

Ja, schön anzusehen... aber wie werden die dann wieder in der Wache auf die einzelnen Stellplätze einsortiert?
Einfach Stellplatz nach Zufallsprinzip oder wird da auch gezielt geordnet? Und vor allem wie bzw. mit was wird das geordnet?

[sabahn]

Hi Toni, hi Gaulois
Alle Fahrzeuge mit weißem Boden musste ich schwarz matt machen, damit sie nicht zufällig die Lichtschranke auslösen. Man könnte aber leicht Fahrzeuge unterscheiden mit Lichtschranken und Spiegel rechts oder links neben dem Draht.

Die Einsortierung der Feuerwehr-Einsatzfahrzeuge erfolgt nach Reihenfolge der Ausfahrt. Bei der Ausfahrt starten die Fahrzeuge von 1-4. Diese Reihenfolge wird bei der Einsatzfahrt nicht geändert, also fahren die Fahrzeuge wieder in dieser Reihenfolge ein. Mittels Hallsensoren im unterbrochenen Draht und Servosteuerung passiert immer folgendes: Das erste Fahrzeug auf 1, das zweite auf 2 usw., so dass jedes Fahrzeug wieder da einfährt, wo es ausgefahren ist.

Noch ein Tipp: Relaisschaltung mit Hallsensor
Ein Hallsensor TLE4905 braucht für die Funktion 5V. Bei Auslösung mit dem Magnetschleifer (richtige Polung beachten, Schrift nach unten) schaltet er minus durch. Mit diesem Schaltstrom kann man direkt ein bistabiles 5V Relais ansteuern und damit beliebige Schaltvorgänge ausführen, viel sicherer als mit dem Reedschalter.

[gaulois]

Hallo zusammen,
drei / vier Fragen hätte ich in dem Zusammenhang noch:

Welche Wattzahl brauchen die verwendeten Widerstände?
Welchen Nutzen hat die blaue LED? (optische Rückmeldung?)
Wie kriege ich am Besten aus den 18V AC, die aus dem Lichtausgang meines Märklin-Trafos kommen, die benötigten 5V DC? Müssen die geglättet werden, oder ist das irrelevant?
Wie ändert sich das Verhalten, wenn ich ein Relais mit 125 Ohm verwende?

Die Frage nach den 5V aus 18V rührt daher, dass ich Module und Segmente baue und nicht überall zusätzliche Trafos oder alte PC-Netzteile unterschrauben möchte.

Danke für die bisher schon zahlreichen Tipps!

[günni]

Moin,
wenn Du die hier gezeigte Schaltung meinst, reichen 0,25W aus.
Für die 5V, siehe beigefügte Schaltung. Kleinen Kühlkörper für den Spannungsregler nicht vergessen.
Glättung und Siebung sind erforderlich, siehe beigef. Schaltung.
Relais ist ok wenn es für 5V ausgelegt ist.

[günni]

Moin,
statt des 78S05 kann man auch den Schaltregler TSR 1-2450 verwenden. Kühlkörper und D1 können dann entfallen. Er ist pinkompatibel mit LM78xx Linearregler.