Hallo zusammen,

ich bräuchte mal Eure Meinung zu folgender Idee:

Ich möchte auf meiner Märklin-H0-Bahn (M-Gleise, alles analog) eine Signal- und Weichensteuerung mit IR-Lichtschranken implementieren. Dazu habe ich folgende Bauteile:

1) IR-Diode 940 nm 30 ° 3 mm (EAN: 2050004903102)
2) Fotodiode 3 mm 1100 nm 3004M1C (EAN: 2050004903799) 840-1100 nm
3) NPN-Transistor BC546 (als Verstärker des Durchlass-Stroms an der Fotodiode)
4) Relais (Spulenwiderstand 720 Ohm, schaltet sicher bei ca. 18mA)

IR-Diode und IR-Fotodiode möchte ich am Rand eines Gleises nebeneinander anbringen (z.B. an einem Oberleitungs-Mast oder einem Haus / Baum / Busch o.ä.). Damit strahlt die IR-Diode zunächst „ins Leere“. Fährt ein Zug vorbei, soll erst einmal auch nichts geschehen; ich gehe mal davon aus, dass eine normale Lok oder ein normaler Wagen nicht so viel reflektiert, dass an der Fotodiode ein Sperrstrom entsteht. Am letzten Wagen des Zugs befestige ich an geeigneter Stelle ein Stück Alufolie, so dass das reflektierte IR-Licht einen Sperrstrom an der Fotodiode erzeugt. Laut Datenblatt der IR-Foto-Diode beträgt der (je nach Lichtstärke) zwischen 1 und 4 mA. Diesen Sperrstrom führe ich zur Basis des NPN-Transistors, er öffnet damit die Kollektor-Emitter-Strecke, womit ich eine Verstärkung des Stroms erreiche. Mit dem Emitter verbinde ich dann den Spuleneingang eines Relais (Spulenausgang ist mit Masse verbunden), und über den Schaltvorgang kann ich dann Strom in eine Signal- oder Weichensteuerung einspeisen. Natürlich ist diese Weichensteuerung mit einer Endabschaltung versehen, aber das sei mal hier nicht Gegenstand der Diskussion.

Die Schaltung habe ich in dem Bild mal dargestellt. Dabei soll die eingezeichnete Diode die Fotodiode (also der Empfänger) sein. Die offenen Schaltkontakte des Relais (ganz rechts) verwende ich wie gesagt, um das Signal in eine Weichensteuerung einzuspeisen.


bild online mobil

Meine Fragen nun: Wird das so funktionieren oder sieht jemand ein Problem dabei? Hat jemand Erfahrungen, inwieweit auch die vorderen Wagen oder die Lok das Licht reflektieren? Das dürfte nämlich nicht geschehen, weil das Gleis hinter dem Zug erst dann freigegeben werden darf, wenn der LETZTE Wagen die Lichtschranke passiert.

Über ein Feedback würde ich mich sehr freuen!

VG Steffen

Hallo Steffen,

ich verwende Reflexlichtschranken zur Zugerkennung (Spur Z, http://www.1-zu-220.de/lichtschranke.php). Dabei refelktiert der dunkle Boden einer Lok oder eines Wagens so viel IR, daß die Lichtschranke anspricht. Ich vermute mal, daß das in H0 genauso ist

Hallo , jogi hier

Da der letzte Wagen manipuliert werden soll ( Folie ) würde es auch mit einem Magnet am letzten Wagen gehen und einem Reedkontakt im Gleis.

Hallo Jogi,
vielen Dank für die Idee, aber: Mit Magneten Reedkontakte anzusteuern habe ich auch schon versucht; funktioniert zunächst einwandfrei. Aber da ich auf M(etall)-Gleisen fahre, magnetisieren sich im Laufe der Zeit die Gleise. Insbesondere führt das dazu, dass die Weichenzungen magnetisiert werden und beim Schaltvorgang "kleben". Also Magneten gehen bei M-Gleisen gar nicht...
VG Steffen

Hallo Steffen,

Zitat

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Ich möchte auf meiner Märklin-H0-Bahn (M-Gleise, alles analog) eine Signal- und Weichensteuerung mit IR-Lichtschranken implementieren.

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gut, aber ein wenig genauer wäre schon hilfreich. Offenbar möchtest Du die Anwesendheit eines Zuges an bestimmten Punkten der Anlage detektieren - genau das leistet Deine Anordnung einer sog. Reflexlichtschranke ja maximal.

Zitat

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Dazu habe ich folgende Bauteile:

1) IR-Diode 940 nm 30 ° 3 mm (EAN: 2050004903102)
2) Fotodiode 3 mm 1100 nm 3004M1C (EAN: 2050004903799) 840-1100 nm
3) NPN-Transistor BC546 (als Verstärker des Durchlass-Stroms an der Fotodiode)
4) Relais (Spulenwiderstand 720 Ohm, schaltet sicher bei ca. 18mA)

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Es fehlt noch die Freilaufdiode zur Relaisspule, deren Induktion Transistoren töten kann, wenn sie sperren und das Relais abfällt. Manche Leistungstransistoren haben die sogar schon integriert, aber die könnten für Dein kleines Relais schon "zu groß" sein.

Desweiteren dürfte das Relais ganz schon klackern, wenn die Reflektion nicht durchgängig ist. Selbst wenn das recht gut funktioniert, dürfte ja jede Kupplung zu einer Unterbrechung führen. Mit einem Kondensator müßtest Du das ein wenig entprellen. Aber vielleicht könntest Du Deine Schaltung auch völlig kontaktlos ohne Relais ausführen.

Zitat

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IR-Diode und IR-Fotodiode möchte ich am Rand eines Gleises nebeneinander anbringen (z.B. an einem Oberleitungs-Mast oder einem Haus / Baum / Busch o.ä.). Damit strahlt die IR-Diode zunächst „ins Leere“. Fährt ein Zug vorbei, soll erst einmal auch nichts geschehen; ich gehe mal davon aus, dass eine normale Lok oder ein normaler Wagen nicht so viel reflektiert, dass an der Fotodiode ein Sperrstrom entsteht.

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Das würde ich mal ausprobieren. Es gibt Reflexlichtschranken auch als integrierte Bauteile für Näherungsanwendungen und die Hersteller solcher Halbleiter geben häufig auch funktionierende Applikationsschaltungen an.

Besser ist es ja i.d.R., solche Sensorik ins Gleis zu integrieren, damit man sich in der Umgebung alle Freiheiten bewahrt. Du könntest Sender- und Empfängerdiode in kleinen runden Formen auswählen und relativ unsichtbar in der Bettung Deines M-Gleises versenken. Fährst Du Ep. V oder VI, könntest Du auch Bauteile in eher eckigen Formen auswählen und da wo's nicht stört gelb einfärben, so daß Du in einem Aufwasch ETCS-Balisen, Geschwindigkeits-Dopplerradare oder andere moderne Detektoren dargestellt hättest, die es beim Vorbild mittlerweile gibt.

Zitat

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Am letzten Wagen des Zugs befestige ich an geeigneter Stelle ein Stück Alufolie, so dass das reflektierte IR-Licht einen Sperrstrom an der Fotodiode erzeugt.

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Ich würde es erstmal ohne besondere Reflektoren versuchen. Infrarotlicht kann man übrigens selbst mit einfachen Digitalkameras sichtbar machen, zu testen mit jeder Infrarotfernbedienung. So könntest Du per Augenschein untersuchen, wie stark die Reflexionen Deiner Fahrzeuge tatsächlich ausfallen. Bei vielen Anwendungen kann man keinen besonderen Reflektor voraussetzen.

Als Praktikant bei Siemens hatte ich es mit der Infrarot-Übertragung größerer Datenmengen über 50 m und mehr im Straßenverkehr zu tun. Draußen stört die Sonne solche Übertragungen, drinnen stören Leuchtstofflampen. Deshalb setzt man auf pulsierende Lichtquellen, d.h. der Fototransistor muß nicht nur irgendein Infrarotlicht erkennen, sondern die Schaltung "akzeptiert" nur solches in der richtigen Taktfrequenz. Vielleicht gibt es sowas sogar als integrierte Schaltung.

Zitat

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Meine Fragen nun: Wird das so funktionieren oder sieht jemand ein Problem dabei? Hat jemand Erfahrungen, inwieweit auch die vorderen Wagen oder die Lok das Licht reflektieren? Das dürfte nämlich nicht geschehen, weil das Gleis hinter dem Zug erst dann freigegeben werden darf, wenn der LETZTE Wagen die Lichtschranke passiert.

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Das würde aber auch bedeuten, daß Du entweder immer mit festen Zugkompositionen fährst oder bei deren Zusammenstellung immer manuell eingreifen mußt, um am letzten Wagen den Reflektor anzubringen. Daß die Reflektion auch ohne Alufolie ausreichen und sich damit über den ganzen Zug erstrecken könnte und dann nur durch Kupplungsstellen unterbrochen würde, schrieb ich ja schon weiter oben. Das kommt in der Praxis sehr stark auf Anbringung, Beleuchtung und Empfindlichkeit des Sensors an.

Das M-Gleis macht Dir eine einfache Detektion natürlich nicht gerade leicht. Beim K- und C-Gleis würde man einfach auf die leitenden Märklin-Achsen abstellen und ein Stromfühler erkennt nur Strom verbrauchende Fahrzeuge. Ich würde eher mit integrierten Schaltkreisen für Berührungskontakte experimentieren. Ein Schwingkreis und ein Resonanzkreis wären in Ruhestellung in Phase; fährt ein Fahrzeug vorbei, wird der Schwingkreis verstimmt und der Resonanzkreis fällt ab. Wäre sogar vorbildgerecht, denn so funktionieren die Achszähler der Bahn.

Mit freundlichen Grüßen
LPW

Hallo Steffen,

hier wird das ganze schön erklärt: https://www.youtube.com/watch?v=sxTSx7bx...6wME3u&index=19
mit dem Potti kannst du die Empfindlichkeit einstellen.

Ich befürchte nur das du, wie schon LPW geschrieben hat, Probleme mit Fremdlicht bekommst.

Ich arbeite mit IR-Rückmeldern im Schattenbahnhof das klappt ganz gut.
Nächste Woche gehe ich IR-Lichtschranken für den Einbau ins M-Gleis an, mal sehen wie das klappt.

Ich steuere manuell über eine MS2 ohne Zentrale und die gesamte Weichen, Rückmelder und Signale über RocRail und WIO
https://wiki.rocrail.net/doku.php?id=arduino:wio-overview-de

Es ist einfach leichter Abläufe über eine Software zu Steuern.

Grüße Berthold

Hallo , jogi hier

Eine sehr zuverlässige Lichtschranke ist IS471 die arbeitet mit mod. Licht und ist so unempfindlich gegen Fremdlicht.

Die ist auch bei mir im CAR System als Abstandsteuerung eingebaut.

Hi,

die Schaltung funktoniert so nicht. Das Relais gehört zwischen +UB und Kollektor. So wie es jetzt ist wirkt es als Gegenkopplung. Sobald der Transistor leitet fällt Spannung am Relais ab und verringert die BE Spannung.