23. September 2020

Lichtschranke V2

Aus Kostengründen habe ich mich dazu entschlossen, die Lichtschranken zur Überwachung der Haltepunkte im Schattenbahnhof selbst zu entwickeln. Ich habe keine vernünftigen Selbstbauprojekte gefunden, die bereits auf anderen Anlagen im Einsatz sind bzw. für die ein Layout zu bekommen ist, die käuflichen Lösungen erscheinen mir unverhältnismäßig teuer.

IR-Lichtschranke in einem Schattenbahnhof

Die Fahrzeuge wurden mittels IR-Lichtschranken als Punktmelder und Steuerung durch Traincontroller bis auf wenige Millimeter genau auf der gleichen Höhe angehalten.

Verwendung

Die Lichtschranke ist auf eine Betriebsspannung von 12 V und den Einsatz an einen Rückmeldedecoder ausgelegt. Eingesetzt werden eine IR-Leuchtdiode sowie ein Phototransistor mit Tageslichtsperrfilter, beide sind aus praktischen Gründen nicht auf der Platine angeordnet.
Die Meldung erfolgt potentialfrei über einen Optokoppler, der maximal 150mA schalten kann. Sofern stärkere Ströme geschaltet werden sollen, muss zusätzlich ein Relais eingesetzt werden. Zusätzlich befindet sich noch eine normale, mit dem Optokoppler in Reihe geschaltete LED auf der Platine, die insbesondere beim Einbau die Funktionskontrolle erheblich vereinfacht.

Funktionsweise

LED2 ist die IR-LED, R5 der entsprechende Vorwiderstand (siehe weiter unten). Solange das Licht von LED2 auf den Fototransistor fällt, schaltet dieser durch und T2 wird leitend. Dadurch, dass T2 leitet, wird die Basis von T3 auf GND gezogen und T3 leitet nicht, wodurch ebenfalls im gesamten Zweig R1 – Optokoppler – LED1 kein Strom fließt. Die Eingänge für den Belegtmelder sind hochohmig bzw. leiten nicht.

Wird die Lichtschranke unterbrochen, leitet T2 nicht, was wiederum dazu führt, dass am T3 eine Basis-Emitter-Spannung vorhanden ist, wodurch im gesamten Zweig R1 – Optokoppler – LED1 Strom fließt und die Eingänge für den Belegtmelder niederohmig sind. Über das Potenziometer (R6) kann die Schwelle, ab der T2 durchschaltet, beeinflusst werden.

Der Vorteil dieser Schaltung liegt darin, dass sowohl IR-LED als auch Fototransistor aus der Schaltung gelöst, und direkt am gewünschten Einsatzort angebracht werden können, die eigentliche Schaltung also so platzierbar ist, dass sie im Wartungsfall gut zugänglich ist…

Die Stromversorgung der Schaltung erfolgt bei Aufsicht auf die Platine durch die beiden linken Pins der vierpoligen Stiftleiste, über den rechten Pin kann der GND-Anschluss des Rückmelders angeschlossen werden, der zweite Pin von rechts hat keine Funktion. Durch diese Anordnung kann mit einer simplen Lochstreifenplatine ein einfacher Bus realisiert werden, indem die Streifen an die richtige Spannungs- bzw. GND-Versorgung und dann einfache Buchsen auf die Oberseite gelötet werden (Achtung, nicht in alle erhältlichen Buchsen passen alle Stiftleisten!). In diese Buchsen können nun einfach die Schaltungen eingesteckt werden.

10 Lichtschranken mit gemeinsamer Spannungsversorgung
10 Lichtschranken mit gemeinsamer Spannungsversorgung

Downloads

Schaltplan und Layout im Eagle-Format