GCA133 Vierfach Infrarot-Lichtschranke oder -Reflektionssensor

IR-Lichtschranke, so einfach wie irgendwas...

In manchen Situationen wäre es schön, zu erkennen, ob Züge und/oder Wagen sich nähern.
Mit Strom aufnehmenden Objekten wie Loks oder Wagen mit Beleuchtung oder Schlusslicht erfolgt das einfach durch den GCA93 Stromdetektor.
Aber im Wagenpark haben nicht alle Waggons diese Ausstattung.
Es gibt IR-Sensorsysteme - wie Uhlenbrock Lissy - die senden auch gleich eine ID, aber die brauchen Strom vom Gleis und sind ziemlich teuer.
GCA133 bietet sicher und leicht zu bauende Lichtschranken, die auch für die Erkennung von Reflektionen verwendbar sind.

Der Prototyp

Professionell gefertigte Platinen oder Bausätze sind über www.phgiling.net erhältlich


Beschreibung

Der Prozessor PIC16F628 oder änliche, haben einen Quarz von 9,216MHz.
Mit dieser Frequenz ist es einfach, eine exakte 36kHz-Frequenz mit 50%-Tastverhältnis zu generieren.
Diese Frequenz steht an U1(9) zur Verfügung.
IR-Sensxoren und IR-LED können direkt an dieser Baugruppe angeschlossen werden.
Aber weil jeder IR-Sensor eine eigen Filterung der 5V-Versorgung benötigt, ist eine klein Sattelliten.Platine verfügbar.
Vier dieser kleinen Platinen GCA141c werden an S1-S4 angeschlossen.
GCA141c enthält den Sensor, ein Stromversorgungs-Filter, den Anschluss für die IR-LED und den Treiber-Transistor, um sicherzustellen, dass längere Anschlussdrähte keine Probleme machen.
Der Empfänger SFH5110-36 erkennt die gesendeten 36kHz.
Sowohl die IR-LED als auch der SFH5110-36 passen mit ihrer IR-Wellenlänge von 940-950nm zusammen.
Jede Lichtschranke arbeitet zwischen 5 und 500mm zwischen IR-LED und IR-Empfänger.
Auch Reflektionen sind möglich, wenn die beiden Teile nebeneinander montiert sind.
Das ist sehr praktisch, um sie unter den Gleisen zu montieren und sie senden und empfangen durch die Lücke zwischen den Schwellen.
Alles was sich darüber befindet oder bewegt, reflektiert das IR-Licht auf den Sensor.
Einige Kunststoffarten sind nicht in der Lage IR-Licht zu reflektieren. In diesem Fall klebt man ein kleines Stück Metall oder Metallband (Alu-Folie) in den Wagen.
Es kann auch erforderlich sein, eine Metallscheibe zwischen Sender und Empfänger zu befestigen, damit sie sich nicht direkt sehen können.
Für größere Entfernungen hilft es, ein kleines Röhrchen über die IR-LED zu stecken, um ein schmales Lichtbündel zu erzeugen.
Anschluss J1 wird mit GCA50 verbunden. Der Anschluss bietet auch eine 5V-Versorgung zwischen Pin 1 + 2.
Weil nur vier Signale zur Weitergabe an GCA50/CAN-GC2 verfügbar sind, kann mit SW1 ausgewählt werden, welche Eingänge von GCA50/CAN-GC2 genutzt werden sollen.
Schalter 1-4 EIN leitet die Signale zu Eingang 1-4 von GCA50/CAN-GC2. (oder 9-12, wenn J6 des GCA50 verwendet wird)
Schalter 5-8 EIN leitet die Signale zu Eingang 5-8 von GCA50/CAN-GC2. (oder 13-16, wenn J6 des GCA50 verwendet wird)
J2 auf GCA133 kann zum Anschluss einer weiteren Schnittstelle verwendet werden, um die 4 freien Ports vom Anschluss des GCA50 zu nutzen.
Mit SW2 wird ausgewählt, auf welche Art die IR-Lichtschranke genutzt wird.
Auf AUS gestellt ist der Eingang aktiv, wenn der IR-Lichtstrahl unterbrochen ist.
Auf EIN gestellt ist der Eingang aktiv, wenn eine Reflektion erkannt wird.
Schalter 1 gehört zu S1, 2 zu S2 usw.
Wird eine ext. 5V-Versorgung an J1 angeschlossen(1 = +5V, 2 = 0V), kann GCA133 als eigenständige Einheit für andere Systeme verwendet werden.
Jeder Ausgang schaltet zwischen +5V und 0V, der max. Ausgangsstrom beträgt 25mA.

Kann der GCA133 als eigenständige Einheit verwendet werden?

Das ist auch möglich.
Der GCA133 benötigt 5V zur Versorgung (max. 10mA für die Baugruppe und die Satelliten-Platinen selbst.)
Die Tabelle unten zeigt, wie angeschlossen wird.
Jeder Ausgang kann 25mA bei 5V und aktiv 0V treiben. D.h. das der Ausgang gegen +5V betrieben wird.
Induktive Last (Relais) sollte nur mit Diode bei Kathode gegen + angeschlossen werden.

Anschlüsse GCA133 J1 oder J2 max. Ausgangslast
+5V 1
0V Masse 2
Ausgang 1 3 25mA
Ausgang 2 4 25mA
Ausgang 3 5 25mA
Ausgang 4 6 25mA

DIP-Schalter SW1 > 1-4 EIN, 5-8 AUS.

DIP-Schalter SW2 wählt zwischen Reflektion oder direktem Lichtstrahl aus. Siehe Beschreibung.

Ältere Versionen

Für die alte Version MGV133 siehe hier.

Eigenschaften

  • Für eine große Variation von Entfernungen verwendbar.
  • Für die vorgegebenen Entfernungen ist keine Einstellung erforderlich.
  • Die Ausgangs-Leistung reicht für kleine Relais wie Omron GV5-1 oder HFD2 5V(Reichelt). (Freilaufdiode mit Kathode an + verwenden)
  • Geringe Leistungsaufnahme.
  • 4 Gatter auf der Platine.
  • Hohe Immunität gegen Tageslicht und elektrische Beleuchtung.


Anpassungen und Einstellungen

Für viele Wagen kann es erforderlich sein, eine reflektierende Oberfläche unter dem Boden zu befestigen.
Infrarot wird von Plastik-Material nicht sehr gut reflektiert (zumindest nicht von jedem!)
Bei geschlossen Wagen kann auch ein Stück Metall auf der Innenseite befestigt werden.
Es sind schon einige Tests mit verwendeten Zügen und Wagen erforderlich, um befriedigende Ergebnisse zu erzielen.
Um die Sensor-Ausgänge mit den GCA50/CAN-GC2 Eingängen zu verbinden, kann mit SW1 der richtige Eingang gewählt werden.
Das Standardprogramm hat eine interne Verzögerung von ca. 20ms für jeden Schalter.
Dies wurde so gemacht, damit die Empfänger für kleine Störungen durch Hindernisse im Lichtstrahl (Insekten usw.) unempfindlicher sind.

Schaltung, Platine und Bauteilliste

Schaltung
Platine und Bauteilplatzierung
Materialliste
Gerber-Dateien
Hinweis: Selbst gefertigte Platinen werden nicht unterstützt!


Kabel zu GCA50 / CAN-GC2 / CAN-GC4 / GCA_PI02

Die Firmware

Firmware Das sehr einfache Basic-Programm wurde mit diesem Basic-Compiler erstellt.


Personal Tools