GCA173 Hall-sensor en/of reed-contact pulse verlenger.

ContentHardwareGCA


Door Peter Giling


Een oud concept in een nieuw jasje

Reed-contacten waren redelijk populair lang voordat het digitale tijdperk in modeltreinen werd gestart.
Maar doordat de verkrijgbare magneten eigenlijk niet zo goed geschikt waren , meestal veel te groot, en het feit dat in het analoge tijdperk treinen vaak veel te hard (moesten) rijden,
werd er toch weinig gebruik van gemaakt.
Maar zelfs nu we heel veel andere opties hebben om te kunnen waarnemen waar een trein zich bevindt, het lijkt och wel haalbaar om reed-contacten te gebruiken.
Er is echter een veel betere en kleinere oplossing dan reed-contacten: hall-sensoren.
Het woord hall heeft overigens niets te maken met het feit dat U Uw trein nu in de gang moet gaan zetten.
Het is gewoon de uitvinder ervan die zijn naam eraan heef gegevn.
Deze sensoren, zoals de TLE4905
zijn zeer klein, met een afmeting van 1,5x4x5 mm zelfs heel goed bruikbaar op N-spoor.
Het kan zelfs bij N-spoor tussen de bielsen worden geplaatst en aldus onzichtbaar worden weggemoffeld onder het gravel.
Het andere voordeel wat we nu hebben is de beschikbaarheid van zeer sterke en toch heel voordelige Neodynium magneten.

Voorbeeld van een kleine 1x4x5mm magneet onder Fleischmann N-track 781283 Loc Een kleine N-Spoor kipper met een (niet gelijmde!) 5mm kubus magneet. Een TLE4905 hall-sensor geplaatst bovenop een biels in een N-spoor test circuit
Het past ook tussen de bielsen !
magnets_122.jpg hall_magnet_182.jpg
Een voorbeeld van diverse verkrijgbare magneten Een Roco NS24xx HO Loc met een 1 x 4 x 5mm magneet
Top midden is CAN-GC2 en
bovenaan rechts is GCA173 (prototype) aangesloten aan CAN-GC2
Nog een voorbeeld voor HO


Deze Hallsensor kan met drie draden direct aan een GCA50 of CAN-GC2 worden aangesloten.
Maar de eerder genoemde opmerking over een gemiste trein is nog niet opgelost.
Een hall-sensor of reed-contact kan in principe rechstreeks aan een GCA50 of CAN-GC2 worden aangesloten.

Maar om de betrouwbaarheid te verbeteren moet er nog iets gebeuren. :

Laat ons uitgaan van de volgende berekening : De afstand tussen magneet en de hall-sensor is 5mm (in de praktijk mag dat iets meer zijn).
Bij die afstand heeft het traject waarin de sensor de magneet 'ziet' een lengte van ongeveer 7mm.(We rekenen express wat kort)
Een HO trein die een schaalsnelheid heeft van 120 km/h, heeft in werkelijkheid een snelheid van ongeveer 380mm per seonde.
Als de sensor is geactiveerd over een lengte van 7mm, dan duurt de uitgestuurde puls 7/380 = 0,018Sec oftewel 18 miliSeconde.
Een unit zoals de GCA50 heeft een minimale pulslengte nodig van 80 miliseconde.
Dat gaat dus niet lukken, puls is ruim een factor 4 te kort.
CAN-GC2 doet het iets beter met 25 miliSec, maar ook daar is dat geen goede oplossing.

We hebben dus een GCA173 nodig om dit op te lossen.

8 Hallsensoren kunnen aan de GCA173 worden aangesloten.
Een kleine microprocessor op de GCA173 controleert alle 8 sensoren en reageert als een van de ingangen 0 Volt wordt.
Dit wortd dan verder geleid naar de uitgang voor aansluiting aan GCA50 of CAN-GC2.
Zelfs als de ingang slechts 2 milisec wordt geactiveert, zal de microprocessor deze puls verlengen tot 150 mSec zodat zeker is dat die wordt overgenomen.
De hallsensor zelf is veel sneller (plm 1 microseconde), dus een magneet missen is uitgesloten.

Een bijkomend voordeel van de GCA173 is dat er voor elke Hallsensor een aparte aansluiting is.
Zonder deze print zouden voor 8 sensors alle massa en +5V draden bij elkaar moeten worden gelast.

Eigenschappen

* eenvoudige aansluiting van 8 aparte Hall-sensoren en /of reedschakelaars.
* Elke inkomende puls wordt verlengd tot minimaal 100 miliSec.
* Zeer goede ongevoeligheid voor stroingen van buitenaf door lage ingangsimpedantie.
* Voor Reed-switches is de impedantie precies goed om de schakelaar heel te houden.
* Slechts 1 Kabel verbinding naar GCA50 / CAN-GC2 / CAN-GC4, waarmee ook de benodigde 5V wordt toegevoerd.
* Zeer laag stroomverbuik als ingangen inaktief zijn. (Geen magneet in de onmiddelijke nabijheid.
* Elke ingang is uitgevoerd met een LED voor eenvoudige controle en test.

Lokomotievenj en wagons tellen

Het grote voordeel van dit systeem is dat het in staat is om waar te nemen of Uw trein compleet het blok is binnengereden.
Zoals we gewend zijn van Rocrail, is dit geweldige programma in staat om hiervan volledig gebruik te maken. door de sensor als 'Wheel counter' te programmeren.
Behalve dan dat we hier geen wielen maar eenvoudig magneten tellen, wat uiteindelijk op hetzelfde neer komt.
Met tenminste twee magneten, een onder de lok, en een onder de laatste wagon.
Als deze beide magneten bij het binnenkomen van een blok zich heb gemeld, dan is 100% veilig aan te nemen dat U niet ergens een of meerder wagons bent verloren.
Zoals gemeld, de sensor zelf wordt in Rocrail als 'wheel counter' geprogrammeerd.
Bij het eerste langsrijden van de trein worden de magneten geteld, en Rocrail neemt deze info over.
Meer dan twee magneten is een optie, maar niet noodzakelijk.
Het aantal magneten zou zelfs dienst kunnen doen als trein herkenning, maar daarvoor is nog niets in Rocrail geprogrammeerd, en staat ook nog niet op de 'to do' lijst.
Pendeltreinen zouden in elk geval van twee magneten kunnen worden voorzien, zodat ze altijd netjes op tijd stoppen. Bij het gebruik van dubbele loks, waarbij een 'dummy' meerijdt, is het ook zaak om twee magneten te gebruiken.
ook daarmee wordt voorkomen dat een lok te laat stopt als de dummy aan de voorzijde zit.

Hoe gebruikt Rocrail dit ?

Rocrail vergelijkt het aantal passerende magneten tussen het 'van' blok en het 'naar' blok:
* Er vindt geen vergelijking plaats als beide tellingen 0 opleveren.
* Bij het tellen van een magneet meer in het 'naar' blok, in vergelijking met het aantal in het 'van' blok, wordt dit geaccepteerd.
* Als in het 'naar' blok een magneet minder wordt geteld, dan wordt automatisch rijden van deze trein gestopt, en het 'van' blok wordt gesloten voor treinverkeer.
* Nadat het verloren materiaal weer is neergezet, kan het 'van'blok weer worden vrijgegeven, en automatisch rijden van de trein wordt weer ingeschakled.

PC-board of complete kit beschikbaar

Een mooie print, dubbelzijdig met opdruk en soldeermasker is nu beschikbaar.

Magneten

Een flinke varieteit magneten kan worden geleverd door www.phgiling.net.

Type Afmetingen
1 Staaf 4mm ∅ lengte 12,5 mm
2 Staaf 4mm ∅ lengte 10 mm
3 Staaf 3mm ∅ lengte 8 mm
4 Staaf 3mm ∅ lengte 6 mm
5 Schijf 5mm ∅ dikte 3 mm
6 Kubus 5mm
7 Plaat 5 x 4 x 1.5 mm
8 Plaat 5 x 4 x 1 mm
9 Plaat 5 x 2,5 x 1,5 mm
10 Plaat 5 x 1,5 x 1 mm


Juiste positie van de magneet

Magneten hebben twee polen, en het is belangrijk dat de juiste poolzijde naar de sensor is gericht.
Om uit te vinden welke kant dat moet zijn , kan meet een hallsensor eenvoudig worden getest.
Deze hallsensor kan het beste met de afgeonde kanten naar de magneet gekeerd zijn.

** Veiligheid !! Belangrijk !!**

Het zijn zeer sterke Neodynium magneten, en dus zeker geen speelgoed !!!
DE magneten zelf zijn absoluut ongevaarlijk, maar wees a.u.b. voorzichtig en laat kinderen er niet mee spelen.
Er zijn een aantal veiligheids aanevelingen beschikbaar op de volgende website : Neodynium veilgheids voorschriften.

Aansluting Hall sensor

De verbinding tussen Hallsensor en GCA173 mag maximaal 1,50m bedragen , maar zorg er wel voor dat deze draden niet evenwijdig met rails of railverbindingen liggen.
De draden kunnen dan beter wel enigszins getwist worden.
Mocht dat onvermijdelijk zijn, dan minstens een afstand van 10 cm aanhouden.
Haakse kruisingen zijn geen probleem.
Onderstaand de tekening, hoe de sensor wordt aangesloten.
Connection TLE4905 hallsensor

Aansluting reed-schakelaar

Kabel naar MGV50 / CAN-GC2 / CAN-GC4

Aansluiting tabel J1

J1 pin# Functie Opmerking
1 +5V voeding GCA173
2 0V/GND voeding GCA173
3 Hall1 uitgang sensor 1
4 Hall2 uitgang sensor 2
5 Hall3 uitgang sensor 3
6 Hall4 uitgang sensor 4
7 Hall5 uitgang sensor 5
8 Hall6 uitgang sensor 6
9 Hall7 uitgang sensor 7
10 Hall8 uitgang sensor 8

Hardware

Firmware

Afbeeldingen van enthousiaste klanten

3 draden aan sensor aangesloten
middelste draad geisoleerd
Gat boren van 4,5 mm tussen de bielzen
draden plm 1 mm vanaf bsensor huis naar beneden buigen
( bolle kop sensor naar boven gericht )
draden door gaat doervoeren en sensor met wat lijm fixeren
de eerste functie test met 5 volt
aangesloten van een of andere adapter

Personal Tools