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gca173-de

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gca173-de [2018/11/12 08:56] (current)
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 +====== GCA173 Hall-Sensor- und/oder Reed-Kontakt-Konverter======
 +[[german|{{ ​ rocrail-logo-35.png}}]]
 +
 +[[german|Inhalt]] -> [[:​hardware-de|Hardware]] -> [[:​hardware-de#​schnittstellen|GCA-Schnittstellen]]
 +  *  [[mgv-overview-de|Die GCA-Module]] ​
 +
 + \\
 +
 +^Von Peter Giling^
 +\\
 +=====Einführung=====
 +Es sind schon einige Systeme verfügbar, die eine Lok erkennen, die einen bestimmten Bereich durchfährt.\\
 +Die meisten davon erfordern einen zusätzlichen Einbau in der Lok.\\
 +Manchmal steht das schon in der Lok zur Verfügung, wie bei Lissy oder Railcom.\\
 +Um diese Information zu verarbeiten,​ bedarf es einiger teurer Hardware.\\
 +Ein anderes System - Märklin'​s MFX - ist auch schön, um einen Zug auf dem Gleis zu melden, aber es gibt keinerlei Information über die exakte Position.\\
 +Der Achszähler **[[mgv141-de|GCA141]]** ist zusammen mit Rocrail ein System, um mitzuteilen,​ ob ein Zug komplett in einen Block eingefahren ist.\\
 +Aber die Platzierung von IR-Sender und -Empfänger ist eine sehr feinfühlige Angelegenheit,​ die nicht leicht für Jeden zu lösen ist.\\
 +Alle anderen Systeme geben keine Information darüber, ob der komplette Zug in einen Block eingefahren ist, ohne Wagen auf dem Gleis verloren zu haben.\\
 +Dies natürlich, ohne dass man einen Lissy-Sender oder einen zusätzlichen Railcom-Dekoder einbaut und/oder den Wagen mit einer Möglichkeit ausgestattet hat, Strom aus dem Gleis zu ziehen, damit ein Strom-Detektor im Gleis die Information an den PC weiterleitet.\\
 +Reed-Kontakte waren schon lange vor Beginn der Digital-Ära populär.\\
 +Aber die begrenzten Möglichkeiten von Magneten und sehr schnelle und deshalb "​verpasste Züge",​ die manchmal die Reed-Kontakte unerkannt überfuhren,​ machten ihre Anwendung weniger beliebt.\\
 +Auch jetzt, wo es viele andere Wege zur Erkennung des Zuges auf dem Gleis gibt, kann es sinnvoll sein, Reed-Kontakte zu verwenden.\\
 +Doch es gibt nun eine bessere und viel kleinere Möglichkeit:​ Hall-Sensoren.\\
 +Diese Sensoren, wie der hier beschriebene **[[http://​www.reichelt.de/​Sensoren/​TLE-4905L/​3/​index.html?;​ACTION=3;​LA=446;​ARTICLE=25717;​GROUPID=3190|TLE4905L]]**,​ sind sehr kleine Bauteile, die auch bei N-Gleisen verwendbar sind, weil sie nur 4,2 x 3,3 x 1,5 mm groß sind.\\
 +Sie können sogar im Schotterbett untergebracht werden, so dass sie völlig unsichtbar sind.\\
 +Der andere Vorteil, den es inzwischen gibt, ist die Verfügbarkeit von sehr starken und auch sehr kleinen Neodym-Magneten.\\
 + \\
 +|  {{:​mgv:​hardware:​wendelsteiner_kieswerk_with_magnet.jpg?​500}} ​ |  {{:​mgv:​hardware:​5mm_cube_underneath_n-kipper.jpg?​500}} ​ |
 +|  Beispiel eines sehr kleinen Magneten (1x4x5 mm) \\ unter dieser Fleischmann Spur-N-Lok 781283 ​ |  Ein kleiner Spur-N-Kipper mit einem 5mm-Würfel-Magnet (nicht geklebt!). ​ |
 +\\
 +|  {{:​mgv:​hardware:​tle4905_in_n-track.jpg?​500}} ​ |  {{:​mgv:​hardware:​magnets_122.jpg?​500}} ​ |  ​
 +|  Ein TLE4905-Hall-Sensor in einem Spur-N-Test-Kreis \\ Er kann zwischen den Schwellen befestigt werden! ​ |  Ein kleines Beispiel der verschiedenen verfügbaren Magneten ​ |
 +\\
 +|  {{:​mgv:​hardware:​hall_magnet_182.jpg?​500}} ​ |  {{:​accessories:​pict5268.jpg?​500}} ​ |
 +|  Eine Roco NS24xx H0 Lok mit einem 1 x 4 x 5mm Magnet ​ |  Eine C-Gleis Lösung ​ |
 + \\
 +Eine Lösung für die oben genannten "​verpassten Züge" wird im nachfolgenden Artikel beschrieben:​\\
 +Die Reed-Kontakte und Hall-Sensoren können grundsätzlich direkt an den Eingängen von GCA50 und CAN-GC2 angeschlossen werden.\\
 +Aber vor allem der Anschluss selbst wird durch die Baugruppe viel einfacher.\\
 +Ein niederohmiger Pull-Up-Widerstand ersetzt den 10kΩ Pull-Up-Widerstand auf jedem GCA50, CAN-GC2 oder GCA-PI02, die Störfestigkeit wird so erhöht.\\
 +Auch ist entsprechend der Schaltung ein Kondensator mit min. 47 nF vorgesehen, der Störspitzen unterdrückt.\\
 +CAN-GC2 benötig Rückmelde-Impulse von min. 25 ms Länge. Für GCA50 ist das Minimum sogar 80 ms.\\
 +Der GCA-PI02 benötigt min. 10 ms.\\
 +Das macht ihn praktisch ungeeignet für diese Hall-Sensoren oder schlimmer für Reed-Kontakte.\\
 +
 +Für die Zuverlässigkeit ein paar Berechnungen**:​**\\
 +Wenn zwischen Magnet und Hall-Sensor einen Abstand von 5mm besteht, wird der Magnet den Sensor auf einer Länge von ca. 7mm aktivieren.\\
 +Ein H0-Zug, der maßstäblich 120 km/h fährt, bewegt sich real um 380mm pro Sekunde (mm/s).\\
 +Wenn der Sensor den Magnet nur auf einer Länge von 7mm "​sieht",​ ist der Sensor 7/380 = 0,018s = 18ms aktiviert.\\
 +Ein Gerät, wie GCA50, benötigt Puls-Längen von mindestens 80ms.\\
 +So ist eine Weitergabe zum Scheitern verurteilt, weil die Pulslänge nur 1/4 dessen beträgt, was benötigt wird.\\
 +Bei CAN-GC2 und GCA-PI02 ist es etwas besser (=kürzer), aber immer noch viel zu kritisch.\\
 +
 +GCA173 schafft hier Abhilfe.\\
 +Er hat Anschlüsse für 8 Rückmelder,​ entweder Hall-Sensoren oder Reed-Kontakte.\\
 +Ein kleiner und billiger Mikroprozessor auf dem GCA173 prüft kontinuierlich alle 8 Eingänge und reagiert, wenn einer oder mehrere Eingänge auf "​low"​ gehen und leitet dies entweder an GCA50 oder CAN-GC2 weiter.\\
 +Selbst wenn das Signal vom Hallsensor (Reed-Kontakt) nur 2ms lang ist, bleibt der Ausgang für 150 mS "​high",​ damit sichergestellt ist, dass die Meldung zum LocoNet oder CAN-Netzwerk korrekt weitergeleitet wird.\\
 +Der Hall-Sensor selbst ist viel schneller, so dass das Risiko 0% ist, dass ein Zug verpasst wird.\\
 +Ein anderer zusätzlicher Vorteil der Verwendung des GCA173 als Puffer ist es, dass genügend Anschlüsse für alle acht Sensoren vorhanden sind.\\
 +Im Falle einer direkten Verbindung zwischen CAN-GC2(GCA50) und 8 Hall-Sensoren müssten alle +5V- und 0V-Anschlüsse der Sensoren miteinander verbunden werden.\\
 +
 +===== Eigenschaften =====
 +  * Einfacher Anschluss von bis zu acht einzelnen Sensoren und/oder Reed-Kontakten.
 +  * Jeder Eingang wird mit einer minimalen Impulslänge von 100ms weitergegeben.
 +  * Niedrige Eingangs-Impedanz stellt eine hohe Stör-Immunität sicher.
 +  * Selbst für Reed-Kontakte ist die geringe Stromaufnahme genau richtig. Das Kontaktprellen des Reed-Kontakts wird entfernt, somit wird die Signalqualität verbessert.
 +  * Ein-Kabel-Anschluss zu GCA50 / CAN-GC2, der die Baugruppe auch mit 5 Volt versorgt.
 +  * Sehr geringer Leistungsbedarf,​ wenn alle Eingänge inaktiv sind.
 +  * LED-Anzeige an jedem einzelnen Eingang, um Tests zu vereinfachen.
 +
 + \\
 +
 +===== Wagen-Zählung=====
 +Der große Vorteil diese Systems ist die Tatsache, dass man in der Lage ist, zu erkennen wann ein Zug __komplett__ in einen Block eingefahern ist.\\
 +Wenn es mit Rocrail verwendet wird, hat dieses fabelhafte Programm eine Standard-Einstellung für Rückmelder mit diesen Sensoren, "​Achs-Zähler"​ genannt.\\
 +Allderding werden hier keine Achsen gezählt, sondern Magnete. Aber das Ergebnis ist das gleiche.\\
 +Es sollten mindesten zwei Magnete unter einem Zug montiert werden, der letzte unter dem letzten Wagen.\\
 +Wenn diese Magnete sich selbst im Zielblock angemeldet haben, ist sichergestellt,​ dass nichts in einem Tunnel oder Schattenbahnhof verloren ging und dass der PC mit einer Freimeldung und erneuten Verwendung der Fahrstraße weiterarbeitet.\\
 +Der Sensor selbst wird in Rocrail als **[[:​sensor-int-de#​typ|'​Achs-Zähler'​]]** programmiert.\\
 +Rocrail wird den Zähler nach der ersten Initiation automatisch verwenden und diese Information übernehmen.\\
 +Wenn es gewünscht ist, ist auch mehr als ein Magnet eine Option und jeder andere Zug mit einer andere Anzahl an Magneten ist eine Option.\\
 +Wenn das installiert ist, kann unterschieden werden, welcher Zug hereinkommt,​ aber das ist eine Option, die in Rocrail noch nicht realisiert und auch nicht geplant ist.\\
 +Pendelzüge müssen mit mindestens zwei Magneten ausgerüstet sein, damit die Sensoren in beiden Richtungen arbeiten und dafür sorgen, dass der Zug beim ersten erkannten Magneten anhält.\\
 +\\
 +===== Eine andere andere interessante Option mit diesen Sensoren: =====
 +Werden Lok-Kombinationen verwendet, bei denen eine eine Dummy-Lok ist, die keinen Strom aus dem Gleis entnimmt, kann diese Kombination evtl. zu spät stoppen, wenn Stromerkennung verwendet wird und die Dummy-Lok vorne fährt.\\
 +Die Verwendung von zwei Magneten - einer vorne, einer hinten - löst dieses Problem einfach und leicht.\\
 + \\
 +
 +===== Handhabung in Rocrail =====
 +Rocrail vergleicht die gezählten Wagen des **Von**- mit dem **Nach**-Block:​
 +  * Wenn ein oder beide Blocks "​null"​ melden, erfolgt kein Vergleich.
 +  * Normale Verarbeitung erfolgt im Fall, dass der **Nach**-Block einen gleichen oder höheren Zählwert als der **Von**-Block meldet.
 +  * Im Fall, dass der **Nach**-Block einen kleineren Zählwert als der **Von**-Block meldet, wird die Lok vom Automodus abgemeldet und der **Von**-Block wird geschlossen "​closed"​.
 +  * Nach dem die verlorenen Wagen wieder an den Zug angehängt wurden, kann der **Von**-Block wieder aktiviert und die Lok im Automodus re-aktiviert werden.
 + \\
 +
 +===== Platinen verfügbar =====
 +Eine schöne Platine, durchkontaktiert und mit Aufdruck ist jetzt lieferbar. www.phgiling.net\\
 +{{:​mgv:​hardware:​gca173_pict01.jpg?​600}}\\
 + \\
 +===== Magnete =====
 +Eine große Auswahl von Magneten ist von www.phgiling.net erhältlich:​
 +
 +^  Typ  ^  Größe ​ ^
 +|  1  |  Stab 4mm ∅ Länge 12,5 mm  |
 +|  2  |  Stab 4mm ∅ Länge 10 mm  |   
 +|  3  |  Stab 3mm ∅ Länge 8 mm  |   
 +|  4  |  Stab 3mm ∅ Länge 6 mm  |   
 +|  5  |  Scheibe 5mm ∅ Länge 3 mm  |   
 +|  6  |  Würfel 5mm  |   
 +|  7  |  Flach 5 x 4 x 1.5 mm  |   
 +|  8  |  Flach 5 x 4 x 1 mm  |
 +|  9  |  Flach 5 x 2,5 x 1,5 mm  |
 +|  10  |  Flach 5 x 1,5 x 1 mm  |
 +|  11  |  Flach 10 x 4 x 1 mm  |\\  ​
 + \\
 +Magnete werden nur in Sätzen von 8 Stück je Größe verkauft.\\
 +\\
 +
 +===== Wichtig: Lage bei Einbau der Magnete beachten =====
 + 
 +Beim Einbau der Hall-Sensoren im Gleisbett und Magneten an den Fahrzeugen ist auf die Magnetfeldrichtung zu achten.\\
 +Bei den Sensoren muss man sich auf eine Einbaulage festlegen, z.B. die Abschrägung des Hall-Sensor Gehäuse nach oben.\\ ​
 +Die richtige Lage eines Magneten (nord - süd) kann mit Hilfe eines '​Mustermagneten'​ bestimmt werden. \\
 +Die Lage kann auch jeweils beim Einbau empirisch getestet werden.\\
 + 
 +
 +===== Sicherheitshinweise =====
 +:!: //**Diese sehr starken Neodym-Magnete sind kein Spielzeug**//​ :!:\\
 +Im Prinzip sind sie von selbst sicher, aber bitte mit diesen Magneten vorsichtig sein und Kindern NICHT erlauben, damit zu spielen.\\
 +Es gibt durchaus ein paar Sicherheitshinweise,​ die hier heruntergeladen werden können: **{{http://​www.supermagnete.de/​safety.pdf|NEODYM-Magnete:​ Hinweise für den sicheren Umgang}}**
 +
 +
 +===== Anschluss Hall-Sensor =====
 +Die Verbindungen zwischen Hallsensor und GCA173 dürfen bis zu 2 m lang sein, aber bitte beachten, dass diese Verbindungen nicht parallel mit Schienen und deren Versorgungs-Leitungen installiert werden.\\
 +Geht es nicht anders, sollte wenigstens einen Abstand von 10 cm beachtet werden.\\
 +Wenn diese Verbindung etwas '​verdrillt'​ wird, werden jegliche Störungen vermieden.\\
 +Senkrechtes kreuzen ist kein Problem.\\
 +Nachfolgend kann die Zeichnung eines Anschluss-Beispiels für Hall-Sensoren heruntergeladen werden:​\\  ​
 +{{:​mgv:​hardware:​connection_tle4905.pdf|Wie der Hall-Sensor TLE4905L angeschlossen wird}}\\
 +
 +Stift 1 des TLE4905 wird mit Stift 1 des Steckers am GCA173 verbunden, Stift "​1"​ ist am PSK-Stecker markiert!
 +
 +===== Anschluss Reed-Kontakt =====
 +GCA173 kann auch gut mit Reed-Kontakten arbeiten, die Option für Achszähler ist aber NICHT anwendbar, \\
 +da die Anzahl der durch die passierenden Magnete erzeugten Impulse niemals gleich und deshalb unvorhersehbar sind.\\
 +{{:​mgv:​hardware:​connection_reed-switch.pdf|Anschluss Reed-Kontakt}}\\
 +
 +===== Kabel zu GCA50 / CAN-GC2 / CAN-GC4 =====
 +
 +Siehe: [[PSK-Interface connections-de|**Verbindung von Schnittstellen**]]\\
 +
 +===== Anschlüsse am J1 =====
 +Die Anschlüsse am GCA173 präsentieren sich wie in folgender Tabelle:\\
 +^  J1 pin#  ^  Funktion ​ ^  Bemerkung ​ ^
 +|  1  |  +5V  |  Speisung GCA173 ​ |
 +|  2  |  0V/​GND ​ |  Speisung GCA173 ​ |
 +|  3  |  Hall1  |  Ausgang Sensor 1  |
 +|  4  |  Hall2  |  Ausgang Sensor 2  |
 +|  5  |  Hall3  |  Ausgang Sensor 3  |
 +|  6  |  Hall4  |  Ausgang Sensor 4  |
 +|  7  |  Hall5  |  Ausgang Sensor 5  |
 +|  8  |  Hall6  |  Ausgang Sensor 6  |
 +|  9  |  Hall7  |  Ausgang Sensor 7  |
 +|  10  |  Hall8  |  Ausgang Sensor 8  |
 +
 +===== Hardware =====
 +|{{:​mgv:​hardware:​gca173_sch.pdf|Der Schaltplan}} |
 +|{{:​mgv:​hardware:​gca173_pcb.pdf|Die Platine und Teilepositionen}} |
 +|{{:​mgv:​hardware:​gca173_parts.pdf|Die Teileliste}} |
 +|{{:​mgv:​hardware:​gca173_gerber.zip|Die Gerber-Dateien}} |
 +^ Hinweis: Es werden nur komplett bestellte Bausätze unterstützt! ^
 +\\
 +
 +===== Firmware =====
 +{{gca173_v1_4_firmware.zip}}\\ ​
 +Diese letzte 1_4 Version wurde herausgegeben,​ weil sie genauere Zeitgabe hat, bevor der Ausgang zurückgesetzt wird.\\ ​
 +Die Zeitgabe ist nahezu 80 ms.\\ 
 +{{:​gca:​firmware:​gca173_v1_5_firmware.zip}}\\
 +Version 1_5 hat eine bessere Startabfolge. Es werden alle aktuellen Rückmelder-Zustände gesendet.\\
 +
 +===== Bilder von zufriedenen Kunden =====
 +|  {{:​mgv:​hardware:​img_0728.png?​220}} ​ |  {{:​mgv:​hardware:​img_0729.png?​400}} ​ |  {{:​mgv:​hardware:​img_0731.png?​400}} ​ |
 +|  3 Drähte am Sensor angeschlossen \\ mittlerer Draht isoliert ​ |  4,5 mm-Bohrloch zwischen Schwellen ​ \\  nach unten gebogene Drähte durch das Loch geführt \\ (abgerundete Seite des Sensors zeigt nach oben) \\ und Sensor befestigt ​ |  Ein erster Funktionstest mit  5V \\ an jedem Adapter angeschlossen ​  |
  
gca173-de.txt · Last modified: 2018/11/12 08:56 (external edit)