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GCA133 Vierfach Infrarot-Lichtschranke oder -Reflektionssensor

InhaltHardwareGCA


Von Peter Giling


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


Wie arbeitet es?

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.
Die 4 IR-LEDs strahlen diese 36kHz ab.
Der Empfänger SFH5110-36 erkennt diese 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 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 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.
Mit P1 bis P4 wird die Empfindlichkeit eingestellt.
Anschluß J1 wird mit GCA50 verbunden. Der Anschluß bietet auch eine 5V-Versorgung zwischen Pin 1 + 2.
Die Ausgänge sind durch Drahtbrücken mit Pin 3-6 oder Pin 7-10 verbunden (siehe Platine)
Jede individuelle Schranke hat außerdem eine Anzeige-LED und einen Jumper.
Diese Jumper bieten die Option mit (links=invers) oder (rechts=nicht invers) am Ausgang zwischen aktiv=0 oder aktiv=1 zu wählen.
Die GCA50 wie viele antere Einheiten bevorzugen aktiv=0, aber auch das Gegenteil ist möglich.
Auch die Auswahl von IR-Unterbrechung oder -Reflektion benötigt die Jumper.

Eigenschaften

  • Durch wenige Leiterbahnen auf einer Seite ist auch der einfache Aufbau mit einseitiger Platine möglich
  • Nur preiswerte Bauteile verwendet
  • Mit großer Variation der Entfernungen verwendbar
  • Einfache Einstellung der Empfindlichkeit
  • Ausgänge können kleine Relais wie Omron GV5-1 treiben.
  • geringe Leistungsaufnahme
  • 4 getrennte Sensoren auf der Platine


Anpassungen und Einstellungen

Die Ausgangsleistung jeder IR-LED kann für die erforderliche Lichtleistung eingestellt werden.
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 Eingangs-Pin's zu verbinden, gibt es zwei Optionen für jeden Sensor.
Kleine Drahtbrücken auf der Platine sind für den Anschluss des richtigen Eingangs erforderlich.
Siehe Tabelle auf der Bauteilplatzierung der Platine.
Das Standardprogramm hat eine interne Verzögerung von ca. 100ms für jeden Schalter.
Dies wurde so gemacht, damit die Empfänger für kleine Störungen durch Hindernisse im Lichtstrahl (Insekten usw.) unempfindlicher sind.
Ein schnelleres Programm ist auch verfügbar, siehe unten.

Schaltung, Platine und Bauteilliste

Der Anschlussplan enthält wichtige Infos zum Anschluß der IR-Dioden und -Empfänger.


Die Firmware

Der verwendete Compiler ist ein sehr einfacher Basic-Compiler von www.oshonsoft.com

Für schnelleres Zählen (max. +/-50Hz) gibts dieses Programm

mgv133-de.txt · Last modified: 2018/11/12 08:56 (external edit)