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Fahrtrichtungsdetektor

Manche Steuerungsufgaben (Signalsteuerung, Schliessen eines Bahnübregangs, etc.) sind fahrtrichtungsabhängig. Dafür habe ich einen Fahrtrichtungsdetektor entwickelt. Die vorliegende Version funktioniert mit und ohne galvanische Trennung der Fahrspannung zur 12V-Speisung, d.h. eigentlich immer :-)

Fahrtrichtungs-Detektor

Funktionsweise

Wenn am Fahrregler "Fahrtrichtung rechts" eingestellt ist, liegt an der Nord-Schiene (hinten) Minus; an der Süd-Schiene (vorn) Plus. Dadurch wird einer der beiden Optokoppler aktiv und dessen Ausgang leitet einen Strom durch. Der Strom wird mit einem Widerstand in eine Spannung umgewandelt. Diese wird mit einem OP abgegriffen und geglättet und als Fahrtrichtungssignal zur Verfügung gestellt. Eine Kontroll-LED pro Fahrtrichtung zeigt die Funktion optisch an.

Die andere Fahrtrichtung ist gleich aufgebaut, nur dass die beiden Optokoppler gegengleich angeordnet sind.

Die Verwendung der Optokoppler bringt einige willkommene Vorteile:

  • Fahrspannung und Messschaltung sind galvansich getrennt, daher Betrieb mit beliebigen analogen Fahrgeräten möglich

  • Die Schwellspannung der Optokoppler (ca. 0.7V) ist genügend gross, damit die Schaltung bei "Dreck" auf dem Kabel nicht anspricht

  • Die Schwellspannung ist gleichzeitig klein genug, damit die Schaltung reagiert, lange bevor die Loks etwas merken

  • Die gegengleich angeordneten Optokoppler ermitteln auch gleich die Fahrtrichtung; keine weiteren Kunstgriffe erforderlich

Der Fahrtrichtungsdetektor liefert bereits ab ca. 0.7V Gleisspannung ein Fahrtrichtungssignal, also lange bevor die Fahrzeuge anfahren. Und dies auch beim Betrieb mit PWM.

Spezifikationen

Speisung = 12VDC
Ausgang = 12V *) bei Fahrspannung ca. 1 ... 20Vpeak:
FRR = 12V wenn FahrtRichtung Rechts
FRL = 12V wenn FahrtRichtung Links
Grüne Kontroll-LED leuchtet bei entsprechender Fahrtrichtung

*) Hinweis: Bei niederen Spannungen im Gleis kann das FRR/FRL-Ausgangssignal eine gepulste Gleichspannung sein (Rechtecksignal) anstatt einer sauberen Gleichspannung. Die Kontroll-LED (und allenfalls angeschlossene Lichtsignallampen) leuchten trotzdem. Falls die roten Haltlampen jedoch mit einem "NICHT-FRR" bzw. "NICHT-FRL" Signal angeschaltet werden, muss dieses mit einem Kondensator geglättet werden. Sonst leuchten die rote und die grüne Lampe gleichzeitig...

Nachbau

Der Nachbau des Reflexlichttasters ist einfach. Die wenigen Bauteile lassen sich auf einer Lochrasterplatine aufbauen. Hier ist das Schaltschema und das Layout für eine Lochrasterplatine. Die Unterbrüche auf den Leiterbahnen sind schraffiert markiert.

Materialliste

Alle Artikelnummern sind von Distrelec. Stückzahlen gemäss Schema.

81 10 44

C1,C2

Kondensator 10uF 16V

60 30 16

D1,D2

Diode 1N4148

25 15 72

LED1,LED2

LED grün, 7mA

63 17 86

OK1-2

Optokoppler 2-Kanal ILD 621 GB

64 07 32

OP1-4

Quad OP LM 324

70 00 25

R1

Widerstand 1k

70 00 41

R2,R3

Widerstand 22k

70 00 37

R4,R5

Widerstand 10k

70 00 49

R6

Widerstand 100k

70 00 33

R7,R8

Widerstand 4.7k

70 00 27

R9,R10

Widerstand 1.5k

45 00 89

Laborkarte mit Leiterbahnen

45 02 00

Lötstützpunkte

Hinweis: Der FR-Detektor funktioniert nur im Analogbetrieb. (Im Digitalbetrieb kann die Fahrtrichtung systembedingt nicht aus der Gleisspannung ermittelt werden.)

 


Änderungsgeschichte
15.06.2006 Schaltung geändert auf Optokoppler ILD621GB.


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