Zelfbouw verkeerslichtinstallatie met trambeïnvloeding

[Arjen52]

Voor mijn fantasiebaan Cranicher Altbahn ben ik de afgelopen weken bezig geweest met de bouw van een verkeerslichtinstallatie, waarbij de plaatselijke tram de lichten beïnvloedt.
Oorspronkelijk was het plan om bij AliExpress kant-en-klare verkeerslichten te kopen, die ik wilde aansturen met een Arduino Nano. Nadere bestudering van de specificaties van deze verkeerslichten leerde dat zij een gezamenlijke anode hebben en de aansturing via de kathode verliep. Voor de Arduino moest dit echter omgekeerd zijn, dus een gezamenlijke kathode (GND) en aansturing via de anode. Omdat ik geen dure verkeerslichten van een bekende modelbouwmerk wilde aanschaffen, heb ik besloten om zelf de verkeerslichten te bouwen. Een besluit dat voor mij heel veel leermomenten heeft opgeleverd.

Elke verkeerslicht bestaat uit een aantal onderdelen:


• Het achtergrondschild en de lampenkast heb ik met mijn 3D-printer gemaakt.

Dit printen ging niet zonder slag of stoot.

• De mast bestaat uit messing buisjes met een diameter van 1 mm, resp. 1,5 mm en een mastvoet. Deze mastvoet is weer (omgekeerd) 3D-geprint.


• Voor de lampen heb ik bedrade rode, oranje en groene SMD-leds 0402 gebruikt. In de kathodedraad is een weerstand van 2KΩ opgenomen. Bovendien kreeg de groene led, wegens het felle licht, een extra weerstand van 10KΩ in de anodedraad.

• Voor de beïnvloeding door de tram was ik eerst van plan om reedcontacten te gebruiken, maar die zijn nogal groot waardoor er stukje van het straatspoor weer gesloopt diende te worden. Al zoekend op het internet kwam ik uit op Hall-sensoren. Daarvan had ik nog nooit gehoord, maar na raad en daad vanuit het forum heb ik er een aantal aangeschaft, waaronder twee modules die geschikt waren voor de Arduino.


Bron: AliExpress
Deze modules heb ik voorzien van een tweede Hall-sensor, die tussen de rails is geplaatst.


Eén sensor (AAN-sensor; S1) is ruim voor de kruising gemonteerd, een tweede sensor (UIT-sensor; S2) direct na de kruising.

De Hall-sensor S1 is weggewerkt onder een putdeksel.

Wanneer de tram S1 passeert, maken de verkeerslichten het lopende programma af en geeft de tram groen licht. Na passage van S2 wordt het reguliere programma weer uitgevoerd.
De tram is al voorzien van een magneetje voor een reedcontact ergens anders in de baan.

• Voor de aansluiting ben ik uitgegaan van onderstaand bedradingsschema:


Voor de maatvoering heb ik op het internet de volgende bronnen gevonden:
• Grootte schild: TU Delft Repositories (PDF-download, bin-extensie verwijderen)
• Lampenkast: https://docplayer.nl/206320649-Verkeerslichten-en-toebehoren.html
• Hoogte mast en plaatsing: https://zoek.officielebekendmakingen.nl/stcrt-1997-245-p14-SC11814.pdf (PDF-download)

In onderstaande video zie je het eindresultaat. In de tweede helft van de video houd ik de tram even tegen om te laten zien dat het verkeerslicht op groen blijft staan, totdat de tram de kruising gepasseerd is.
<a href="https://www.youtube.com/v/yvICd4J5HcA" target="_blank" class="new_win">https://www.youtube.com/v/yvICd4J5HcA</a>

[Carl]

Echt leuk gedaan zeg 

[René 4312]

Leuk gedaan, maar dat stoplicht net na de overweg kan ook nog leuke situaties geven!

[Arjen52]

Bedankt beiden.
En die spoorbaan is van een museumlijntje, waar sporadisch een trein passeert. Deze overweg is nog 'handbediend' zonder knipperlichten 
En zo onrealistisch is het ook weer niet: https://maps.app.goo.gl/kmLYz2kkgiu6C3Sr9

[Klaas Zondervan]

Knap gemaakt.

Toch even een opmerking. Je noemt de middelste lamp van het verkeerslicht oranje, en ik weet dat bijna iedereen dat doet. Maar de officiële naam van die kleur is geel.

[Arjen52]

Ik weet het, maar ik heb in het schema de kleur van de leds gebruikt. In de wet worden oranje lichten inderdaad 'geel' genoemd.
https://www.anwb.nl/juridisch-advies/in-het-verkeer/verkeersregels/verkeerslichten

[Christoph]

Leuk, ik vroeg mij alleen af of de geelfase zolang moet duren of toch iets sneller?

en bedankt over de werking, ik ga de halsensors eens opzoeken om ze mogelijk voor iets anders te gebruiken.

Groeten,

Christoph

[Klaas Zondervan]

De geelfase duurt inderdaad erg lang. Ik heb enkele jaren onderhoud gedaan aan verkeersregelinstallaties en bij ons was de geelfase standaard 2 seconden. In het filmpje duurt het 4 seconden.

[Arjen52]

Hi Christoph en Klaas, bedankt voor jullie reactie.
De lengte van de kleurfases kan je zelf instellen middels de Arduino. In de grote mensenwereld is  de geelfase (in de bebouwde kom) 3,5 seconden en duurt een standaardcyclus 120 seconden.
Maar ik kan de geelfase wel halveren.
Ik heb de geelfase gehalveerd.

[Klaas Zondervan]

Kennelijk zijn de richtlijnen in de loop van de tijd angepast.
Net nog een poosje staan kijken bij een kruising in de buurt, maar hier is de geelfase nog steeds 2 seconden.

[Arjen52]

Dat wordt dan een juridisch interessante situatie, wanneer iemand uitgaat van de norm en dus denkt dat hij/zij/hen beter nog kan doorrijden (om veiligheidsredenen natuurlijk  ) en toch geflitst wordt. Zie ook de eerste link naar de ANWB in reactie #8

[Theo Mol]

Als we dan toch bezig zijn, iets zegt me dat de Cranicher Altbahn in Duitsland ligt. In dat land is ook een fase geel tussen rood en groen.

[NS264]

Mm,

Miss bruikbaar voor mijn project.
Kan wel ff een helder lichtje gebruiken in de Werkspoorhal😀.

Gr. Koen.

[PeterV]

Nadere bestudering van de specificaties van deze verkeerslichten leerde dat zij een gezamenlijke anode hebben en de aansturing via de kathode verliep. Voor de Arduino moest dit echter omgekeerd zijn, dus een gezamenlijke kathode (GND) en aansturing via de anode. Omdat ik geen dure verkeerslichten van een bekende modelbouwmerk wilde aanschaffen, heb ik besloten om zelf de verkeerslichten te bouwen. Een besluit dat voor mij heel veel leermomenten heeft opgeleverd.

Leuk projectje, zeker omdat je verkeerslichten zelf aan het maken bent.

Wat ik me afvraag is waarom je zegt dat je met de met de arduino nano geen leds met een gezamelijke anode kunt schakelen?
Met een 2 weerstanden en een transistor kun je per LED zelf bepalen hoe je die wilt aansturen, dus zowel gezamelijke anode als kathode schakelingen zijn mogelijk.
Het kan natuurlijk zijn dat je zelf geen printjes wilt solderen ander is het misschien iets om over na te denken bij een volgend projectje.

Mvg,
Peter

[Arjen52]

@Theo Mol: De Cranicher Altbahn ligt in Kelderland, en ja, Kelderland is een fantasieregio in Duitsland.  Zoals het een fantasieregio betaamt hanteert het eigen regels, die een mix zijn van Nederlands,  Duits en 'Uut den Duum'.
@PeterV: ik ben een no know op het gebied van elektronica. Het is al heel wat dat ik dit soort schakelingen kan maken. In mijn onkunde ging ik ervan uit dat de digitale pinnen van de Arduino een positieve 5V-uitgang waren (dus anode) en dat GND de negatieve (kathode) aansluiting is. Ingewikkelde schakelingen zijn voor mij echt te hoog gegrepen en kleine printjes solderen is (gezien mijn motoriek) niet mijn ding.
@Koen (NS264): Ik ben benieuwd hoe je het gaat toepassen.