Treindetectie, nieuwe stijl?

[Erik84750]

Enige tijd geleden had ik op dit forum een onderwerp gestart over keerlus controle: https://forum.beneluxspoor.net/index.php/topic,73973.0.html. Na een toch vruchtbare discussie werd mijn besluit dat om een goede werking van enige controle op een treinbaan te hebben het neerkomt op een goed werkende detectie. Ik laat in het midden of een keerlus bediend moet worden door een module of niet (je kan eigenlijk evengoed de wisselbediening van de wissel bij de ingang van de keerlus gebruiken om de keerlus om te polen), waar ik het hier even over wil hebben is hoe je een trein detecteert op een spoorsectie.

Mijn idee in dat onderwerp was om LDR's te gebruiken omdat het principe van kortsluitdetectie zoals door commerciële modules wordt gebruikt indruist tegen elke logica van goed elektronisch ontwerp.
Een ander principe dat hier blijkbaar commercieel erg wordt gepromoot is het gebruik van detectie via een diodebrug. Dit principe heeft als nadeel dat je een spanningsval van ongeveer 1,4V creëert waardoor je meerdere diodebruggen over de hele keerlussectie moet gebruiken.
Maar bovendien is dit een methode die miskent dat een heel simpele en efficiënte detectie mogelijk is in DCC door gebruik te maken van het DCC principe: "pulsbreedtemodulatie". Dit betekent dat een blokgolffrequentie van 8 tot 10kHz wordt gesuperponeerd op een DC signaal waardoor een wisselspanning op de sporen wordt geplaatst.
Met een stroomtransformator kunnen dan stromen vanaf 1mA worden gedetecteerd mits een goed detector wordt gebruikt.

Als gevolg van de discussie in dat onderwerp ben ik aan het zoeken gegaan naar relevante informatie en ik heb de voorbije weken zowel een stroomdetectie als een lichtdetectie uitgebreid getest en op punt gezet. Veel van mijn werk werd gekopieerd van andere bronnen (indien geïnteresseerd maak ik de hele lijst van websites bekend: er zitten enkele heel interessante bronnen van informatie bij; maar alles is wel in het engels). Mijn bijdrage is om die informatie te combineren tot een grondig getest geheel, en in de opmaak van complete schema's en een printbord layout voor algemeen gebruik.

De detectoren houden rekening met oa
- filteren van stoorpulsen
- vertraagd afvallen na detectie (regelbaar van 0 to meerdere seconden)
- voedingsspanning van 5 to 18Vdc
- open collector uitgang
- inzetbaar in bvb CMRI omgeving (commerciële treinbesturingssystemen)
- algemeen bruikbaar voor sturing lichtsignalisatie, wisselsturing,..
- TTL uitgang met naar keuze ofwel tot 300mA of tot 10A belastingen te sturen
- stroomdetectie vanaf 1mA
- optische detectie met automatische compensatie voor omgevingslicht
- regelbare gevoeligheden
- etc...

Ik heb in bijlage de schema's gevoegd, een printout van een gerber output (ik heb gepoogd de .brd file up te loaden -nodig als je zelf printen wilt maken- maar dat is me niet gelukt).

Ik heb bij Elecrow 20 tot 30 borden van elk besteld, als je wilt bezorg ik die via pm gratis aan geïnteresseerden (enkel een briefje met retour postzegel bezorgen).

Uiteraard sta ik open voor aanpassingen aan deze schema's, laat maar weten.

Groeten,
Erik


-
https://images.beneluxspoor.net/bnls/current_detector_model_RR_v2.png
https://images.beneluxspoor.net/bnls/optical_detector_2CH_model_RR.png
https://images.beneluxspoor.net/bnls/optical_detector_2_channel.png
https://images.beneluxspoor.net/bnls/current_detector_model_RR_v2_1.png

[Wim Ros]

DCC principe: "pulsbreedtemodulatie". Dit betekent dat een blokgolffrequentie van 8 tot 10kHz wordt gesuperponeerd op een DC signaal waardoor een wisselspanning op de sporen wordt geplaatst.

Hieruit blijkt dat je wel de klok hebt horen luiden enz.enz. Dat zal ik als ik jouw was nog maar eens heel goed onderzoeken. Want deze aanname/bewering is onjuist.

[henk]

De PWM-bewering klopt niet, maar ondertussen levert een DCC-centrale wel een in polariteit wisselende blokspanning. Het trafotrucje wordt dan ook meer toegepast, bijvoorbeeld in de detector van Hans de Loof en in die van Raptor. Ik zie er niet veel voordeel in, maar het werkt.

De LK200 van Lenz is overigens een prima ontwerp Erik, maar die discussie is in een ander draadje gevoerd.

[Wim Ros]

Hier vind je alles wat je nu opnieuw hebt uitgevonden
http://home.cogeco.ca/~rpaisley4/CircuitIndex.html
http://home.cogeco.ca/~rpaisley4/DccBODvt5.html
http://home.cogeco.ca/~rpaisley4/OptoBOD.html
Groetjes

[Klaas Zondervan]

Ik had ook nog een link. http://dcc-mueller.de/wire4dcc/sensor_d.htm
Komt op hetzelfde neer als wat Wim laat zien.
Kortom, als je een nieuw wiel wil uitvinden, kijk dan eerst naar de wielen die er al zijn.

[Huib]

Keerlus met twee lichtsluisjes en een Arduino...

Werkt al jaren feilloos.

Grtz!

Huib

[Wim Ros]

Het blijft mij ontgaan, waarom dit nu met een Arduino moet of met een andere controller.
http://home.cogeco.ca/~rpaisley4/ReverseLoopController.html

Gewoon een beetje logische onderdelen, en klario.
En als je in het schema van de xTreme keerlus de stroomdetectie vervangt door 2x een lichtsluis ben je er ook.
Daar is gekozen voor stroomdetectie omdat dit op 99% van de banen wordt toegepast voor de bezetmelding, is overal de spannings val van 1,1V gelijk, en heb je daar geen last weet van.

Mvg
Wim.

[dickkoning]

Hallo Erik

Is het misschien niet handiger de LDR schakeling mbv een arduino te maken
Je hebt meerdere analoge ingangen ter beschikking  een voor de referentie en de rest tbv detectie
Eventueel multiplexer voor meerdere ingangen gebruiken

En met een arduino kun je gelijk de output in S88 of loconet format omzetten
Genoeg over te vinden
Uiteraard is alles al eens bedacht maar zelf iets uitzoeken blijft een leuke hobby klus

Dick

[Timo]

Heyy Erik,

Interessant ontwerpen. Maar of ik het dat allemaal waard zou vinden... Wat kost zo'n stroomtransformator? Denk namelijk wel iets meer dan een diode

Overigens als je de +-1,5V over de diodes te veel vind kan je ook één diode gebruiken. Of zelfs een Schottky diode. Het feit dat er vaak twee gebruikt wordt (maar niet altijd! Die van Lenz en Klaas bijvoorbeeld) maar dan moet je gaan versterken als je een opto wilt aansturen.

En voor de LDR, voor de compensatie moet je wel zorgen dat de compensatie LDR net zo veel licht ziet als de detectie. Waarom ben je niet voor de "simpelere" lichtsluis / reflectie met modulatie gegaan?

Maar goed, het belangrijkste is dat je krijg wat je wilt en dat je er plezier aan beleefd


Timo

[Erik84750]

Hoy Dick,

dat is idd een optie maar ik heb in overweging genomen: het is dus inderdaad de eeuwige discussie in hoeverre een oplossing via software of via hardware wordt uitgewerkt.

Een Arduino heeft idd analoge inputs maar bij conversie in een Uno heb je slechts 10 bits resolutie, dus van 0 tot 1023 voor analoge waarden. En om de precisie te bereiken nodig om de omzetting te maken voor lichtwaarden van 10 lux (schemering) to 500 lux (volle binnenverlichting) met in dat bereik voldoende precisie om kleine afwijkingen te compenseren volstaat dat niet.
Een hardware oplossing zoals hier gebruikt heeft een quasi oneindige resolutie; en een hardware detector kan nog steeds op een Arduino worden aangesloten om bijvoorbeeld seinlichten, wissels, keerlussen, etc aan te sturen. De taak van detectie wordt aldus door hardware overgenomen en de Arduino kan dan worden gebruikt waarvoor hij het beste is toegerust: controle en sturing van externe componenten.
En de omzetting naar bussignalen kan dan uiteraard ook door een Arduino (of gelijkaardige controllers) worden uitgevoerd.

Bovendien is de charme van een hardware oplossing dat deze op om het even welk platform kan worden aangesloten: van rechtstreeks aansturen van hardware (ik heb de optie van max 10A aandrijving via open collector voorzien) tot aansluiten aan CMRI hardware, of interfacing via Arduino DCC++ naar bijvoorbeeld JMRI treinstuursoftware.

Voor een keerlus kunnen deze detectoren perfect worden gebruikt om bijvoorbeeld de aankomst- en vertreksporen voor en achter de keerluswissel te detecteren, en/of met optische detectie voor puntdetectie evengoed voor en achter deze wissel(s).

De onnozele commentaren voorheen hier slaan nergens op, ik had het in mijn post al beschreven: ik heb van anderen gekopieerd maar dan wel geoptimaliseerd naar mijn behoeften. Ik leer van  de chinezen  . Dus wie zich geroepen voelt zinvolle commentaar te geven krijgt van mij zeker antwoord. De rest: "negeer".

Ik weet nog steeds niet hoe een .brd file te uploaden, maar wie het wilt krijgt die van mij per pm: kan je naar hartelust zelf je bordjes maken.

[Erik84750]

Stroomtransformatoren die passen op mijn ontwerp kosten €4,6 per 10 stuks gratis thuis geleverd: https://www.aliexpress.com/item/10PCS-HMCT103C-5A-5MA-Precision-Micro-Current-Transformer-Sensor-Module/32702057905.html?spm=2114.13010608.0.0.n5gjkf

[Erik84750]

"En voor de LDR, voor de compensatie moet je wel zorgen dat de compensatie LDR net zo veel licht ziet als de detectie. Waarom ben je niet voor de "simpelere" lichtsluis / reflectie met modulatie gegaan?"

De referentie LDR moet in dezelfde ruimte staan als de detectie LDR.

Lichtsluis met bvb 38kHz modulatie: kan ook; ik heb hier voor LDR gekozen wegens de eenvoud. Jouw idee neem ik mee in een volgend ontwerp; ik heb al enkele PLL modulator/demodulator besteld bij Aliexpress 

[Timo]

Ik weet nog steeds niet hoe een .brd file te uploaden, maar wie het wilt krijgt die van mij per pm: kan je naar hartelust zelf je bordjes maken.

Daar zal je zelf even hosting voor moeten zorgen. Bijvoorbeeld gewoon in je Google Drive waar je de bestanden schijnbaar toch al hebt

Stroomtransformatoren die passen op mijn ontwerp kosten €4,6 per 10 stuks gratis thuis geleverd: link

Waarom krijg jij een veel betere prijs dan ik?! Als ik de link volg zijn ze $7,23... Zijn wel goedkoper dan ik dacht maar met 46 cent is dat nog steeds een fractie 4 a 5 van diodes (uitgaande van 4) of 8 a 10 uitgaande van maar 2.


Timo

[Erik84750]

Waarom krijg jij een veel betere prijs dan ik?! Probeer eens de zoekterm 5A/5mA op aliexpress?
Ofwel komt het omdat de chinezen mij beter kennen, ik heb al 550+ bestellingen geplaatst bij die kerels 

[Timo]

Dacht dat ik met 250+ al veel had besteld. Ook al moet ik zeggen, dat is alleen bij Ali

Maar goedkoper dan 53 cent-ish kom ik niet...


Timo