Trein detectie met opamp

[Theo]

Vandaag weer eens aan het stoeien gegaan met de elektronica, of het mogelijk is om een treindetectie te maken.

Met deze opstelling meet je of er wel of geen trein over het geïsoleerde spoorstukje rijdt.
En als er een trein overheen gaat kun je ook nog de richting bepalen die de trein heeft, naar links of naar rechts.
Als er geen trein rijdt, is de uitgangsspanning 3,5 Volt uit de opstelling.
Rijdt er een trein over het baanstukje dan valt de uitgangsspanning naar 0 Volt.
De weerstand van 1 Ohm zorgt voor een kleine spanningsval, maar daar zal je weinig van merken.
Dit signaal kun je dan weer verwerken met een Arduino.
Het werkt wel alleen voor een gelijkstroombaan.

[Theo]

De testopstelling.

[Theo]

Ik heb de weerstand van 1 Ohm vervangen door een weerstand van 0,1 Ohm en dit geeft geen probleem.
[/img]
De spanningsval over de weerstand is nu volgens de wet van Ohm (U = I x R) ongeveer 0,8 x 0,1 = 0,08 Volt.
Dit uitgaande dat een loc ongeveer 0,8 A stroom afneemt.
Als je per ongeluk kortsluiting zou maken, zou je 12V/0,1= 120 A krijgen, dit kan de trafo gelukkig nooit halen, ik schat dat de trafo maximaal 10 Watt kan geven. Dit kun je wel opvangen met een aantal weerstanden parallel te schakelen.

[Dirk T]

Leuk wat je zo experimenteert!

Ken je de gebruikelijke stroomdetectie schakelingen? Die gebruiken de spanningsval over een diode om te zien of er een stroom loopt. Daar kun je een opamp achter hangen, maar in plaats daarvan ook een optocoupler. Zomaar wat ideetjes, dat houdt je van de straat

[Theo]

Ja, je hebt onder andere deze schakeling.


Maar deze schakeling geeft niet gelijk de rijrichting aan en heeft ook nog een spanningsval, daarom zocht ik of er ook nog andere mogelijkheden zijn.

En ook het stoeien met elektronica is ook leuk.

[Dirk T]

Als je de PC844 vervangt door twee 6N139's kan hij ook de rijrichting aangeven.

Die spanningsval, dat klopt. En als je die hooguit 1,5V kunt missen is het geen probleem. Jouw schakeling kun je natuurlijk veel gevoeliger maken. Overigens, als je met een opamp werkt in plaats van een opto, kun je de detectie ook met 1 diode per richting doen. Scheelt weer de helft in spanningsval.

Wat betreft kosten van de schakeling maakt het denk ik weinig uit waar je voor kiest: de bekende schakeling of jouw experiment. Ik ben benieuwd waar jij uiteindelijk op uitkomt en volg dit draadje met aandacht.

[Jan Trein]

En als er een trein overheen gaat kun je ook nog de richting bepalen die de trein heeft, naar links of naar rechts.
Als er geen trein rijdt, is de uitgangsspanning 3,5 Volt uit de opstelling.
(...)
Het werkt wel alleen voor een gelijkstroombaan.

Ik verwijs je graag naar Felix Geering (een voorganger op dit terrein):
Polaritätsanzeige
Fahrtrichtungsdetektor

Waarom? Omdat je schema een rijrichtingschakelaar bevat.
En omdat rijrichting in jouw schema door polarisatie moet ontstaan.
Digitale rijrichting omschakeling (d.m.v. codering in plaats van door polarisatie) wordt dus gemist
tenzij je zelf nog snel even die schakelaar omzet als de trein de andere kant uit kart.

Geering is daarop alert, en geeft aan in hoeverre zijn oplossingen uitsluitend analoog of ook digitaal werken.

Geering is bepaald niet de eerste die zich verdiepte in rijrichting detectie.

In de vroege "middeleeuwen" van de elektronica gebruikte men daar logische bouwstenen voor, met 2 detectiepunten.
 
Zo kon je b.v. bepalen of de trein uit de ene of juist uit de andere richting kwam (XOR).
Met een timer bouwsteen kon je vast stellen of detectiepunt 1 eerder werd geactiveerd dan detectiepunt 2. Enzovoorts.
Het grote voordeel daarvan is, dat het niet uitmaakt om de rijrichting vast te stellen, of een trein analoog of digitaal rijdt, of op gelijkstroom of op wisselstroom, maar hij moet wel voortbewegen.
Van een stilstaande trein kun je de rijrichting niet vast stellen.

De Arduino kan dat allemaal veel handiger, natuurlijk,
dus die logische poorten heb je vandaag de dag helemaal niet meer nodig.
Maar de logica erachter nog wel, want dat wordt je programma straks.

Die uitgangsspanning van 3,5 volt (of om het even wat) is de referentiespanning,
die je analoog nodig hebt om een stilstaande trein te kunnen detecteren
(en dat kan bij 2-rail zolang er wagonverlichting is, of smd-weerstandjes op de gelijkstroomassen zijn aangebracht, en bij 3-rail kan het altijd, via de ongeïsoleerde wielassen).

Bij digitaal heb je geen aparte referentiespanning nodig; er staat een constant stroom (rijspanning) op de rails.
Die is toereikend voor detectie (mits je optocoupler of relais gebruikt om rijstroom en schakelstroom te scheiden,
en dat is ook iets waar je altijd alert op moet zijn: houd stroomcircuits gescheiden).

[Theo]

Weer wat verder gegaan met het uitproberen.

Ik heb nu ook een loc in de testopstelling opgenomen, weliswaar een Marklin maar die rijdt ook op gelijkstroom.
Ik gebruik hier in deze opstelling een weerstand van 1 ohm, maar deze zou mogelijk ook naar 0,1 Ohm kunnen gaan. Moet ik nog uitproberen.
Als beveiliging tegen per ongeluk kortsluiten op de rails denk ik om een diode in de schakeling op te nemen die dan de weerstand tegen doorbranden zou kunnen beschermen.

[Theo]

Ja, en wat daarna als de detectie op deze zou gaan lukken?
Misschien zou ik daarna een overwegbeveiliging kunnen gaan maken met meerder sporen, voor zowel links als rechts aankomen treinen?
Nog geen echt idee??