modellvasút - sorompóvezérlés

Elektronika, Elektromos eszközök

Sziasztok és üdvözletem!

A következőt szeretném megvalósítani: adott egy modellvasútasztal, rajta egy sorompó. A sorompót szeretném ilyen/hasonló, a sínek közé ágyazott távolságmérővel vezérelni: amikor épp fölötte van egy kocsi, akkor lezárul a sorompó (egyelőre ennyi, nem kell késleltetés).

A probléma: a sorompó 16VAC-vel működik, kb. 100-150mA áramfelvétellel. Így se a feszültség, se az áramerősség nem passzol.

A megoldásom, amiben nem vagyok biztos, hogy működin fog, és ehhez kérnék segítséget: először a 16VAC-ból csinálok 15VDC-t ezzel, abból hajtom meg a szenzort (egy soros ellenállással állítom be a feszültséget a LED-nek). A szenzorral pedig vezérlem ezt, amire a sorompó van kötve. Szükségem van valamire a három IC-n és egy ellenálláson kívül? Illetve esetleg két szenzor lesz, párhuzamosan kötve (a sorompó két oldalán).

  • 1626 megtekintés

( locsemege v | 2021. 10. 15., p – 00:21 )

A sorompónak folyamatosan kell a villany, vagy csak az állapotváltozáshoz? Sok évtizeddel ezelőtt úgy csináltam, hogy vettem négy olyan szenzort, ami a sín belső oldalán egy fémlemez, s a mozdony kereke zárta rövidre az egyik sínszálhoz ezt a fémlemezt. Ekkor megvolt az állapotváltás. A mozdonyt járató változtatható DC feszültség egyik pontja, és a segédberendezéseket üzemeltető 16 VAC össze volt kötve. Ez lett arra a sínszálra kötve, amely mentén voltak a primitív szenzorok. A sín mentén az elrendezés ilyen:

====nyit========zár======sorompó======zár========nyit====

Ez azért jó, mert mindkét irányban működik, s ha a mozdony húz, a kocsikra sem nyitja rá a sorompót. Semmi elektronika, semmi bonyolítás, működik.

Amúgy a kapcsolóüzemű táp IC mellé kell némi induktivitás, kondenzátor, dióda, pontosan méretezett ellenállások, miegymás. Ezen felül tekercseknél érdemes arra figyelni, hogy váltakozó áramú táplálásnál a tekercs egyenáramú ellenállásából és az induktív reaktanciájából számolt vektoriális - ortogonális - impedancia korlátozza az áramot, míg egyenáramú táplálásnál csak az ellenállás, tehát egyenáram esetén kisebb feszültségről kell a tekercset járatni.

Csak az abszolútérték: Z = sqrt(R ^ 2 + X ^ 2), ahol

X = 2 * pi() * f * L, ahol f a frekvencia, L az induktivitás, R a réz drót ellenállása. Itt az '^' értelemszerűen nem xor, hanem hatványozás.

I = U / Z

tr '[:lower:]' '[:upper:]' <<<locsemege
LOCSEMEGE

"Amúgy a kapcsolóüzemű táp IC mellé kell némi induktivitás, kondenzátor, dióda, pontosan méretezett ellenállások, miegymás." Pont ezek a dolgok érdekelnek=ezeket nem tudom. Most egy kapcsolóval, kézzel lehet irányítani a sorompót, és megmértem, hogy mennyi az áramfelvétel zárt állapotban (ez a kb. 100-150mA, 16VAC-nál). Megpróbálok összerakni egy kapcsolási rajzot és majd posztolom.

Nem olcsó, de már készen van. Nyilván kell elé puffer elkó meg Graetz-híd. Szerintem 12 V DC elég annak a tekercsnek, amelyre amúgy 16 V AC-t kötöttél volna. Ezt azért előbb érdemes kipróbálni, mielőtt megrendeled a tápot.

tr '[:lower:]' '[:upper:]' <<<locsemege
LOCSEMEGE

( uid_6201 v | 2021. 10. 15., p – 08:29 )

Szerkesztve: 2021. 10. 15., p – 08:38

Például G3VM-61VR(TR) optocsatolós, de AC áramkört is vezérelni képes SMD tokkal.
Ez 48V csúcsfeszültségű (34V AC) 1400mA határadatig tud kapcsolni.

Közvetlenül tudod hajtani vele a párszáz mA áramfelvételű AC motort + optocsatolóval izolálja a motor 16V-jától a 3,3V-os mikrovezérlődet.
És kicsi méretű, hiszen el kell férnie a terepasztal apró világában.

( asch v | 2021. 10. 15., p – 09:13 )

Gyerekkoromban ezt úgy csináltuk, hogy volt egy PIKO trafónk a szürke dobozban, fehér állítókával, ami csinált állítható egyenfeszültséget (ami gondolom csak nagyjából volt egyenfeszültség, -12-+12V tartományon) ami hajtotta a mozdonyt, és csinált egy váltófeszültséget is (talán 24V volt névleg).

A sínbe belekötöttük az egyenáramot, és az _egyik_ sín-szálba bekötöttük a váltófeszültség egyik ágát. Volt egy síndarab, amin meg volt szakítva egy kis rész, és ebből kijött egy csatlakozó. Ide kellett kötni a szemafor vezérlő bemenetét, egy elektro-mágnest működtetett a váltofeszültség, amikor a mozdony kereke rövidre zárta az érzékelő-sínt.

(Mai eszemmel nézve ez úgy működött, hogy a váltófeszültség és az egyenfeszültség egymáshoz képest lebegett, és ezért meg lehetett tenni, hogy 1-1 pólust összekötve azokat egyen potenciálra tettük.)

Nagyjából megbízhatóan működött, de azért nem mindig. És egyszer sikerült az érzékelőn leparkolni a mozdonyt, és akkor az elektromágnes szétégett, mert nem volt benne semmi ami megvédje a folyamatos üzemtől. Ahogy  hg2ecz sugallta, mai eszemmel én is olyat csinálnék, hogy a szenzorok és a kivezérlések közé tennék egy programozható mikrovezérlőt, hogy az abban futó program mondja meg, hogy mikor mi történjen, és ezzel az elekro-mágnesek működtetési ideje is le volna korlátozva egyből.

( dotnetlinux | 2021. 10. 15., p – 17:04 )

Épp ilyen (is) digitális rendszert csinálok, pont erre a célra (is). Egy általam javasolt megoldás az IR ledekkel megvalósított szakadásérzékelés, azaz ha a vonat közte van, akkor meg van szakítva. Érdemes a led-et és a fototranzisztort nem egymással szemben elhelyezni, hanem úgy hogy a fény 45 fokban legyen a sínre. Így a fény szakadása folyamatos lesz akkor is, amikor a vagonok közti részbe bele tudnak világítani. Érdemes mindkét oldalra 2-2 ilyen beam dolgot tenni, hogy a rovid és hosszú vonatok is megfelelő ideig zárva tartsák az áramkört.

Az IR alrendszer pedig kapcsolhat egy tranzisztoron keresztül egy relét, a relé pedig a 16V váltóáramot. Fontos a váltóáram, az elektromágnes csak azzal megy. De nem jó. AC-t pedig relével vagy mosfettel kapcsolunk. Talán a mosfet meghajtásához (nem I hanem U hajtja = nem árammal hanem feszültséggel megy) elég a fototranziztor kimenete és nem kell tranzisztor. Párhuzamosan kötve a 4 fototranzisztort bárhol is jár a vonat, le lesz zárva.

A teljes megoldás a végére kötött NE555, ami egy kcsit még zárva tartja, amikor nincs vonat akkor is.

( szomi | 2021. 10. 15., p – 17:35 )

Szerkesztve: 2021. 10. 15., p – 17:35

Servo vezérlés? Most építem a körfűtőházam, az ajtók nyitását szervóval fogom vezérelni. Ez jó a karos jelzőkhöz és sorompókhoz is. Az igazihoz hasonló mozgása lesz, szép lassú menettel. Arduinoval teljesen jó.

( logs v | 2021. 10. 16., szo – 12:19 )

Úgy tűnik, kicsit félreérthető voltam. Nem lesz mikrovezérlő, egy (kettő) egyszerű elektromágnest kell vezérelni (amíg van áram -> a sorompó zárva). Tisztán analóg elektronikával szeretném megoldani. És az azért optikával, mert a saját készítésű, mechanikus érzékelők sajnos sokszor siklatták a vonatot (és ha már hobbi, akkor miért ne csináljam magam?).

Szerintem hg2ecz megoldása (ez: https://hup.hu/comment/2686095#comment-2686095 ) működne úgy is, hogy az általa javasolt "szilárdtest relét" (azért írom idézőjelbe, mert nem vagyok biztos benne, hogy ez a helyes megnevezés) közvetlenül az IR tranzisztor vezérli (és nem mikrovezérlő). Vagy maximum invertálni kell a jelet egy további tranzisztorral. Ennél egyszerűbbet nem nagyon fogsz találni, ennek a legkevesebb az alkatrész-száma és egyetlen felesleges érintkezője sincsen. Oké, a ~1000Ft darabár borsos, de azért nem megfizetheteten egy hobbihoz.

Ha a kapcsolás ideje nem megfelelő, hanem valami időzítés is kell hozzá (rövid impulzusból csinálni hosszút, vagy élvezérelten egy fix hosszúságút), azt is lehet alkotni egyszerű alkatrészekből, csak éppen én nem értek hozzá. De biztos, hogy lehetséges, itt olvasgatnék, vagy a hupos elektronika-szakértőket faggatnám tovább pontosított specifikáció után: https://www.hobbielektronika.hu/forum/idozito

valami időzítés is kell hozzá (rövid impulzusból csinálni hosszút, vagy élvezérelten egy fix hosszúságút), azt is lehet alkotni egyszerű alkatrészekből

Erre a fentebb linkelt Commodore kiadványban is látható NE555 IC nagy túlélő.
  - akár villogtatásra
  - akár monostabilként impulzus hosszabbításra.

Mikrovezérlővel kinyílik a világ, alkatrészcsere nélkül lehet megváltoztatni időzítéseket, működésmódot, bármit, szóval én inkább rábeszélnélek. Ha egyszer sikerül, utána addiktív :), mert bármit megcsinálhatsz vele, csak a fantázia szab határt.

tr '[:lower:]' '[:upper:]' <<<locsemege
LOCSEMEGE

Rossz válasz! ;)

Már a 80-as évektől igaz, hogy 2 db RC tagnál már olcsóbb a mikroprocesszoros (-kontrolleres) megoldás. A "tisztán analóg" megoldás, azaz valaminek a ki-bekapcsolása már digitális.

Ennek ellenére megkockáztatom, hogy az analóg technika sem készség szintű nálad.

A reflexiós optocsatóló még elmegy, bár célszerű lenne elolvasnod és értelmezned az adatlapot. A 6mm távolság (fehér papírral) talán nem optimális megoldása a feladatnak. Persze kísérletezni lehet.

A VIPER317LDTR - amely akár hálózati kapcsolóüzemű tápegység 800 V-os tranzisztorral - kissé overkillnek tűnik 2-3 led meghajtásához 16V-ról. :-D Helyette egyszerű analóg táp is lehet - dióda, kondenzátor, stabilizátor.

A FDC6330L csak egyenáramot tud kapcsolni és a vezérlését is galvanikusan le kell választani. Helyette használhatod pl. AQY282EHA kapcsolót - az erre való.

Az optocsatoló(k) és a kapcsoló meghajtása közé kell kb. 6x erősítés.

Ja, a led nem feszültséggel, hanem árammal működik. Igaz, ez látszólag csak más nézőpontot jelent, de az előtét kiszámításához sokkal jobb.

A feladatot sokkal egyszerűbb lenne megoldani pl. PIC12HV609 segítségével. Persze kiváltható egy tranzisztoros erősítővel is, de annak pontosan nulla a flexibilitása. A mikrokontrolleres megoldást meg tovább lehet fejleszteni több érzékelő, zavarszűrés, késleltetések, stb. irányba újabb alkatrész beépítése nélkül.

Bazz ... megnéztem a Farnellnél az AQY282EHA tokot.
Kiszállításra vár. Futár: 2022.06.01

Nem, 12 hónapig tuti nem vállalok az ipar számára áramkörfejlesztést.
Szerencsére hobbi célra ott az Aliexpress, ahol kapható még olcsón minden. Kis mázlival elégséges minőségben.

Hallod, durva, ami van a piacon. Már a chip hiány. Amíg erről úgy hallok, hogy az autógyárak problémája, távolinak érzem a dolgot, viszont hardware fejlesztő vagyok, s csak kapkodom a fejem, amikor kommersz műveleti erősítőt nem kapok a kereskedőnél, illetve 62 hetes lead time van megadva. Olyasmire gondolok, amelyet fél évvel korábban is használtam már, s fillérekért vödörszám dobták utánam. Cégen belül vadászom össze, reménykedve, hogy korábban kicsit többet rendeltem, mint amennyi kellett, túrom a papírdobozaimat, örülök, ha valamiből találok még 8 db-ot, s most csak 7-re van szükség.

Szerk.: egy darabig a kereskedők raktárai, mint pufferek, jók voltak, de már azok is elapadtak. Van olyan alkatrész, amelyből én hoztam el az utolsó két darabot, s éppen kettőre volt sürgősen szükségünk.

tr '[:lower:]' '[:upper:]' <<<locsemege
LOCSEMEGE

Helló! Nagyon köszönöm a kimerítő választ :)

Microvezérlő: egyszer megcsinálom és utána nem szeretnék hozzányúlni, nincs programmerem hozzá, szóval biztosan nem lesz.

Került közben az asztalra egy DC táp is, szóval nem kell már AC/DC-átalakítással foglalkozni.

A jelenlegi tervem: https://imgur.com/a/u93K6OI

ÉS akkor a kérdés, hogy jól számoltam-e?

1. RPR-220, infra-LED I_F-je 50mA -> 16V/0,05A = 320Ohm- -> 330-as a következő a sorban -> 776mW disszipáció, 1W terhelhetőségű ellenállás kibírja.

2. RPR-220, opto-tranzisztor I-C-je 30mA. AQY282EHA I_F-je 50mA. Egyszerre max két opto van zárva (vágányképből adódik), szóval max 25mA a 30 helyett. 16V/0,025A -> 640Ohm, 680-as a következő a sorban -> 376mW disszipáció, 0,6W terhelhetőségű ellenállás kibírja. AQY282EHA kapcsol legkésőbb 3mA-tól, szóval már egy szenzorra is ugrik. Vagy vegyem olyan nagyra az előtétet, hogy mind a négy opto egyszerre se süthesse ki? Akkor is 12,5mA/opto lenne, bőven a kapcsolási áram fölött.

Hibás a kapcsolási rajz, az optokapuk fotodiódája valamiért nyitóirányban van előfeszítve.

A 680 ohmos ellenállás a disszipációt tudja átvenni, ha az optokapukat telítésig hajtod. Kell ezeket az eszközöket ilyen borzalmasan nagy árammal gyötörni?

Fordítva állnék neki a méretezésnek. Mekkora LED áram kell az optotriac garantált begyújtásához? Ha ez megvan, hozzáadnék még valamennyit. Utána úgy méretezném az előtéteket, hogy egy optokapu és mind a négy optokapu is bekapcsolja a triacot, és egyik esetben se menjen tönkre.

De mondom, az optokapuk fotodiódája nyitóirányban nem poén. Na jó, megnéztem a katalóguslapot, ott fototranzisztor van. Miért diódát ábrázoltál, és azt is miért rosszul?

tr '[:lower:]' '[:upper:]' <<<locsemege
LOCSEMEGE

Köszönöm az iránymutatást!

Elvileg a triac garantáltan 3mA-tól nyit (tipikusan meg 1,8-tól). Szóval átméreteztem az előtéteket, hogy egy fototranzisztor kicsivel 5mA alatt adjon (4,8 nominálisan; 4,6 még a legrosszabb esetben is, maximális ellenállástoleranciával), akkor még mind a négy együtt sem tudja megsütni. Disszipáció max. 77mW, szóval a 250-es ellenállás lazán elég. És talán most a kapcsolási rajz is helyes: https://imgur.com/a/7ODtX5C (lelkes kezdő vagyok, azért hibázok)

Ez így nem fog működni. Kell még egy erősítő tranzisztor.

Ha megnézed a transzfer karakterisztikát, 90 %-os reflexiójú fehér papír esetén 10 mA LED áram létrehoz 0.3 mA kollektoráramot, de neked a 0.08 mA-re kell méretezned. Ezen felül az 50 mA az absolute maximum, tehát efölött azonnal megdöglik. Az nem az üzemi árama. Javasolnék a LED-ek elé 680 ohm-ot, ekkor 21 mA lesz a diódák árama, a kollektoráram pedig minimálisan 0.16 mA. Ezzel semmi baj, ha ezeket a fototranzisztorokat egy npn tranzisztor bázisa és kollektora közé kötöd, a kollektorok közösek, a fototranzisztorok emittere megy a külső tranzisztor bázisára. Az új szerkezet összekötött kollektora és a külső tranzisztor emittere adja az izmos kapcsolójelet. A külső tranzisztor emittere és bázisa közé tennék egy 22 kohm-os ellenállást.

A rajzodon pnp tranzisztort jelöltél, a valóságban ott npn tranzisztor van, tehát az emitteren lévő nyíl a bázistól távolodó irányba mutasson!

tr '[:lower:]' '[:upper:]' <<<locsemege
LOCSEMEGE

Remélem jól értettelek: https://imgur.com/a/yrj50hg (sikerült npn-fototranzisztort szerkesztenem, juhé! :D )

680 helyett 430-at tettem a LEdek elé: a kocsik/mozdonyok alja fekete, messze az ideálistól, így inkább kicsit nagyon LED-áramot szeretnék (így 37mA jön ki, bőven az 50mA alatt).

Összefoghatom a (foto)tranzisztorok kollektorait egy közös ellenállás mögé?

A kapcsolótranzisztornak ez megfelelne: https://www.conrad.de/de/p/tru-components-transistor-bjt-diskret-tc-bc5… ?

Nem jól értetted. Olvasd el megint, szerintem jól írtam le.

  1. Összekötöd az összes fototranzisztor és a külső 1 db npn tranzisztor kollektorát.
  2. Összekötöd az összes fototranzisztor emitterét és a külső tranzisztor bázisát.
  3. A külső tranzisztor emittere és bázisa közé kötsz 22 kohm-ot.
  4. 3.3 kohm nem kell sehova, én ilyenről nem beszéltem. :)
  5. Az összekötött kollektorok mennek a +16V-ra.
  6. A külső tranzisztor emittere megy a 680 ohm egyik lábára.
  7. A 680 ohm másik lába megy a fototriak LED-jének anódjára.
  8. Fototriak LED-jének katódja a 16 V DC táplálás negatív sarkára megy.
  9. Fototriak LED-jének anódja és katódja közé kötnék egy 22 kohmos ellenállást.
  10. Az emitteren van a nyíl, a bázis az a középső, a kollektor a rajzon olyan, mint az emitter, csak nincs rajta nyíl. :)

tr '[:lower:]' '[:upper:]' <<<locsemege
LOCSEMEGE

Bocsi, a 3,3k-k az előző tervből maradtak; gondoltam, extra védelem nem baj, ha benne marad. A tranzisztort meg elnéztem. Így gondoltad: https://imgur.com/a/37GgwPe

A kapcsolótranzisztornak ez megfelelne: https://www.conrad.de/de/p/tru-components-transistor-bjt-diskret-tc-bc5… ?

Picit sír a lelkem, mert ezek szerint nem tudok jól magyarázni, de ez a rajz már jó kiindulási alap, mert majdnem jó.

  1. Az RPR-220 fototranzisztorainak fényt szimbolizáló nyilai a tranzisztorok felé mutatnak, azaz a fény a tranzisztorba megy. Ha a tranzisztorból jön a fény, akkor már nagyon nagy baj van! :)
  2. Szintén a fototranzisztoroknál az az elektróda, amin nyilat jelöltél a jelölésed szerint egy pnp tranzisztor emittere. Itt ne legyen nyíl, mert a valóságban ez egy npn tranzisztor kollektora. Ellenben amelyiken jelenleg nincs nyíl, ott legyen egy, a bázistól távolodó irányba mutató nyíl. Az ezeknek az npn fototranzisztoroknak az emittere.
  3. A 22k egyik lába a külső tranzisztor bázisán van, ez helyes, de a másik lába az emitteren legyen, ne pedig a 680R másik végén.
  4. Az a 680R így érzésből nagyon kicsi, szerintem legalább 1k volna jó.

De már alakul! :)

tr '[:lower:]' '[:upper:]' <<<locsemege
LOCSEMEGE

Készül, mint a Luca széke:

1-3. Elszúrtam, boccs.

4. Te írtál fentebb 680 ohm-ot. De lehet 1k, még így is bőven nyit a triac és védi a fototranzisztorokat.

A kapcsolótranzisztornak ez megfelelne: https://www.conrad.de/de/p/tru-components-transistor-bjt-diskret-tc-bc5… ?

Bocs, arra nem válaszoltam. A tranzisztor megfelel. A 680R átama a külső tranzisztoron folyik, nem a fototranzisztoron. Vagy legalább is elhanyagolható rész jut a fototranzisztorra. Meg kell nézni, mekkora LED áram kell a fototriaknak, abból minden számolható. Arra figyelj, hogy ennek az ellenállásnak lesz néhány tized watt disszipációja.

tr '[:lower:]' '[:upper:]' <<<locsemege
LOCSEMEGE

Aha. Mindent nekem kell megnézni? Ez nem is fototriak, hanem két foto-MOSFET sorba kötve, egymással szembe. Továbbá 3 mA LED árammal kell etetni. 4.7k is közel jó, de rendben, legyen 3.3k a 680R helyett. Korábban gyanítom, azért mondtam, mert elhittem, amit erről mondtál, s nem néztem katalóguslapot. Most megnéztem ezt az AQY282EHA típusú valamit, ami nem triak.

tr '[:lower:]' '[:upper:]' <<<locsemege
LOCSEMEGE

( asch v | 2021. 10. 16., szo – 18:01 )

Én egyébként Hotwheels pályához szeretnék fénykaput csinálni. Ez az általad linkelt alkatrész vajon működne? Mértél már vele?

Én alapvetően keresztbe világítósban gondolkodtam, amit a kocsi megszakít. Az is kérdés, hogy bezavarják-e egymást a közeliek vajon? Két párhuzamos pályán versenyeztetnék ilyen fénykapuval.