Antikollisionsschaltung (AKS) für D143

Liebe Freunde des schnellen Fahrens,

seit Lallek hier seine Automatische Rückstellschaltung veröffentlicht hat geht mir die ganze Sache nicht mehr aus dem Kopf. Das muss doch besser gehen, ohne zweiten Sensorstreifen, oder ohne zweite Weichenelektronik wie hier.

Vor gut einem Jahr habe ich mal um Hilfe gefragt im "großen" Forum , doch leider war die Resonanz mäßig. Also selbst ist der Mann. Viele Stunde habe ich seitdem in meiner kleinen Werkstatt zu gebracht, zig Versionen auf dem Steckbrett gebaut. Relativ schnell eine funktionierende Variante für eine Linksweiche gefunden, aber die AKS für Rechtsweichen gingen selten, aber meistens nicht. Also noch einmal alles verworfen und neugedacht. Aber jetzt ist es volbracht (tata). AKS D143 links V2.3 und AKS D143 rechts V2.6 wurden mehrfach gebaut, eingebaut, getestet und dokumentiert. Daher dürft ihr heute hier meine Ergüsse genießen.

ACHTUNG!!! Wer seine Weichen aufschraubt verliert alle Garantieansprüche gegenüber Carrera. Ich übernehme keinerlei Gewähr dafür, dass die Schaltung bei Euch richtig funktioniert und Eure Weichen nicht kaputt macht. Jeder ist für sein Handeln selbst verantwortlich.

Ich will Euch nicht weiter auf die Folter spannen und werde die Funktion der Schaltung in einem weiteren Artikel beschreiben. Die Unterlagen könnt ihr hier herunterladen. Das Passwort steht im Betreff in Klammern.

Die ersten beiden Dokumente enthalten die Schaltung und das Platinenlayout für Lochrasterplatinen. Das untere Platinenlayout ist gespiegelt, was die Verdrahtung auf der Unterseite erleichtert. Blau sind Verbindungen auf der Unterseite, rot sind (isolierte) Verbindungen auf der Oberseite. Das alles sieht man aber auch nochmal in der fotografischen Dokumentation des Aufbaus der Platinen die im 3. und 4. PDF zu sehen sind.
Das letzte und größte PDF zeigt den Einbau der beiden AKS in eine Kreuzweiche. Dort gebührt besonderer Dank meinen fleißigen Helfern Karla und Paul und meinem Sohn für die längerfristige Verleihung der beiden.

Wenn ihr die Schaltungen zusammen lötet, solltet ihr vor dem Einbau alle Verbindungen und Nicht-Verbindungen mit einem Durchgangsprüfer überprüfen, um mgl. Kurzschlüsse und fehlende Lötstellen zu finden. Vor dem Anschluss des Kabels zum Minuspol der Geradeausspule solltet ihr auf jeden Fall die Schaltung wie im Einbau-PDF testen. Dabei müsst ihr euch mittels des optischen Ausgangs (LED2) des Pulsgenerators überzeugen, dass dieser wirklich EINMALIGE, KURZE Impulse erzeugt, sonst ist Eure Weichenspule schneller durchgebrannt als ihr denken könnt (ich spreche aus Erfahrung)!!

Wenn ihr Fragen oder Anregungen habt, immer her damit. Ich versuche dieses Thema in den nächsten Wochen aufmerksam zu verfolgen.

Wolfgang

Das Problem der AKS bei D143 ist hinlänglich bekannt - zusätzlich zum Abschalten des Phototransistors muss die Weiche gerade gestellt werden. Dies muss mindestens geschehen, wenn ein Auto den Sensorstreifen befährt. Daher steht der Auslöser fest, der Sensorstreifen. Nun ist der Sensorstreifen sehr lang und im schlimmsten Fall bleibt ein Auto darauf stehen. Würden wir dies also direkt auf die Weichenspule geben, wäre diese sofort durchgebrannt. Wir brauchen also einen EINMALIGEN und KURZEN Schaltimpuls an der Geradeaus-Weichenspule bei Einfahrt in den Sensorstreifen.

Wenn man nach soetwas im Internet sucht landet man schnell beim Monoflop unter Verwendung eines NE555 . Allerdings hat dieser einen Nachteil, der Ausgangsimpuls ist nur dann einmalig, wenn der Triggerimpuls kürzer ist als der Ausgangsimpuls. Das ist aber bei uns gerade nicht der Fall und der Monoflop wiederholt den Ausgangsimpuls dann solange der Triggerimpuls anliegt. Das wollen wir auf keinen Fall. Ich habe lange nach einer Lösung dafür gesucht und letztendlich auch in der Wechselspannungsansteuerung gefunden, allerdings kann ich die Seite dazu nicht mehr finden.

Ein Hinweis noch: Die in der Schaltung grau hinterlegten Spule und Diode, werden nicht mit aufgebaut, da sie schon vorhanden sind. In der Schaltung sind sie nur zur Darstellung der Funktion nötig. Die Spule ist die Geradeaus-Weichenspule, diese findet sich am Weichenantrieb und bei der Diode handelt es sich um eine sogenannte Freilaufdiode, die schon auf der Weichenelektronik vorhanden ist.

Also was macht die Schaltung im einzelnen. Sie besteht im Prinzip aus drei Teilen der AKS D132, dem Wechselspannungstrigger und dem Pulsgenerator.
Die AKS D132 bestehend aus D1-D3, R1, R2, T1, LED1 und OK2. Sie ist bis auf den veränderten Wert von R2 identisch zur entsprechenden AKS D132 Schaltung, wie sie von Lallek und im freeslotter Forum gepostet wurde. Hier nochmal mein Dank und Respekt an die Entwickler. Ich verstehe noch immer nicht, wo der Schaltstrom für T1 bei Befahrung des Sensorstreifens herkommt.
Zusätzlich wurde hier der Optokoppler OK1 eingeschleift und daher der Wert von R2 so angepasst, dass ca. 20mA durch LED und OK fließen.
Zur Funktion: Befährt ein Auto den Sensorstreifen, schaltet T1 durch und LED1 und die LEDs in den OKs gehen aus. Damit sperren die OKs und der OK2 trennt den Phototransistor von der D143 Weichenplatine (nicht Bestandteil des Schaltplans).

Der Wechselpannungstrigger besteht aus OK1, R3, R5 und C4.
Zur Funktion: Ist der Sensorstreifen leer, ist OK1 geöffnet, d.h. am Verbindungspunkt zwischen OK1, R3 und C4 liegt die Versorgungsspannung an, die alleine über R3 abfällt, damit liegt auch am Triggereingang 2 des NE555 die Versorgungsspannung VCC an und der NE555 wird nicht getriggert (NE555 triggern beim Fallen des Eingangs 2 auf Ground, genauer auf Vtrig<=1/3VCC).
Befährt ein Auto den Sensorstreifen, geht die LED im OK1 aus (siehe oben) und OK1 sperrt. Im ersten Moment kann man C4 als Leiter betrachten und die Spannung fällt über R5 und R3 ab, womit am Eingang 2 ca. 1/3 der Versorgungsspannung anliegt und damit der NE555 getriggert wird. Da aber natürlich ein Strom durch R3 und R5 fließt beginnt sich C4 aufzuladen, bis über ihm die gesamte Spannung abfällt, womit am Triggereingang 2 wieder die volle Spannung anliegt und der NE555 nicht mehr getriggert wird.
Verlässt das Auto den Sensorstreifen öffnet OK1 wieder und C4 entlädt sich im Stromkreis OK1, C4, R5 mit der Zeitkonstante bestimmt aus C4 und R5. Dadurch gibt es eine kurze Pause bis der Ne555 nach Verlassen des Sensorstreifens wieder getriggert werden kann. Da es aber sehr unwahrscheinlich ist, dass in dieser kurzen Zeit ein Auto die Weiche auf Abbiegen stellt und dann ein weiteres Auto den Sensorstreifen befährt bevor der NE555 wieder getriggert werden kann, spielt das keine Rolle.

Der Pulsgenerator besteht aus NE555, R4, C2 und C1.
Zur Funktion: Die Zeitkonstante von R4 und C2 gibt die Pulsdauer vor, die der NE555 am Ausgang 3 nach einem Triggersignal (V<=1/3 VCC) an Eingang 2 erzeugt. C1 dient als Stabilisierungskondensator.

D5 und OK1 entkoppeln Wechselspannungstrigger und Pulsgenerator von der AKS D132 und dem Bahnstrom. C3 wirkt als Stützkondensator der Versorgungsspannung, insbesondere bei den digitalen Signalen der Control Unit/Black Box. D5 verhindert hier auch ein verwaschen der Bahnsignale durch C3.

Der Ausgang des Pulsgenerators
Der NE555 schaltet nach dem Triggersignal an 2 für die durch C2 und R4 festgelegt Pulsdauer den Ausgang 3 auf die Versorgungsspannung VCC. Die maximalen 50mA, die der NE555 zur Verfügung stellen kann, teilen sich über die Widerstände R6 und R7/R8 auf. Der Strom über R6 bringt die LED2 zum leuchten. Diese dient einzig und alleine zur optischen Kontrolle der richtigen Funktion von Wechselspannungstrigger und Pulsgenerator (siehe ersten Beitrag). Der Strom über R7/R8 schaltet den Transistor T3/T4 durch, wodurch für die Pulsdauer ein Strom durch die (Weichen-) Spule fließt. Die Schaltung der Weichenspule ist die gleiche, wie sie auch die original D143 Weichenplatine verwendet. Ein Transistor schaltet Ground auf den zweiten Anschluss der Weichenspule während Plus am anderen Anschluss immer anliegt.

Wolfgang

Zitat von FotN

Schade.... "Dieser Verbindung wird nicht vertraut", sagt der Feuerfuchs.

Jetzt sollte es gehen....

Hallo,

ich habe noch die Bauteillisten dem Download hinzugefügt. Die hatte ich gestern vergessen.

Wolfgang