Un sensore di assorbimento

[Edgardo_Rosatti]

Con lo sviluppo crescente della tecnologia in campo elettonico, ogni giorno nascono nuovi componenti interessanti in grado di risolvere alcuni problemi. A volte anche i più banali.

Per esempio, è il caso del circuito integrato ACS712; sensore ad effetto di Hall per la misurazione della corrente:
https://www.sparkfun.com/products/8882

La pagina mostra il chip montato su una scheda provvista di comodi connettori. Da RS ho acquistato 10 chip e li sto testando sul banco con ottimi successi.
Il sensore in oggetto, è in grado di rilevare la corrente in Ampere assorbita da un qualsiasi dispositivo ad essa collegata.
Di questo chip ne esistono 3 versioni:
- quella in oggeto misura fino a 5 Ampere;
- una da 20 Ampere;
- e una da 30 Ampere.
Una caratteristica del chip è che è in grado di misurare correnti in tensione continua, alternata e PWM (digitale).
In tutti e tre i casi, il chip ha un polo di uscita dove manda una tensione di 2,5 Volt quando il chip è a riposo.
Questo serve per la misurazione della corrente:
- da 2,5 a 5,0 Volt la corrente varia da 0 a 5 Ampere;
. da 0 a -2,5 Volt la corrente varia da 0 a -5 Ampere.
Per i chip da 20 e 30 Ampere il disccorso è analogo.

Il chip non influisce minimanente col circuito ad esso collegato e può essere usato in svariati modi.
Uno di questi è quello di provare a rilevare la presenza di un treno in un circuito di binario in base al suo assorbimento di corrente in una determinata tratta.
Visto che i nostri treni, quando in funzione assorbono poca corrente, è necessario usare un ulteriore circuito in grado di aumentarne la sensibilità del chip:
http://www.homotix.it/catalogo/corrente ... r-breakout
Questo circuito è in grado di farlo e amplifica la poca corrente assorbita del motore di una loco.

Il mio scopo, sarebbe quello di avere lo stato delle occupazioni di un treno sui binari di una stazione, e di integrarli al software di gestione
della stazione stessa con Arduino Mega; controllo deviatoi, segnali e CDB (sezionamenti).

Probabilmente mi sto infilando in un tunnel infinito. Provarci non costa nulla in termini di denaro.

Se non si provano sul campo, le idee non servono a niente.

Ciao

[marioscd]

Edgardo, se mi dai un po' di tempo ti posto uno schema di sensore ad assorbimento estremamente economico e funzionante (è quello che utilizziamo sul nostro plastico FIMF) così poi puoi confrontare benefici-costi anche con prove incrociate. Tra l'altro sono interessato anche io a tutto ciò, perchè avevo preso in considerazione sensori ad effetto di hall ma allora li avevo scartati per i costi troppo elevati. Può darsi che ora invece siano più convenienti.

ciao

[Edgardo_Rosatti]

Edgardo, se mi dai un po' di tempo ti posto uno schema di sensore ad assorbimento estremamente economico e funzionante (è quello che utilizziamo sul nostro plastico FIMF) così poi puoi confrontare benefici-costi anche con prove incrociate. Tra l'altro sono interessato anche io a tutto ciò, perchè avevo preso in considerazione sensori ad effetto di hall ma allora li avevo scartati per i costi troppo elevati. Può darsi che ora invece siano più convenienti.

ciao

Grazie Mario, mi interessa molto

Come dicevo questi costano molto poco, sui 5 euro l'uno. L'unico inconveniente è il montaggio smd che però non è critico.
Posto un link interessante da cui ho preso l'idea:
http://www.lucadentella.it/2011/11/29/s ... n-arduino/

ACS 712:

41,89 KB

Qui li ho montati su una minischeda. A sinistra colleghi un polo della linea che vuoi misurare e a destra l'alimentazione a 5 Volt CC e l'uscita.


Ciao

[marioscd]

Luca è molto amico di Davide (DavideBG) che è anche un forumista. Lo conosco personalmente, è una persona molto cordiale e collaborativa, se ti serve un contatto diretto per info o altro fammelo sapere.

ciao

[marioscd]

allora Edgardo... questo è lo schema del sensore con controllo di blocco automatico:

Immagine:

901,2 KB

con questo sensore vengono eliminati i contatti reed e i magnetini sulle loco perchè la presenza su una tratta viene rilevata dall'assorbimento di corrente. I sensori sono posizionati in cascata, uno dopo l'altro, su appositi moduli di blocco e l'insieme forma un anello di controllo. Le sezioni sono tutte composte da una tratta lunga di transito controllata dal sensore più una tratta di arresto lunga una settantina di cm (in H0) con l'alimentazione controllata dal circuito di blocco. Ogni sensore controlla la tratta di transito di competenza e la tratta di arresto appena precedente. Ogni sensore è in grado di "sbloccare" con un comando di set (segnale verde) il sensore precedente rispetto al senso di marcia treno. La logica è semplice: il treno avanza e occupa una tratta controllata. Appena viene rilevato il circuito di blocco disalimenta la tratta di arresto e pone il segnale al rosso, contemporaneamente sblocca al verde il sensore precedente. Un altro convoglio che segue e che fosse fermo alla precedente tratta di arresto riceve quindi il verde e la tratta di arresto viene ri-alimentata, di conseguenza il treno riparte. Il tutto si ripete all'infinito.
Nel dettaglio, il circuito è composto da 4 elementi di logica e da alcuni input ed output. Il primo elemento (che ho evidenziato come "sensore assorbimento") è composto da un ponte di diodi, una coppia di diodi e un fotoaccoppiatore. E' l'elemento "sensore" vero e proprio il quale manda in conduzione il fototransistor quando c'è un passaggio di corrente sul ponte di diodi. Il sensore è posto in serie all'alimentazione di binario della tratta sezionata, ovviamente. Il secondo elemento "circuito di inerzia e sblocco" prende l'uscita del fototransistor e lo passa su un semplice circuito RC e porta logica che serve per filtrare il comando. Dimensionando opportunamente il circuito faremo in modo di avere il sensore funzionante senza disturbi e/o falsi rilevamenti. La successiva NAND a 8 ingressi in realtà è stata pensata per poter intervenire con altri blocchi di emergenza (fotocellule o o altro) ma al momento non è implementata e 6 degli 8 ingressi sono mantenuti alti fissi. L'output di questo circuito comanderà sia il "reset" del flip-flop (comando al rosso) sia il relè che distribuisce le alimentazioni alla tratta di fermata sia, infine, il comando di "verde" per la tratta precedente. Il terzo circuito "flip-flop sblocco", difatti, è il cuore del blocco automatico. Esso viene eccitato sul "set" dai comandi di verde provenienti dal sensore successivo oppure dal pulsante manuale di controllo, mentre cambia stato quando viene eccitato sul "reset" da un comando di "rosso" dato dal sensore di presenza o dal pulsante di test. L'ultima sezione "attuatore relè" è un semplice circuito di comando a relè per comandare l'alimentazione della tratta di fermata e il segnale di linea. Spero di essere stato chiaro...

ciao

[gavinca]

Mi intrometto in questa discussione molto interessante ...
Mario, per il mio plastico stavo pensando di realizzare il classico sistema di blocco con reed, calamite e relè bistabile.
Adesso vedendo il tuo schema mi piacerebbe modificare il progetto e inserire il sensore di assorbimento.
Pensi che sia possibile in linea di pricipio realizzarlo con il solo sensore e il relè bistabile, escludendo quindi il flip flop ?
Mi sembra di semplificare un po' il circuito dato che devo fare solo 3 sezioni.

[marioscd]

secondo me si, è possibile. Devo provare a ragionarci su nel dettaglio ma quasi di sicuro la risposta è si.

ciao

[gavinca]

Ci stavo ragionando: il sensore di assorbimento fornisce un livello di tensione in uscita finchè c'è il treno, mentre al relè dovrei mandare solo un impulso per il set/reset.

[marioscd]

con una coppia resistenza/condensatore e una porta logica si può fare un formatore di impulso. In ogni caso bisognerebbe capire se le bobine del bistabile hanno problemi a restare sotto tensione. Se questo non crea surriscaldamenti e bruciature il problema dell'impulso è superato.
Oppure un'altro escamotage potrebbe essere quello di ridurre in lunghezza la tratta messa sotto sensore, passando così da "tratta sotto sensore - tratta di fermata - tratta sotto sensore" a "tratta sotto sensore - tratta neutra - tratta di fermata - tratta sotto sensore" e così via. Accorciando la tratta sotto sensore avremo solo un periodo di alimentazione al relè, poi tutto rimane in quiete finchè il treno non raggiunge la successiva tratta.

ciao

[gavinca]

Ho capito, invece di avere il reed ho una breve tratta sotto sensore dopo la tratta di fermata.
Potrei fare una prova ricavando una tratta di pochi cm tagliando il binario.

Il datasheet del relè riporta: Do not energize voltage to "set" coil and "reset" coil simultaneously. And also long energized.
Non dice quanto "long" ma io non lo lascerei alimentato .
Grazie ancora !!

[Edgardo_Rosatti]

Lo schema è molto interessante, in particolare a me serve solo il rilevatore di assorbimento. Prelevando il segnale dal pin 4 di OPT1 posso dire ad Arduino quando transita un treno in una particolare tratta, poi il resto lo fa il software, in quanto per ora il mio problema è quello di rilevare le occupazioni dei CDB di una stazione.

La soluzione del fotoaccopiatore non la conoscevo e mi sembra molto pratica ed economica. Con l'ACS712 hai anche la misurazione della corrente assorbita dalla loco, ma
questa è una cosa in più che nel contesto del blocco credo sia superflua.

Appena posso provo a realizzarlo, potrebbe essere un'alternativa al classico blocco elettrico e non si devono inserire reed e magneti.
Più ci si pensa e più vengono in mente nuove possibilità...

Grazie Mario e complimenti per il circuito

Ciao