Aiuto per realizzare sensore di assorbimento

[Docdelburg]

Vorrei realizzare dei sensori di assorbimento per poi far circolare qualche convoglio con un blocco automatico.
Vorrei però capire la logica del circuito per fare delle prove di realizzazione.
Negli esempi realizzati qui riportati il tutto sembra funzionare facendo passare l'alimentazione dei binari attraverso un ponte di diodi e quindi sollecitando o meno un fotoaccoppiatore.

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Nel mio caso invece di accendere un led vorrei comandare un relè bistabile che funziona a meno di 5V.

Questo un altro esempio con attivazione di flip/flop usato dal CMP

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Qualcuno mi aiuta gentilmente a capire la logica che sta alla base di tutto?.
Da applicare a un doppio ovale alimentato in DC scala HO; vorrei creare tre blocchi per ogni ovale e far circolare due convogli per ovale.
Posseggo già:
-ponti raddrizzatori
-varie resistenze e diodi
-fotoaccoppiatori 4N32
-condensatori vari
-microrelè bistabili CRT2380-2
-diodi zener 3V e 5.1V
-morsetti e basette millefori

Come devo usare l'alimentazione ausiliare per far funzionare il sensore?

In pratica vorrei realizzare un sistema di blocchi come quello illustrato nella guida (http://www.scalatt.it/bottega%20plastic ... matico.htm) ma con sensori di assorbimento al posto dei reed.
Grazie

[marioscd]

la logica è la seguente: la corrente, attraversando il ponte di diodi (che è l'elemento "captatore", diciamo così, posizionato in serie all'alimentazione del binario) manda in conduzione il fotoaccoppiatore e fa "chiudere" il transistor. Le porte logiche che si vedono nello schema servono per ottenere una certa combinazione delle uscite... in particolare possiamo dire che facciamo cambiare di stato il flip-flop in maniera tale da comandare al rosso il segnale appena superato e liberare al verde lo stesso flip-flop del circuito, analogo, precedente. In pratica, semplificando al massimo, usiamo un flip-flop per comandare i due stati rosso/verde in maniera tale che il rosso agisca solo sul segnale asservito (set) mentre il verde venga indirizzato a resettare (reset) al verde il flip-flop precedente. Nel circuito CMP c'è anche una ulteriore porta logica che serve per consentire il reset del flip-flop solo se tutti gli stati di controllo sono in un certo livello logico. In pratica è un'ulteriore sistema di sicurezza se si vuole usare il dispositivo in circuiti più complessi ma che avevo in mente di eliminare nella versione semplice del circuito. Ovviamente il flip-flop comanda anche un relè col quale si può alimentare o disalimentare la tratta di blocco.
La logica del tracciato è la seguente: tratta 1 composta da una sezione di binario di qualche decina di cm (sezione di blocco) più una successiva tratta asservita al sensore di assorbimento, lunga quanto si vuole. Poi si ripete in sequenza con sezione di blocco e sezione di linea sotto sensore e così via. appena all'inizio della tratta di linea viene posizionato il segnale. Quando questo è verde, il blocco appena prima è alimentato e consente così il passaggio del treno. Appena il treno entra nella sezione di linea successiva al blocco, esso viene captato dal sensore che cambia stato al flip-flop il quale mette al rosso il segnale, disalimenta il blocco e comanda al verde il segnale precedente (resettando il flip-flop precedente). Tale situazione permane finchè il treno non uscirà dalla sezione controllata dal sensore ed entrerà nella successiva. Appena ciò avviene si ripete tutto il ciclo sopradescritto nella nuova sezione e così via.
spero di essermi spiegato...

ciao

[marioscd]

per realizzare il circuito sopradescritto serve un ponte di diodi, un fotoaccoppiatore, un chip C-MOS tipo CD4001 o 4011 a seconda se si realizzerà il flip-flop a logica positiva o negativa, un transistor per pilotare il relè, un relè e una manciata di diodi e resistenze.

ciao

[cararci]

Arabo o forse sanscrito. E per le lingue sono negato!

Vi auguro i migliori flip-flop!

[Docdelburg]

Grazie Mario, quello che mi hai spiegato l'avevo in parte capito e ora è più chiaro.
Nella mia semplicità pensavo di usare, dopo il fotoaccoppiatore, semplicemente i relè bistabili con la logica descritta, così come credo abbia fatto anche Loredano con l'ON30.
In pratica l'impulso del sensore mi porta al rosso (e alla mancata trazione) il tratto precedente e mi porta al verde (e all'alimentazione) quello ancora precedente.
Così semplificato questo schema si dovrebbe adattare alle mie semplici esigenze.
Quello che mi resta da capire è come alimentare il circuito con ponte e fotoaccoppiatore, riducendo poi il voltaggio dell'uscita per i microrelè con uno zener.

[sma835_47]

Caro Mauro
nel tuo caso che vuoi un circuito semplice semplice, basta collegare la bobina (quella che porta a via impedita -chiamiamola BR-) del tuo relè (della tratta 1) al terminare "status"; quando un treno si trova nella tratta controllata il fotoaccoppiatore va in conduzione e alimenta la bobina che chiude il relè portando a via impedita e proteggendosi da un possibile tamponamento. Logicamente poi il sensore della tratta successiva (tratta 2) dovrà essere collegato alla seconda bobina (quella che porta a via libera -chiamiamola BV) del relè, quello della tratta 1 e alla bobina BR del relè della tratta 2 e via così-
In pratica quando il trano entra in una tratta, il sensore chiude il segnale alle spalle e apre quello precedente. Unico problema è verificare che il fotoaccoppiatore riesca ad alimentare due bobine contemporaneamente. Questo deve essere verificato con i fogli caratteristiche dei componenti.
Se questo non fosse allora la cosa più semplice è inserire un transistor o un integrato che possa fornire la corrente necessaria.
Vedo di buttar giù uno schemino appena posso; nel frattempo puoi trovare le caratteristiche dei relè? Io ho quelle dei fotoaccoppiatori che hai inserito.
Ciao
Saverio

[roy67]

Il fotoaccoppiatore 4N32 ha un uscita al collettore di 150 mA, potrebbe essere sufficiente per pilotare la bobina di un microrelè, che normalmente hanno correnti di assorbimento che si attestano intorno ai 40 mA.
Non dovesse essere sufficente, perché il relè (o la somma di questi) assorbe di più.. E' suffiecente, dal collettore del fotoaccoppiatore, pilotare la base di un transistor PNP di tipo 2N2905. A qul punto, dal collettore del 2° transistor, potremo avere circa 600 mA a disposizione. Hai voglia poi pilotare delle bobine..

[dino-michele]

Ciao Doc. ti ho scritto un MP...

Dino.

[roy67]

Errata Corrige

Il fotoaccoppiatore 4N32 ha un uscita al collettore di 150 mA, potrebbe essere sufficiente per pilotare la bobina di un microrelè, che normalmente hanno correnti di assorbimento che si attestano intorno ai 40 mA.
Non dovesse essere sufficente, perché il relè (o la somma di questi) assorbe di più.. E' suffiecente, dal <font color="red">collettore</font id="red"> del fotoaccoppiatore, pilotare la base di un transistor PNP di tipo 2N2905. A qul punto, dal collettore del 2° transistor, potremo avere circa 600 mA a disposizione. Hai voglia poi pilotare delle bobine..

Chiedo scusa. Forse l'orario, la stanchezza, l'età.... Intendevo <font color="green">Emettitore</font id="green">

[Docdelburg]

Grazie a tutti!
Appena avrò un attimo farò qualche prova su una basetta e, se funzionerà, qualche misurazione per vedere se riesco a pilotare due microrelè in contemporanea.

Questi sono i relè che ha usato anche Edgardo sul modulare TT

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[marioscd]

io ho delle perplessità sull'uso del sensore senza il flip-flop... quest'ultimo è il cuore del dispositivo, serve per eliminare i problemi di microdisconnessioni o zone di binario sporche e roba simile. La logica di funzionamento è che il sensore di assorbimento comanda il SET di questo flip-flop e il RESET di quello precedente. Con questo sistema ogni falso contatto o mancato segnale di assorbimento viene annullato in quanto, una volta che viene "sentito" il treno su una tratta, il flip-flop commuta e rimane in questo stato finchè lo stesso treno non sarà "sentito" nella tratta successiva. E' possibile sbloccare il flip-flop solo manualmente agendo su pulsanti. Un sistema strutturato così è molto più sicuro di un relè che rimane eccitato finchè il sensore "sente" il treno...

ciao

[Docdelburg]

Mario, ho capito e infatti uso relè bistabili con un brevissimo tratto per non continuare a eccitare inutilmente le bobine.
Metto lo schema che ho in mente così verifico eventuali errori.

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Nella parte sotto c'è lo schema del tracciato: un sensore (10 cm) seguito da una sezione di blocco (20-30 cm) e quindi un tratto libero fino al sensore successivo.
Nel caso esploso del sensore 1, l'alimentazione di una delle rotaie passa attraverso il ponte di diodi; se c'è passaggio di tensione viene attivato il fotoaccoppiatore 4N32. Attivandosi, quest'ultimo chiude il circuito che eccita i due relè che causano interruzione di corrente sul blocco2 e riattivazione di corrente sul blocco3.
Trattandosi di relè bistabili, eccitati per il tempo di percorrenza del breve tratto del sensore, non cambieranno stato fino alla stimolazione del sensore successivo.
I relè lavorano a circa 3V con consumo di 70 mA ciscuno; quindi, se uso voltaggi superiori dovrò inserire una resistenza e un diodo zener.
Che ne dite? [:I]

[marioscd]

mmmm.... dubito che possa funzionare così...
per prima cosa il sensore (ponte di diodi) deve essere in serie all'alimentazione di binario (ovvero devi alimentare con un polo del trasformatore una rotaia direttamente, l'altro polo deve entrare nel ponte di diodi da un piedino dell'alternata, l'altro piedino alternata deve andare all'altra rotaia. Solo così il ponte viene attraversato dalla corrente che muove il motore della loco.
Poi non ho capito come hai collegato i bistabili, in particolare non capisco come viene comandato lo sblocco. Infine non metterei uno zener ma un semplicissimo partitore resistivo con rapporto 1:3 per prelevare 3 V dai 12V disponibili, come da disegno:

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qui ho ipotizzato dei valori medi resistivi per consentire un buon transito di corrente ma i valori sono indicativi... in realtà si può ottimizzare il partitore in maniera da diminuire la corrente armonizzandola con la corrente di bobina dei relè. Quello che conta è il rapporto di 1:3 circa

ciao

[Docdelburg]

mmmm.... dubito che possa funzionare così...
per prima cosa il sensore (ponte di diodi) deve essere in serie all'alimentazione di binario (ovvero devi alimentare con un polo del trasformatore una rotaia direttamente, l'altro polo deve entrare nel ponte di diodi da un piedino dell'alternata, l'altro piedino alternata deve andare all'altra rotaia. Solo così il ponte viene attraversato dalla corrente che muove il motore della loco.

Ecco, ottimo, questa spiegazione mi mi fa capire finalmente come collegare il ponte di diodi, cosa che non avevo ancora afferrato bene!

mmmm....
Poi non ho capito come hai collegato i bistabili, in particolare non capisco come viene comandato lo sblocco. Infine non metterei uno zener ma un semplicissimo partitore

I bistabili in oggetto (foto presente in un intervento poco sotto) hanno una doppia bobina, con 4 contatti disposti ai vertici. I sei contatti all'interno sono i contatti della doppia via.
Credo di aver compreso a sufficienza per fare qualche prova; settimana prossima mi arrivano i fotoaccoppiatori e farò delle prove.
Grazie grazie grazie

[Edgardo_Rosatti]

Quel tipo di relè bistabile, come dice Mauro, è quello usato nel blocco elettrico del nostro modulare e anche io ho dovuto adottare uno stratagemma per pilotarli correttamente.
Nonostante siano molto piccoli sono molto resistenti e sopportano anche una tensione di 12 Volt, ma funzionano anche a partire da un minimo di 2 Volt.
Infatti è stato proprio Mauro a darmi la dritta giusta, perchè il venditore me li ha spacciati come funzionanti a 12 Volt.
Purtroppo non si trova nessun datasheet in merito, ma dalle prove effettuate e dopo varie discussioni, già con 5 Volt si ottengono buoni risultati senza rimbalzi vari.

Io ho risolto con il classico diodo zener da 5,1 volt 1/2 Watt ed una resistenza da 220 Ohm 1/2 Watt, ho provato anche con un regolatore tipo 78L05 ma si è bruciato proprio a Verona nel bel mezzo della manifestazione mandando in tilt il modulo montano di Carlo. Gli altri moduli funzionavano bene perchè non avevano i regolatori.

[Docdelburg]

Prima prova, un pò frettolosa, giusto per conoscere il funzionamento del fotoaccoppiatore:

<center> FUNZIONA! </center>

Nella sua semplicità il circuito funziona; quando sulla rotaia collegata al bus entra una loco il led, collegato ad una batteria da 9V si illumina!


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Prossima prova con i due microrelè.....

[Docdelburg]

Oggi ho fatto delle prove con diversi tipi di relè; in particolare con quelli monostabili ho notato un ronzio della loro bobina.
Nella basetta ho collegato il relè ad una pila da 9V via fotoaccoppiatore con l'aggiunta di un led con relativa resistenza.
Quando il sensore viene attivato dall'assorbimento di energia il led si accende correttamente ma il relè monostabile ronza.
Ho provato ad inserire un condensatore (avevo un 300uF/30V) e il ronzio è sparito e il relè si commuta regolarmente.
E' giusto così, per una mia intuizione empirica, o serve qualcos'altro?

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[marioscd]

monta un diodo in parallelo alla bobina del relè! vedi la figura sottostante che è il tipico esempio di comando di un relè attraverso un transistor:



ciao

[roy67]

Il diodo è inevitabile. Il circuito funzionerà comunque, ma il diodo filtra le correnti parassite che si formano nelle bobine (tutte, di qualsiasi tipo).
Il relè ronzava perché la batteria, probabilmente, non forniva sufficiente corrente. Il condensatore dava un aiuto.

[Docdelburg]

Ottima, grazie! [:I]

[marioscd]

come avevo promesso a Mauro, posto qui uno schema di sensore di assorbimento e comando di blocco nella sua veste semplificata. Ho finito stasera di sperimentarlo sulla basetta di prova e dopo qualche piccolo aggiustamento sembra funzionare a dovere.
Lo schema deriva da quello, ampiamente collaudato, utilizzato da diversi anni ormai sull'impianto FIMF del CMP.
Il circuito, visto a blocchi, ha le seguenti caratteristiche:
1) sensore di assorbimento, costituito dal ponte di diodi e dal fotoaccoppiatore. Il funzionamento è semplice, quando una corrente attraversa il ponte di diodi a causa di un'assorbimento di corrente sulle rotaie controllate, essa eccita il transistor del fotoaccoppiatore portandolo in saturazione (detto in parole poverissime, si crea una "chiusura" elettrica tra collettore e l'emitter del transistor che, in pratica, si comporta come un interruttore).
2) flip-flop di comando blocco. Realizzato con una coppia di porte logiche NAND (U1-1 e U1-2) esso commuta di stato a seconda se viene eccitato sul "set" (comando di ROSSO, dal sensore di assorbimento) oppure sul "reset" (comando di VERDE, determinato dal flip-flop del sensore successivo della catena).
3) porta logica di "gate" del comando VERDE. Realizzato con un'altra coppia di porte NAND (U1-3 e U1-4) essa serve ad impedire che un comando di VERDE proveniente dal circuito di blocco successivo possa commutare il flip-flop quando il sensore di corrente sia ancora attivo (e quindi senta ancora la presenza di un convoglio sulla tratta da proteggere). In pratica il comando VERDE può essere attivato SOLO quando il sensore di corrente non rileva più nessuna presenza elettrica. In realtà questa è una "ridondanza" di sicurezza in quanto la sequenza dei blocchi dovrebbe già impedire questa evenienza.
4) doppio circuito di pilotaggio a transistor in uscita dal flip-flop. I due transistor, attivi alternativamente su ROSSO o su VERDE, comandano l'uno il relè di blocco/sblocco alimentazione sulla sezione di protezione e comando VERDE per la sezione precedente nonchè il segnale ROSSO, l'altro il solo segnale VERDE.

NOTE:
1) il comando VERDE generato da questo circuito viene indirizzato al circuito precedente (rispetto al senso di marcia del treno). La sequenza dei binari di tracciato è composta da "sezione di blocco lunga qualche decina di cm" + "sezione controllata da sensore presenza con lunghezza a piacere" il tutto ripetuto "n" volte. Ogni coppia di sezione è asservita ad un sensore. Il treno è sempre alimentato nella tratta sotto sensore mentre può essere fermato o può ripartire nella sezione di blocco.

lo schema è il seguente:

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spero sia tutto, nei limiti del possibile, chiaro...

ciao!

[Docdelburg]

Grazie Mario, credo di aver capito il messaggio su cui insisti, e cioè stabilizzare il segnale del sensore e creare sicurezza con le porte logiche.
Dovrò studiarmi bene lo schema perchè per me è un pò complesso ma alla fine ci arriverò anch'io!

[roy67]

Il circuito è molto semplice Mauro.

- Ponte diodi:

Collegando le rotaie ai poli "alternata" del ponte diodi (o Graetz) la corrente verrà assorbita dal ponte stesso, entrando da un lato ed uscendo dall'altro.
Se vi è un assorbimento elettrico, generato da un avvolgimento (motore) la corrente transiterà attraverso il potenziometro R1 (che serve a tarare la sensibilità del sistema) e conseguentemente illuminerà il fotodiodo.. che ecciterà il fototransistor (racchiuso all'interno del fotoaccoppiatore 4N32).
A questo punto avremo continuità negativa dall'emettitore.

- Porte logiche: (adesso si che viene il bello):

Le porte logiche hanno lo scopo di attivare/disattivare un contatto elettrico solo se ci sono le condizioni precise e tassative di "procedere".
Le porte logiche NAND, come in questo caso, attivano un segnale positivo solo se uno od entrambi gli ingressi sono negativi.
Il circuito Nand U1-1 è formato dalle porte logiche 1 e 2 ed attivano l'uscita 3.
Quindi, secondo la tavola della verità NAND avremo i seguenti stati logici:

Ingresso 1=0 / ingresso 2=0 / uscita 3= 1
Ingresso 1=0 / ingresso 2=1 / uscita 3= 1
Ingresso 1=1 / ingresso 2=0 / uscita 3= 1
Ingresso 1=1 / ingresso 2=1 / uscita 3= 0

Ragionando quindi con tale tavola ben in mente, quando il fotoaccoppiatore attiverà l'emettitore, l'ingresso 1 andrà a 0. Partendo da uno stato 1 generato dal condensatore da 100 nF.
Contemporaneamente accadrà la stessa cosa su U1-3 sull'ingresso 8 essendo parallela.

Ora, in base allo stato del relè e dei pulsanti, avremo uno stato "1" su U1-4 (inutile ) che piloterà l'ingresso 9 di U1-3.
Quindi:
8=0
9=0
Uscita 10=1

Finchè il fotoaccoppiatore rimarrà attivo avremo su U1-2:
6=1
5=1
uscita 4=0
Che è incrociata all'ingresso 2 di U1-1, quindi anche U1-1 avrà:

1=0
2=0
uscita 3= 1
Che attiverà il transistor Tr1

Lo stesso ragionamento lo si farà per U1-2 che essendo incrociato con U1-1 varierà ,lo stato di se stesso e del precedente, attivando così il transistor TR2... che pilota il segnale di blocco.

Venuto il mal di testa?

Capito perché spesso la sera, dopo 12 ore di questi ragionamenti, sparo ca""ate?

[Docdelburg]

Capisco capisco Roberto!
Sai bene che ogni lavoro dopo un pò ti porta a sclerare; vuoi fare cambio con qualche ora di studio da me?
(Nota che le belle figliole non hanno mai niente e non necessitano visite accurate fino a che non compiono 75 anni! )

[marioscd]

ehehehehe!!! io alle "figliole" ultrasettantenni onestamente preferisco i transistor!
qualche piccola precisazione oltre a ciò che ha ben spiegato Roy:
1) la porta U1-4 non è inutile... essa è configurata come un inverter (ovvero in out inverte sempre il livello logico che riceve sugli ingressi) e serve per mantenere la stessa logica sugli ingressi del dispositivo. Esso, difatti, viene sempre comandato da eventi esterni che "chiudono" verso massa, ovvero a livello logico 0 come si può facilmente evincere dai due pulsanti ausiliari che si vedono nello schema. I due pulsanti comandano manualmente (forzando) il ROSSO e il VERDE con l'unica differenza che il comando di VERDE può essere accettato solo se non è più presente la situazione di assorbimento (ovvero se la tratta è libera).
2) c'è un errorino nel circuito, ovvero il condensatore C4 (quello vicino alla porta U1-1) non è collegato all'ingresso 1 ma esso è semplicemente tra i pin positivo e negativo del C-MOS e serve come filtraggio. Il condensatore che forma il "reset" iniziale (ovvero che forza il flip-flop a configurarsi al verde quando si accende l'alimentazione al circuito) è invece C1.

ciao