Faller Car System - Het Stoplicht.   ab-treinen.nl

Wij willen met twee standaard voertuigen rijden.

Een standaard voertuig is een voertuig zonder elektronica, dus alleen de batterij, de motor, de hoofdschakelaar en het reedcontact. Dit is gesteld zodat elk Faller-voertuig op deze baan kan rijden als deze maar het standaard reedcontact heeft om te stoppen. De mogelijkheid moet er zijn dat er twee voertuigen achter elkaar aan rijden, dit omdat het traject maar één magneetsrip heeft. Als het achterste voertuig sneller rijdt dan het voorste voertuig dan krijgen wij op ten duur een kop-staartbotsing en dat willen wij voorkomen.

Dit kan voorkomen worden door op positie A een stopplaats te maken. Gaat een voertuig door positie A dan gaat daar het stoplicht op rood (staat er nog niet maar komt nog wel), het achterop komend voertuig stopt voor het rode licht. Komt het voorste voertuig op positie B dan gaat het stoplicht weer op groen, het wachtende voertuig kan vertrekken. Dit voertuig heeft dan ongeveer een halve baan om het voorliggende voertuig in te halen en dat moet voldoende zijn. Dit is vanzelfsprekend niet voldoende als er met lege batterijen gereden wordt, we kunnen ook niet alles gaan indekken en mogen ook wel uitgaan van een beetje inzicht.

We plaatsen het stoplicht bij het zebrapad, dit is een leuke gedefinieerde plaats zodat daar ook overgestoken kan worden. Gaat het stoplicht op rood dan wordt deze eerst oranje, het moet wel realistisch blijven. Als het stoplicht oranje is dan stopt het aanrijdend voertuig ook.

Het verkeerslicht is aangeschaft bij Conrad (210630) en moet nog in elkaar gezet worden. Het pakket is voorzien van een messing stoplicht, met LED's en een duits-talige handleiding. Het messing moet nog in de juiste kleur geverfd worden.

 

 

 

Schema

Signaalgever passerend voertuig.

Schema 1. Voertuig detectie

Dit schema wordt twee keer gebouwd en komt op de plaatsen A en B.

 

 

 

 

De print die onder de rijdraad gemonteerd wordt. De sensor komt in een gat op gelijke hoogte (of net iets eronder) met het wegdek.

Links: De aansluitconnector is na montage makkelijk te bereiken om de print aan te sluiten. De aansluiting staat aangegeven.

Rechts: De grondplaat is 8mm dik, door de sensor 12mm boven de print te laten steken hebben wij nog 4mm over voor het corrigeren. De hoogte is dan feitelijk; dikte grondplaat + 4mm.

 

 

De puls uit het element.

Tijdens de test zijn er twee pulsjes naar boven gekomen. Rijdt het voertuig linksom dan komt er een positieve puls (uit-aan-uit), rijdt het voertuig rechtsom dan komt er een negatieve puls (aan-uit-aan). Voor de resterende schakeling wil je één puls en dit mag een positieve puls of een negatieve puls zijn, onafhankelijk aan de ingangspuls. Er is gezocht naar een flank gestuurde timer en die is gevonden in de 4538 (Dual Precision monostable Multivibrator). Equivalenten zijn de 4098 en de 4528. De pulsduur voor de 4538 is T = R * C, voor de 4098 en de 4528 is de pulsduur T = 0,5 * R * C.

De ingangsschakeling voor de stoplichten.

De 4538 is geschakeld als een one-shot multivibrator met een pulsduur van T = R * C = 10k * 4,7uF = 0,47Sec.

De geinverteerde uitgang Q1 (pin-7) is gekoppeld aan de geinverteerde ingang TR (pin-5), de multivribator is nu geschakeld als een non-retriggerable one-shot multivribator. Onderstaande pulsdiagram zal dit verduidelijken.

De waarde voor C is ongelimiteerd. Voor de 4098 en de 4528 is de waarde R gelimiteerd tussen 5k en 2M, voor de 4538 is deze ongelimiteerd. Voor pulsbreedtes kleiner dan 10uS wordt de 4098 of de 4528 aanbevolen.

 

 

 

 

Aan de ingang komen een aantal pulsjes binnen, bij de retriggerable one-shot blijft de uitgangspuls T sec. hoog na de laatste puls (uitgang volgens Output-A). Bij de non-retriggerable one-shot blijft de uitgang T-sec. hoog na de eerste puls (uitgang volgens Output-B).

Het maakt nu niet meer uit in welke richting het Hall-element geplaatst wordt ten opzichte van de rijrichting van de auto. De uitgangen van de beide one-shots gaan naar een SR-element (4043), dit element bewaarde de laatste stand waarop de rest van de schakeling kan reageren (zie schema stapvolgorde).

Het stoplicht (Schakeling gebouwd en getest, het werkt).

Schema 2. Stapvolgorde.

De basis van de schakeling zijn de SR-flipfloppen U7 in schema 2 (4043). Er is een SR-flipflop voor groen, oranje en rood. Als groen aan gaat dan worden de SR-flip floppen van oranje en rood gereset. Als oranje aangaat de rode en de groen, als rood aan gaat de groene en de oranje.

In het stukje stapvolgorde wordt geregeld dat het stoplicht altijd in de juiste volgorde de kleuren doorloopt, dus altijd groen-oranje-rood-groen-oranje-rood, etc. Dit stukje is in een later stadium op een tweede print toegevoegd daar eerdere schakelingetjes op de eerste print niet werkten. Dit printje wordt met een 8 polige connectoer aangesloten.

Om de seconde gaat de teller 4017 een EN-poort bij langs voor de kleur groen of oranje en tussen rood en oranje zit ongeveer 3 seconden. De overige ingangen aan de EN-poort bepalen of de puls doorgegeven wordt. Zo wordt de groene puls doorgegeven als de SR-flipflop U5C aan de ingang hoog is en het stoplicht op rood staat. De puls voor oranje wordt doorgegeven als uitgang van de SR-flipflop U5C laag is  is en het verkeerslicht op groen staat. Het rode signaal wordt doorgegeven als het stoplicht op oranje staat, onafhankelijk van de SR-flipflop aan de ingang.

Wat gebeurt er als het licht net op oranje staat en het moet weer groen worden? Het licht is oranje en het SR-element aan de ingang heeft de uitgang hoog. Komt de puls van Q0 van de teller 4017 dan wordt deze door de EN-poort bij groen geblokkeerd daar het licht niet op rood staat. De volgende uitgnag Q1 komt bij de EN-poort voor oranje aan en ook daar wordt deze geblokkeerd omdat de uitgnag niet groen is. Nu is het de beurt aan uitgang Q2 en die komt bij de EN-poort voor rood. Oranje is aan dus de puls wordt doorgegeven aan de uitgang. Het verkeerslicht wordt rood. Komt nu na enkele stappen uitgang Q0 aan de beurt dan gaat het licht op groen, daar de uitgnag van de ingangs Flipflop nog steeds hoog is en het licht op rood staat. Het licht staat minimaal 3 seconden  op rood. Dit komt omdat de teller gereset wordt3 stappen na de rode puls.

De transistor is opgenomen als inverter, dit kan ook met een IC van het type 40106 of 4093, of elk ander type inverter IC in de 4000 serie.

De in- en uitgangen worden gekoppeld aan de print "Stoplichten".

Schema 3. Stoplichten.

Het relais schakelt de magneet. Als het licht op groen staat moet het voertuig vertrekken en moet de stopplaatsmagneet spanningsloos zijn. Van het relais wordt het NC contact gebruikt zodat wanneer het relais aangeschakelt wordt de magneet spanningsloos wordt. Het voertuig kan vertrekken.

Parallel aan de stoplichten van de rijbaan is een stoplicht voor de voetgangers gemaakt. Het voetgangers-stoplicht is groen als het stoplicht van de rijbaan rood is. Het voetgangersstoplicht is rood als het stoplicht van de rijbaan groen of oranje is.

 (Totaal schema ter vervanging van schema 2 en schema 3)

 Waarom twee printplaten? De eerste opzet ging niet geheel goed en dat paste op de eerste print. Om niet alles weer opnieuw te moeten bouwen heb ik ervoor gekozen om twee printen te gebruiken. De nummers en kleuren van de in- en uitgangen corresponderen met de pinnummers van de connector en de daarbij behorende draadkleuren.

Hoe gaat het opstarten na het inschakelen van de voedingsspanning. Tot nu toe ging nog elke keer het stoplicht op groen.

De beide printen met voor de test de LED's die de stoplichten voorstellen gemonteerd. Rechts de ingangen zijn van weerstandjes voorzien om de ingang niet te laten zweven. Met de gele draad kan de ingang getriggerd worden.

Als ik de stoplichten nogmaal zou moeten bouwen dan zal ik gebruik maken van de Arduino-mini. Een programmeerbare bouwsteen met 16 digitale in/uitgangen (vrij te programmeren) en 6 analoge ingangen. Wijzigingen zijn makkelijker aan te brengen, bv een Duits stoplicht, of een stoplicht die geel gaat knipperen als er 5 minuten geen pulsjes zijn ontvangen. Gelijktijdig kan de magneet afgekoppeld worden zodat deze niet gaat doorbranden. Een relais voor het schakelen van de magneet zal nodig blijven, de voeidngsspanning voor de Arduino is 5V.