Alternativtext
Lichtschranke V2  

Die Version 2 der Lichtschranke entspricht im Wesentlichen dem Aufbau der Öffnet internen Link im aktuellen Fensterersten Version, ich habe lediglich einen Widerstand (R4) durch eine Kombination aus Widerstand und Potenziometer ersetzt, um die Empfindlichkeit der Schaltung in eingeschränktem Rahmen justierbar zu machen. Der große Unterschied zur vorherigen Ausführung besteht darin, dass sowohl die Platinen der Schaltung selber, als auch die Anschlüsse von Fototransistor, IR-LED und Rückmelder nun über Steckverbindungen realisiert sind, die für den Austausch im Fehlerfall nur eine kurze Zeit erfordern. Die Idee dazu ist daraus entstanden, dass ich Fehler auf den Platinen der ersten Prototypen mit Leitlack ausgebessert hatte und dieser Leitlack nach gut 4 Jahren dummer weise nicht mehr so richtig leiten wollte, vulgo: Nach und nach haben mehrere Lichtschranken den Dienst quittiert. Natürlich habe ich die ursprünglich vorhandenen Ersatzplatinen im Laufe der Jahre schon unter den Hobbykollegen verteilt…

Funktionsweise

LED2 ist die IR-LED, R5 der entsprechende Vorwiderstand (siehe weiter unten). Solange das Licht von LED2 auf den Fototransistor fällt, schaltet dieser durch und T2 wird leitend. Dadurch, dass T2 leitet, wird die Basis von T3 auf GND gezogen und T3 leitet nicht, wodurch ebenfalls im gesamten Zweig R1 – Optokoppler – LED1 kein Strom fließt. Die Eingänge für den Belegtmelder sind hochohmig bzw. leiten nicht.

Wird die Lichtschranke unterbrochen, leitet T2 nicht, was wiederum dazu führt, dass am T3 eine Basis-Emitter-Spannung vorhanden ist, wodurch im gesamten Zweig R1 – Optokoppler – LED1 Strom fließt und die Eingänge für den Belegtmelder niederohmig sind.

Über das Potenziometer (R6) kann die Schwelle, ab der T2 durchschaltet, beeinflusst werden.

Der Vorteil dieser Schaltung liegt darin, dass sowohl IR-LED als auch Fototransistor aus der Schaltung gelöst, und direkt am gewünschten Einsatzort angebracht werden können, die eigentliche Schaltung also so platzierbar ist, dass sie im Wartungsfall gut zugänglich ist...

Alte Lichtschranke mit Leitlack-Flicken
Alte und neue Version der Lichtschranke im Vergleich
Eine einzelne Platine des neuen Layouts
Layout und Anschlussbelegung der Platine

Die Stromversorgung der Schaltung erfolgt bei Aufsicht auf die Platine durch die beiden linken Pins der vierpoligen Stiftleiste, über den rechten Pin kann der GND-Anschluss des Rückmelders angeschlossen werden, der zweite Pin von rechts hat keine Funktion. Durch diese Anordnung kann mit einer simplen Lochstreifenplatine ein einfacher Bus realisiert werden, indem die Streifen an die richtige Spannungs- bzw. GND-Versorgung und dann einfache Buchsen auf die Oberseite gelötet werden (Achtung, nicht in alle erhältlichen Buchsen passen alle Stiftleisten!). In diese Buchsen können nun einfach die Schaltungen eingesteckt werden.

9 Lichtschranken auf einer Lochstreifenplatine
Simpler "Bus" zur Versorgung mehrerer Lichtschranken mit Spannung (Grau, Rot) und GND (Braun) des Rückmelders

Funktionstest

Um die Funktion der aufgebauten Schaltung zu testen, müssen weder IR-LED noch Fototransistor angeschlossen sein. Sobald die Spannungsversorgung eingeschaltet ist, muss die LED auf der Platine leuchten (der fehlende Fototransistor hat den gleichen Effekt wie ein angeschlossener Fototransistor, der nicht beleuchtet wird, also nicht leitet). Überbrückt man nun die Pins 1 und 2 der 8-poligen Steckerleiste (Kollektor und Emitter), muss die LED ausgehen (simuliert einen leitenden Transistor).

Test mit angeschlossenem Rückmelder: Pin 1 und 2 sind nicht überbrückt, daher muss die LED leuchten und eine Belegtmeldung erfolgen (Hier an Eingang 8 von Rückmelder 73).
Test mit angeschlossenem Rückmelder: Pin 1 und 2 sind überbrückt, daher muss die LED aus sein und es darf keine Belegtmeldung erfolgen.

Als nächstes wird der Rückmelder angeschlossen und der Test von Oben wiederholt. Es sollte nun je nach Zustand eine Rückmeldung ausgegeben werden (LED an) oder eben nicht (LED aus). Liegen zusätzlich an den Pins 3 und 4 etwa 12V, funktioniert die Schaltung so wie sie soll und Fototransistor nebst IR-LED können angeschlossen werden.

Anschluss Rückmelder

Für den Anschluss des Rückmelders sind mehrere Optionen vorgesehen: Immer gleich bleibt der Pin, an den der eigentliche Decodereingang angeschlossen werden muss: Pin 5. Die Wahlmöglichkeit bezieht sich demzufolge darauf, wie der gemeinsame GND für die 8 oder 16 Anschlüsse des Decoders zur Schaltung gelangen. Die erste Option sieht den Anschluss via "Bus" vor: Neben der eigentlichen Spannungsversorgung befinden sich zwei weitere Pins, von denen der äußere dazu dient, wenn gewünscht den GND des Decoders ebenfalls auf einen der Lochstreifen zu legen und einfach über die Steckverbindung abzugreifen. Damit muss an der Lichtschranke auf den Rückmelder bezogen nur ein Kabel angeschlossen werden. Der Jumper muss dann die Pins B und C überbrücken.

Die zweite Alternative ist der Anschluss des GND an Pin 7 des Steckers / der Stiftleiste. In diesem Fall ist der Jumper nicht nötig. Das mischen dieser beiden Anschlussformen auf der gleichen Lochstreifenplatine ist möglich.

Anschluss IR-LED und Fototransistor

Während der Fototransistor zwangsläufig an die Schaltung angeschlossen werden muss  (Emitter an Pin 1, Kollektor an Pin 2), ist der Anschluss der LED an die Schaltung optional: Sofern mehre nah beieinander liegende Gleise mit Lichtschranken ausgerüstet werden, können auch mehrere LEDs in Reihe das notwenige IR-Licht liefern. Allerdings kann die Versorgung dieser LEDs dann nicht über die Schaltung erfolgen, da der Vorwiderstand auf der Platine nur für den Betrieb einer einzelnen LED ausgelegt ist.

Stiftleiste versus Crimpsystem

Das Rastermaß für die 8-polige Steckerleiste liegt bei 2,54mm und entspricht damit auch den Abmessungen einer einfachen Stiftleiste wie sie beispielsweise auch für die Stromversorgung verwendet wird oder normalen Anschlussklemmen. Damit steht die Entscheidung frei, ob nur eine einfache Steckerleiste benutzt wird und die nicht auf der Platine liegenden Bauteile angelötet, mit einer Buchsenleiste bzw. mit Anschlussklemmen angeschlossen werden oder ob das vorgeschlagene Crimpsystem benutzt wird. Während sich das Crimpen bzw. die Anschaffung der Crimpzange in Bezug auf die Anschlussklemmen bereits nach einigen Platinen gerechnet hat, ist es im Vergleich zu den einfachen Buchsenleisten etwas teurer. Dafür erhält man aber einen Verpolschutz und das Ganze zieht natürlich ordentlicher aus - und das System lässt sich natürlich auch an anderen Stellen anstatt von Buchsenleisten / Anschlussklemmen einsetzen, beispielsweise an Servo- oder Rückmeldedecodern die dann im Fehlerfall ebenfalls besser ausgetauscht werden können.

Kostenvergleich für 10 Lichtschranken

Die Tabelle zeigt die anfallenden Kosten für die im Text erwähnten drei Ausführungen. Die Zeilen mit der Stiftleiste und den Anschlussklemmen stehen jeweils für sich, die vier folgenden Zeilen ergeben die Kosten für das Crimpsystem und müssen noch addiert werden (= 21,97 Euro).

EinzelpreisBenötigte MengeGesamtpreis
für 10 Lichtschranken
Bezugsquelle

Stiftleiste
Gewinkelt, 36 polig

0,27 €30,81 €Reichelt
Anschlussklemme
8-polig
3,14 €1031,40 €Farnell
Crimpkontakte
20er VP-Einheit
0,23 €40,92 €Reichelt
Kupplungs-
leergehäuse
0,05 €100,50 €Reichelt
Printstecker
8-polig
0,08 €100,80 €Reichelt
Crimpzange17,95 €119,75 €

Reichelt

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