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Gabellichtschranken einbauen und anschließen

Diese Anleitung führt vom Einbau der Gabellichtschranke in die Schiene bis zum ersten Test in der Diagnose. Die Gabellichtschranke gibt es lose mit Gehäuse oder, bei Bestellung mit Kabel, fertig auf einer Platine verkabelt.

Voraussetzungen

  • Analoge Rennbahn mit einer geeigneten Geraden, am besten mit vorhandener Sensoraussparung
  • Gabellichtschranken, lose oder auf Platine
  • In Betrieb genommene Steuerzentrale: Arduino Due oder USB-SmartModul
  • Dremel oder ähnliches Werkzeug, Heißkleber, Lötkolben
  • Abgeschirmtes Kabel, zum Beispiel 4-adrig mit 0,16 mm²

Rote und transparente Leitkiele

Rote und transparente Leitkiele lassen den IR-Strahl durch und werden nicht erkannt. Solche Leitkiele schwärzen oder austauschen.

Vorher kurz planen

Lege fest, wie viele Sensoren du wo brauchst (Start/Ziel je Spur, Tanken, Zwischenzeiten). Daraus ergeben sich Kabelwege, belegte Eingänge und ob ab 5 Sensoren ein externes Netzteil nötig ist. Siehe Was brauche ich?

1. Schiene vorbereiten

  1. Schiene von Stromversorgung und Steuerzentrale trennen.
  2. Eine Gerade wählen, die schon Aussparungen hat.
  3. Die Aussparung mit einem Dremel so erweitern, dass die Gabellichtschranke plan und mittig auf der Stromschiene sitzt. Die Stromschiene muss dafür höchstens seitlich etwas abgeschliffen werden.
  4. Die Gabellichtschranke muss so hoch wie möglich sitzen. Nur so werden die Fahrzeuge zuverlässig erkannt.

Vorbereitete Aussparung in der Schiene

2. Gabellichtschranke einbauen und verdrahten

Anschlüsse erkennen

Auf der Oberseite der Gabellichtschranke stehen D und E. Die Anschlüsse liegen so:

  • +(D) liegt gegenüber von D
  • +(E) liegt gegenüber von E

Nach dem Einbau ist die Beschriftung oft schlecht zu lesen. Deshalb die Anschlüsse vorher auf der Schiene notieren.

Beschriftung der Anschlüsse an der Gabellichtschranke

Anschluss Verbinden mit
+(D) Signal zum Eingang der Steuerzentrale
D und E miteinander verbinden, gemeinsam an GND
+(E) über den mitgelieferten 1-kΩ-Vorwiderstand an +5 V

Schaltplan: zwei Gabellichtschranken an Eingang 1 und 2

Einbauen

  1. Zum Ausrichten ein gefaltetes Stück Papier in den Slot stecken.
  2. Die Gabellichtschranke einsetzen und mit Heißkleber leicht ankleben.
  3. Prüfen, ob sie richtig sitzt: mittig und so hoch wie möglich.

Gabellichtschranke mit gefaltetem Papier im Slot ausrichten

Gabellichtschranke in der Schiene

Verdrahten

  1. Den 1-kΩ-Vorwiderstand direkt an +(E) löten.
  2. D und E direkt miteinander verbinden.

  3. Das Kabel anlöten. Mit einem 4-adrigen Kabel lassen sich zwei Gabellichtschranken anschließen:

    Ader Anschluss
    Weiß +5 V, an die Vorwiderstände beider Gabellichtschranken
    Braun GND, an D/E beider Gabellichtschranken
    Gelb Signal +(D) der ersten Gabellichtschranke
    Grün Signal +(D) der zweiten Gabellichtschranke

  4. Bewegliche Teile mit etwas Heißkleber fixieren und die Kabel gegen Zug sichern.

Montierte Gabellichtschranken an der Unterseite der Schiene

Sonderfall: Gehäuse entfernen für einen flachen Einbau

Ohne Gehäuse sitzt die Platine deutlich tiefer; man gewinnt etwa 5 mm Höhe. Dafür müssen die beiden Dioden aus dem Gehäuse genommen und direkt in die Platine gelötet werden.

  1. Mit einem Schraubendreher seitlich in die Gabellichtschranke gehen und die Halteplatte herausdrücken.
  2. Beide Dioden mit einer Zange aus dem Gehäuse holen.
  3. Die Dioden ohne Gehäuse in die Platine setzen: Die blaue Diode ist die Sendediode, die schwarze die Empfangsdiode. Die Seite mit D gehört auf das D der Platine.
  4. Beide Dioden haben an einer Seite eine Einkerbung. Die Einkerbungen müssen sich gegenüberstehen.
  5. Abstand zwischen Platine und Dioden bei einer Carrera-Standardgerade: etwa 1,5 mm.
  6. Zunächst nur ein Beinchen je Diode festlöten und die Beine noch nicht kürzen.

Dioden ohne Gehäuse auf der Platine, Einkerbungen gegenüber

Schiene zusätzlich anpassen

  1. Die Breite der Platine ausmessen.
  2. Die Schiene wie oben vorbereiten und zusätzlich die Kunststoffteile neben der Aussparung (blaue Pfeile) abnehmen, damit die Platine weiter nach unten kommt.
  3. Den Widerstand seitlich anbringen, damit er nicht aufträgt.
  4. Wenn die Platine sitzt, von der anderen Seite der Schiene prüfen, ob die Dioden bis ganz nach oben reichen, und gegebenenfalls korrigieren.
  5. Erst dann alle Beinchen festlöten und kürzen.

Zusätzlich abzunehmende Kunststoffteile

Widerstand seitlich angebracht

Flach eingebaute Platine mit Kabeln

Flach eingebaute Platine

Wird die Gabellichtschranke mit Kabel bestellt, kommt sie fertig auf einer Platine: Gabellichtschranke, 1-kΩ-Vorwiderstand R1 und Kabel sind bereits angelötet.

Platine mit Gabellichtschranke im Gehäuse

Einbauen

  1. Die Platine in die vorbereitete Schiene stecken.
  2. Mit Heißkleber leicht ankleben.
  3. Prüfen, ob die Gabellichtschranke richtig sitzt: mittig und so hoch wie möglich.

Platine in der Schiene eingesetzt

Kabelbelegung

Ader Anschluss
Braun GND
Weiß +5 V
Gelb Signal zum Eingang der Steuerzentrale

Die Platine mit Gehäuse trägt unter der Schiene etwas höher auf. Je nach Untergrund stört das nicht.

Einbauhöhe der Platine mit Gehäuse

Lötseite der Platine mit D, R1 und R2

R2 ist ein Platz für einen 10-kΩ-Pull-up-Widerstand. Er wird in der Regel nicht benötigt, weil SuperShield und USB-SmartModul bereits einen Pull-up haben.

Ausnahme: Arduino Due mit Firmware 47E ohne SuperShield

In diesem Aufbau fehlt der Pull-up. Dann zusätzlich einen 10-kΩ-Pull-up-Widerstand einsetzen, bei der Platine an R2.

Die Gabellichtschranke vorerst nur leicht angeklebt lassen. Rundum verklebt wird sie erst, wenn die Zeitmessung funktioniert.

3. An die Steuerzentrale anschließen

Vor dem Anschließen die Steuerzentrale ausschalten bzw. vom USB trennen. Wähle deine Steuerzentrale:

Sensoranschluss am Arduino Due mit SuperShield (Firmware 32E/15A)

Leitung vom Sensor Klemme am SuperShield
+5 V und GND Klemmenreihe OUT +/- (abwechselnd GND und +5 V, von links beginnend mit GND)
Signal ein eigener Eingang je Sensor, beginnend mit Eingang 1

Versorgung der Sensoren (IR-Sensormodule und Gabellichtschranken zusammengezählt):

  • Bis 4 Sensoren, ohne Relaismodul und ohne Startampel: Drahtbrücke zwischen 5V Arduino und +5V Extern am SuperShield.
  • Ab 5 Sensoren, mit Relaismodul oder mit Startampel: externes 5-V-Netzteil (2 A) am SuperShield: Plus an +5V Extern, GND an GND. Das Netzteil versorgt dann über das SuperShield auch die Klemmen OUT +/-.
  • Brücke und Netzteil nie gleichzeitig anschließen und die Versorgung nicht verpolen.

Eingänge (Firmware 32E/15A)

Cockpit-Eingang Due-Pin Cockpit-Eingang Due-Pin
1 D3 17 D41
2 D9 18 D51
3 D8 19 D50
4 D7 20 D49
5 D6 21 D48
6 D5 22 D47
7 D4 23 D46
8 D10 24 D45
9 D33 25 D44
10 D34 26 D17
11 D35 27 D16
12 D36 28 D23
13 D37 29 D24
14 D38 30 D31
15 D39 31 D42
16 D40 32 D43
  1. Braun (GND) und Weiß (+5 V) an die Klemmenreihe OUT +/- anschließen.
  2. Das Signal (Gelb bzw. Grün) jeder Gabellichtschranke an einen eigenen Eingang anschließen, beginnend mit Eingang 1.
  3. Ab 5 Sensoren das externe Netzteil am SuperShield anschließen.
  4. Notieren, welche Gabellichtschranke an welchem Eingang hängt. Das brauchst du beim Konfigurieren der Zeitmessung.

Anschlussbereich des SuperShields

Schematische Versorgung und Sensoranschlüsse am SuperShield

Die Skizze zeigt die Klemmenreihen OUT +5V und OUT GND. Sie führen dieselbe Versorgung wie OUT +/-. Beim ausgelieferten SuperShield ist nur die Klemmenreihe OUT +/- bestückt.

Die Klemmenreihe OUT +/- und alle weiteren Klemmen sind unter SuperShield – Anschlüsse und Versorgung erklärt. Alle Ein- und Ausgänge: Arduino Due – Pinbelegung.

Sensoranschluss am USB-SmartModul (25-poliger SUB-D-Stecker)

Leitung vom Sensor Pin am Stecker
+5 V 17
GND 24 oder 25
Signal ein eigener Eingang je Sensor, beginnend mit E1
Eingang E1 E2 E3 E4 E5 E6 E7 E8 E9 E10 E11 E12
Pin 15 13 12 10 11 1 14 16 6 7 8 9

Versorgung der Sensoren (IR-Sensormodule und Gabellichtschranken zusammengezählt):

  • Bis 4 Sensoren: +5 V von Pin 17.
  • Ab 5 Sensoren: +5 V von einem externen 5-V-Netzteil (2 A). GND des Netzteils zusätzlich mit GND des USB-SmartModuls (Pin 24 oder 25) verbinden.
  • Achtung: +5 V des Netzteils niemals zusätzlich mit Pin 17 verbinden. Pin 17 kommt vom USB-Anschluss des PCs; das Netzteil würde sonst in den PC zurückspeisen.

Ein D-LOCK-Adapter führt die Steckerpins auf Schraubklemmen heraus.

  1. Braun (GND) an Pin 24 oder 25 und Weiß (+5 V) an Pin 17 anschließen.
  2. Das Signal (Gelb bzw. Grün) jeder Gabellichtschranke an einen eigenen Eingang anschließen, beginnend mit E1.
  3. Ab 5 Sensoren +5 V über ein externes Netzteil führen und dessen GND mit GND des USB-SmartModuls verbinden.
  4. Notieren, welche Gabellichtschranke an welchem Eingang hängt. Das brauchst du beim Konfigurieren der Zeitmessung.

Pins am 25-poligen Anschluss des USB-SmartModuls

Alle Pins und Grenzwerte: USB-SmartModul – Pinbelegung.

4. In der Diagnose testen

In Cockpit-XP ConfigCenter → Diagnose → Diagnose Arduino öffnen.

In Cockpit-XP ConfigCenter → Diagnose → Diagnose Cockpit USB-Geräte öffnen.

  1. Bei freier Gabellichtschranke muss der Eingang AUS anzeigen.
  2. Die Gabellichtschranke unterbrechen, zum Beispiel mit einem Fahrzeug oder einem Stück Karton im Slot: Der Eingang muss auf EIN wechseln.
  3. Das für jede Gabellichtschranke wiederholen.
  4. Reagiert ein Eingang nicht: Verdrahtung (+(D), D/E, Vorwiderstand) und Versorgung prüfen.

Weiter

Wenn jede Gabellichtschranke in der Diagnose richtig reagiert, legst du die Rennbahn an und ordnest die Eingänge zu. Als letzter Schritt werden die Gabellichtschranken rundum mit Heißkleber befestigt.

Weiter: Analoge Zeitmessung konfigurieren

Technische Eigenschaften: Gabellichtschranken