IR-Sensormodule mit Brücke für Analogbahnen einbauen und anschließen

Analoge Fahrzeuge besitzen keinen IR-Sender. Deshalb leuchtet eine IR-Sendediode in einer Brücke über der Bahn auf das IR-Sensormodul in der Bahn. Fährt ein Fahrzeug darüber, unterbricht es den IR-Strahl und wird erkannt. Diese Anleitung führt vom Einbau bis zum ersten Test in der Diagnose.

IR mit Brücke oder Gabellichtschranke?

Für analoge Rennbahnen werden in der Regel Gabellichtschranken eingebaut. Sie haben sich sehr bewährt, sind günstig und brauchen kein Oberlicht, sind aber etwas schwieriger einzubauen.

IR-Sensormodule mit Brücke eignen sich besonders für Holzbahnen und Bahnen, die nicht von Carrera sind.

• Vorteil: einfacher Einbau der Empfänger, keine Verschmutzung
• Nachteil: Eine Brücke mit IR-Sendern muss gebaut werden.

Voraussetzungen

• Analoge Rennbahn und IR-Sensormodule in der Analog-Variante (Widerstand R3 Rot / Weiß / Braun; siehe IR-Sensoren)
• Je Spur eine IR-Sendediode und ein Vorwiderstand 56 Ω / 1 W
• Eine Brücke über der Bahn; der mechanische Aufbau ist frei wählbar
• In Betrieb genommene Steuerzentrale: Arduino Due oder USB-SmartModul
• Bohrer 3 mm, Isolierband, Heißkleber, Lötkolben
• Abgeschirmtes Kabel

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. Empfänger einbauen

1. Pro Spur ein 3-mm-Loch an der Erfassungsstelle bohren. Den Ort so wählen, dass er zur Brücke passt und alle Fahrzeuge den IR-Strahl unterbrechen.
2. Bei einer Holzbahn, die in der Regel dicker ist, kann der Empfänger auch höher eingebaut werden.
3. Die Bohrung von der Oberseite mit Isolierband abkleben.
4. Falls der Kondensator C1 zu hoch steht, ihn vorsichtig seitlich wegbiegen.
5. Die Fotodiode von unten in die Bohrung stecken, die Platine nach unten drücken, bis die Fotodiode das Isolierband leicht berührt, und mit 1–2 kleinen Punkten Heißkleber fixieren.
6. Nach dem Aushärten das Isolierband entfernen. Die Fotodiode darf nicht oder nur leicht über die Oberfläche hinausragen.

Die Platine vorerst nur so fixiert lassen. Endgültig befestigt wird sie erst, wenn die Zeitmessung funktioniert.

Später auch digital fahren?

Wer die Empfänger später auch mit einer digitalen Bahn nutzen will, muss die Bohrung an der Position für digitale Fahrzeuge setzen (Digital 132: 11,5 mm, Digital 143: 8,3 mm von der ersten Slotkante, links vom Slot); siehe Einbauort festlegen. Die Sendediode in der Brücke sitzt dann genau über dieser Bohrung.

2. IR-Sender in die Brücke einbauen

Pro Spur wird eine IR-Sendediode genau über dem zugehörigen Empfänger in die Brücke eingebaut.

• Abstand zwischen Sender und Empfänger: 15–20 cm. In Tests funktionierten bis zu 28 cm, aber man sollte deutlich darunter bleiben. Die Reichweite hängt auch von der Versorgungsspannung und den Bauteiltoleranzen ab.

Jede Sendediode wird mit einem Vorwiderstand R1 (56 Ω / 1 W) zwischen +5 V und GND geschaltet:

• Die Kathode der Diode kommt an GND, die Anode an den Widerstand.
• Meist ist das kurze Beinchen die Kathode. Es gibt aber auch Dioden, bei denen die Kathode das längere Beinchen ist. Eine falsch herum angeschlossene Diode geht nicht kaputt; zeigt der Test in Schritt 5 kein Oberlicht, einfach umdrehen.

3. Kabel anlöten und verlegen

Ein IR-Sensormodul braucht drei Leitungen: +5 V, GND und Signal. Auf der Platine befinden sich fünf Lötaugen; die Beschriftung steht auf der Platine:

Lötaugen	Anschluss	Kabelfarbe im Beispiel
2	GND	Braun
2	+5 V	Weiß
1	Signal	Gelb bzw. Grün

• Die Kabel direkt auf die Lötaugen löten; sie müssen nicht durch die Löcher gesteckt werden.
• Über die doppelten GND- und +5-V-Lötaugen kann die Versorgung zu einem zweiten Modul weitergeführt werden. Das ist möglich, aber nicht nötig.
• Jedes Modul braucht eine eigene Signalleitung zur Steuerzentrale.

Das richtige Kabel

• Immer ein abgeschirmtes Kabel verwenden. Für einen störungsfreien Betrieb den Schirm einseitig auf GND legen.
• Kein Druckerkabel und keine Kabel mit mehr als 4 Adern verwenden.
• Mit einem 4-adrigen Kabel lassen sich 2 Module anschließen: GND, +5 V und 2 Signalleitungen.

Die Kabel von Empfängern und Sendern zur Steuerzentrale bzw. zum Netzteil führen und gegen Zug sichern.

4. An die Steuerzentrale anschließen

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

Arduino DueUSB-SmartModul

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. GND und +5 V jedes Empfängers an die Klemmenreihe OUT +/- anschließen.
2. Die Signalleitung jedes Empfängers an einen eigenen Eingang anschließen, beginnend mit Eingang 1.
3. Sender in der Brücke: Sie können ebenfalls an der Klemmenreihe OUT +/- angeschlossen werden, wenn das SuperShield mit einem externen Netzteil betrieben wird.
4. Notieren, welcher Empfänger an welchem Eingang hängt. Das brauchst du beim Konfigurieren der Zeitmessung.

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. Von jedem Empfänger +5 V an Pin 17 und GND an Pin 24 oder 25 anschließen.
2. Die Signalleitung jedes Empfängers an einen eigenen Eingang anschließen, beginnend mit E1.
3. Sender in der Brücke: immer über ein externes 5-V-Netzteil (2 A) versorgen. GND des Netzteils mit GND des USB-SmartModuls (Pin 24 oder 25) verbinden, +5 V des Netzteils aber nicht mit Pin 17.
4. Notieren, welcher Empfänger an welchem Eingang hängt. Das brauchst du beim Konfigurieren der Zeitmessung.

Alle Pins und Grenzwerte: USB-SmartModul – Pinbelegung.

5. In der Diagnose testen

Arduino DueUSB-SmartModul

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

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

1. Ohne Oberlicht (Sender aus) müssen alle Eingänge mit angeschlossenem Empfänger AUS anzeigen.
2. Mit Oberlicht (Sender an) muss der Eingang auf EIN wechseln. Bleibt er auf AUS, Ausrichtung und Polarität der Sendediode prüfen.
3. Den Strahl mit der Hand oder einem Fahrzeug unterbrechen: Der Eingang muss wieder auf AUS gehen.
4. Das für jede Spur wiederholen.

Weiter

Wenn jeder Empfänger in der Diagnose richtig reagiert, legst du die Rennbahn an. Wichtig: Für IR-Empfänger mit Brücke muss dort Eingang invertieren aktiviert werden. Als letzter Schritt werden Empfänger und Brücke endgültig befestigt.

Weiter: Analoge Zeitmessung konfigurieren

Technische Eigenschaften: IR-Sensoren