Autorennbahn – Bau einer elektronischen Ampelanlagen-Steuerung

Autorennbahn – Bau einer elektronischen Ampelanlagen-Steuerung

Kategorien: Elektronik

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Verkabelung der Ampelanlage

Heute möchten wir Euch ein Bauprojekt eines unserer Besucher vorstellen.
Dort war die Aufgabenstellung, dass eine Ampelanlage die Fahrzeuge auf einer Autorennbahn entsprechend bei Rotlicht anhalten und bei Grün die Autos wieder anfahren lassen soll.

Vorhanden war bereits ein Sound- und Lichtmodul (grüne Platine), welches unter Anderem die einzelnen Ampelfarben ansteuern kann.

Relais an Sound- und Lichtmodul


Dieses Modul nutzen wir, um per Logik entscheiden zu können, welcher entsprechender Fahrabschnitt vor der Ampelanlage unter Strom zu setzen ist und welcher nicht, so daß die Fahrzeuge im Ampelbereich entsprechend halten oder fahren.

Im Detail sieht das wie folgt aus:

Wir haben also, wenn die Ampel ein beliebiges Licht anzeigt eine Spannung von 5 Volt am Ausgang des Sound- und Lichtmoduls anliegen.
Also ein klares “HIGH”-Signal für das rote Licht, das gelbe Licht oder das grüne Licht und zwar für das, welches gerade leuchtet.

Wir verwenden für die Anlage das HIGH-Signal des Rotlichts.

Um die Streckenabschnitte zu elektrifizieren werden hier fertige 1-Kanal-Relais-Module verbaut.
Kleiner Haken: Diese Relais-Module schalten mit einem LOW-Signal. Wir haben aber ein HIGH-Signal.

Also müssen wir jetzt das HIGH-Signal invertieren und aus ihm ein LOW-Signal machen, damit wir die Relais-Modul ansteuern können.
Es gibt fertige Logik-ICs, bspw. den 74HC04, aber es geht auch mit einem einfachen Transistor-Schalkreis. Quasi der diskrete Aufbau.

Der Schaltplan ist recht simpel. Wir brauchen lediglich einen Basisbegrenzungswiderstand um den Transistor vor Beschädigung zu schützen, den Transistor selbst (ein NPN-Feld-Wald-Wiesen-Transistor wie beispielsweise der BC547 reicht hier vollkommen aus) und einen 10k-Widerstand von der Basis zum Emitter, damit das Signal nicht schwebt. (Stichwort: Pull-Down-Widerstand)

Inverterschaltung


Wie funktioniert jetzt das Ganze?

Wenn das Rotlicht an ist, fliesst der Basisstrom (+5V -> das HIGH-Signal) und somit leitet der Transistor.
OUT (Kollektorseite des Transistors) ist mit Ground (Emitterseite des Transistors) verbunden, die Spannung an OUT gegenüber Ground ist 0 (LOW-Signal).

Dieses benötigte LOW-Signal können wir nun in das Relais-Modul, oder besser gesagt an den auf dem Modul verbauten Ansteuerschaltkreis für das Relais leiten um das Relais zu schalten.

Erst wenn das grüne Signal an der Ampel leuchtet und das rote erlischt, haben wir auf der Leitung für das rote Licht ein LOW-Signal.
Auch dieses LOW wird nun im obigen Schaltkreis invertiert und wird jetzt zu HIGH.
Leiten wir das nun weiter an das Relais-Modul, so schaltet das Relais wieder ab.

Inverterschaltung an 1-Kanal-Relais

 

Mit dieser einfachen Logik können wir nun eine Ampelschaltung an einer Kreuzung, oder einer Pförtnerampel realisieren.

Abschließend noch ein paar Fotos und Videos zum Aufbau:

 

 

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