Der Einsatz von Lichtsensoren

Licht_SensorenLichtsensoren werden neben Reedsensoren fertig montiert geliefert werden und brauchen nur noch mit einer 3mm Bohrung in die Schiene eingebracht zu werden. Allerdings benötigen diese eine starke Lichtquelle direkt über der Bahn. Einfaches tageslicht reicht hier nicht aus.

Zu empfehlen sind einfache Glühlampen oder Halogenlampen. LED Beleuchtungen eignen sich hingegen nicht. Insbesondere sind diese Sensoren für Infrarote (IR) optimiert und mit IR-Dioden einsatzfähig.

Technisch sind die Lichtsensoren identisch mit den Sensoren der IR-Sensorik, sodass bei unzureichenden Erfassungsergebnissen durch zusätzliche IR-Strahler eine sehr gute Erfassung erreicht werden kann.

Vorteile: Wenig Aufwand notwendig. Können mit IR-Strahlern auf IR-Sensoren umgestellt werden.

Nachteile: Zusätzliche Beleuchtung (nicht im Lieferumfang enthalten) notwendig.

Der Einsatz von Gabellichtschranken

Bausatz ohne Kabel
Bausatz ohne Kabel

Die Gabellichtschranke besteht neben einem Widerstand aus einem Bauteil, der Gabellichtschranke CNY 37, Bild 1 (Bausatz für 2 Spuren).

Diese ist U-Förmig aufgebaut, wobei IR-Sender auf der einen und IR-Empfänger auf der anderen Seite untergebracht sind.
Der Sensor wird so in den Schlitz der Schiene eingebaut, dass der Sensor einen Teil des Schlitzes ersetzt. Beim Überfahren wird so durch den Leitkiel der durch den Schlitz und somit durch die Gabellichtschranke gleitet der Lichtstrom unterbrochen und ein Signal ausgelöst.

Die Lichtschranke muss dabei, je nach verwendeter Tiefe der Leitkiele, möglichst weit zur Fahrbahnoberfläche eingebaut werden.

Vorteile: Es gibt keine störenden Bauelemente auf der Bahnoberfläche. Die Lichtschranke fügt sich fast unsichtbar in die Schiene ein.

Nachteile: Es muss ein großer, eckiger Bereich aus der Schiene ausgeschnitten werden, um die Lichtschranke einzupassen.

Bei Holzbahnen kann es insbesondere bei Fahrzeugen mit starkem Motor dazu kommen, dass diese beim Lastwechsel, insbesondere beim Anfahren und kurzem Lupfen des Reglers vorne leicht anheben. Zwar bleibt der Wagen in der Schiene, kann aber mit dem Leitkiel über den Sensorbereich hüpfen.

Mit der L&T IOW40 USB Box ist die Gabelliichtschranke nicht für Rennbahnsysteme mit Leitstift geeignet, wie z.B. Carrera GO!!!, H0, Artin/Racy 1:43 und andere.

Der Einsatz von IR-Sensoren

IR-Strahler (links) mit Empfänger (mitte) und Vorwiderstand (rechts)
IR-Strahler (links) mit Empfänger (mitte) und Vorwiderstand (rechts)

Bei der IR-Lichtschranke wird je Spur ein IR-Empfänger in die Fahrspur oder den Spurschlitz eingelassen. Der Empfänger wird von den IR-Sendedioden mit infrarotem Licht bestrahlt. Fährt ein Auto über diese Stelle, wo wird der Lichtstrahl unterbrochen, der IR-Empfänger bekommt kein Signal mehr und löst über das Modul eine Rundenzählung aus. Bild 1 Zeigt den Bausatz für eine Spur mit Vorwiderstand, IR-Sender und Empfänger.

Dabei wird üblicherweise die IR-Sendediode über den Schienen in einer sogenannten Lichtbrücke untergebracht (Bild 2 und 3).

Alternativ dazu können die IR-Sendedioden leicht erhöht an der Seite angebracht werden. Die Konstruktion einer Lichtbrücke entfällt dabei. Die IR-Empfänger sollten so ausgerichtet werden, dass sie mit dem Kopf direkt in Richtung des IR-Senders zeigen, also schräg in die Schiene eingebaut werden (Bild 4 und 5).

Vorteile: Es können auch Fahrzeuge ohne Magnet bemessen werden. Die Erkennungsleistung ist auch bei kleinen Fahrzeugen sehr hoch, da der Messimpuls über die gesamte Fahrzeuglänge ausgelöst wird.

Nachteile: Der zusätzliche Bastelaufwand für die Lichtbrücke ist hoch, lässt sich jedoch durch eine seitliche Platzierung deutlich verringern.

Bei einer Lichtbrücke können unvorsichtige Personen und insbesondere Kinder durch Gegenstoßen Beschädigungen hervorrufen, bzw. zu Meßaussetzern führen, wenn diese nicht ausreichend stabil aufgebaut ist.

Die Anordnung der IR-Sendedioden an der Seite eignet sich nur bei 2 spurigen Bahnen.

Der Einsatz von Reedsensoren

Reedsensoren hier mit losen Kabelenden.
Reedsensoren mit losen Kabelenden ohne Stecker

Reedsensoren sind die einfachste Art des Sensors. Sie werden als einzige Sensoren fertig montiert geliefert und brauchen nur noch unter die Bahn geklebt zu werden. Sie eignen sich daher besonders für Nutzer, die jeden Bastelaufwand scheuen oder hierin nicht sonderlich geübt sind.

Aufgrund Ihrer Funktionsart eignen sich Reedsensoren nur für Fahrzeuge mit Magnet. Der Reedsensor ist ein kleiner Taster, der durch das Magnetfeld des Fahrzeugmagneten ausgelöst wird. Ohne diesen Magneten kann ein Fahrzeug also kein Signal für die Zeitmessung erzeugen.

Vorteile: Wenig Aufwand notwendig, Sensoren können fertig montiert (mit Stecker) geliefert werden. In der Regel gute Erkennungsleistung.

Montage des Sensors unter der Schiene
Montage des Sensors unter der Schiene

Nachteile: Funktionieren nur bei Fahrzeugen mit Magnet.

Bei kleinen Fahrzeugmagneten teilweise mehrere Versuche zur optimalen Platzierung unter der Schiene notwendig.
Es kann nicht bei allen Fahrzeugen eine 100% Erkennung garantiert werden. Diese kann je nach Magnetstärke, Größe des Magneten, Platzierung und Abstand zur Schiene variieren.

Sensoranordnung: Wo muss ich die Sensoren einbauen? (LPT)

Mit dem LPT-Port stehen nur 5 Sensoreingänge zur Verfügung. Aber auch mit diesen lassen sich umfangreiche Boxenanlagen bauen.

Im Folgenden zeige ich einige Sensoranordnungen, vom einfachen Rundenzähler bis hin zum komplexen Aufbau einer Boxengasse.

Dabei ist folgender Farbcode zu beachten:

  • schwarze Schrift = Einstellungen im Programm (L&T)
  • rote Schrift = Tankfunktionen
  • blaue Schrift = Rundenzählfunktion
  • grüne Schrift = Tankbereich

Der gezeigte Aufbau ist speziell für die Steuerung mit L&T unter Verwendung LPT-Ports/Druckeranschlusses ausgelegt. L&T kann nur einen LPT-Port ansprechen.

Sensorenanordnung ohne Boxengasse

Die Sensoranordnung ohne Boxengasse ist recht einfach gehalten. Dazu werden alle notwendigen Sensoren auf der Hauptstrecke, möglichst im Bereich Start/Ziel montiert. Durchfährt man diesen Bereich in normalem Renntempo, dann wird die letzte Rundenzeit ermittelt und der verbrauchte Sprit anhand der Zeit berechnet und vom Tankinhalt abgezogen (wenn die Tankfunktion aktiviert ist). Wird der Tank leer, so kann durch eine Bahnstromabschaltung eine Strafzeit verhängt werden.

Erst wenn das Fahrzeug im vorgesehenen Bereich anhält beginnt der Tankvorgang (Wartezeit bis Tankbeginn 1 Sekunde – der Mechaniker muss ja erst den Tankrüssel aufsetzen).

 

sensor_1Einfacher Zählsensor, ohne Tankfunktion

Diese einfachste Version, ohne Tankfunktion, dient lediglich der Rundenzählung. Dazu wird je Spur ein Sensor in die Bahn eingebaut und an der USB-Box angeschlossen. Als Rundenzählsensor definiert, werden hier nur die Runden gezählt und Rennzeiten ermittelt.

Der Anschluss kann am LPT-Port z.B. an Pin 10 und 11 erfolgen.

Zählsensor mit Tankfunktion, tanken zwischen zwei Sensoren

Tanken auf einem Sensor

Die einfachste Möglichkeit eine Tankfunktion zu realisieren besteht darin, auf der Start- und Zielgeraden auf dem Sensor zu tanken, der auch die Runde zählt. Nun kann unter L&T der Rundenzählsensor aber keine Betankung auslösen, aber dafür der Tanksensor eine Runde zählen.

Dies bedeutet, dass man nicht den Rundenzählsensor anschliessen muss, sondern einen Tanksensor. Technisch gibt es da aber keinen Unterschied, auch beim Einkauf nicht. Lediglich im Programm muss im Einstellungsmenü zum LPT-Port nicht „Rundenzählung Spur 1“, sondern „Tanksensor 1 Spur 1“ ausgewählt werden.

Zudem aktiviert man in den Tankoptionen die Funktion „Tanken auf Sensor 1“.

 

Tanken zwischen zwei Sensoren

Tanken zwischen zwei Sensoren

Die Variante Tanken zwischen den Sensoren vergrößert den Bereich, in dem das Fahrzeug zum Stehen kommen kann und ist somit einfach zu handhaben. Auch hierbei werden lediglich die Tanksensoren verkabelt und über diese zusätzlich die Rundenzählung durchgeführt.

Die Einstellungen im Programm muss also wieder für den entsprechenden Sensor „Tanken Spur 1 EIN“ und nicht „Rundenzählung“ sein. Die Rundenzählung erfolgt durch die Einstellung „Rundenzählen auf Tanksensor 1“ in den Tankoptionen.

Der Tankbereich kann so breit gewählt werden, wie die eigenen Fähigkeiten reichen.

 

Sensoranordnung mit Boxengasse

Eine Boxengasse macht das Rennen realistischer. Wichtige Voraussetzung ist aber, dass man die Boxengasse bei Bedarf befahren kann, eine schaltbare Weiche ist also Voraussetzung.

Durchfährt man diesen Bereich auf der Hauptstrecke, so soll die letzte Rundenzeit ermittelt und der verbrauchte Sprit anhand der Zeit berechnet und vom Tankinhalt abgezogen werden. Wird der Tank leer, so kann durch eine Bahnstromabschaltung eine Strafzeit verhängt werden. Erst wenn das Fahrzeug in die Boxe einbiegt und im vorgesehenen Bereich anhält soll der Tankvorgang beginnen.

 

Tanken auf einem Sensor

Boxengasse mit nur einem Tanksensor

Will man in der Boxengasse auf einem Sensor Tanken, so lässt sich das wie folgt realisieren. Bei einer zweispurigen Bahn werden so 2 Sensoren auf der Hauptstrecke und zwei Sensoren in der Boxengasse benötigt.

Nachteilig an dieser Variante ist, dass es schwer fällt, das Auto genau auf dem Sensor zum Stehen zu bringen, bei Reedkontakten und Gabellichtschranken ist es beinahe unmöglich. Hier bietet es sich an den weiter unten beschrieben Tankbereich aufzubauen.

 

Tanken zwischen zwei Sensoren

sensor_b3Dieser Aufbau bringt den LPT-Port schon an sein Limit, es stehen 5 Eingänge zur Verfügung, für eine zweispurige Bahn bräuchte man jedoch 6 Eingänge (2x Rundenzählung Hauptstrecke, 2x Tanksensor 1 und 2x Tanksensor 2). An die Realisierung an einer vierspurigen Strecke ist indes nicht zu denken.

L&T bietet daher die Möglichkeit erst auf dem Tanksensor 2 die Rundenzählung durchzuführen.

Somit kann man auf der Hauptstrecke den Tanksensor 2 parallel zum Tanksensor 2 der Boxengasse einbauen. Der Tanksensor 1 wird selbstverständlich am Beginn der Boxengasse montiert. Das Programm beginnt nach dem Durchfahren des Tanksensors 1 mit dem Tankvorgang, solange, bis Sensor 2 durchfahren wird.

Problem dieser Lösung ist, das zunächst der Tankvorgang beginnt, und dann beim Anfahren und durchfahren des Tanksensors 2 die Runde gezählt und somit auch dann erst der Sprit für die vergangene Runde abgezogen wird. Nicht nur optisch ein sehr unschöner Effekt, auch kann man so stehts mit leerem Tank in die Boxe einfahren, ohne eine Strafe riskieren zu müssen, da die Auswertung des Tankfüllstandes erst bei der Rundenzählung, also dann wieer mit vollem Tank erfolgt.

Würde man diesen Aufbau mit dem Tanksensor 1 parallel auf der Hauptstrecke aufbauen, dann würde das Fahrzeug bei jedem Durchfahren der Sensoren auf der Hauptstrecke eine Betankung auslösen, da kein Tanksensor 2 das Tanken beendet.

Denkbar wäre hier also alle Sensoren auf der Hauptstrecke parallel zu denen in der Boxengasse zu installieren, was aber erhöhten Bastelaufwand bedeutet.

Tanken zwischen zwei Sensoren – Version 2

sensor_b5Der vorherige Aufbau leidet an der Rundenzählung auf dem Tanksensor 2, was zu einigen Nebenwirkungen führt. Besser ist bei Rundenzählung auf dem Tanksensor 1. Daher muss dieser parallel von der Boxengasse auf die Hauptstrecke gebracht werden.

Um den Tankvorgang aber auf dieser Strecke erst gar nicht beginnen zu lassen, muss auch hier der Tanksensor 2 angebracht werden. Selbstverständlich kann man daher auch den Tanksensor 2 parallel auf die Hauptstrecke bringen, möglichst direkt hinter dem Tanksensor 1 (Bild 1). Somit erhält man das optimale Ergebnis.

Doch es geht mit einem kleinen Kniff auch etwas einfacher (Bild 2)., dazu ist lediglich der Tanksensor 1 parallel geschaltet auf die Hauptstrecke zu bringen, der Tanksensor 2 wird einfach nach der Boxengasse/Weiche erstmalig auf die Hauptstrecke montiert. Somit entfällt das lästige Parallelschalten dieses Sensors.

sensor_b4Der  augenscheinliche Nachteil das man dann auch in der Boxenausfahrt noch tankt dürfte in Anbetracht der kurzen Dauer ehr unwichtig sein. Auch die theoretische Möglichkeit so zwischen den Sensoren auf der Hauptstrecke Tanken zu können dürfte kaum ins Gewicht fallen, da dieser Bereich zügig durchfahren werden muss und lässt sich abmildern, wenn man den ersten Sensor auf der Hauptstrecke dicht vor die Boxenausfahrt baut.

Nicht alle Sensoren eignen sich für den parallelen Einbau, bzw. benötigen dazu noch zusätzliche Elektronik.

Sensoranordnung: Wo muss ich die Sensoren einbauen? (IOW40)

Mit der USB-Box stehen genügend Anschlüsse zur Verfügung, um eine Bahn mit Boxengasse und allen Funktionen aufzubauen. Im Folgenden zeige ich einige Sensoranordnungen, vom einfachen Rundenzähler bis hin zum komplexen Aufbau einer Boxengasse.

Dabei ist folgender Farbcode zu beachten:

  • schwarze Schrift = Einstellungen im Programm (L&T)
  • rote Schrift = Tankfunktionen
  • blaue Schrift = Rundenzählfunktion
  • grüne Schrift = Tankbereich

Der gezeigte Aufbau ist speziell für die Steuerung mit L&T unter Verwendung des L&T IOW40 USB ausgelegt.

In der Boxengasse kann man neben dem Tanken in einem einfachen Tankbereich auch mit Spurwechseln arbeiten, um die Fahrzeuge jeweils zum Fahrbahnrand zu bekommen, sodass die Tankbereiche dann hintereinander liegen. Allerdings ist es dann schwerer, das Fahrzeug genau im Tankbereich anhalten zu lassen, da die Stromunterbrechungen der Spurwechsel viel Geschick bei niedriger Geschwindigkeit erfordern.

Ich empfehle daher ein eher einfaches Boxengassenlayout ohne Spurwechsel mit der Funktion zwischen zwei Sensoren zu Tanken.

Sensorenanordnung ohne Boxengasse

Die Sensoranordnung ohne Boxengasse ist recht einfach gehalten. Dazu werden alle notwendigen Sensoren auf der Hauptstrecke, möglichst im Bereich Start/Ziel montiert. Durchfährt man diesen Bereich in normalem Renntempo, dann wird die letzte Rundenzeit ermittelt und der verbrauchte Sprit anhand der Zeit berechnet und vom Tankinhalt abgezogen (wenn die Tankfunktion aktiviert ist). Wird der Tank leer, so kann durch eine Bahnstromabschaltung eine Strafzeit verhängt werden.

Erst wenn das Fahrzeug im vorgesehenen Bereich anhält beginnt der Tankvorgang (Wartezeit bis Tankbeginn 1 Sekunde – der Mechaniker muss ja erst den Tankrüssel aufsetzen).

 

sensor_1Einfacher Zählsensor, ohne Tankfunktion

Diese einfachste Version, ohne Tankfunktion, dient lediglich der Rundenzählung. Dazu wird je Spur ein Sensor in die Bahn eingebaut und an der USB-Box angeschlossen. Als Rundenzählsensor definiert werden hier nur die Runden gezählt und Rennzeiten ermittelt. Der Anschluss für die USB-Box erfolgt mittels der mitgelieferten Steckverbinder üblicherweise am Port 2.

Zählsensor mit Tankfunktion, tanken zwischen zwei Sensoren

Tanken auf einem Sensor

Die einfachste Möglichkeit eine Tankfunktion zu realisieren besteht darin, auf der Start- und Zielgeraden auf dem Sensor zu tanken, der auch die Runde zählt. Nun kann unter L&T der Rundenzählsensor aber keine Betankung auslösen, aber dafür der Tanksensor eine Runde zählen.

Dies bedeutet, dass man nicht den Rundenzählsensor anschliessen muss, sondern einen Tanksensor. Technisch gibt es da aber keinen Unterschied, auch beim Einkauf nicht. Lediglich im Programm muss im Einstellungsmenü zum IOW40 nicht „Rundenzählung Spur 1“, sondern „Tanksensor 1 Spur 1“ ausgewählt werden. Zudem aktiviert man in den Tankoptionen die Funktion „Tanken auf Sensor 1“.

 

Tanken zwischen zwei Sensoren

Tanken zwischen zwei Sensoren

Die Variante Tanken zwischen den Sensoren vergrößert den Bereich, in dem das Fahrzeug zum Stehen kommen kann und ist somit einfach zu handhaben. Auch hierbei werden lediglich die Tanksensoren verkabelt und über diese zusätzlich die Rundenzählung durchgeführt.

Die Einstellungen im Programm muss also wieder für den entsprechenden Sensor „Tanken Spur 1 EIN“ und nicht „Rundenzählung“ sein. Die Rundenzählung erfolgt durch die Einstellung „Rundenzählen auf Tanksensor 1“ in den Tankoptionen.

Der Tankbereich kann so breit gewählt werden, wie die eigenen Fähigkeiten reichen.

 

Sensoranordnung mit Boxengasse

Eine Boxengasse macht das Rennen realistischer. Wichtige Voraussetzung ist aber, dass man die Boxengasse bei Bedarf befahren kann, eine schaltbare Weiche ist also Voraussetzung.

Durchfährt man diesen Bereich auf der Hauptstrecke, so soll die letzte Rundenzeit ermittelt und der verbrauchte Sprit anhand der Zeit berechnet und vom Tankinhalt abgezogen werden. Wird der Tank leer, so kann durch eine Bahnstromabschaltung eine Strafzeit verhängt werden. Erst wenn das Fahrzeug in die Boxe einbiegt und im vorgesehenen Bereich anhält soll der Tankvorgang beginnen.

Tanken auf einem Sensor

Boxengasse mit nur einem Tanksensor

Will man in der Boxengasse auf einem Sensor Tanken, so lässt sich das wie folgt realisieren.

Bei einer zweispurigen Bahn werden so 2 Sensoren auf der Hauptstrecke und zwei Sensoren in der Boxengasse benötigt.

Nachteilig an dieser Variante ist, dass es schwer fällt, das Auto genau auf dem Sensor zum Stehen zu bringen, bei Reedkontakten und Gabellichtschranken ist es beinahe unmöglich. Hier bietet es sich an den weiter unten beschrieben Tankbereich aufzubauen.

 

Tanken zwischen zwei Sensoren

Boxengasse mit zwei Tanksensoren

Dieser Aufbau ist mit dem USB-Modul sehr bequem zu lösen, da es für jeden Sensor einen eigenen Eingang gibt.

Die Sensoren werden gem. ihrer Bestimmung mit dem USB-Modul verdrahtet. Auf die jeweilig richtig zugewiesene Funktion den den Programmeinstellungen für die einzelnen Ports ist zu achten. Wie oben beschrieben ist der Tanksensor 1 auch als Rundenzählsensor zu aktivieren. So wird auch die Runde der Boxendurchfahrt gezählt. Übrigens ist so auch ein Start aus der Boxengasse möglich.

Reedsensoren richtig einbauen

Das Anbringen der Reedsensoren ist mitunter etwas kniffelig.

Je nach verwendetem Maßstab oder Fahrzeugtyp kann die Erkennungsgenauigkeit schwanken. Neben der in der Anleitung beschriebenen Anbringung unter dem Metallleiter empfiehlt es sich, die Sensoren (schwarzen Enden der Kabel), lang unter dem Schlitz zu positionieren. Zum besseren Halt werden diese dann auf die Seite gelegt.

 

Die beiden Bilder zeigen diese Art der Anbringung. Die besten Ergebnisse erzielt man indes, wenn man die seitliche Schlitzwand ausfräst, und hier den Sensor als Schlitzwand einbringt.