Der Einsatz von Reflexlichtschranken

Die Reflexsensoren sind so unter der Schiene zu montieren, dass der Sender/Empfänger (im Bild mit den zwei LED’s) durch eine in die Schiene zu flexende Aussparung geführt werden kann. Die Empfindlichkeit des Empfängers kann mittels des im Bild erkennbaren Potentiometers eingestellt werden. So kann die Reaktionsempfindlichkeit auf die Gegebenheiten vor Ort eingestellt werden. Extreme Beleuchtungswechsel, insbesondere starke Sonnenlichteinstrahlungen können bei dieser Sensorart zu Fehlauslösungen oder Nichterkennungen führen.

Der Sensor ist dabei etwas höher als die Schiene selbst, sodass diese etwas erhöht zu liegen kommt. Hier können Filzgleiter zum Unterlegen genutzt werden.

Vorteile: Vergleichsweise einfache Montage. Hohe Zuverlässigkeit bei stabilen Lichtverhältnissen, Nachtrennen möglich.

Nachteile: Empfindlich bei direkter Sonneneinstrahlung.

Ampelgehäuse: Startampel im Carrera-Rennbogen

Die Startampel die du bei mir bestellen kannst besteht nur aus der Elektronik. Ein Ampelgehäuse habe ich nicht im Programm. Hier kannst also entweder selbst kreativ werden, oder die Rennbögen von Carrera nutzen.

Startampel unter den Rennbogen kleben

Die Startampel ist so ausgelegt, dass man sie einfach von innen unter die Carrera-Rennbögen kleben kann. Dazu reicht ein wenig Heißkleber aus. Die Kabel können ebenfalls auf der Unterseite des Bogens mit etwas Kleber fast unsichtbar verlegt werden.

Das Bild zeigt die Startampel mit Reflektoren unter dem schwarzen Carrera-Bogen.

Einbau der alten Startampel in den Rennbogen

Hier zeige ich, wie man die alte Startampelplatine in einen Carrera-Rennbogen einbaut. Natürlich ist das Vorgehen auch auf die neue Startampel ohne Reflektoren übertragbar.

Den Rennbogen gibt es in zwei Varianten, in schwarz mit Carrera Schriftzug – oder in blau mit RedBull-Design.

Diese Rennbögen können bei mir nicht bestellt werden, sind aber grundsätzlich bei jedem Carrera-Fachhändler lieferbar (Art.Nr. 21125 und 21126).

Zunächst wird die Bohrschablone auf das Seitenteil des Bogens aufgelegt und mit etwas Klebestreifen fixiert. Dabei sollte die Schablone am unteren Rand anliegen, damit die Platine unter den Bogen passt. Hier sollte man ggf. den richtigen Sitz am komplett montierten Bogen prüfen!

Dann sollten die Bohrlöcher angekörnt oder mit einem dünnen Bohrer vorgebohrt werden.

Mit einem 5,5 mm Bohrer können die endgültigen Löcher in das Seitenteil eingebracht werden.

Für den Kabelanschluss wird auf der Gegenseite ein Abstandshalter benötigt, ich habe hier ein entsprechendes Stückchen Holz ausgewählt – im Zweifel würde es auch entsprechend dick aufeinander geklebte Pappe tun.

Dieser Abstandshalter wird dann auf der Gegenseite mit etwas (Heiß)kleber fixiert.

In den Bogen müssen dann noch Ausschnitte eingebracht werden, damit die Platine unter den Bogen passt. Diese können z.B. mit einem Dremel leicht eingefräst werden.

Anschließend kann die Platine mit Heißkleber in den fertig montierten Bogen eingeklebt werden. Der Einlegebogen für das Seitenteil sollte nicht genutzt werden, damit die LED’s gut sichtbar bleiben.

Mit ein paar Aufklebern kann dann die Fläche um die Ampel individuell gestaltet werden.

Der Einsatz von Lichtsensoren

Die Lichtsensoren sind vergleichsweise einfach unter der Schiene zu montieren. Für den Sensor ist eine ausreichend große Bohrung vorzusehen, die Platine kann mit etwas Heißkleber oder Klebeband unter der Schiene fixiert werden.
Die Empfindlichkeit kann mittels des im Bild erkennbaren Potentiometers eingestellt werden. So kann die Reaktionsempfindlichkeit auf die Gegebenheiten vor Ort eingestellt werden. Allerdings benötigt dieser Sensor eine konstante Beleuchtung, wechselnde Lichtverhältnisse können zu Fehlauslösungen oder Nichterkennungen führen.

Der Sensor ist dabei etwas höher als die Schiene selbst, sodass diese etwas erhöht zu liegen kommt. Hier können Filzgleiter zum Unterlegen genutzt werden.

Vorteile: Sehr geringer Einbauaufwand in die Schiene.

Nachteile: Empfindlich bei wechselnden Lichtverhältnissen, nicht nachtrenntauglich. Ggf. ist eine zusätzliche Beleuchtung (nicht im Lieferumfang enthalten) erforderlich.

Der Einsatz von Gabellichtschranken

Die Gabellichtschranke ist U-förmig aufgebaut und sitzt auf einer kleinen Platine, die unter der Schiene zu montieren ist. Dabei ist eine Aussparung in die Schiene zu fräsen, sodass der Sensor in den Bahnschlitz der Schiene eingebaut werden kann. Der Sensor ersetzt einen Teil des Bahnschlitzes und wird durch den durchgleitenden Leitkiel ausgelöst.

Die Lichtschranke muss dabei, je nach verwendeter Tiefe der Leitkiele, möglichst weit zur Fahrbahnoberfläche eingebaut werden, ggf. sind auch die Bahnleiter (je nach verwendeter Schiene) zu durchtrennen und mit einem Kabel erneut zu verbinden, um den Stromfluss zu gewährleisten.

Sie ist dabei etwas höher als die Schiene selbst, sodass diese etwas erhöht zu liegen kommt. Hier können Filzgleiter zum Unterlegen genutzt 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, ev. ist der Stromleiter der Schiene zu bearbeiten.

Das System eignet sich insbesondere für Bahnen mit einem Leitkiel (Carrera Evo/Excl, NSR, andere 1:32/1:24), weniger für Systeme mit einem Leitstift (z.B. Carrera GO!!!, H0, Artin/Racy 1:43).

Der Einsatz von IR-Sensoren

Bei der IR-Lichtschranke wird je Spur ein IR-Empfänger in die Fahrspur oder den Spurschlitz eingelassen, zusätzlich ist der IR-Strahler über der Bahn in einer Lichtbrücke (Startampel/ Fußgängerbrücke – siehe Bilder weiter unten) zu montieren. Der Empfänger wird von den IR-Sendedioden mit infrarotem Licht bestrahlt. Fährt ein Auto über diese Stelle, so wird der Lichtstrahl unterbrochen, der IR-Empfänger bekommt kein Signal mehr und löst über das Modul eine Rundenzählung aus.

Die IR-Empfänger sollten so ausgerichtet werden, dass sie mit dem Kopf direkt in Richtung des IR-Senders zeigen. Die Ausrichtung ist gut von Hand zu erledigen, die Einstellungsseite der Hardware kann bei aktivierten Modul mit der Signalanzeige dabei helfen.

Vorteile: Sehr hohe Zuverlässigkeit, auch bei kleinen Fahrzeugen (H0, 1:43). Zudem ist diese Sensorart gegen wechselnde Lichteinflüsse absolut unempfindlich. Nachtrenngeeignet!

Nachteile: Bastelaufwand für eine Lichtbrücke, Justierung der Sensoren.

Bei einer Lichtbrücke können unvorsichtige Personen und insbesondere Kinder durch Gegenstoßen Beschädigungen hervorrufen, bzw. zu Fehlmessungen 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 sind die einfachste Art des Sensors. Sie 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.

Diese Sensoren sollten nicht unmittelbar nach Kurven montiert werden, da driftende Fahrzeuge mit dem Magneten den Sensor ggf. nicht treffen und so kein Signal auslösen.

Vorteile: Wenig Aufwand notwendig. Bei ausreichend großem/starken Magneten liefern diese Sensoren eine ordentliche Erkennungsleistung.

Nachteile: Nur für Fahrzeugen mit Magnet – je größer und stärker umso besser. Nicht für H0 geeignet!

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? (AT-2560/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 der L&T AT-2560 USB Box und der L&T IOW40 USB Box 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.

Pin-Belegung L&T IOW40 USB Box

Der I/O-Warrior (Hauptbestandteil der USB-Box L&T IOW40) hat neben der 5V Leitung und der GND-Leitung weitere 36 Steuerleitungen, über die Eingangs- und Ausgangssignale verarbeitet werden können. Die Ein-/Ausgänge sind in 4 Ports (0-3) unterteilt, die wiederrum jeweils 8 Leitungen (0-7) besitzen. So gelangt man zu der Bezeichnung Port 0,0 für den ersten Anschluß und Port 3,7 für den letzten. Über L&T können alle diese Leitungen (Port) genutzt werden. Die Zuordnung kann im Programm frei gewählt werden, wobei nachfolgende Belegung als Standard definiert ist.

 

Standard Port-/Pinbelegung der Software

Port  Pin  Funktionen 
Tanken Bahn 1 (Rundenzählung) 
Tanken Bahn 1 (2 Sensoren) 
Tanken Bahn 2 (Rundenzählung) 
Tanken Bahn 2 (2 Sensoren) 
Tanken Bahn 3 (Rundenzählung) 
Tanken Bahn 3 (2 Sensoren) 
Tanken Bahn 4 (Rundenzählung) 
Tanken Bahn 4 (2 Sensoren) 
Bahnstromunterbrechung Bahn 1 
Bahnstromunterbrechung Bahn 2 
Bahnstromunterbrechung Bahn 3 
Bahnstromunterbrechung Bahn 4 
Soundsensor 1 
Soundsensor 2 
Soundsensor 3 
Soundsensor 4 
Zeitmessung Bahn 1 
Zeitmessung Bahn 2 
Zeitmessung Bahn 3 
Zeitmessung Bahn 4 
Soundsensor 5 
Soundsensor 6 
Soundsensor 7 
Soundsensor 8 
Ampel rot 1 
Ampel rot 2 
Ampel rot 3 
Ampel rot 4 
Ampel rot 5 
Ampel grün 
Signal bei Chaostaste 
externer Chaostaster 

 

L&T IOW40 USB Pinbelegung – Ampelanschluss

Pinbelegung Ampelsteckplatz ab Boardversion 0005
ACHTUNG: Boards bis einschließlich Version 0004 haben eine andere Pinbelegung

D-Sub Funktion PortNr Kabel
1 Rot 1 3,0 sw
2 Rot 3 3,2 grau
3 Rot 5 3,4 bl
4 Chaos Sig. 3,6 ge
5 +5V rt
6 Rot 2 3,1 ws
7 Rot 4 3,3 li
8 Grün 3,5 gr
9 nicht belegt 3,7 or

 

L&T IOW40 USB Pinbelegung – Stecker Sensoranschluss (Port 0 und Port 2)

Pinbelegung Sensoranschluss, 15pol D-Sub, ab Boardversion 0005
ACHTUNG: Boards bis einschließlich Version 0004 haben eine andere Pinbelegung

D-Sub Funktion PortNr
1 Sensor 1 2,0
2 Sensor 3 2,2
3 Sensor 5 2,4
4 Sensor 7 2,6
5 +5V
6 +5V
7 GND
8 GND
9 Sensor 2 2,1
10 Sensor 4 2,3
11 Sensor 6 2,5
12 Sensor 8 2,7
13 +5V
14 +5V
15 GND

 

Informationen zur L&T IOW40 USB Box

L&T ist eine der ersten Zeitmessungen, die auch vollständig über den USB-Port am PC funktionieren, da es in erster Linie zum Anschluss eines USB-Moduls entwickelt wurde. Das USB-Modul basiert auf einem Chip, der die Messsignale USB tauglich wandelt. Dieser Chip ist der IO-Warrior 40 der Firma Code Mercenaries (www.codemercs.com). Er bietet zur Steuerung  32 Ports an. Über diese werden alle benötigten Funktionen angesprochen, Zeitmesssensoren, Bahnstromabschaltung und Startampel, sowie Sonderfunktionen.

Ab Version 0.97 werden auch die USB Chips IO-Warrior 24 und 56 unterstützt.

Das USB-Modul kann jeder selbst auf Grundlage der Versuchsplatinen aufbauen, die direkt bei Code Mercenaries angeboten wurden.

 

Anschlüsse und Erweiterungen

Angeschlossen wird die Box an den PC mittels des mitgelieferten USB-Kabels. Weitere Verbindungen zum PC sind nicht notwendig. Eine Installation im üblichen Sinne erfolgt nicht (siehe Hinweise zum Betriebssystem und PC). Auch kann die Software von einem USB-Stick genutzt werden.
Die Grundversion enthält die Zeitmessung, Anschlusskabel, Sensoren mit Kabeln und Stecker sowie das Gehäuse. Erweitern lässt sich die Zeitmessung jederzeit mit der Bahnstromabschaltung und der externen Startampel.

iow40_montiert

Die Sensoren werden an der Bahn/Schiene angebracht. Das Sensorkabel endet in einem D-Sub Stecker, der wiederum an der Zeitmess-Box angeschlossen wird. So lassen sich auch mehrere Bahnen mit fest verbauten Sensoren mit nur einer Box nutzen (natürlich nicht gleichzeitig). So lassen sich auch später noch andere Sensoren anschließen. In der Grundausstattung können bis zu 8 Sensoren angeschlossen werden, Erweiterungen sind aber problemlos mit dem ULN2803-Kit möglich, der dann zusätzlich auf der Platine der Zeitmessung verbaut werden müsste.

Der Ampelanschluss ist in der Zeitmessung schon vorhanden, sodass jederzeit die Ampel ohne Lötaufwand an der Box angesteckt werden kann.

Die Bahnstromabschaltung (BSA) kann auch jederzeit nachgerüstet werden. Allerdings ist diese mit 5 bis 7 Kabeln mit der Zeitmessung zu verbinden, die dann eingelötet werden müssen. Die BSA kann grundsätzlich in das gleiche Gehäuse eingebaut werden. Zum sicheren Schalten der Relais sollte nicht die 5V USB-Leitung, sondern ein Zusatztrafo (im Shop erhältlich) genutzt werden, der über ausreichend Leistung verfügt. Dieser wird dann noch über die mitgelieferten Steckverbinder mit der BSA verbunden. Selbstverständlich muss auch dann noch die Stromversorgung der Bahn durch die BSA geführt werden. Dabei bietet es sich an, die BSA in die Leitung vom Regler zur Schiene einzuschleifen. So kann für jeden Fahrer einzeln der Strom geschaltet werden, aber auch die Bremsfunktion bleibt bei aktivieren der BSA für große Fahrzeuge aktiv, was ein Abfliegen im Kurvenanfahrtsbereich deutlich mindert.

Die BSA kann genutzt werden für individuelle Bestrafungen bei einem Frühstart, bei leerem Tank. Hier würde sie nur dem betroffenen Fahrer den Strom abschalten, der dann seine Strafe mit stehendem Auto verbüßt. Alle anderen können weiter fahren. Nach vordefinierter Zeit schaltet sich der Strom dann wieder ein.

In weiteren Situationen kann der Strom zeitgleich für alle Fahrer abgeschaltet werden. Je nach Programmeinstellung wird der Strom bei Rennende jeweils für den Fahrer eingestellt, der das Ziel erreicht hat, oder für alle gemeinsam. In Chaos-/Unfallsituationen kann die Chaostaste genutzt werden. Diese sorgt zum einen dafür, dass die Zeitzählung unterbrochen wird, aber auch, dass durch Abschalten aller Fahrer kein Fahrzeug mehr bewegt werden kann. So können größere Unfälle bereinigt werden, oder kleine Pausen im Rennen eingelegt werden. Das Beenden der Chaosfunktion schaltet dann den Strom wieder ein. Sollte bei abschaltendem Strom in der Chaossituation noch ein Fahrzeug durch die Sensoren durchrutschen, so wird dies von L&T erkannt, und die Runde nach Aufheben des Chaos gezählt.

 

 

Funktionsweise

Bei Überfahren eines Sensors wird dieses Ereignis vom Sensor an die Box weitergegeben, die diese dann aufbereitet und über die USB-Leitung an die L&T Software im PC weitergibt. Die Software veranlasst dann die, für diesen Sensor eingestellte Funktion, im Regelfall also das Zählen einer Runde und die damit verbundene Zeitberechnung.

Die gesamte Rennverwaltung erfolgt in der Software. Die USB-Box dient lediglich der Signalerfassung und Weitergabe.

 

Sensoranordnung

Wie die Sensoren an der Bahn zu verteilen sind können Sie hier nachlesen:

Sensoranordnung: Wo muss ich die Sensoren einbauen?