Rilevatore presenza su 1000 fori

Rilevatore di presenza – Descrizione del funzionamento ed istruzioni di montaggio

Nella realizzazione di kit elettronici descritti sulle riviste, oltre alle difficoltà oggettive nell’interpretare correttamente le istruzioni da parte del lettore e la  capacità di renderle facilmente fruibili, la difficoltà maggiore è rappresentata dalla creazione del circuito fotoinciso.
In questa pagina si trova una rielaborazione di un progetto, basato sul fotoaccoppiatore, che ha lo scopo di rilevare la presenza di un mezzo che preleva corrente dalla rotaia.
Anche in un tracciato molto semplice, per dare un minimo di sicurezza al traffico, l’operatore ha la necessita di conoscere la posizione dei mezzi per intervenire manualmente o predisporre un circuito automatico che eviti spiacevoli incidenti.

Si è cercato di semplificare il circuito in ogni sua parte, proponendo inoltre l’uso di una piastrina millefori che evita la fotoincisione della scheda, da molti ritenuta un serio ostacolo.
L’uso del fotoaccoppiatore per la rilevazione dei mezzi è necessario e raccomandato per porre un rapporto fra l’azione di occupazione del binario e l’attivazione di un semaforo o di blocco, mediante interruzione dell’alimentazione, mantenendo però separato il circuito relativo al mezzo in transito dal circuito di alimentazione di semafori o relè che controllano le varie sezioni del tracciato.
Questa separazione avviene all’interno del fotoaccoppiatore siglato 2N25 (o TLP21/20) che segnala l’occupazione del binario mediante l’accensione (invisibile dall’esterno) di un diodo led e, soltanto mediante il fascio luminoso che genera, pone in conduzione il transistor interno che provvede al controllo della posizione del relè. Quindi fra il circuito del binario e quello che provvede ai controlli non si effettua nessun collegamento elettrico, ma opera soltanto un raggio di luce (Vedi figura sotto). Questa scheda può classificarsi fra le più facili da realizzare e nel contempo fra le più utili, perché, senza troppe complicazioni consente di stabilire un buon margine di sicurezza nel traffico.

Questo modulo richiede una alimentazione di 12 volt – corrente continua stabilizzata (DC12V) che può essere prelevata da un comune “caricabatteria” per piccoli elettrodomestici. Controllare che sull’etichetta dell’alimentatore sia indicata la tensione di uscita richiesta e precisamente come si rileva nella foto: Uscita (Ausgang) : DC12V. La corrente erogata è di 200 mA, più che sufficiente per alimentare oltre quattro moduli. Normalmente l’uscita ha una presa volante coassiale da cui prelevare corrente mediante un adattatore o più semplicemente eliminando la presa volante fissando i due cavi nel morsetto serrafili del modulo con l’avvertenza di individuare con certezza la polarità mediante un tester.

Con alimentazione digitale la presenza viene rilevata nei due sensi di marcia, mentre con alimentazione analogica mediante il semplice cambio del fotoaccoppiatore è possibile rilevare la presenza o nelle due direzioni di marcia o in una soltanto a seconda delle necessità. Se l’alimentazione è analogica con il TLP 21 viene rilevata la presenza di un solo senso di marcia, mentre con il TLP 20 vengono rilevate le due direzioni. Con alimentazione digitale anche il TLP 21 rileva la presenza nelle due direzioni.

Esaminando lo schema si nota che quando si alimenta il modulo, il relè è normalmente alimentato quindi il led DL1 dopo un breve lampeggio rimane spento.
Qui di fianco viene  esemplificato il principio di funzionamento del fotoaccoppiatore. Premesso che ogni diodo al silicio provoca una caduta di tensione di 0,7 volt, al passaggio del mezzo la differenza di tensione di 1,4 volt (0,7V+0,7V) fra il punto A e B accende il led interno che mette in conduzione il transistor quindi il piedino 4 di OC1 che normalmente viene mantenuto a 12 volt da R2 assume un valore vicino allo 0 e tramite DS4 toglie tensione alla base di TR1. Il relè di conseguenza non viene più alimentato, aziona la commutazione ed accende il Led che segnala l’occupazione della sezione controllata dal modulo.

La rete formata dal condensatore C1 e dalla resistenza R2 ha lo scopo di ritardare il ripristino dell’alimentazione alla base del relè per evitare fastidiosi rimbalzi in caso di irregolare captazione della corrente da parte del mezzo in transito. Se si desidera mantenere più a lungo la segnalazione di occupazione anche dopo che il mezzo è transitato, aumentare il valore del condensatore C1 a 220 µF o più.

Per la realizzazione pratica valgono le consuete raccomandazioni. Controllare bene il giusto orientamento dei diodi segnalato da una striscia argentata e l’inserimento dell’integrato di solito contraddistinto da un pallino o da una lunetta. Consigliamo di montare e saldare prima i componenti e poi mediante un cavetto monofilare di rame nudo di sezione non inferiore a 0,7 mm., si provvede a tracciare le piste come indicato nella vista lato rame del modulo.

La misura standard minima della basetta è 10X7 cm. 38 X 26 fori, quindi da una basetta si possono ricavare due moduli.
Raccomandiamo la realizzazione di questo modulo come primo tentativo per avvicinarsi all’elettronica perché potrete direttamente sperimentare il comportamento e le funzioni di diodi, resistenze, condensatori, transistor.

Si può osservare l’effetto dell’orientamento del diodo DS6 che consente il passaggio della corrente soltanto nel senso indicato dal simbolo e quindi rende attivo il ritardo soltanto in fase di liberazione del binario. Invertendo il diodo, il ritardo avviene invece in fase di occupazione.

Variando il valore della resistenza R3 (da 15 Kohm a 22 Kohm) e/o del condensatore C1 (da 100 µF a 220 µF) si otterrà un aumento del tempo di reazione del relè. Oppure, portando il valore di R1 da 1,5 Kohm a 680 ohm, si otterrà un notevole aumento della luminosità del diodo led. Date le caratteristiche del diodo led il valore di R1, però, non deve essere inferiore a 500 ohm altrimenti la giunzione interna si brucia ed il led smette di funzionare.

Si potrà anche capire la funzione di amplificazione svolta dal transistor in quanto la quantità di corrente proveniente dalle resistenze che collegano il fotoaccoppiatore riuscirebbe mai ad eccitare il relè. E’ soltanto l’inserimento di questo fondamentale componente che fà perfettamente funzionare il relè. Infatti una piccola corrente applicata alla base del transistor svolge una funzione simile ad un interruttore che fa passare una più rimarchevole quantità di corrente attraverso il collettore e l’emittore.

——- L I S T A     C O M P O N E N T I ———

Sigla           Descrizione                                         Quant.
R1               Resistenza 1,5 Kohm ¼W                    1
R2               Resistenza 5,6 Kohm ¼W                    1
R3               Resistenza 15 Kohm ¼W                     1
R4               Resistenza 1 Kohm ¼W                       1
R5               Resistenza 10 ohm ¼W                          1
DS1/5        Diodo silicio 1N 4148                           5
DS6            Diodo silicio 1N 4148                           1
C1              Condens.elettrolitico 100µ 25V        1
OC1           Fotoaccoppiatore TLP521-1(*)          1
OC1           Fotoaccoppiatore TLP620-1(**)        1
TR1            Transistor NPN C547C                          1
DL1            Diodo LED 3mm.                                    1
X1-2           Connettore 2 poli fiss. a vite              2
X3-4           Connettore 3 poli fiss. a vite              2
Zoccolo per integrato 4/6 pin                                1
RL               Relè subminiatura 12V – 2 scambi    1
Piastra millefori 5X3,5 cm.                                     1

(*) Rilevazione monodirerizionale
(**) Rilevazione bidirerizionale


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