PASSAGEM DE NÍVEL
Em quase todos os modelos
de trenzinhos, há pelo menos um lugar no qual a via férrea e uma estrada se
cruzam. Se a prática de protótipos é para ser seguida então alguma forma de
tornar o cruzamento seguro é necessária.
Existem vários modos de conseguirmos isso, incluindo cancelas, portões e luzes
de alerta.
Modelar portões é bastante simples uma vez que eles se encontram disponíveis em
kits plásticos, mas torná-los funcionais é bem difícil, pois um mecanismo um
pouco complexo é necessário.
Cancelas realmente funcionais aparecem em diversas maneiras.
As mais simples usam
o peso do trem pressionando uma pequena barra sob os trilhos para fechar
mecanicamente as cancelas. O maior problema com esse sistema é que ele apenas
fecha a cancela quando o trem está muito próximo do cruzamento, e
freqüentemente apenas a locomotiva tem peso suficiente para acionar o mecanismo
e mantê-lo fechado.
Cancelas também podem ser acionadas por solenóides ou motores. Para a operação
automática destas, sensores são necessários para detectar a aproximação do
trem.
Luzes de alerta são uma outra opção e elas não requerem mecanismos, entretanto,
elas são usadas freqüentemente em conjunto com as cancelas.
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Um
close-up da Passagem de Nível, mostrando a disposição dos componentes.
Note que os pinos inseridos na Placa de Circuito Impresso são para
mostrar aonde conectar os fios para os componentes externos. |
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O
diagrama do circuito da Passagem de Nível. Talvez você nem precise de
todas as partes agora. Elas serão necessárias quando a unidade for
expandida. |
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Esta foto mostra um par de sinais de cruzamento com vias férreas,
comerciais. São encontrados na maioria das lojas de ferreo-modelismo. |
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A
eletrônica necessária para alternar o acendimento das duas lâmpadas é simples.
Multivibradores de dois transistores encontram-se disponíveis por cerca de 20
reais. Eles vêm em pequenos invólucros plásticos ou de epóxi e podem controlar
uma ou duas luzes de cruzamento, mas a única maneira de ligar e desligar as
luzes automaticamente é conectando-as a um conjunto extra de contatos em um
relê utilizado em um bloco de circuito de sinalização automática.
Aqui nós apresentamos uma unidade totalmente automática de luzes de alerta que
pode detectar a aproximação do trem em ambas as direções em um trilho, ou em
uma direção em dois trilhos. Ela pode ser expandida para cobrir até quatro
trilhos em ambas as direções.
Um som de sino pode ser adicionado, bem como um sistema de operação de
cancelas. O som e a cancela não funcionam muito bem juntos, pois o motor que
aciona as cancelas gera muito ruído elétrico, especialmente quando acionados
por um controlador de pulsos de velocidade.
Algumas pessoas podem encontrar um mecanismo mais silencioso do que o
mencionado neste artigo para operar as cancelas. Fontes de alimentação
isoladas, e blindagens podem ser usadas para diminuir o nível de ruído. O
circuito será descrito em vários estágios diferentes, pois cada opção é feita
em uma placa separada. O primeiro estágio será o das luzes piscantes e do
controle automático. Como ele trabalha: esta unidade é baseada no inversor
74C14 Schmitt e em um flip-flop 4013 dual D. O funcionamento é bastante
complexo, por isso será descrito por seções. A primeira seção é o circuito que
detecta a aproximação do trem. O sensor no trilho é colocado na aproximação do
cruzamento de forma que o trem irá ativá-lo antes de chegar ao cruzamento. Cada
sensor é um foto transistor Darlington MEL-12. A sensibilidade pode ser
ajustada usando os trimpots que alimentam o foto-transistor. A saída da junção
desses transistores é levada à entrada do inversor Schmitt, que faz parte de um
‘gate OR’. Quando a luz bate no MEL-12, ele conduz energia, tornando a entrada
do inversor Schmitt LOW. Se um trem cobre o MEL-12, tornando-o escuro, ele
desliga e a entrada do inversor é convertida em HIGH pelo trimpot. A saída dos
foto-transistores MEL-12 é submetida a um OR por três inversores Schmitt, dois
diodos e um resistor de 100k. Esse tipo complexo de ‘gate OR’ foi escolhido
porque precisa ser facilmente expansível e ter entradas Schmitt. A saída do
‘gate OR’ é alimentada em um circuito de atraso que consiste em um diodo, um
resistor de 1M, um eletrolítico de 10µ e um inversor Schmitt. Quando a saída do
‘gate OR’ se torna HIGH, indicando a presença do trem, o capacitor de 10µ é
carregado rapidamente pelo diodo. Enquanto há um trem sobre qualquer um dos
foto-transistores, o capacitor é mantido carregado pelo diodo. Isso faz com que
a saída do inversor Schmitt permaneça LOW, habilitando assim o oscilador e o
segundo flip-flop D do 4013.
Quando o trem não está
mais sobre o MEL-12, ele é acionado pela luz e torna a entrada do ‘gate OR’ LOW.
Quando ambas as entradas do ‘gate OR’ estão LOW a saída também estará LOW, e o
eletrolítico de 10µ irá descarregar através do resistor de 1M. Após cerca de 16
segundos a saída do inversor Schmitt no delay (pino 10) irá subir, desabilitar
o oscilador e bloquear a saída HIGH do segundo estágio do 4013. Isso vai
desligar ambos os transistores de saída.
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Mostramos aqui as
trilhas da placa de circuito impresso e a sua legenda para o projeto
PASSAGEM DE NÍVEL.
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LISTA DE PEÇAS |
2 - 1k
2 - 2k2
1 - 10k
1 - 100k
1 - 150k
1 - 1M
2 - 50k mini trim-pot
1 - 2u2 eletrolítico
1 - 10u eletrolítico
1 - 100u eletrolítico
4 - 1N4148 diodo
2 - BD140 transistor
2 - Mel 12 transistor Darlington
1 - CD40106 ou 74C14
1 - CD4013
2 - 14 Soquete para Circ.Integr.
1 - Placa de Circuito Impresso |
Construção
Todos os componentes do projeto Passagem de Nível, exceto para os
dois foto-transistores MEL-12 são montados em uma placa de 4 x 8,5cm.
Verifique que os terminais do trimpot encaixam nos furos da placa.
Caso contrário, alargue os furos. Solde os fios de ligação primeiro,
depois os diodos e resistores. A seguir solde os soquetes para os
CI’s. O cuidado habitual deve ser tomado com a orientação dos
eletrolíticos.
Os transistores BD140 são montados com sua face de metal voltada para
a borda da placa. Solde os trimpots de metal e insira os CI’s.
Agora você pode testar e ajustar a unidade. Solde os
foto-transistores MEL-12 como mostrado na fotografia. Os terminais da
base podem ser cortados bem curtos, pois não são usados. Ligue uma
lâmpada em cada saída e conecte a unidade de 12 volts. Esta unidade
não possui diodo de proteção, assim, tenha cuidado com a polaridade.
Coloque a unidade em um lugar com iluminação similar àquela do lugar
onde fica o seu modelo. Ajuste os dois trimpots, no meio do seu
curso. Cubra um dos foto-transistores.
As
luzes devem começar a piscar.
Caso negativo,
ajuste o trimpot correspondente até que isso aconteça. Desobstrua a
luz sobre +os foto-transistores e após cerca de 15 segundos as luzes
devem parar de piscar. Se não acontecer, tente o ajuste novamente.
Para tornar o ajuste mais fácil, o eletrolítico de 10µ pode ser
removido temporariamente do circuito de atraso. A unidade poderá
precisar de um ajuste final quando montada definitivamente no modelo.
Quatro lâmpadas podem ser controladas por cada saída, pois usamos
transistores de média potência. Como eles não estarão em uso
continuo, não será necessário o uso de dissipadores de calor.
Os foto-transistores MEL-12 são colocados entre os dormentes da linha
férrea. Caso não haja luz ambiente suficiente, coloque um poste de
iluminação próximo ao foto-transistor.
Um foto-transistor é necessário apenas na aproximação do cruzamento,
já que o circuito de atraso oferece tempo suficiente para o trem
passar completamente pelo cruzamento antes que as luzes se apaguem.
Se o trem viajar pelos trilhos em ambas as direções será necessário
um foto-transisto em cada lado do cruzamento. Deve ser observada uma
distância de 15 a 30 cm entre o cruzamento e o foto-transistor,
dependendo tanto da escala do modelo quanto da velocidade em que os
trens viajam.
A unidade não é limitada a cobrir apenas uma linha bidirecional ou
duas unidirecionais. O próximo circuito, Expansão da Passagem de
Nível, permite que ela cubra quatro linhas bidirecionais..
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Os
sensores MEL12 são colocados em ambos os lados da Passagem de Nível se
houver tráfego nos dois sentidos nos trilhos. A distância entre o sensor
e o cruzamento deve estar entre 15 e 30 cm.
Se o trem viajar pelo trilho em uma direção, apenas um sensor é
necessário, já que o circuito de delay irá permitir que o trem passe
completamente antes de apagar as luzes. |

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