Detector de Ocupação de Blocos DCC

Este circuito funciona com DCC e pode ser utilizado para sinalizar um bloco da sua ferrovia está ocupada por vagões ou por uma composição em deslocamento. Podemos utilizar para sinalização em um painel, semáforos e/ou conectar um pino do Arduino para integração com o JMRI.

Detector de Ocupação não Invasivo:

Existem varias formas de detectar a ocupação de blocos de trilhos em uma maquete, este projeto utiliza o monitoramento da corrente dos trilhos utilizando sensores não invasivos.

Quando uma corrente elétrica passa por um condutor ela gera um campo magnético, transformadores e outros dispositivos elétricos utilizam esse princípio para funcionamento.

Em resumo os sensores não invasivos geram uma corrente em seus pinos quando um campo magnético passa por ele.  

Foram utilizados sensores não invasivos modelo HWCT 5A/5mA, estes sensores comprei no mercado livre mas se procurar pode encontrar no Ebay ou Alliexpress por este modelo ou similares que tenham a mesma resolução 5A/5mA:

O Circuito:

O circuito foi baseado no projeto encontrado na internet que foi publicado por Rob Paisley datado de 2009, basicamente a única mudança foi o uso de CI 4049 no lugar do LM555:

Circuito Original de Rob Paisley

Circuito Adaptado

Funcionamento: 

Quando nenhuma corrente está circulando por T1 o transistor Q1 está em corte e a tensão no ponto A do circuito é praticamente zero.  IC 1/1 irá inverter este valor e teremos em S1 5V, em seguida IC 1/2 ira inverter novamente estes valor e teremos em S2 0V.

Quando uma corrente é induzida em T1 o transistor Q1 passa a conduzir através de R1 passando o ponto A do circuito para 5V.  IC 1/1 irá inverter este valor e teremos em S1 0V, em seguida IC 1/2 ira inverter novamente estes valor e teremos em S2 5V.

Na saída S1 pode ser ligado um led verde para indicação de que a linha está vazia e na saída S2 um led vermelho para indicar que a linha está ocupada. 

Montagem:

Como o CI 4049 possui 3 pares de inversores montei o circuito com três sensores utilizando uma placa perfurada com trilhas:

Circuito Completo do Detector de Ocupação

Montagem do Circuito

Melhorando a Indução da Corrente:

Durante os testes realizados ao enrolar o fio de alimentação dos trilhos no sensor melhorou a sensibilidade do circuito. Sem enrolar o fio, a sensibilidade era de 3,5mA, com duas voltas no sensor a sensibilidade baixou para  próximo de 1mA.

A sensibilidade é muito importante para a detecção de vagões. Para um 3,5mA você precisa adicionar um resistor de 3,3K, já com uma sensibilidade próxima de 1mA o valor deste resistor vai para 10KOhms para uma fonte de 12V.

Ligação dos Trilhos:

Para ligar o circuito aos trilhos você precisa isolar uma das linhas do seu trilho criando os blocos, nesses trechos isolados/bloco um dos fios de alimentação DCC irá passar pelo sensor de corrente, observe que apena um dos trilhos será isolado, o outro recebe o sinal DCC diretamente da Central DCC/Booster:

Demonstração de Funcionamento:

Vejo o vídeo com a demonstração de funcionamento do circuito