Verdrahtung von Ampeln


Wie man eine Durchfahrt mit einer Ampel absichert

In einer schmalen Durchfahrt, auf dem Parkplatz, in Garagen oder an Verladerampen ist es manchmal notwendig, eine Ampel einzusetzen. Typisch ist, dass die Ampel standardmäßig grün leuchtet, aber sobald sich in der Durchfahrt ein anderes Fahrzeug oder ein Fußgänger befindet, auf Rot umschaltet. Oder umgekehrt: Die ganze Zeit leuchtet Rot und bei Bewegung schaltet Grün ein. 

Eine Ampel ist im Grunde nur eine LED-Leuchte mit farbigen Signalen, die von sich aus nichts kann. Sie leuchtet nur je nachdem, auf welches Kabel Sie ihr Strom geben. Hier ist die Vorgehensweise, wie man das mit einem Relais und einem Paar Lichtschranken automatisiert.

Was brauchen wir?

  1. Lichtschranken: ein Paar (oder mehrere Paare) klassische Relais-Lichtschranken (zum Beispiel NICE EPM, beziehungsweise andere gängige Lichtschranken beliebiger Hersteller, die bei Unterbrechung des Lichtstrahls potentialfrei schalten). Lichtschranken werden standardmäßig mit 24V versorgt.
  2. Ampel (Rot / Grün): Kann ein- oder zweikammerig sein, und zwar entweder in der Ausführung für 24V oder 230V. Das ist rein optional; es hängt nur davon ab, welche Versorgung Sie wählen und das Netzteil entsprechend anpassen. Aus unserem Sortiment empfehlen wir zum Beispiel einkammerige Dual-Ampel 24V, oder die Alternative für Netzspannung einkammerige Dual-Ampel 230V.
  3. Zwischenelement (elektromechanisches Relais): Ein normales Koppelrelais für die DIN-Schiene mit Wechslerkontakt (SPDT). Die Relaisspule muss für 24V ausgelegt sein (da wir sie von 24V-Lichtschranken ansteuern), aber seine Kontakte schalten problemlos sowohl 24V als auch 230V für die eigentliche Ampel. Dieses Relais bekommen Sie in jedem Elektrotechnik-Fachgeschäft.
  4. Stromversorgung: Wenn Sie eine 24V-Ampel wählen, reicht Ihnen eine gemeinsame 24V-Stromversorgung für Ampel und Lichtschranken. Wenn Sie eine 230V-Ampel wählen, führen Sie 230V aus dem Netz zur Leuchte und verwenden für Lichtschranken und Relais ein kleines 24V-Netzteil.

Wie funktioniert das?

Nehmen wir als Beispiel die Situation, dass standardmäßig Grün leuchtet und bei Bewegung die Ampel auf Rot schaltet: Das Prinzip beruht auf dem Wechslerkontakt unseres Relais. Dieses Relais hat einen gemeinsamen Anschluss (COM) und zwei Ausgänge:

  • NC (Normally Closed - im Ruhezustand geschlossen): Hier schließen wir GRÜN an.
  • NO (Normally Open - im Ruhezustand offen): Hier schließen wir ROT an.

Solange der Lichtstrahl der Lichtschranke frei ist, „schläft“ das Relais und der Strom (24V oder 230V) fließt ganz normal zur grünen Leuchte. Sobald jedoch das Auto (Mensch, Hund …) den Strahl unterbricht, sendet die Lichtschranke ein Signal, das Relais wacht sofort auf, klickt und schaltet die Versorgung auf Rot um. Wenn das Auto wegfährt, kehrt das System in den grünen Zustand zurück.

So schließen Sie unser Beispiel an - Grün leuchtet und bei Bewegung schaltet es auf Rot um:

  • Schritt 1: Inbetriebnahme der Lichtschranken und des Relais Wir führen die 24V-Versorgung (+ und -) sowohl zur sendenden (TX) als auch zur empfangenden (RX) Lichtschranke. Anschließend bereiten wir die Versorgungsspannung für die eigentliche Ampel vor (entweder 24V oder 230V, je nachdem, welche Ampel Sie haben) und führen sie auf den gemeinsamen Kontakt des Relais, der meist als COM.
  • Schritt 2: Verbindung von Lichtschranke und Relais In der Empfangs-Lichtschranke (RX) nutzen wir ihre Schaltkontakte. Wir verbinden sie so, dass in dem Moment, in dem der Strahl unterbrochen wird, die Lichtschranke einen kleinen Steuerspannungsimpuls (24V) direkt an die Versorgungsspule unseres Koppelrelais sendet.
  • Schritt 3: Anschluss von GRÜN (freie Durchfahrt) Den Minuspol der Ampel (Minus bei 24V oder Neutralleiter bei 230V) verbinden wir direkt mit der Versorgung/dem Netz. Das Kabel für das grüne Licht schließen wir anschließend an die Relaisklemme an, die mit NC gekennzeichnet ist. Dadurch leuchtet die Ampel immer grün, wenn in der Durchfahrt Ruhe herrscht und der Lichtstrahl nicht unterbrochen ist.
  • Schritt 4: Anschluss von ROT (Durchfahrt belegt) Das Kabel für das rote Licht schließen wir an die Relaisklemme an, die mit NO gekennzeichnet ist. Wenn jemand in den Lichtstrahl fährt, schaltet das Relais die vorbereitete Spannung (24V oder 230V) von NC auf NO um und Grün wird sofort zu Rot.

Theoretisch könnte man die Ampelfarben direkt an die Kontakte in der Lichtschranke anschließen, da auch diese ein kleines Relais enthält. Auch wenn das bei 24V sparsamen LED-Ampeln mit geringer Leistungsaufnahme theoretisch funktionieren würde, ist der Einsatz eines externen Koppelrelais deutlich sicherer. Es schützt die Elektronik der Lichtschranke vor Stromspitzen oder einem eventuellen Kurzschluss, etwa bei Feuchtigkeitseintritt in die Ampel.

Weitere Erfassungsmöglichkeiten: Mikrowellendetektoren und Induktionsschleifen

Neben klassischen Lichtschranken gibt es auch weitere Möglichkeiten, der Ampel mitzuteilen, dass sich in der Durchfahrt etwas tut. Das Schaltprinzip über ein Relais bleibt dasselbe, nur das Gerät, das den Impuls auslöst, ändert sich:

  • Mikrowellen-Bewegungsmelder: In unserem Sortiment haben wir Detektoren, die zwischen einer Person und einem Auto (metallischer beweglicher Gegenstand) unterscheiden können. Dadurch können Sie das System so einstellen, dass die Ampel nur auf Fahrzeuge reagiert und Fußgänger ignoriert, was verschiedene Einsatzszenarien in Industrie- und Privatbereichen ermöglicht.
  • Induktionsschleifen: Das Kabel wird direkt in den Boden eingegraben und funktioniert wie ein großer Metalldetektor. Die Schleife reagiert nicht auf Menschen, sie schaltet das Relais nur dann, wenn ein Auto (Metallgegenstand) darüber steht oder darüber fährt.

Zusammenfassung: Zur Steuerung einer Ampel haben Sie mindestens drei Möglichkeiten:
Lichtschranken
Mikrowellendetektor
Induktionsschleife

Wie löst man die Sicherheitspause zwischen dem Farbwechsel?

Wenn Sie möchten, dass nach dem Verlassen der Durchfahrt nicht sofort Grün aufleuchtet, sondern erst nach einigen Sekunden, können Sie ein Zeitrelais. Daran stellen Sie genau ein, wie lange die jeweilige Farbe der Ampel geschaltet bleiben soll, bevor das System in den ursprünglichen Zustand zurückkehrt.

Zweirichtungsverkehr auf einer Spur (Lösung für zwei Ampeln)

Bei der Steuerung einer Durchfahrt, in der Fahrzeuge von beiden Seiten dieselbe Spur nutzen (Sie kennen das z. B. von Ampeln an einer aufgerissenen Straße, wo eine Seite fährt und die andere wartet und dazwischen eine kurze Pause ist, in der beide Seiten stehen), wird eine einfache Steuerungseinheit für zwei Ampeln.

Dieses System sorgt dafür, dass während auf der einen Seite Grün leuchtet, auf der anderen Rot ist. Gleichzeitig überwacht die Einheit automatisch die Sicherheitspause, in der auf beiden Seiten gleichzeitig Rot leuchtet, damit die letzten Autos (und Rennfahrer :)) sicher durchfahren können, bevor der Verkehr von der anderen Seite freigegeben wird. Bei dieser Verdrahtung benötigen Sie kein externes Relais. Wir bieten zwei Versionen der Steuereinheit je nach Versorgung an:

Wie am Anfang erwähnt: Eine Ampel ist im Grunde nur eine Leuchte und verhält sich je nachdem, von welchem Gerät sie Impulse erhält. Theoretisch können Sie sich also jedes beliebige Szenario ausdenken, und mit Relais und Zeitschaltgeräten erreichen Sie das Gewünschte.

Am häufigsten reichen Lichtschranken aus, da sie preislich am günstigsten sind. Der Nachteil ist jedoch, dass ihr Relais bei jeder Unterbrechung des Infrarotstrahls auslöst, also nicht unterscheidet, ob ein Auto, ein Tier oder gerade spielende Kinder durch die Lichtschranke gegangen sind.

Die Induktionsschleife unterscheidet das (erkennt ein Metallobjekt), ihr großer Nachteil ist jedoch, dass sie im Boden verlegt ist und daher schon während der Bauphase berücksichtigt werden muss. Sie irgendwo nachzurüsten, wo bereits schöner neuer Beton ist, ist recht kostspielig.

Die technisch idealen Eigenschaften hat ein Mikrowellendetektor, der Autos, Menschen und auch die Bewegungsrichtung erkennen kann. Er ist zwar von allen Lösungen die teuerste, aber man muss dafür keine Kabel unter der Erde verlegen, und wenn er an einem bereits bestehenden Objekt nachgerüstet werden soll, ist das baulich die einfachste Lösung. Außerdem lässt sich dort der erfasste Bereich genau einstellen.

Seite drucken Seite drucken