DIY 자동 철도 건널목 차단기: 안전한 열차 감지 시스템 제작기

자동 철도 건널목 제어 시스템은 단순하지만 매우 실용적인 프로젝트입니다. 열차의 도착 또는 출발을 감지해 차단기를 자동으로 열고 닫아줍니다.

일반적으로 철도 건널목은 역무원이 수동으로 조작합니다. 열차 도착 정보는 인근 역에서 받아 차단기를 여닫죠. 하지만 무인 건널목이 여전히 많고, 이곳에서 수많은 철도 사고가 발생합니다.

무인 건널목에서 사람의 개입을 완전히 배제하려면 차단기 제어 과정을 자동화해야 합니다. 작업자가 수동으로 조작하다 보면 개폐 타이밍 차이가 생겨 사고 위험이 커지니까요. 이 시스템은 간단한 NPN 트랜지스터 회로만으로 완전 자동화되어 작동합니다.

작동 원리

시스템은 LDR(조도 센서) 기본 원리로 동작합니다. 열차가 LED와 LDR 사이를 지나가면 LDR에 닿는 빛이 차단되어 저항값이 커지고, 전압 분배에 의해 트랜지스터 베이스에 전압이 걸려 트랜지스터가 닫힌 스위치 역할을 합니다. 이로써 모터가 구동되어 차단기가 열리거나 닫힙니다. 모형으로는 보 기어드 모터를 사용했지만, 실전에는 브러시리스 DC 모터를 쓰면 게이트 무게를 감당할 만큼 저속 고토크를 낼 수 있습니다. 예산 제약으로 트랜지스터 회로만 썼지만, 적외선 센서나 마이크로컨트롤러를 적용하면 더 개선될 수 있습니다.

사용 부품

• 트랜지스터 - BC547 NPN 4개
• 센서 - LDR 2개
• LED - 센서용 백색 2개, 가로등용 노란색 3개
• 220Ω 저항 2개
• 47kΩ 저항 2개
• 1kΩ 저항 2개
• 1N4148 제너 다이오드 2개
• 보 기어드 모터 2개
• 베로보드(회로 기판)

회로도:

제작 방법

1. 1단계: 위 부품을 모두 준비하고 회로도대로 납땜합니다. 트랜지스터는 열에 약하니 조심히 다루세요.
2. 2단계: 적당한 나무 블록으로 모형 틀을 만들고 색칠한 뒤 회로와 연결하면 끝.
3. 3단계: 열차 모형은 시중의 장난감 열차를 구매해 사용합니다.
4. 4단계: 가로등은 빨대(구부러지는 부분 활용)에 LED를 달아서 만듭니다.
5. 5단계: 센서부는 회로도대로 연결하되, LED와 LDR이 마주 보게 배치해 열차가 지나갈 때 LDR이 어두워지도록 합니다.

제작 영상 보기

이 프로젝트는 인도 데라둔의 그래픽 에라 대학 공학도 Sparsh Kishore Kumar의 저작물입니다.