Es gibt verschiedene Arten, herauszufinden, ob ein Gleis besetzt ist: Gleiskontakte am Anfang und Ende, Lichtschranken, und vor allem Stromfühler.
Insbesondere letztere sind beliebt, weil sie ein halbwegs statisches Signal abgeben, das bei entsprechender Ausrüstung (Beleuchtung oder Widerstand) auch für einzelne Wagen funktioniert.
Diese Methode lässt sich für alle Stromsysteme (DC, DCC, AC) einsetzen.

Wie zuverlässig sind diese Schaltungen aber, wenn das Gleis - z.B. ein Abstellgleis - abgeschaltet, also stromlos ist? Wenn kein Strom da ist, kann doch auch keiner fließen?
Richtig, also muss dafür gesorgt sein, dass auch im abgeschalteten Zustand noch ein geringer Strom fließt, der zur Besetzterkennung ausreicht, aber keine Lok oder Beleuchtung aktiviert.
Das Problem dabei ist, dass der Sensor dann hohe (eingeschaltet) und niedrige Ströme (ausgeschaltet) gleichermaßen erkennen muss.
Analoge Stromfühler (Widerstand, Induktion) scheiden daher aus, denn idealerweise ist der Spannungsabfall am Sensorelement unabhängig vom fließenden Strom. Dies trifft z.B. für die Sperrschicht einer Diode näherungsweise zu. Deren Spannungsabfall (forward voltage) ändert sich typischerweise über mehrere Größenordnungen des Stromes nur von 0,6 bis 0,9V.
Sicherheitshalber schalten wir zwei Dioden in Reihe.

Außerdem ist die Polarität der Fahrspannung und damit die Richtung des Stromes nicht konstant: bei Gleichstrombetrieb ändert sie sich mit der Fahrtrichtung, in allen anderen Fällen handelt es sich um Wechselstrom. Wir müssen also Stromfluss in beide Richtungen sicher erkennen, das Ausgangssignal sollte aber eine Gleichspannung mit konstanter Polarität sein.
Diese Gleichrichtung des Ausgangs wird durch einen bipolaren Optokoppler realisiert, der gleichzeitig auch die Fahrspannung von der weiteren Signalverarbeitung entkoppelt.

Damit auch im ausgeschalteten Zustand (keine Fahrspannung an FSIN1) noch ein (kleiner) Strom fließen kann, ist ein hochohmiger Widerstand gegen +12V gelegt. Dies funktioniert jedoch nur, wenn die gegenüberliegende Schiene gleichzeitig noch eine Verbindung zu dem zugehörigen Massepotential hat, ggf. auch über einen Widerstand. Am besten benutzt man hier die selben Spannungen, die auch für den Fahrstrom verwendet werden.
Befindet sich nun ein Verbraucher im Gleis, wird der Ausgang des Optokopplers OK1 leitend.

Leider hat die Schaltung so noch einige Nachteile:

• Das Ausgangssignal am Optokoppler ist immer noch hochohmig, so dass man damit keine LED oder ähnliches betreiben kann. Erforderlich ist also ein Verstärker.
• Bei DCC oder einer gepulsten Gleichspannung (PWM) ist u.U. auch der Ausgang getaktet (Besetzt - Frei - Besetzt...)
• Kurze Kontaktunterbrechungen signalisieren das Gleis ebenfalls kurzzeitig als frei.

Es ist also zusätzlich noch ein Zeitglied erforderlich, das erst nach einer Mindestzeit das Gleis wieder freigibt.

Anstatt mehrere diskrete Bausteine (Operationsverstärker, NE555 o.ä) zu benutzen, wird hier ein Mikrocontroller eingesetzt, der mehrere analoge Meßeingänge und interne Timer besitzt.
Übriggeblieben von einer früheren Version mit einzelnen ICs ist die Auslegung für zwei Meldeabschnitte, daher kommt hier ein PIC16F18323 zum Einsatz, der über zwei unabhängige Komparatoren und genügend Timer verfügt. (Vollständiger Schaltplan)
Der Digitalteil besitzt eine eigene Spannungsversorgung, um Störeinflüsse aus der übrigen Modellbahnelektrik zu minimieren. Außerdem ist ein Stecker für das Programmieren und Entlausen vorgesehen. Für den Fall, dass durch die Besetztmeldung andere Vorgänge direkt ausgelöst werden sollen, ist an den Ausgängen noch ein Optokoppler eingebunden, der ein potentialfreies Schalten gegen AGND ermöglicht.

Sobald nun der Ausgang der Lichtschranke durch einen Verbraucher im Gleis leitend wird, sinkt die Spannung durch die Diode unter 4,5V. Der Komparatoreingang des PICs registriert dies, setzt den Ausgang auf L und startet einen Timer, der ca. 2s läuft. Ist das Gleis nach Ablauf dieser Zeit immer noch besetzt, wird der Timer erneut gestartet. Anderenfalls geht der Ausgang wieder auf H.

Das Programm selbst ist in Assembler geschrieben, besteht zur Hälfte aus prozessorspezifischem Setup und ist daher wohl nicht allgemein nachvollziehbar. Auf weitere Erläuterungen wird daher hier verzichtet.

Die ganze Schaltung ist auf einer kleinen Platine aufgebaut. Diese ist zwar zwischen Analog- und Digitalteil trennbar, längere Leitungen sollten dazwischen aber wegen der Empfindlichkeit des Komparatoreingangs nicht eingezogen werden.