RE: Servo-Weichen, DCC-Dekoder, Zentrale, Licht... und andere Digitale Eigenbauten

#1 von TecnoWorld , 12.03.2015 15:33

Ich bin neu hier im Forum, möchte mich aber erst mal vorstellen:
Ich komme aus dem Bereich Software/Hardwareentwicklung und da meine Frau schon seit langer Zeit an einer TT-Bahn bastelt, habe ich halt jetzt ein erweitertes Betätigungsfeld

Nun ist das ja Hobby, und man möchte ja nicht immer sooo viel Geld ausgeben, für Dinge, die oft nicht so funktionieren, wie man will. Also was liegt näher, als sich mal hinzusetzen, und etwas selbst zu basteln.

Fangen wir doch mal an. Als erstes fiel mir auf, das die Weichen mit dem üblichen Weichenantrieb nicht schön zu steuern sind. Der Kauf von guten, professionellen Servo-Weichenstellern geht aber ganz schön ins Geld, wenn man 50+ Weichen auf der Bahn hat.

Das ist dabei rausgekommen:



Ich habe halt eine kleine Platine gemacht, um die Servos per DCC anzusteuern. Die Servos gibt es für 1€ bei aliexpress.com, die Leiterplatten sind schnell gemacht und ein microtaster kostet auch nicht die Welt. Die Kulisse und das Gehäuse habe ich schnell aus Resten ausgefräst. Der Federstahldraht gibt auch die nötige Elastizität beim Weichenandruck.
Weichenstellzeit/Geschwindigkeit, Neutrallage, Rückstellzeit etc. per CV programmierbar. EEPROM im RAID5 System gespeichert, um bei Fehlern die Daten wiederherstellen zu können. Notfalls wird ein Defaultdatensatz geladen. Besonderer Clou: Ich habe das Poti vom Servo angezapft und weiß so die Stellung. Vorteil: Beim Einschlaten der Anlage regel ich nur, wenn das Servo in einer unsicheren Weichelage liegt. Und bei Betrieb schalte ich das Servo ab nach dem Stellvorgang, aber kann es nachregeln, wenn es die Lage verlässt.

So, Weichen haben wir nun, aber jetzt braucht es noch einer Zentrale. Also habe ich mir mal die OpenDCC Zentrale angeschaut. Prinzipiell ganz gut, dachte ich mir. Also schnell eine Leiterplatte gemacht, Xpressnet mit rein (für die Multimaus z.B.), 3x S88N drauf, Booster bis 5A integriert, Programmiergleis bis 1,5A, ordentliche Stromversorgung für Xpressnet, S88N, Prozessor, Booster getrennt, so das wenn ein Zweig Kurzschluss hat, alles andere noch funktioniert. Dann noch den Adapter für den Raspberry rein, damit der Huckepack für den Rocrailserver platz hat. Das alles passt in ein Eurogehäuse von Reichelt rein.




So, Weichen kann ich nun schon stellen. Aber jetzt braucht man ja auch mal eine Lok, die fahren soll. Rollbatrial aus DDR-Zeiten ist noch massig vorhanden. 20 Loks, aller Arten liegen so rum. Ok, also wurden die erstmal aufgearbeitet, alle Getriebe überholt, Schleifer ersetzt, Räder neu vernickelt. Jetzt fehlt nur noch ein "Herz", der Dekoder. Railcom sollte sein, paar Funktionen reichen. Und muss in die kleinen TT-Loks passen.
Also schnell mal ein Layout gemacht. Mit einem Atmel drauf, der ist schön klein und braucht keinen Quarz. Naja, so richtig lief das noch nicht. Die Motorregelung war nicht so der Burner... Also neue Version gemacht, jetzt mit echter Strommessung und guter Motorregelung. Dabei messe ich den Motorinnenwiderstand, die Induktivität und kann darauf die Werte für PWM und PID-Regelung errechnen. Jetzt klappt die Lastregelung sauber und ich brauche auch keinen extra Kick, weil ich so über den Strom bei bekanntem Innenwiderstand merke, wenn der Motor losbricht.
Groß ist er nicht geworden, hat 2,5A Motorstrom, 2 tabile Funktionsausgänge und man kann ihn updaten, ohne die Lok zu öffnen.




Genau. Auf den Bilder sieht man auch AUX-Dekoder. Haben 7 Ausgänge, Railcom und passen in kleinste Wagen oder zusätzlich in die Loks für mehr Beleuchtung.
Hergestellt übrigens in 4-Lagentechnik, 100µm Leiterzugbreite, 0,2mm Vias (für den, der was damit anfangen kann )

Apropo Licht. Nachdem jetzt Züge fahren, die auch abbiegen können braucht es jetzt noch Licht in den Häusern. Ich konnte mich aber nicht entscheiden, ob ich dauerBeleuchtung will, oder mal einen Fernseheffekt in einem Zimmer, oder doch ´ne Neonlampe an der Straße. Also musste ein flexibles System her. Software habe ich keine richtige gefunden, nur LightbyNight oder so. Aber das war dann auch nichts...
Gut, also basteln wir wieder. Grundidee:
Eine PC-Software kommuniziert über Socket mit Rocrail-Server und kennt die Uhrzeit und liest Fahrpläne mit.
In der Software lege ich in einer Baumstruktur die Platte an. Dann die Städte, die Häuser, die Zimmer...
Jetzt kann ich eine Stadt anschalten, oder nur ein Haus. Oder nur ein Zimmer. Gut. Jdem Zimmer kann man nun einen Effekt hinterlegen.
Wenn jetzt ein Zug im Bahnhof einfährt kann man 15 (Bahn)minuten später im Hotel das Licht anmachen, weil Gäste kommen.

Aber wie nun die Lichter anmachen? Kabel wil ich nicht viele ziehen. Also muss ein Bussystem her. RS485 hat sich ja schon bewährt. Verkabelung mit Netzwerkkabeln, 2 Leitungen für die Daten, der Rest für den Strom. Perfekt. Passt.
Nun kann ich mit 500kBaud auf der RS485 senden. Jedes Modul hat seine Adresse und ich kann es in der Software zuordnen. Die Module habe ich unterschiedlich angefertigt. Eins ist für 3 Kanäle á 70 LEDs vom Typ WS2812, das sind RGB-Leds die man seriell verbindet. So minimirt sich der Verkabelungsaufwand auf ein minimum und ich kann im Nachhinein entscheiden, ob ich rotes, gelbes, weißes licht will, oder gar einen Fernseheffekt oder Disco.
Dann gibt es noch ein Modul, was 16 normale Ledstänge bedienen kann. Und noch ein Modul, was auch Brückenausgänge hat für Motoren, um so auch z.B. die Synchronmoten von Faller zu regeln.



Problem war nur, das ein PC sowohl auf der seriellen als auch USB oder Netzwerk nicht realtimefähig ist. Also mal gebastelt und einen RS485-USB Host dazugebaut. Jetzt "spricht" man nur noch mit dem Controller, der wiederum bedient die RS485-Strecke. Hier mal der erste Prototyp, der jetzige ist in der Anlage verbaut:



Soweit so gut. Dienstlich habe ich halt viel mit Netzwerken, Protokollen, Bluetooth zu tun.
Bluetooth? Die Idee. Also habe ich mal ein kleines Modul gebastelt.



Wozu? Zum Spielen. Eingebaut in eine Lok kann man so die Lok per Bluetooth fernsteuern. Mal eine Handyapp dazu und schon geht das super. Aber mal ehrlich? Das würde bedeuten, ich brauche Handy, DCC, Rocrail, alles zusammen. Und kompatibel ist es auch nicht.

Also nach den erfolgreichen Versuchen mich mal hingesetzt und gebastelt. Was braucht man so alles?
Herausgekommen ist ein kleiner Dekoder von 13,5x18mm, kann DCC, 2,5A Motorstrom (mit perfekter Regelung), hat 4 Aux-Ausgänge, SUSI-Schnittstelle, Eingänge für Sensoren (IR-LEDs, Hallgeber, etc), 6kanaligen Sound (64Mbit Flash) mit 3W Endstufe, und Bluetooth BLE 4.0.
Zur Zeit bin ich gerade am fertigstellen der Firmware (Assembler, C++ auf Cortex-CPU).
Dazu gibt es einen Gateway, der die Bluettoh-Signale wieder auffängt und z.B. von/zu Rockrail weiterschickt. So bleibt alles kompatibel und ist trotzdem offen für Neues.
Über das Projekt kann ich euch ja am Laufenden halten, wenn es euch interessieren sollte. Dann gibt es auch Bilder.
(neue Prototypen sind heute gerade im Reflow-Ofen )

So, ich hoffe ich habe euch nicht gelangweilt...

Viele Grüße aus dem Süden Spaniens...


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RE: Servo-Weichen, DCC-Dekoder, Zentrale, Licht... und andere Digitale Eigenbauten

#2 von TRAXXer , 12.03.2015 17:05

Servus!

Einen schönen Einstand zeigst du. So zeigt sich immer wieder, wie man sein Fachwissen für's Hobby anwenden kann. Die Ausführung sieht auch sehr ordentlich aus. Mich würde interessieren:

- wie lange hast du für die Elektronik gebraucht? Du schreibst ja so als "würdest du das so nebenbei an zwei, drei Nachmittagen machen", auch wenn ich das kaum glaube
- Besitzt du die erforderlichen Werkzeuge (wie zB den Reflow-Ofen) selbst oder greifst du da auf deinen Arbeitgeber zurück?
- Warum überall eine eigene Lösung, hat dir der Markt nichts anbieten können?
- Videos! Von den Weichen, dem Fahrverhalten der Loks, den Lichtschaltungen der Häuser, ... würde gerne sehen, wie es tatsächlich alles läuft.
- bietest du deine Elektronik auch zum Verkauf an?

Bin gespannt, was du noch alles auf Lager hast


Schöne Grüße, Niklas


 
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#3 von TecnoWorld , 12.03.2015 17:15

Zitat
>>Warum überall eine eigene Lösung, hat dir der Markt nichts anbieten können?



Habe ich doch gesagt, weil es so billiger ist

Zitat
>>oder greifst du da auf deinen Arbeitgeber zurück?



Ich habe keinen Arbeitgeber, bin mein eigener

Zitat
- bietest du deine Elektronik auch zum Verkauf an?


Vielleicht. Wenn Bedarf besteht.

Zitat
wie lange hast du für die Elektronik gebraucht?


Kommt darauf an. Echaltungsentwurf/Layout/PCB-Herstellung/Bestückung ist halt recht zügig, was aufhält ist die Softwareentwicklung, weil man ja (ist ja Hobby) auch mal unterbricht. Wenn man dann 14 Tage später weitermacht, fängt man wieder bei Wissenstand Null an

Dazu kommt auch, das man gelegentlich auch einen 2. oder 3. Protoypen braucht, weil man z.B. nicht zählen konnte (*lach), oder einfach merkt, das bei den Atmels halt nur Timerkanal B für 12bit PWM geht... Man hat aber Kanal A hart verdrahtet. (Ich hasse Atmel dafür, aber sind halt billig)


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RE: Servo-Weichen, DCC-Dekoder, Zentrale, Licht... und andere Digitale Eigenbauten

#4 von schaerra , 12.03.2015 18:12

Hallo,

auch wenn vieles erstmal für mich böhmische Dörfer sind, so ist es doch sehr interessant was Du da - wie Du selber schreibst - gebastelt hast. Eigentlich sieht es nicht nach basteln aus - sondern nach Vollprofi!
Die Geschichte mit der Bluetooth Steuerung eines Decoders interessiert mich sehr. Das wäre doch was für die Gartenbahn. Versorgung des Decoders aus einem Aku und schon wäre das furchtbar nervige Gleisputzen Geschichte. Sowas suche ich schon lange. Wenn man dann den Decoder ausgebaut an einer Mobazentrale per DCC programieren kann - wäre das schon fast perfekt. Fehlt nur mehr eine Susischnittstelle für Sound.

Auch die Weichenantriebe gefallen mir sehr gut.


freundliche Grüsse
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RE: Servo-Weichen, DCC-Dekoder, Zentrale, Licht... und andere Digitale Eigenbauten

#5 von TecnoWorld , 12.03.2015 19:54

Zitat
Versorgung des Decoders aus einem Aku und schon wäre das furchtbar nervige Gleisputzen Geschichte. Sowas suche ich schon lange.



Die Dekoder oben in dem Bild, davon die unteren beiden, die haben einen Laderegler für LiPo-Akku mit drauf. Die habe ich bei mir in so einer Plaste-Spielzeugbahn fahren. So eine mit Plastegleis

Geht super im Garten. Kann ich mich bequem in die Ecke setzen und mit dem Handy die Lok steuern. Fährt gaaanz sanft an, auch superlangsame Fahrten gehen echt gut.
Aber wie gesagt, das war die erste Idee. Mittlerweile ist der Dekoder zwar etwas größer, aber hat Sound und SUSI und auch DCC. Mal sehen, nächste Woche mache ich mal Fotos davon.

Warum willst Du zum Programmieren der CVs den Ausbauen? Das wird doch über Bluetooth gemacht Dazu ist es doch da.


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#6 von stephan_bauer , 12.03.2015 21:10

Hallo,

reife Leistung. Nur schade, dass Du die Sachen nicht BiDiB-kompatibel gemacht hast. Da wäre schon viel da gewesen (RS485-Bus) und einen so begnadeten Elektroniker könnten wir gut gebrauchen.

Grüße
Stephan


http://www.opendcc.de/


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#7 von schaerra , 13.03.2015 09:45

Zitat von TecnoWorld
Die Dekoder oben in dem Bild, davon die unteren beiden, die haben einen Laderegler für LiPo-Akku mit drauf. Die habe ich bei mir in so einer Plaste-Spielzeugbahn fahren. So eine mit Plastegleis

Geht super im Garten. Kann ich mich bequem in die Ecke setzen und mit dem Handy die Lok steuern. Fährt gaaanz sanft an, auch superlangsame Fahrten gehen echt gut.
Aber wie gesagt, das war die erste Idee. Mittlerweile ist der Dekoder zwar etwas größer, aber hat Sound und SUSI und auch DCC. Mal sehen, nächste Woche mache ich mal Fotos davon.

Warum willst Du zum Programmieren der CVs den Ausbauen? Das wird doch über Bluetooth gemacht Dazu ist es doch da.



Also ich wäre da hochinteressiert und würde Dir gerne so einen Decoder für meine LGB Stainz abkaufen. Einbau und Digital Erfahrung habe ich von der HO Anlage.
Welche App benutzt Du um die Lok zu steuern und zu programmieren? Oder anders gefragt; funktioniert das nur über das Smartphone alleine oder braucht es da noch eine Zentrale oder eine Softwarezentrale im Hintergrund?


freundliche Grüsse
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#8 von TecnoWorld , 13.03.2015 11:24

Zitat von stephan_bauer
Nur schade, dass Du die Sachen nicht BiDiB-kompatibel gemacht hast.



Nun, ich hatte mir das Bidib mal kurz angeschaut.

Ich verwende bei meinem Protokoll einen Multiprozessor mode, damit sprechen slaves per interrupt nur an, wenn eine Modul Adresse gesendet wird. ich muss nie mitlesen am bus. Ich verwende 500kbit, mache aber header mit paketnummer, acknummer, CRC. je nach Befehl kommt noch ein Datenpaket bis zu 256 byte Länge. auch CRC.
Pakete werden bestätigt und im Falle des nicht bestätigt seins nach gesendet. Alle Module haben random gesteuerte Senderoutinen, die am bus mitlesen, um Kollisionen zu vermeiden.
Auf diesem low level Protokoll baut dann das highlevel Protokoll auf.
Das Protokoll ist storsicher, auch wenn man die Verbindung mal unterbricht.

Mich in ein anderes Protokoll einzulesen, hat mir für meine Zwecke zu lange gedauert.
Ich programmiere alles in Assembler, hätte also den source nur als Vorlage nehmen können.
Für das Licht ist das Protokoll so schnell genug, um alle angeschloasenen module schneller als mit 50Hz zu füttern, damit man bei Dämmerung schöne Effekte bekommt.

Prinzipiell habe ich keine Probleme, das bidib mit zu unterstützen. Dazu müsste aber die Zusammenarbeit etwas "kollektiver" werden. Ich arbeite gern im Team und hatte ja auch schon mehrfach versucht, mit Herrn Kufer irgendwie weiter zu kommen...


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#9 von TecnoWorld , 13.03.2015 11:30

Zitat von schaerra

Welche App benutzt Du um die Lok zu steuern und zu programmieren? Oder anders gefragt; funktioniert das nur über das Smartphone alleine oder braucht es da noch eine Zentrale oder eine Softwarezentrale im Hintergrund?



Also, ich habe eine eigene APP geschrieben. Damit kannst du die Lok autark steuern. Aber in Zukunft kommt der Gateway dazu. Den hängt man an DCC und an z.b. Bidib (wenn das klappt, siehe oben), sonst direkt per rs232 an rocserver.

Dann merkst du gar nicht, das die Lok Bluetooth hat, es scheint so, als stünde sie auf einem DCC Gleis.

Geht dann also beides.

Achso: Das ist Bluetooth LE, mein Decoder nimmt 20uA Strom auf im Standby. Also es gibt keinen Ausschalter an der Akkulok. Die ist immer sofort einsatzbereit


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#10 von schaerra , 13.03.2015 11:50

Hallo,

hört sich alles Super an! Wäre genau das was ich suche. Würdest Du einen solchen Decoder samt App verkaufen? Wäre mal für eine erste Lok welche natürlich später noch zuwachs bekommen soll.


freundliche Grüsse
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#11 von TecnoWorld , 13.03.2015 13:54

Zitat von schaerra
Würdest Du einen solchen Decoder samt App verkaufen?



Schau mal, was ich oben geschrieben habe:

Zitat
Über das Projekt kann ich euch ja am Laufenden halten, wenn es euch interessieren sollte. Dann gibt es auch Bilder.
(neue Prototypen sind heute gerade im Reflow-Ofen )



Wenn die neuen Prototypen ok sind, kannst Du gern mitmachen am Testen als Betatester. Um Ideen und Funktionen zu testen, erweitern, zu implementieren. Ich selbst brauche den Dekoder nur für eine Spielbahn, und da ich schlechtes Schienenmaterial habe, was ich aber nicht auswechseln will, ist mir so ein Dekoder gerade recht Aber ich kann nur für mich sprechen, weil ich keine 100 Loks habe, keine Club bin und keine Anforderungen habe, wie manche anderen Modellbahner.
Ich wollte halt nur mal zeigen, was man so machen kann, wenn man etwas bastelt.

Achso, und natürlich wollte ich nicht alle Schienen zersägen um Belegtmelder einzubauen. Das finde ich irgendwie doof. Ich wollte in Signalen und/oder neben den Gleisen IR-LEDs einsetzen, die wie Bojien einen Code aussenden. Wenn ich diesen empfangenen Code per Bluetooth zurücksende weiß ich, wo sich die Lok befindet. Da ich ja die gefahrene Strecke anhand der Motorregelung kenne, kann ich sehr genau die Position der Lok bestimmen. Und genau deswegen interessiert es mich besonders, da weiterzumachen.


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#12 von 99651 ( gelöscht ) , 13.03.2015 15:54

Hallo,

schicke Sachen die du da zeigst. Hast du schon mal drüber nachgedacht deine Ergebnisse evtl. auch als OpenSource zu veröffentlichen. Es gab hier vor längerer Zeit ja auch mal Überlegungen eine OpenSource Dekoder zu entwickeln.
Hintergrund meiner Überlegungen ist es, dass ich da einige vermutlich sehr spezielle Ideen habe, welche ich gerne umsetzen würde. Zum Beispiel denke ich da an Loks, die im Vorbild mit einer Fernsteuerung versehen sind. Diese zeigen ihren Systemzustand über eine leuchtende/blinkende Lampe an und überwachen auch ob sie noch Kontakt zur Fernsteuerung haben. Wenn der abreist, hält die Lok an und fängt an zu blinken.
So etwas umzusetzen in C/C++ traue ich mir durchaus zu, auch wie Motorregelungen funktionieren habe ich mal an der Uni gelernt. Nur wäre es natürlich schön nicht das Rad komplett neu erfinden zu müssen.

Viele Grüße
Michael


99651

RE: Servo-Weichen, DCC-Dekoder, Zentrale, Licht... und andere Digitale Eigenbauten

#13 von TecnoWorld , 13.03.2015 16:22

Nein, ich hätte bei einigen dieser Teile keine Probleme die OpenSource zu machen. Aber wie gesagt, Dekoder sind alle in Assembler programmiert.
Auch die Lichtsteuerung (bis auf die PC-Software) ist in Assembler gemacht.
Das Einzigste was C ist, snd die Bluetooth-Dekoder, weil die einen ARM Cortex M3 als CPU haben.


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#14 von schaerra , 13.03.2015 16:28

Hallo,

Du hast eine PN.

Die Sache mit den IR Boijen klingt auch sehr interessant. Bin erst vor kurzem von einem Mobafreund gefragt worden, ob und wie ich eine Rückmeldung in meine Anlage integriere. Ich habe geantwortet das ich derzeit noch abwarte was die Technik neues bringt, da mir eine Ausstattung mit Kontaktgleisen viel zu Aufwendig ist. Ich müsste ja die gesamte Gleisanlage wieder demontieren.
Kaum gesagt, schon ist eine neue Idee im Netz!


freundliche Grüsse
Helmut Fritz

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#15 von TecnoWorld , 13.03.2015 18:17

Weil schon Anfragen kamen bezüglich der Servodekoder:

Also, das ist sozusagen ein Servoweichensteller mit eingebautem DCC Dekoder. Die Dekoder kann man deshalb mit jeder DCC-fähigen Zentrale programmieren/bedienen. Dazu gehört OpenDCC genauso wie die Multimaus. Andee Protokolle habe ich nicht implementiert, ist aber kein Problem.
Der Dekoder versteht auch POM (programming on Main).

Wenn sich hier jemand finded mit einer kleinen CNC-Fräse der könnte die Gehäuse ja in Serie auflegen. Meine CNC hat zwar 4-Achsen, kann also Mehrseitenbearbeitung, ist aber nichts für so Serienteile. Da müsste ich den ganzen Tag danebenstehen und Teile rausnehmen.
Besser, wenn man so 50 oder 100 Stück in einer Aufspannung fräsen könnte. PVC-Plattenmaterial in 20-22mm Dicke wird gebraucht.
3D-Modell und G-Code kann ich zur Verfügung stellen.

Ebenso braucht man die Kulisse. Ich habe die aus GFK gefräst, mit einem 0,9mm Fräser. Die könnte man aber auch in Massen bei einem Leiterplattenhersteller fräsen lassen, sozusagen als Leiterplatte ohne was drauf

Die Servos gibt es bei ebay. Es sind Microservos 9g, steht H305 drauf. Ambessungen sind 23,1x12,4mm, Höhe (ohne Antriebswelle) 25,8mm

Ich habe die Gehäuse so gefräst, das die Servos saugend reingepresst werden. Der Schalter sitzt auch in einer gefrästen Tasche, die Kabel gehen in einem Kanal unter dem Servo lang. Der Taster wird dann per Heißkleber fixiert.


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