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RE: K-Gleis GBM (Kontaktgleis) am Arduino

#1 von oliwel , 20.12.2020 12:47

Hallo Stummies,

nachdem mein erstes Arduino Projekt besser funktioniert hat wie gedacht, überlege ich gerade meine angedachte Schattenbahnhof-Steuerung auch damit zu realisieren.

Ich fahre K-Gleis und nutze als Gleisbesetztmelder den üblichen "Schiene über Achse gegen Masse" Ansatz und hätte eine reihe Fragen an die Bastlerrunde bezüglich Risiken und Nebenwirkungen...

Der GND Pin des Arduino hängt auf Schienenmasse - der einfache Ansatz wäre den Gleiskontakt direkt an einen Analogeingang des Arduino zu klemmen, zusammen mit den internen PullUps sollte das IMHO schon funktional vollständig sein oder übersehe ich da was? Einziger negativer Punkt wäre IMHO das Risiko den Eingangspin zu schrotten wenn ich durch einen Kurzschluß "roten" Bahnstrom an das Gleis bekomme - lt Datenblatt reagieren die Eingangspins recht empfindlich auf Überspannung....

Wie sieht die einfachste Möglichkeit einer Schutzschaltung aus? Ich stehe da ehrlich gesagt gerade etwas auf dem Schlauch weil ich mir nicht sicher bin was ich mit der "negativen Seite" der Bahnspannung machen soll, reicht es ggf. einfach einen hochohmigen Widerstand einzubauen um den Strom zu begrenzen (ja ich weiß das ein Widerstand keine Spannung begrenzt aber der Innenwiderstand des Arduino ist ja auch nicht Null und normalerweise ist der Strom tödlich und weniger die Spannung)?

Macht es die Sache einfacher (oder komplizierter) einen Digialeingang zu nehmen? Nachdem ich bei dem Analog-Pin auch nur prüfe ob die Spannung im High oder Low Fenster liegt ist das m.E. ziemlich egal...

Danke für eure Antworten

Oli


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RE: K-Gleis GBM (Kontaktgleis) am Arduino

#2 von Domapi , 20.12.2020 13:04

Stellˋ doch ˋmal eine Schaltskizze hier ein, damit man die Situation besser nachvollziehen kann.


Viele Grüße
Martin

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RE: K-Gleis GBM (Kontaktgleis) am Arduino

#3 von oliwel , 20.12.2020 13:11

Zitat

Stellˋ doch ˋmal eine Schaltskizze hier ein, damit man die Situation besser nachvollziehen kann.



Naja außer einem Input PIN, einem Gleiskontakt und GND gibts ja bisher noch nix - drum ja die Frage....

Oli


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RE: K-Gleis GBM (Kontaktgleis) am Arduino

#4 von basteljero , 20.12.2020 18:40

Hallo Oli,
Eigentlich wollte ich nicht antworten, weil ich noch nicht mit dem "Arduino" gearbeitet habe.
Verzeihe also, wenn das nachfolgende "Schrott" ist.

Einen Stromfühler habe ich mir mal gebaut, der die positiven Impulse auswertet, die von 2 antiparallelen
Dioden geliefert werden.
https://stummiforum.de/viewtopic.php?f=21&t=186055
Da ich einen Mosfet ansteuern werde, 2 Transistoren zu Verstärkung.

Wenn nun der Analog-Eingang des "Arduino" sehr kleine Signale (z.B. 0,3 Volt) verarbeiten kann,
wäre ein Schutz durch diese Dioden gegeben.

Wenn nicht (oder ein Digital-Eingang genutzt werden soll) müsste man verstärken, hier würde man
eine Betriebsspannung wählen, die innerhalb der Spannung liegt, die der Arduino verkraften kann.
(Es scheinen 7 V-12 V Eingangsspannung empfohlen zu sein, 20V max.)

Ansonsten besteht allgemein der einfachste Schutz von Digital-Bausteinen aus dem von Dir beschriebenen
Vorwiderstand zum digitalen Eingang, den entweder eine Z-Diode gegen Masse legt, oder aus 2 Schutzdioden,
wo eine Diode negative Spannung des Eingangs nach Masse ableitet (bis auf die Durchlass-Spannung der Diode)
und die 2. Diode (in Durchlassrichtung) den Eingang auf Betriebsspannung des Digital-Bausteines legt. (z.B. 5V)

Vielleicht sind diese Schutzdioden im Arduino wie bei den meisten Digital-Bausteinen üblich, schon
integriert, so dass nur ein Vorwiderstand (Strombegrenzung) zum Schutz dieser internen Dioden
notwendig ist.

Gruß
Jens


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RE: K-Gleis GBM (Kontaktgleis) am Arduino

#5 von Running.Wolf , 20.12.2020 21:03

Moin

viewtopic.ph ... lit=Relais

Zeigt Lösung mit Relais und Abfallverzögerung. Vorteil ist die mögliche Potentialfreiheit, wenn der Kontakt an den Arduino geklemmt wird.


Gruss Wolfgang

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RE: K-Gleis GBM (Kontaktgleis) am Arduino

#6 von oliwel , 20.12.2020 21:54

Zitat

Moin

viewtopic.ph ... lit=Relais

Zeigt Lösung mit Relais und Abfallverzögerung. Vorteil ist die mögliche Potentialfreiheit, wenn der Kontakt an den Arduino geklemmt wird.



Der link ist leider nur halb und kaputt, aber Relais mit allem drum rum wollte ich vermeiden. Potentialfreiheit ist nicht notwendig, nur Überspannungsschutz.

Oli


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RE: K-Gleis GBM (Kontaktgleis) am Arduino

#7 von Running.Wolf , 20.12.2020 21:56

Moin

Ok, dann weiter viel Erfolg.


Gruss Wolfgang

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RE: K-Gleis GBM (Kontaktgleis) am Arduino

#8 von schumo99 , 29.12.2020 14:44

Hallo Oli,
wenn du keine Potentialfreiheit brauchst/willst dann geht das recht einfach so:
Ein Strang es DCC-Signals-> Diode an Input eines 7805 oder DC/DC-Wandlers. Dessen Masse mit dem anderen DCC-Strang verbinden. An den Aus- und Eingang des 7805 kommt noch jeweils ein 100nF und ein 470uF Kondensator.-> Du hast 5V. Diese 5V an +5V des Arduinos. GND des Arduinos an GND des 7805. Das GND geht an eine Schiene. An die andere kommt +5V über einen 10k Widerstand. Diese Schiene wird über 22k an einen normalen Eingang des Arduinos gelegt. Dieser ist jetzt high, wenn kein Rollmaterial drauf steht, bzw. low wenn eine Achse diese Schiene mit der anderen verbindet. Fertig.
Ich empfehle dir dann hinter dem Arduino eine galvanische Trennung zu machen. Alles auf dem DCC-Potential ist nicht gut! Damit schafft ein Arduino 20 Belegtmeldungen. Ich habe das bei mir so realisiert.

Grüße
Matthias


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RE: K-Gleis GBM (Kontaktgleis) am Arduino

#9 von oliwel , 29.12.2020 19:59

Hallo Matthias,

Danke für die Antwort, das läuft im Prinzip auf das raus was ich mit hochohmigem Widerstand meinte. Ich habe mich inzwischen etwas durch die Datenblätter gelesen und die Eingänge sind wohl intern mit Dioden geschützt die ca 1mA ableiten können sollen. Da dies keine Eigenschaft aus dem Datenblatt ist, streiten sich im Mikrocontroller Forum die Parteien ob es nun legitim ist sich darauf zu verlassen...

Andere sinnvolle Option wäre wohl einfach ein BCxxx Transistor gegen Bahnstrom zu schalten, da ist dann beim Kurzschluss die Spannung am Melder einfach Null

Oli


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RE: K-Gleis GBM (Kontaktgleis) am Arduino

#10 von Hobbyprog , 30.12.2020 01:30

Hallo,
vielleicht kannst Du damit was anfangen.

https://www.ebay.de/itm/PC817-Isolation-...ZAAAOSwFYJbz9~A

Mit einer zusätzlichen Fremdspannung z. B. 5 Volt am Schaltgleis sollte das damit funktionieren.


Mein Projekt:
https://bluethners.de/DCCProjekt/Zentral...ueckmelder.html

Viele Grüße Martin


 
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RE: K-Gleis GBM (Kontaktgleis) am Arduino

#11 von oliwel , 30.12.2020 09:00

Zitat

https://www.ebay.de/itm/PC817-Isolation-...ZAAAOSwFYJbz9~A

Mit einer zusätzlichen Fremdspannung z. B. 5 Volt am Schaltgleis sollte das damit funktionieren.



Die 5 Volt am Gleis versauen dir vermutlich aber auch das Digital-Signal und je nachdem woher diese 5 Volt kommen erzeugt das Ausgleichsströme mit dem Bahnstrom - das würde ich auf keinen Fall versuchen, es ist aber auch nicht nötig weil man den Optokoppler auch einfach "andersrum" mit Vcc gegen die Gleismasse schalten kann. Trotzdem danke für den Tipp aber die Option habe ich schon auf der Liste aber aufgrund des notwendigen Platz und Aufwandes hinten angestellt.

Zitat

Mein Projekt:
https://bluethners.de/DCCProjekt/Zentral...ueckmelder.html



Was du da tust verstehe ich ehrlich gesagt nicht....hab mich aber auch nicht durch die komplette Seite geklickt.

Oli


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RE: K-Gleis GBM (Kontaktgleis) am Arduino

#12 von Domapi , 30.12.2020 11:46

Eijeijei, lauter komplizierte und unverständliche Beiträge hier.

Ich würde das mit einem Optokoppler lösen:



Ggf. nach dem OK noch eine Transistorschaltung mit Kondensator, um die Besetztmeldung zu entprellen/puffern. Kann man aber auch softwaremäßig machen.

Bei einem Kurzschluss im Meldeabschnitt passiert nix.

Diese Schaltung meldet nur, wenn Digitalspannung an ist. Falls du auch bei "Digital aus" eine Anzeige benötigst, muss sich dein Arduino den Zustand im EEPROM merken und lfd. aktualisieren.
Dafür muss der Arduino die "normale" Digitalspannung überwachen (mit einer zusätzlichen Schaltung wie oben, Messung aber direkt an der Zentrale). Bei "Digital aus" wird dann nicht der aktuelle Messwert des Meldeabschnitts angezeigt, sondern der letzte gemessene bei "Digital ein".

Ach ja: so eine Zeichnung hilft zumindest mir immer mehr als viele Worte ...


Viele Grüße
Martin

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RE: K-Gleis GBM (Kontaktgleis) am Arduino

#13 von oliwel , 30.12.2020 12:05

Hallo Martin,

danke für die Zeichnung - ja das war die "Königslösung" die ich auch so im Kopf hatte - statt der Diode in der Gegenrichtung kann man auch einen LTV-844 einsetzen, der hat zwei LEDs und ist laut Datenblatt schnell genug.

Oli


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RE: K-Gleis GBM (Kontaktgleis) am Arduino

#14 von Hobbyprog , 30.12.2020 13:23

Hallo Martin,

das mit den Optokoppler zwischen Mittelleiter und Schaltgleis finde ich gut. Ich arbeite mit Zweileiter daher habe ich mich nicht so intensiv damit beschäftigt. Ich werde den Vorschlag mal mit auf meine Webseite vorschlagen. Schade das man die Fertigmodule nicht verwenden kann, da fehlt vermutlich die Diode. Ohne wird wohl der Optokoppler verbrennen. Falls Du es erlaubst würde ich deine Zeichnung und wenn gewünscht mit deinen Namen verwenden. Oder ich zeichne das selber.
Das würde auch prima mit meinem MEGA2560 Rascii Version für Rocrail zusammenarbeiten.

Viele Grüße Martin


 
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RE: K-Gleis GBM (Kontaktgleis) am Arduino

#15 von Babbel , 30.12.2020 18:38

Hallo Oli,
bei mir ist der Weg vergleichbar mit dem von Martin, nur das ich mit einem Brückengleichrichter arbeite,
hat den Vorteil das der Kondensator zum entprellen nicht hinter dem Optokoppler über
einen Transistor laufen muss.

Grüße Berthold


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RE: K-Gleis GBM (Kontaktgleis) am Arduino

#16 von Babbel , 30.12.2020 19:18

Hallo zusammen,
gerade noch mal drüber nachgedacht das geht noch einfacher

Die Entprellung ist übrigens ca. 2 Sek aber das kann man ja über den Kondensator für sich selbst anpassen.
Grüße und einen guten Rutsch
Berthold


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RE: K-Gleis GBM (Kontaktgleis) am Arduino

#17 von oliwel , 30.12.2020 19:35

Hallo Berthold,

220nF bekommst du ohne Probleme als AC-fähige Folienkondensatoren, d.h. m.E. ist die Gleichrichtung unnötig. Du brauchst nur eine Schutzdiode für den OK und da, siehe oben, bietet sich die Schwester LTV 844 mit zwei Photodioden an. Das mag jetzt kleinlich klingen aber ich muss das ca 40 mal aufbauen und bin dann um jedes Bauteil weniger froh

Aber wenn du eh schon einen Arduino hinten dran hast, wieso entprellst du dann nicht in Software? Mein Testaufbau auf dem Schreibtisch hat mit folgendem Code bisher gute Ergebnisse gezeigt (bisher direkt mit Gleis am PIN ohne was dazwischen):

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float decay = me->closed ? SENSOR_DECAY_OPEN : SENSOR_DECAY_CLOSE;
me->lastValue = me->lastValue*(1.0-decay)+digitalRead(me->pin_gbm)*decay;
if (me->lastValue < 0.1 && !me->closed) {
INFO("State change to closed for " + String(ii));
triggerContactChange(ii, true);
} else if (me->lastValue > 0.9 && me->closed) {
INFO("State change to open for " + String(ii));
triggerContactChange(ii, false);
}
 
 



Die Grundidee habe ich aus dem DCC BaseStation Code "geliehen", der Glättungsfaktor für "close" ist bei mir 0.1, für "open" 0.01 - Hintergrund für den Unterschied ist a) das ich "close" schnell erkennen muss da damit eine Bremsung ausgelöst werden soll und b) das es durch die fahrenden Waggons zu recht vielen Fehlmessungen bei close kommt, bei "open" gibts de facto außer hier und da mal einem vorbeirauschenden Elementarteilchen kaum Meßfehler.

Oli


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RE: K-Gleis GBM (Kontaktgleis) am Arduino

#18 von Domapi , 30.12.2020 19:46

So, jetzt haben wir mal ein paar Schaltungsvarianten, die du auf dem Breadboard ausprobieren kannst.

Ich selber bin 2-Leiter-Fahrer und arbeite mit Stromfühlern, auch über Optokoppler.
Für die Auswertung "Digital ein" verwende ich eine ähnliche Schaltung wir oben dargestellt.

@Berthold: mit dem kleinen Kondensator schaffst Du 2 sek Entprellen? Respekt, hätte ich nicht gedacht.


Viele Grüße
Martin

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RE: K-Gleis GBM (Kontaktgleis) am Arduino

#19 von oliwel , 30.12.2020 19:54

@Domapi - naja das Problem an einer Schutzschaltung ist nunmal das man nicht auf "geht" sondern auf "geht nicht (mehr)" so schwierig prüfen kann Ich hab ein 10er Pack Arduinos bestellt die dieses Jahr noch kommen sollen - ich werde dann mal sehen ob ich meinen Ruf als Grillmeister gerecht werde und werden berichten


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RE: K-Gleis GBM (Kontaktgleis) am Arduino

#20 von Babbel , 30.12.2020 20:10

Hallo Oli

Zitat

220nF bekommst du ohne Probleme als AC-fähige Folienkondensatoren, d.h. m.E. ist die Gleichrichtung unnötig. Du brauchst nur eine Schutzdiode für den OK und da, siehe oben, bietet sich die Schwester LTV 844 mit zwei Photodioden an. Das mag jetzt kleinlich klingen aber ich muss das ca 40 mal aufbauen und bin dann um jedes Bauteil weniger froh


Klar wenn du mit so vielen Rückmelder über das Kontaktgleis steuerst wäre ich auch für jedes Teil weniger froh.
Bis jetzt habe ich nur versuchsweise ein Kontaktgleis im Einsatz der Schattenbahnhof ist mit IR-Reflektor-Lichtschranken überwacht und
für den Bahnhof sich mir die Kontaktgleise zu ungenau. Auch hier kommen dann IR Lichtschranken zum Einsatz aber diese sind dann moduliert.
Weitere Kontakgleise werden wohl nur auf der freien Strecke zum Einsatz kommen, so ca. 10-14 Stück ist also überschaubar, bis jetzt
stehen da IR-Reflektor-Lichtschranken sieht nicht schön aus aber ich kann schon mal fahren und testen wo die Blöcke Sinn machen.

Mir ist auch eingefallen warum ich mit dem Gleichrichter gearbeitet habe mir waren die Dioden ausgegangen

Zitat

Aber wenn du eh schon einen Arduino hinten dran hast, wieso entprellst du dann nicht in Software? Mein Testaufbau auf dem Schreibtisch hat mit folgendem Code bisher gute Ergebnisse gezeigt (bisher direkt mit Gleis am PIN ohne was dazwischen):



Ist witziger weise auch bei mir in der Software enthalten (RocRail-WIO), hatte es anfänglich nur nicht gesehen,
aber ich bin der Meinung das dann das Signal sauberer ist und ich mir ein besseres Meldeverhalten verspreche.
Ob dem so ist oder nicht, allein der Glaube daran hilft ja oft
Grüße Berthold


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RE: K-Gleis GBM (Kontaktgleis) am Arduino

#21 von oliwel , 30.12.2020 20:27

Hallo Berthold,

ich hab Lichtschranken nie vernünftig zum Laufen bekommen (bei meinen ersten Versuchen so vor 15 Jahren...) und dann beim aktuellen Neubau auf die "klassischen" Kontaktgleise gesetzt. Habe mir jetzt von Matthias ein paar S88/IR Platinen schicken lassen und hoffe dass ich damit auch klar komme, im SBH überlege ich da noch aber das andere Zeug ist halt schon verbaut....

Wie machst du das mit der IR Modulation?

Oli


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RE: K-Gleis GBM (Kontaktgleis) am Arduino

#22 von Babbel , 30.12.2020 20:50

Hallo Oli,
im SBF läuft das ganze jetzt seit einem Jahr ohne Modulation siehe hier:
https://stummiforum.de/viewtopic.php?f=2...164576#p2164576

Für den Einbau in die Gleise habe ich momentan den GCA 133 da,
https://wiki.rocrail.net/doku.php?id=gca133-de
muss da aber nochmal richtig reinwühlen.
Ggf. lass ich mir auch was mit einem ESP/Ardulino/Raspi einfallen, sollte nicht das riesige Problem sein.
Momentan bin ich an der Lichtsteuerung, Servos und Schrittmotoren, habe einen Schrittmotor in die Märklin-Tellermine eingebaut.
Jetzt fragst du Dich bestimmt warum : ganz einfach weil man(n)'s kann

Grüße Berthold


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RE: K-Gleis GBM (Kontaktgleis) am Arduino

#23 von oliwel , 30.12.2020 21:59

Hallo Berthold,

Ich hab mir auf Basis deines verlinkten Artikels ein Pack der fertigen Platinen und auch nackte Dioden gekauft
Die liegen aber noch OVP im Keller da ich im Moment eben noch an der SBH Steuerung an sich brüte und Landschaftsbau mache damit auch die Besucher mal was sehen können

Es waren genau die Probleme die du ansprichst die ich früher auch hatte, übersprechen und Fremdlicht...

Oli


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RE: K-Gleis GBM (Kontaktgleis) am Arduino

#24 von Babbel , 31.12.2020 08:24

Hallo Martin,

Zitat

@Berthold: mit dem kleinen Kondensator schaffst Du 2 sek Entprellen? Respekt, hätte ich nicht gedacht.


jetzt hast du mich verunsichert das ich das Teil getestet habe ist fast ein Jahr her seit dem macht es unter der
Anlage seinen Dienst.
Heute und Morgen muss ich noch ein paar Stunden arbeiten, aber sobald möglich teste und berichte ich.
Grüße Berthold


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RE: K-Gleis GBM (Kontaktgleis) am Arduino

#25 von Domapi , 31.12.2020 09:40

Mit 220 nf wird das nicht funktionieren, aber ws. meintest Du 220 µF.


Viele Grüße
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