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RE: automatische Rangieranlage mit Arduino

#1 von TRAXXer , 14.06.2013 22:28

Guten Abend, liebe Stummis!

Im letzten Semester meines Maschinenbaustudiums habe ich in der Projektwoche mit zwei Kommilitonen eine automatische Rangieranlage auf Modellbahngleisen erdacht. Das Thema des Projekts war "Mikrokontroller" (µC), die "Idee", d.h. was wir damit anstellen, war uns freigestellt. Also gleich ans Hobby gedacht und den Plan entwickelt.

Direkt vorab, wir sind mit unserem Zeitplan leider grandios vor die Wand gefahren. Allerdings mussten wir einiges an Grundwissen anhäufen (manches davon wiederum sollten wir eigentlich schon haben - unter uns gesagt, hatte ich mir an dieser Stelle von meinen Kommilitonen mehr erwartet) und auch sonst mit einigen Problemen klarkommen, die heute keine mehr wären. Ich habe jedenfalls unglaublich viel gelernt und den festen Vorsatz gefasst, ein solches Projekt auch mal bei einem Anlagenbau ins Auge zu fassen.

Also der Plan:
Ein zufällig gemischter Güterzug soll von einer Lok nach Wagentyp in eine Abstellgruppe sortiert werden. Das Prinzip ähnelt dem eines Ablaufberges: die Lok drückt einen Zug rückwärts durch die Erkennungsanlage, wo der Wagentyp (oder das Ziel des Wagens) erkannt wird. Entsprechend werden die Weichen für das richtige Abstellgleis gestellt und der Wagen entkuppelt. Dann schiebt die Lok den ganzen Zug ins Abstellgleis und zieht den Rest wieder raus, während der oder die Wagen in ihrem Gleis stehenbleiben. Hierzu wird übrigens das Prinzip "Vorentkupplung" ausgenutzt.

Hier unser Aufbau:



Ganz in Lego Technik gehalten; der Sensor. Es handelt sich um einen Lichtsensor welcher die Farbe des an dem Wagen angebrachten Codes entschlüsselt und dem µC übermittelt. Reichlich primitiv, ja, aber an Einfachheit genau das, was wir für den Anfang brauchten. Für einen "richtigen" Einsatz auf der Modellbahnanlage empfehlen sich z.B. Barcodes unter den Wagen oder RFID-Tags.







Mein gutes Arbeitstier, die 185 der HGK, musste herhalten. Ich habe ihr für das Projekt einen Schleifer verpasst. Natürlich habe ich für das Projekt übrigens mein privates Material zur Verfügung gestellt, ich werde das wohl nicht mehr machen... Es ist nur stressig, die Sachen im Rucksack hin und her zu tragen (an MoBa-Material die Lok, drei Wagen, diverse Gleiselemente). Diebstahl musste ich nicht fürchten, weil der Raum abgeschlossen wurde.

Und der Zweck des ganzen sollte sein, dass der Ablauf, wie oben beschrieben, vollkommen automatisch läuft. Bedeutet, man fährt den Zug händisch auf das Zustellgleis, "drückt Start" und der Rest geschieht von selbst. Wenn man ein Freund von bunten Güterzugzusammenstellungen ist, aber zu faul, nachher wieder Ganzzüge herzustellen (oder neue bunte Züge), ist es sicherlich ein lustiger Zeitvertreib, stattdessen einer Rangierlok dabei zuzusehen.

Die Automatik haben wir, wie angedeutet, nicht mehr geschafft. Das wäre der nächste Schritt - machbar ist es auf jeden Fall. Und für den Modellbahner sieht es wie folgt aus:

  • natürlich kann eine beliebige Anzahl von Abstellgleisen realisiert werden.
  • Die Ansteuerung erfolgte jetzt "analog", d.h. die Lok wurde per PWM, also vergleichbar mit der Regelung per Analogtrafo, gesteuert. Für eine vernünftige Implementierung in der Anlage muss Digitalsteuerung her. Lösbar über Integration des Arduino via CAN-Bus, siehe CAN-Digitalbahn-Projekt. Steht auf meiner Liste
  • natürlich ein schönes Modell draus bauen, d.h. Sensoren, usw in einen sinnvollen Kontext bringen.


Was habe ich noch für euch:

  • Einmal ein Video vom Betrieb auf einem Ablaufberg, schön im Zeitraffer, diente auch zur Veranschaulichung bei der Projektpräsentation: KLICK
  • Dann unsere Projektdokumentation. Bitte entschuldigt das schlampige Flussdiagramm stammt nicht aus meiner Feder! KLICK
  • Und noch ein Video vom Ablauf. Beachtet, dass der Ablauf ungefähr dem entspricht, wie es automatisch auch laufen würde, allerdings sitze ich im Off und drücke Knöpfchen KLICK


Ich hoffe, der kleine Exkurs in die Welt der Mikrokontroller konnte den einen oder anderen animieren, sich auch einmal mit dem Thema zu beschäftigen. Es ist kein Hexenwerk, und gerade für die Modellbahn ein so flexibles und machtvolles Werkzeug, mit dem sich viele Sachen umsetzen lassen... Arduino ist in meinen Augen auch eine ganz vernünftige, günstige Einsteigerplattform.


Schöne Grüße, Niklas


 
TRAXXer
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