Anregungen Selbstbau Zubehör-Decoder

Bereich für alle Themen rund um Modellbahn-Software, sowie der nötigen Hardware (PCs, Bildschirme, etc.).
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RolfSte
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Anregungen Selbstbau Zubehör-Decoder

#1

Beitrag von RolfSte »

Hallo,
nachdem ich mich als Wiedereinsteiger auf dem Modellbahnmarkt umgesehen habe, habe ich feststellen müssen, dass die Preise für Modelle, Zubehör und elektronische Komponenten sehr hoch sind. Zusätzlich habe ich teilweise den Eindruck, dass die angebotene Elektronik unnötigerweise etwas zu komplex ist.

Ich bin deshalb mitten in einem neuen Projekt – die vielen anderen müssen halt liegen bleiben – um wenigstens die Ansteuerung von Weichen, Signalen und anderen Zubehör mit Kaufteilen und eigenen Komponenten preiswert selbst zu aufzubauen.

Meine wichtigsten Anforderungen:
1. Preiswert
2. Einfach zu verdrahten
3. Flexibel durch Baukastensystem
4. Mit normalen DCC-Befehlen und –Signalen ansteuerbar
5. Mehrere lokalen Systeme möglich, z.B. pro Modul
6. Möglichst weitgehende Verwendung von Arduino-Bibliotheken, z.B. NMRA-Decoder-Library

Die Hardware ist als Prototyp für DI2C-Interface und Weichen fertig und funktioniert, an der Software bin ich gerade dran.
Mit den Arduino-Bibliotheken NMRA ( Decoder ), Wire ( I2C ) und Adafruit_MCP23017 ( Weichen ), etc., kann jeder auch eine eigene SW schreiben.

Schematisch dargestellt könnte ein System z.B. so aussehen:

Bild

Jede Platine bedient mehrere Komponenten – Weichen, Signale usw.- und so zwischen 10€ und 20€.

Ein einfaches System kann auf den DI2C-Bus verzichten und für 8 Weichen und 2 bis 3 Lichtsignale so aussehen:

Bild

Mit dem Beitrag möchte ich nur ein paar Anregungen geben, wie man es machen kann.

Insbesondere möchte ich den Tipp geben, mal unter den Begriffen „I2C“, „Stemma“, „Qwiic“, insbesondere bei den Firmen eckstein-shop.de, adafruit.com, sparkfun.com etc., im Netz nach Bauteilen und Komponenten zu suchen. Es gibt da sehr, sehr vieles, was man auf der Modellbahn gut brauchen kann, aber wenig kostet. Außerdem bekommt auch Ideen für neue Möglichkeiten und Funktionen


Lokführer01
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Re: Anregungen Selbstbau Zubehör-Decoder

#2

Beitrag von Lokführer01 »

Hallo,

alles gut und schön, was du da schreibst. Aber ich frage mich, was du unter "Preise für Modelle, Zubehör und elektronische Komponenten sehr hoch sind" verstehst. Wenn ich z.B. für einen Weichendecoder 36,50€ (8 Weichen - Digikeijs) bezahle, dann liegt das sicher nur 16€ über deinen Modul (Material). Wenn man dann noch die Entwiklungszeit und den Bau dazu rechnet, dann ist es auch nicht preisgünstiger, denn Zeit ist auch Geld.
Dann sehe ich in einem Modul die Beschriftung "16 PWM für LED's ohne Vorwiderstand." Der LED ist es egal, welche Spannung du verwendest. Für die LED ist relevant, wieviel Strom fleißt. Da kannst du auch die Spannung z.B. auf 2V mit der PWM-Schaltung begrenzen, wenn dort ein Strom > 20mA über die LED fließen kann. Außerdem sind 16 Widerstände sicher preiswerter als 16 PWM-Schaltungen. Dann lese ich was von Relais - nun sind auch nicht günstig für MoBa - Anwendungen. Am Ende ist es auch nicht presigünstiger, als wenn man die fertigen Module kauft.
Aber, das ist meine Auffassund - jeder hat seine und auch eine andere Meinung.
Gruß Andreas

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Bodo
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Re: Anregungen Selbstbau Zubehör-Decoder

#3

Beitrag von Bodo »

Hallo zusammen,

ich gehöre zu den Leuten, die einem Prototypen mehr vertrauen, als einer bunten Powerpoint-Folie ... als wesentliche Schwäche sehe ich in dem Konzept z.B. die Stromversorgung - da hängen plötzlich ganz am Ende des I2C-Bus 16 Servos, Relaiskarten oder Schrittmotoren. Schon das einfache System ohne DI2C-Bus (was soll das eigentlich sein ?) wird so wie dargestellt nicht funktionieren. Mehrere dezentrale Dekoder erscheinen mir da viel einfacher, zumal man den "DCC-Bus" ja sowieso überall hat.

Es sind durchaus interessanten Ansätze darin - ein konfigurierbarer Dekoder für die 16-fach-PWM-Platine, I2C-Module für den direkten Anschluss von Lichtsignalen oder Relais-Karten zum Beispiel. Auch ganz allgemein der Hinweis, einfache handelsübliche Komponenten für die Modellbahn zu nutzen, ist zwar nicht neu, aber immer noch richtig ;-). Aber momentan drängt sich mir der Eindruck auf, dass der Vertrieb was verkauft, wovon die Technik noch nicht weiß, wie sie es realisieren soll (um mal einen Vergleich aus meinem Alltag heranzuziehen) ...

Ich würde mich sehr freuen, wenn wir hier noch Prototypen bzw. die "selbst entwickelt und gebauten" Komponenten vorgestellt bekommen - vielleicht finde ich da ja dann Ansätze zur Lösung genau der Problemchen, die mir beim Bau meiner "Insellösungen" immer wieder begegnen.

Viele Grüße, Bodo
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hmarx
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Re: Anregungen Selbstbau Zubehör-Decoder

#4

Beitrag von hmarx »

Hallo,

auch ich benutze einen Arduino Nano, um zur Zeit 35 Servos für Weichen, Signale, Entkuppler anzusteuern. Die Servotreiber PCA9685 sind dezentral angeordnet, werden über einige Meter I2C angesteuert und haben 16 Steckplätze für Servos. Die Weichenpolarisierung mache ich mit 8-fach 5 V Relaiskarten, die ebenfalls dezentral am I2C-Bus hängen mit PCF8574 I2C-Interface. Das Servozucken beim Einschalten findet wegen geeigneter Maßnahmen nicht statt. Außerdem habe ich ein S88-Interface mit Arduino gebaut gemäß Anleitung von Ruud Boer. Es bekommt ebenfalls über I2C (allerdings optoentkoppelt) die Weichenstellungen und gibt sie an den PC, auf dem das Steuerprogramm ModellStw läuft. Der I2C-Bus läuft über geschirmtes Telefonkabel I-Y(St)Y 2x2x0,6 entgegen der Spezifikation störungsfrei. Lichtschrankenmodule TRCT5000 sind auch im Einsatz.
Alles Komponenten, die wirklich billig im Internet zu beschaffen sind. Für die selbst entwickelte Software stelle ich keine Vergleichskosten in Rechnung. Das ist, wie meine Stunden als Fahrdienstleiter oder Lokführer, mein Hobby.
Mit Interesse verfolge ich, was RolfSte hier entwickelt.

Viele Grüße
Heinz

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MicroBahner
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Re: Anregungen Selbstbau Zubehör-Decoder

#5

Beitrag von MicroBahner »

Hallo an ale Elektronikbaster ;),
kann mir mal einer erklären, welchen Vorteil es hat, unterlagerte Bussysteme zu verwenden, wenn man eh alles per DCC steuern will? Ein Nano Clone kostet mit Lieferung aus Deutschland im 5er Pack 4€ und kann locker direkt am DCC-Bus z.B. 16 Servos steuern - und das auch noch mit schön langsamer Bewegung. Ein PCA9685 ist z.B. auch nicht billiger - eher im Gegenteil. Und die Servos langsam drehen kann er auch nicht.

Ich sehe das ähnlich wie Bodo. Warum nicht direkt das DCC-Signal an jede Vorortkomponente ( = Nano ) schicken?
Vielleicht übersehe ich da was den Vorteil ausmacht :?: - bitte um Aufklärung.


LPW
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Re: Anregungen Selbstbau Zubehör-Decoder

#6

Beitrag von LPW »

Hallo RolfSte,
RolfSte hat geschrieben:
Di 21. Jul 2020, 10:09
nachdem ich mich als Wiedereinsteiger auf dem Modellbahnmarkt umgesehen habe, habe ich feststellen müssen, dass die Preise für Modelle, Zubehör und elektronische Komponenten sehr hoch sind.
naja, meiner Ansicht nach sind die Preise für Lokdecoder seit meinem Wiedereinstieg 2002/2003 eher gefallen, obwohl sie mehr können. Bei den Modellen explodieren sie förmlich, da gebe ich Dir Recht. Mir erscheint es im Moment sogar so, daß sich viele Wagenmodelle als Kapitalanlage eignen, denn zumindestens mit OVP wird nun mehr als der seinerzeitige Neupreis dafür verlangt und erzielt ...

RolfSte hat geschrieben:
Di 21. Jul 2020, 10:09
Zusätzlich habe ich teilweise den Eindruck, dass die angebotene Elektronik unnötigerweise etwas zu komplex ist.
... sehe ich anders, auch im Verhältnis zu Deinem Vorschlag:

RolfSte hat geschrieben:
Di 21. Jul 2020, 10:09
Meine wichtigsten Anforderungen:
1. Preiswert
2. Einfach zu verdrahten
3. Flexibel durch Baukastensystem
4. Mit normalen DCC-Befehlen und –Signalen ansteuerbar
5. Mehrere lokalen Systeme möglich, z.B. pro Modul
6. Möglichst weitgehende Verwendung von Arduino-Bibliotheken, z.B. NMRA-Decoder-Library

Die Hardware ist als Prototyp für DI2C-Interface und Weichen fertig und funktioniert, an der Software bin ich gerade dran.
Mit den Arduino-Bibliotheken NMRA ( Decoder ), Wire ( I2C ) und Adafruit_MCP23017 ( Weichen ), etc., kann jeder auch eine eigene SW schreiben.
Käufliche Serienprodukte erscheinen Dir einerseits zu kompliziert, aber es soll andererseits ein Vorteil sein, eigene Software für die Elektronik zu schreiben. Das paßt nicht zusammen, es sei denn, Du meinst etwas anderes: Die Serienprodukte sind nicht gut genug auf die Bedürfnisse der Modellbahner zugeschnitten und es ist kompliziert, sie dann so einzusetzen, daß sie ihren Zweck doch noch erfüllen.

Ich vermisse beispielsweise Weichendecoder, die die Endlagen der Weichen überwachen und eine manuelle Änderung oder ein Versagen des Stellbefehls an die Zentrale zurückmelden können.

RolfSte hat geschrieben:
Di 21. Jul 2020, 10:09
Schematisch dargestellt könnte ein System z.B. so aussehen:

Bild
Ich würde das nicht einfach nennen. Du verwendest zwei Bussysteme - I²C und differentielles I²C (vieradrig) für den gleichen Zweck, von denen sich I²C bei unglücklicher Verwendung auch auf kurzen Strecken als störanfällig erweisen könnte. Ich würde eher auf ein Bussystem setzen, mit dem man die Arduinos direkt verbinden kann, selbst wenn man dafür ein paar Ein- und Ausgänge opfern müßte. Oder Du schaffst es, die Interfaces für den differentiellen I²C-Bus direkt aufsteckbar zu konzipieren, so daß die reinen I²C-Strecken gar nicht erst in die Nähe von Adern mit größeren und schnell wechselnden Strömen können.

Viel einfacher wäre es, sämtliches Zubehör aus einem DCC-Kreis zu steuern und zu versorgen. Selbst wenn man Weichen und Signalen einen eigenen DCC-Kreis vorbehält, läßt sich das durch Selbstbau-Zentralen und Selbstbau-Booster sehr preiswert realisieren und man käme mit zwei Adern als Bus aus - Versorgung inklusive. Mittels Railcom könnte man heute sogar Rückmeldungen übertragen. PC-Steuerungssoftware kann regelmäßig mit mehreren Zentralen umgehen, obwohl sich eine logische Aufteilung IMHO nur bei sehr großen Anlagen lohnt, die kaum jemand zu Hause aufbauen kann. In den meisten Fällen genügt also ein kleiner Booster für Weichen und Signale - preiswerter geht es nicht, zumal man die Platinen, Stecker und die übrigen Bauteile für den differentiellen I²C-Bus ja auch erstmal beschaffen müßte und nicht jeder die Zeit für den Zusammenbau aufwenden mag.

Wenn man sich die Zubehördecoder selbst schaffen und programmieren will, würde ich eher auf Loconet-Lösungen für den Arduino setzen. Denn dieser Bus ist auf wirklich großen Installationen erprobt.

RolfSte hat geschrieben:
Di 21. Jul 2020, 10:09
Insbesondere möchte ich den Tipp geben, mal unter den Begriffen „I2C“, „Stemma“, „Qwiic“, insbesondere bei den Firmen eckstein-shop.de,
adafruit.com, sparkfun.com etc., im Netz nach Bauteilen und Komponenten zu suchen.
Stemma und Qwiic sind offenbar Verkabelungssysteme für den I²C-Bus. Der wurde aber AFAIR schon in den 1980er Jahren von Philips zur Verbindung digitaler Komponenten auf einer gemeinsamen Platine entwickelt, um Leiterbahnen einzusparen und damit vor allem Platz zu gewinnen. Die genannten Verkabelungssysteme verbessern die Störanfälligkeit nicht, sondern stellen lediglich Hausnormen der Anbieter Adafruit bzw. Sparkfun dar, die dem Bastler den schnellen Wechsel von Aktoren und Sensoren bei seinen Arduino-Experimenten erlauben sollen. Das ist beim Modellbahn-Zubehör aber weniger wichtig als elektrische Störfestigkeit.

Mit freundlichen Grüßen
LPW


hmarx
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Re: Anregungen Selbstbau Zubehör-Decoder

#7

Beitrag von hmarx »

LPW hat geschrieben:
Do 30. Jul 2020, 20:00
Ich vermisse beispielsweise Weichendecoder, die die Endlagen der Weichen überwachen und eine manuelle Änderung oder ein Versagen des Stellbefehls an die Zentrale zurückmelden können.
Wenn meine Arduino Weichensteuerung über I2C und Servotreiber PCA9685 den Weichenservo in Endstellung gebracht hat, dann liegen die Weichenzungen an den Backenschienen federnd an, die Polarisierung ist geschaltet und über S88N wird die Stellung an das Steuerprogramm auf dem PC gemeldet. Nur ein Schotterstein zwischen Weichenzunge und Backenschiene würde zu einem Bahnunfall führen. Damit kann ich leben. Staatsanwalt und Eisenbahnbundesamt erfahren nichts vom Unfall.
Was soll denn eine Weichenzungenüberwachung mit Railcom Rückmeldung und Auswertung kosten?
MicroBahner hat geschrieben:
Do 30. Jul 2020, 08:00
Ein PCA9685 ist z.B. auch nicht billiger - eher im Gegenteil. Und die Servos langsam drehen kann er auch nicht.
PCA9685 ist auch für ca. 3 € zu haben und hat schon 16 Steckplätze für Servokabel. Das Problem mit dem Einschaltzucken ist beim PCA9685 ganz einfach zu eliminieren durch Abschalten der Ausgänge und verzögertes Einschalten der Servoversorgungsspannung. Mir reichen 3 sec Weichenumlaufzeit aus. Man kann den Servo aber auch langsamer laufen lassen.

Viele Grüße
Heinz


LPW
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Re: Anregungen Selbstbau Zubehör-Decoder

#8

Beitrag von LPW »

Hallo Heinz,
hmarx hat geschrieben:
Do 30. Jul 2020, 22:08
Wenn meine Arduino Weichensteuerung über I2C und Servotreiber PCA9685 den Weichenservo in Endstellung gebracht hat, dann liegen die Weichenzungen an den Backenschienen federnd an, die Polarisierung ist geschaltet und über S88N wird die Stellung an das Steuerprogramm auf dem PC gemeldet. Nur ein Schotterstein zwischen Weichenzunge und Backenschiene würde zu einem Bahnunfall führen. Damit kann ich leben. Staatsanwalt und Eisenbahnbundesamt erfahren nichts vom Unfall.
Was soll denn eine Weichenzungenüberwachung mit Railcom Rückmeldung und Auswertung kosten?
von einer Weichenzungenüberwachung schrieb ich zwar nichts und ich habe ja selbst schon an anderer Stelle darauf hingewiesen, daß die Endabschaltung wegen der elastischen Kraftübertragung nur bedingt hilft.

Störende Schotterkrümel kann man auf der Modellbahn ziemlich gut vermeiden, verlorengegangene bzw. gestörte Digitalbefehle oder versagende Endabschaltungen sind dort deutlich wahrscheinlicher.

Mit freundlichen Grüßen
LPW


hmarx
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Re: Anregungen Selbstbau Zubehör-Decoder

#9

Beitrag von hmarx »

Hallo LPW,

mit verlorengegangenen bzw. gestörten Digitalbefehlen hatte ich noch kein Problem. Alle ankommenden Digitalbefehle werden zwischengespeichert und dann einzeln nacheinander abgearbeitet. Es spielt aber auch keine Rolle. Das Steuerprogramm kennt die aktuelle Weichenstellung. Bei falscher Stellung wird keine fehlerhafte Fahrstraße gestellt. Endabschaltung mittels Endschalter gibt es bei Servoantrieben nicht, das macht die Software und darauf ist Verlass. Wenn die Servospannung fehlt oder die S88 Rückmeldung nicht funktioniert gibt es eine akustische Fehlermeldung.

Viele Grüße
Heinz


Coder
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Re: Anregungen Selbstbau Zubehör-Decoder

#10

Beitrag von Coder »

Hi,

falls Du noch an Informationen interessiert bist, ich habe mir so etwas gebaut.

1. Preiswert
ca. 7€ pro Decoder (schaltet 4 Ausgänge, induktive oder ohmsche Lasten)

2. Einfach zu verdrahten
habe ich per 6-pol- Flachbandkabel realisiert

3. Flexibel durch Baukastensystem
Was soll das sein?
Mein System ist modular und beliebig erweiterbar (im Rahmen der elektr. Grenzen), d.h. ich verdrahte von einem zum nächsten Decocder über das 6.pol. Kabel. Stecker sind zwei (Ein- und Ausgang) der üblichen 2x3 Pfostenstecker auf der Platine.

4. Mit normalen DCC-Befehlen und –Signalen ansteuerbar
DCC wie auch Versorgungsspannung kommt über das Flachbandkabel.

5. Mehrere lokalen Systeme möglich, z.B. pro Modul
???

6. Möglichst weitgehende Verwendung von Arduino-Bibliotheken, z.B. NMRA-Decoder-Library
Davon habe ich nach Durchsicht der Bibliotheken Abstand genommen.
Programmierung in C++ unter VSCode, Nutzung des Arduino-IDE-Plugins für den ESP.
Rückmeldungen über Wifi sowie Diagnose möglich.
Decoder verfügt über 2 Adressen mit je 2 Ports.
Decoder ist programmierbar (über CVs für DCC-Kompativilität) bzgl. Funktion (Weichensteuerung (wechselseitige Ansteuerung von Port 0 und Port 1), On-/Off-Betrieb der einzeilnen Ports, Puls-Betrieb der einzelnen Ports, Lichteffekte einzelner Ports oder auch aller Ports kombiniert. Mehr fiel mir erstmal nicht ein.

Platinen habe ich fertigen lassen, darauf sitzt die Leistungselektronik und Signalabgriff. Auf diese wird ein ESP-01 aufgesteckt.

Gruß,
Jens

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