RE: Unsere Kinder und Vater Anlage(n)

#26 von PhilippJ_YD , 07.11.2020 17:29

Zitat

Hallo Zusammen,

vielen Dank für Eure Antworten und Bedankungen.

Zitat

Das nennen wir mal perfekte Nachwuchsförderung!


Andere würden es verbotene Kinderarbeit nennen…

Leider muss ich bei allen Bildern die Köpfe rausschneiden. Das ist manchmal gar nicht so einfach, weil die Bilder ja in erster Linie für das Familienalbum und nicht für das Internet gemacht werden.

Die schönsten Bilder kann ich leider gar nicht zeigen. Ich habe dann auch mal versucht das Gesicht zu verpixeln, aber das geht gar nicht.

In manchen Bildern musste ich auch ganze Bereiche löschen. Wenn Ihr genau schaut, dann seht Ihr z.B., dass das Fenster in manchen Bildern verschwunden ist. Dort standen einige Zeit Fotografien der Kinder…

Hardi




Haha, zum Thema Kinderarbeit hab ich auch eine kleine Anekdote. Es begab sich zu einer Zeit, dass mein jüngeres Ich sich ein Brot zu Abend machen wollte. Unglücklicherweise habe ich mir da durch mangelnde Aufmerksamkeit ein Stück von der Kuppe des rechten Daumens abgetrennt. Eigentlich nichts schlimmes, aber es blutet wie sau, sodass meine Eltern mich ins Krankenhaus gebracht haben. Bei der behandelnden Ärztin habe ich mich ausgemährt und vor allem darüber gejammert, dass ich nicht weiter arbeiten könnte. Betretenes Schweigen meiner Mutter, die Ärztin guckte skeptisch und fragte mich, was ich denn mit meinen etwa 11 Jahren arbeiten müsse. Die Aufklärung: Modellbahn aufbauen hat dann für ein bisschen Heiterkeit gesorgt, meine Eltern hatten sich aber auch nicht getraut, die Antwort vorweg zu nehmen

In diesem Sinne schön, dass ihr so viel Spaß beim Bauen hattet.


Gruß, Philipp


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RE: Unsere Kinder und Vater Anlage(n)

#27 von Stephan Tuerk , 07.11.2020 18:31

Da hab ich ja einen tollen Thread erst nach Monaten bemerkt.

Schon die erste Anlage bekommt 5 Sterne.


mfG Stephan Türk
Stammtische: Freitag, 12. April
ab 17:30 Uhr

genaue Termine für 2024 Freitag Fr. 12. April, Fr. 17. Mai , Fr. 07. Juni

http://www.mist55.de


 
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RE: Unsere Kinder und Vater Anlage(n)

#28 von Analogbahner , 07.11.2020 20:39

Du kannst ja auch eine Abdeck-Schablone digital auf die Gesichter setzen, vielleicht so ein Pappgesicht wie Bankräuber manchmal haben. Aber bitte nicht das Konterfei von Trump... dann doch lieber Pandabären oder so.


Gruß Analogbahner


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RE: Unsere Kinder und Vater Anlage(n)

#29 von Hardi , 07.11.2020 23:18


Gleisplan unserer Anlage


weil ich jetzt schon mal dabei bin wollte ich euch ein Bisschen zu dem Gleisplan zeigen.
Erstellt wurde der Plan mit dem Großartigen Programm WinTrack erstellt (Nein ich werde nicht von H. Schneider gesponsort). Damit kann man alles sehr detailliert planen und Überprüfen. Das ist besonders bei der 3-Dimensionalen Stapelung der Schienen wichtig.

Bei der Planung wollte ich eine Anlage bauen mit der möglichst viele Züge manuell gesteuert werden können ohne, dass es zu Kollisionen kommt. Bei der alten Bahn konnten nur vier Züge gleichzeitig fahren.
Die verschiedenen Strecken sollten natürlich untereinander verbunden sein damit man jeden Zug an jede Stelle fahren kann. Das war anfangs auch ein Spiel: „Wie kann man den Zug auf dem kürzesten Weg von A nach B fahren“. Das ist ganz schön kompliziert und erfordert gutes 3-dimensionales Verständnis.
Außerdem sollte die Anlage den vorhandenen Platz möglichst gut ausnutzen.

Im Plan sieht das so aus:


Das blickt keiner, nicht mal ich… Darum fangen wir von Unten an. Hier ist der Schattenbahnhof:


Er kann von zwei Seiten angefahren werden (Offene Enden im Plan). Die Züge können von beiden Seiten Ein- und Ausfahren. Momentan sind nur die rechten 7 Gleise vorhanden. Dieser Teil wurde direkt von der alten Anlage übernommen. Dieser Teil ist eigentlich unsichtbar. Mann kann die Züge aber durch Fenster in der vorderen Front sehen. So spart man sich die Kamera…


Auf der untersten Ebene können zwei Züge gleichzeitig fahren. Wenn man einen durch den Schattenbahnhof fahren löst sogar 3.


Die Bahnen sind Farblich kodiert. Orange = Schattenbahnhof. Rot und Lila sind zwei „Kreise“ welche mehr oder weniger auf der Ebene 0 fahren. Die lila Bahn steigt etwas an so dass sie im Rechten Teil über der Roten läuft.
Die gelben Schienen sind Verbindungsgleise. Mit ihnen kann man von einer Spur zur anderen kommen. Die Wendel Links Oben verbindet alle oberen Ebenen miteinander.



Darüber liegt diese Lage. Auch hier können zwei Züge fast unabhängig voneinander Fahren:


Der „dunkelgrüne Zug“ kreuzt die hellgrüne Bahn nur an einer Stelle (der Doppelkreuzungsweiche), wenn die grüne Weiche vorne auf Gerade steht. Es gibt aber noch eine zweite Doppelkreuzungsweiche welche hier nicht eingeblendet ist, weil sie eigentlich zur darunter liegenden Ebene gehört (siehe Bild oben).

Damit es hier nicht zu Kollisionen kommt haben meine große Tochter und ich ein Programm zur Kollisionsvermeidung geschrieben. Hier die Dokumentation dazu:


Die Züge werden angehalten in denen ihnen ganz klassisch der Strom abgedreht wird. Das wird über die mit „SK…“ Bezeichneten Bereiche per Relais gemacht. Ich wollte es so einfach wie möglich machen…
Das Ganze ist in C auf einem Microcontroller Programmiert.


Es hat einige Zeit bis es Funktioniert hat. Und der Plan ist offensichtlich auch nicht aktualisiert worden. Aber den versteht eh keiner.
Diese Steuerung hindert mich momentan daran in die Lokomotiven Gold-Caps einzubauen damit sie bei Stromunterbrechungen weiterfahren.

Auch in der obersten Ebene sind zwei Strecken vorhanden. Die dunkelblaue Spur ist dürchgängig über der Hellblauen. Diese Bahnen sind zum großen Teil überirdisch. Strecken im Tunnel werden von WinTrack mit Hellgrauem Rand gezeichnet.




Der zur Verfügung stehende Raum ist ziemlich gut ausgenutzt. Die Anlage steht auf Rollen und kann recht einfach verschoben werden (Orange Quadrate = Füße).


Sie ist in drei Segmente unterteilt welche zur Not einzeln transportiert werden können.

Wer sich die Konstruktion in WinTrack anschauen will kann sich die Datei von hier herunterladen.
[attachment=0]XXL2-Anlage79_Zus.Abstellgleis.zip[/attachment]
Man kann sie sicherlich auch mit der Demo Version von WinTrack betrachten. Dann Fehlen aber einige 3D Objekte.

Der Plan ist in sehr viele Zeichnungsebenen unterteilt welche man über das Menü einschalten muss wenn man alles sehen will. Hier die ersten paar Ebenen:


Hier habe ich mal alle Layer aktiviert:


Jetzt versteht Ihr vielleicht warum ich 2 Jahre lang für den Plan gebraucht habe. Aber es hat sehr viel Spaß gemacht.

Ich hoffe ich habe euch nicht gelangweilt…
Hardi


Haltet Euch unbedingt von diesen Seiten fern:
viewtopic.php?f=7&t=165060
https://wiki.mobaledlib.de/
sonst wird Eure Anlage niemals fertig…

Unsere Anlage findet Ihr hier:
RE: Unsere Kinder und Vater Anlage(n)

Dateianlage:
Sie haben nicht die nötigen Rechte, um die angehängten Dateien zu sehen

ToTo_MoBa hat sich bedankt!
 
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zuletzt bearbeitet 03.11.2023 | Top

RE: Unsere Kinder und Vater Anlage(n)

#30 von Analogbahner , 07.11.2020 23:41


Gruß Analogbahner


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RE: Unsere Kinder und Vater Anlage(n)

#31 von Moba_Nicki , 08.11.2020 09:40



Alle Infos zur MobaLedLib findet ihr hier: https://wiki.mobaledlib.de/


 
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RE: Unsere Kinder und Vater Anlage(n)

#32 von maybreeze , 08.11.2020 09:51

Irgendwie habe ich das Gefühl, dass Hardis Tag mehr als 24 Stunden hat: Familie, Beruf, Freunde, Anlage, MobaLedLib, Forenberichte ... klar, ein Tag hat 24 Stunden, die Nacht dann ebenso viele

Tolle Sache, vor allem, weil hier alle State-of-the-Art Hilfsmittel eingesetzt werden, sei es Planung, sei es Steuerung. Und ich denke auch, glücklich jene Kinder, die im positiven Sinn so vielfältig fordernde und fördernde Eltern haben.


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Klaus
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RE: Unsere Kinder und Vater Anlage(n)

#33 von Hardi , 09.11.2020 12:18


Unsere Eisenbahnelektronik


In diesem Beitrag möchte ich die verschiedenen elektronischen Komponenten unserer Modeleisenbahn kurz beschreiben. Es ist die zweite Anlage welche ich zusammen mit meinen Kindern baue.

Bei der ersten Bahn habe ich zunächst bewusst wenig Elektronik verwendet. Alle stationären Verbraucher wurden mit einzelnen Kabeln angeschlossen damit die Kinder ein Verständnis die Elektrik bekommen. Für jedes Haus wurde ein Kabel vom Schalter im Weichenstellpult zur Lampe im Haus verlegt. Dadurch haben sie erfahren ein Stromkreis funktioniert.
Auf die gleiche Art wurden auch die Weichenantriebe angeschlossen.

Nach der Fertigstellung der ersten Anlage mussten neue Aufgaben geschaffen werden. Darum haben wir Anfang 2016 mit der neuen Anlage begonnen.

Da die neue Anlage deutlich größer als die Alte ist mussten neue Konzepte für eine Steuerung entwickelt werden. Hier sind 143 Meter Schienen auf 5 Ebenen verteilt. Dabei wird jedes Gleis über Gleisbelegt Melder erfasst. Programme überwachen Kreuzungen, verhindern Kollisionen und regeln den Bahnverkehr. Und alle Lichter können einzeln gesteuert werden.

Tip: Alle Bilder können durch Anklicken in der Original Auflösung betrachtet werden.



1 Übersicht

Unsere Eisenbahnelektronik besteht aus verschiedenen selbst entwickelten Komponenten und einigen Standartmodulen. Die meisten Schaltungen nutzen einen Arduino kompatiblen Prozessor mit dem sehr flexible Funktionen möglich werden. Die Komponenten wurden selbst Entwickelt, weil diese viel billiger und gleichzeitig leistungsfähiger sind. Ein weiterer Vorteil ist die vereinfachte Verkabelung. Außerdem machen die Entwicklung und der Zusammenbau der Komponenten mir und den Kindern Spaß.

Das folgende Bild zeigt einen Überblick der verschiedenen Teile und deren Anschluss.


Abbildung 1: Überblick

Im unteren linken Teil befindet sich die Steuerung der Züge welche mit mehreren „Mobile Station 2“ von Märklin bedient werden. Zusätzlich können die Lokomotiven auch über Infrarot Handsender beeinflusst werden. Hier können durch Mehrfachbelegung der Tasten alle Funktionen einer Lok geschaltet werden. Die Verteilung der Kommandos aller Steuergeräte auf die verschiedenen Stromkreise Übernimmt die „MS2 Bridge“ . Die Elektronik steuert auch die LCD-Anzeige an welche die Daten der per IR Fernsteuerung gefahrenen Züge visualisiert.

Rechts unten ist das Weichenstellpult und daneben das Steuerprogramm dargestellt. Damit werden Weichen und Beleuchtungen geschaltet und die Positionen der Züge gezeigt. Der Betrieb der Anlage ist ohne das PC Steuerprogramm möglich. Dazu befinden sich im Weichenstellpult über hundert Schalter mit denen alles kontrolliert werden kann. Einige der Schalter verfügen über drei Stellungen. In der Mittelstellung ist der Automatikmodus aktiviert bei der Weichen und Stromkreise automatisch geschaltet werden.

Um die Anlage herum sind Not-Aus Taster verteilt mit denen bei Störungen sofort die Versorgungsspannung der Züge unterbrochen werden kann. Die Taster werden über eine nur zwei polige Leitung verbunden welche die Schalter einliest und die LEDs in den Tastern versorgt.

In dem stilisierten Gleisplan befinden sich die Gleis Belegt Melder (GBM) welche jede Schiene überwachen und an den CAN Bus melden. In dem Überblick sind nur 3 GBM gezeigt. In der unserer Anlage werden über 50 GBM Platinen verwendet (400 Eingänge). Das besondere an der Schaltung ist der geringe Preis (9€), die verzögerungsfreie Statusmeldung per CAN Bus und die freie Konfiguration der Empfindlichkeit und Haltedauer der Eingänge welcher durch den Einsatz eines eigenen Prozessors möglich wird. Außerdem kann man die Geschwindigkeit und Länge der Züge an jeder Stelle ermitteln.

An den Verbindungen zwischen zwei Stromkreisen befinden sich Stromkreis Umschalter (SK-Umsch.) welche dafür sorgen, dass beim Übergang von einem auf den anderen Kreis kein Kurzschluss entsteht. Das ist nötig, weil die Versorgung der Stromkreise über einzelne Märklin Gleisboxen realisiert ist welche zwar das gleiche Digitalsignal liefern aber nicht zueinander synchron arbeiten.

Zur Betätigung der Weichen gibt es eine zentrale Schaltung welche mit wenigen Transistoren über eine Matrix alle Weichen steuert. Elektrisch angesteuert werden die Weichen über ein einziges 20 poliges Flachbandkabel welches unter der Anlage verläuft. Die Adressierung der Weichen wird über lokale Platinen per Diode gemacht. Damit ist eine einfache und übersichtliche Verkabelung von sehr vielen Weichen und Magnetartikeln möglich. In der Anlage werden momentan 104 solcher Elemente verwendet.

Alle Lichter werden über ein 4 poliges Flachkabel von einem Arduino aus gesteuert (MobaLedLib). Dadurch ist es sehr einfach möglich individuell ansteuerbare Beleuchtungen zu realisieren. Die Häuser enthalten bis zu 15 RGB LEDs für die einzelnen Zimmer. Neben der Ansteuerung von RGB LEDs können auch normale LEDs, Glühbirnen und andere Verbraucher geschaltet werden. Die Helligkeit jedes einzelnen Ausgangs kann stufenlos eingestellt werden. Das kann so schnell erfolgen, dass Blitzlichter, Fernsehsimulationen oder andere Effekte möglich sind.

Die Kommunikation zwischen den verschiedenen Komponenten wird über einen CAN Bus realisiert. Dieses Bus System aus dem Automobilbau ist sehr leistungsfähig und zuverlässig. Zur Verbindung der Komponenten wird ein 6 poliges Flachkabel verwendet welches neben dem CAN noch 4 Leitungen für die 5V Versorgungsspannung der Komponenten enthält. Als Steckverbinder werden einfach zu montierende Pfostenstecker in Schneid-Klemm Technik benutzt.
Bei der MobaLedLib wird normalerweise auch der 6-polige Stecker verwendet. Damit es nicht zu Verwechselungen kommt verwenden wir für die Beleuchtung den 4-poligen Stecker. Dieser hat außerdem den Vorteil, dass er durch ein kleineres Loch in der Platte passt. Allerdings ist er deutlich teurer und schlechter zu beschaffen (Nur bei Conrad).

In den folgenden Abschnitten werden die einzelnen Komponenten im Detail beschrieben.


2 Weichenstellpult

Das Weichenstellpult zeigt einen stilisierten, drei dimensionalen Plan der gesamten Anlage. Der Schattenbahnhof wird nicht gezeigt, weil es sonst zu unübersichtlich würde.
Hier wird bewusst nicht die übliche Blockdarstellung des Vorbilds verwendet, weil:

  • mir diese nicht gefällt
  • es damit schwierig ist eine Anlage mit vielen Ebenen und verteilten Weichen zu visualisieren
  • man damit nicht die tatsächlichen längen der Strecken und Züge abbilden kann

Mit den im Weichenstellpult verbauten Schaltern werden die Weichen, Lichter und einige Sonderfunktionen gesteuert.
Für Zusatzfunktionen ist ein LCD-Display und ein Dreh/Drück Schalter vorhanden.
Die Belegung der einiger Gleise wird mit LED’s angezeigt (Wechselzuggleise).
Das Weichenstellpult ist nur über einen 14-poligen Stecker mit dem Zugsteuerrechner (Microcontroller) verbunden. Darüber wird die Versorgungsspannung (5V), I2C-Bus, CAN Bus, und einige diskrete Signale für den Dreh/Drück Schalter und die Schalterabfrage übertragen.
Das Weichenstellpult besteht aus einem Rahmen aus Buchenleisten und zwei Plexiglasplatten als Frontplatte. Zwischen die Plexiglasplatten ist das Bild der Anlage eingelegt. Die Schalter sind in die hinteren Platte geschraubt. Dadurch sind die entsprechenden Muttern und anderen Befestigungsschrauben von außen nicht sichtbar.

Abbildung 2: Weichenstellpult

Ohne zweite Scheibe und eingelegte Frontplatte sieht das ganze ziemlich wild aus:


Abbildung 3: Weichenstellpult ohne Frontplatte


2.1 Schalter

Zum Einlesen der Schalter wird eine Schalter / Dioden-Matrix verwendet welche vom Steuerrechner periodisch abgefragt wird.


Abbildung 4: Schalter / Dioden-Matrix

Dadurch benötigt man sehr wenige Leitungen zum Prozessor. In unserem Weichenstellpult werden zwei kaskadierte 4017 verwendet. Dadurch können 144 Schalter eingelesen werden. Für die MobaLedLib habe ich diese Schaltung erweitert und eine Platine entwickelt (https://wiki.mobaledlib.de/anleitungen/b...action_4017_300).

Auf diesem Bild sieht man die frei fliegenden Dioden der Matrix:


Abbildung 5: Frei fliegende Dioden-Matrix


Durch die Verwendung von farbigen Kabeln ist der Aufbau aber gar nicht so schwierig wie es aussieht.


3 Steuerung der Züge

Unsere Modelleisenbahn-Steuerung besteht aus mehreren „Mobile Stations 2“ mit den dazugehörigen Gleisboxen und den Infrarot Fernbedienungen aus 4 Startpackungen. Verbunden werden diese Komponenten über einen Arduino, welcher die CAN Busse der MS2/Gleisboxen miteinander verknüpft. Außerdem liest er die Signale der Infrarot Fernsteuerungen ein und gibt sie über den CAN Bus an die Gleis Boxen weiter.
Zur Visualisierung der IR Kommandos wird zusätzlich ein LCD-Display eingesetzt.
Dadurch entsteht eine preisgünstige Steuerung aus vorhandenen Komponenten mit denen sich auch eine größere Anlage steuern lässt.


Abbildung 6: Blockschaltbild MS2-Bridge

Und so sieht die Platine aus:


Abbildung 7: Platine MS2-Bridge


Beim Routing der Leiterbahnen habe mich meine Kinder unterstützt. Diese Knobelaufgabe macht uns viel Spaß.


3.1 Umgebaute Gleisboxen

Mit den in den folgenden zwei Bildern gezeigten Modifikationen kann die Versorgungsspannung und der CAN Bus aus der Gleisbox herausgeführt werden. Dabei bleiben die beiden Buchsen der Gleisbox für den Anschluss von MS2 frei und es wird kein Spezialstecker benötigt. Dabei geht natürlich die Garantie verloren.



Abbildung 8: Gleisbox mit CAN Anschlussstecker


Abbildung 9: Gleisbox Platine Unterseite

Hier sieht man die Komponenten unter der Anlage:


Abbildung 10: Gleisboxen und MS2-Bridge

3.2 Not Stopp Schalter

Rings um die Anlage sind Not Stopp Schalter angeordnet welche mit der Steuerelektronik verbunden sind. Wird einer dieser Taster betätigt, dann wird der Strom in allen Kreisen abgeschaltet. Als Rückmeldung wir ein langer Ton wiedergegeben und die Taster blinken.
Wenn man diese Funktion nutzt hat man in der Regel keine anderes Steuergerät greifbar. Man kann also nicht auswählen welche Stromkreise oder Lokomotiven wieder eingeschaltet werden sollen. Darum wird durch einen weiteren Druck auf einen dieser Taster die Versorgung wieder auf den vorangegangenen Zustand geschaltet. Es werden nur die Kreise wieder aktiviert welche vor dem abschalten aktiv waren.
Diese Abschaltung kann man auch mit der MS2 und der Infrarot Fernbedienung wieder rückgängig machen. Dabei werden die Kreise einzeln aktiviert.

3.3 LCD-Display

Neben den MS2 können auch 4 Märklin Infrarot Fernbedienungen zur Steuerung der Züge eingesetzt werden. Das ist super Praktisch, weil man sich so ein Teil einfach mal so in die Tasche stecken kann, wenn man nicht in der Nähe der MS2 ist.

Zur Visualisierung der Zustände wird ein 4-zeiliges LCD-Display verwendet:


Abbildung 11: LCD-Display mit Loknahmen

Beim Einschalten zeigt es eine nette Animation während das Programm darauf wartet das die MS2 gebootet haben. Die Grafik ist sehr einfach, weil das Display nicht Grafik fähig ist. Die Lok setzt sich aus selber definierten Schriftzeichen zusammen. Es freut mich jedes Mal beim Anschalten der Anlage.


Abbildung 12: Animierte Warte Anzeige

Mein Sohn hat mich darauf gebracht, dass die Lok das „Warte“ aus dem Bild schiebt.


4 Stromkreisumschalter

Unsere Anlage wird von drei Gleisboxen versorgt. Diese liefern zwar die gleichen Digitalinformationen aber die elektrischen Signale sind nicht Synchron zueinander. Jede Gleisbox versorgt einen Teil der Schienen. Mit dieser kleinen Schaltung wird verhindert das es zu einem Kurzschluss kommt, wenn eine Lok von einem Stromkreis in den nächsten wechselt. Dazu erkennt die Schaltung den Kurzschluss welchen der Schleifer beim Überfahren der Grenze auslöst super schnell und schaltet ein Relais um.


Abbildung 13: Stromkreis Umschalter


5 Gleisbelegt Melder

Mit dieser Platine werden die Positionen der Züge erkannt. Sie ist extrem einfach aufgebaut und trotzdem sehr flexibel. Die gante Arbeit übernimmt ein ATtiny84. Zusätzlich werden nur noch ein paar Widerstände und ein CAN Modul benötigt.


Abbildung 14: CAN Gleis Belegt Melder mit CAN Modul

So eine Schaltung kann 8 Abschnitte überwachen. Bei soll die gesamte Strecke lückenlos erfasst werden damit man auch liegen gebliebene Wagons erkennt. Dazu werden jeweils zwei Schienen über einen Kanal des GBM erfasst. Momentan ist erst 1/3 der Anlage mit Meldern bestückt. Dazu sind 21 GBM verbaut welche 168 Streckenabschnitte überwachen.

Die Verkabelung der GBM ist gar nicht so aufwändig. Zu den Schienen wird ein Flachkabel geführt bei dem für jeden Abschnitt eine Leitung abgeht.


Abbildung 15: Anschluss der Gleis Belegt Melder an die Schienen

Die Platinen sitzen immer direkt am Ort des Geschehens. Man findet sie überall unter der Anlage:


Abbildung 16: Gleis Belegt Melder 1

Wie viele Melder seht Ihr auf dem Bild oben?




Abbildung 17: Gleis Belegt Melder 2


Abbildung 18: Gleis Belegt Melder 3 und Relais Platine

Die Zuleitungen zu den Schienen können sehr dünn sein, weil sie keinen Strom führen müssen. Die Dioden welche verhindern, dass die Spannung an der Messschiene zu sehr von der anderen Schiene abweicht sind direkt unter das C-Gleis gelötet. Bei den meisten anderen Schaltungen sitzen die Dioden auf der Platine. Dadurch wird diese deutlich größer und die Kabel müssen relativ dick sein.

Ein weiterer Vorteil unserer Lösung ist, dass beide die Schiene auch ohne angeschlossenes Kabel die volle Spannung führen. Der Spannungsabfall an der Messschiene ist durch zwei antiparallel geschaltete Dioden mit 0.7 V sehr gering. Bei den üblichen Schaltungen werden Optokoppler zur Trennung der Eingänge eingesetzt. Hier muss der Spannungsabfall mindestens 1.6V sein.

Durch den Einsatz eines Microkontrollers kann eine viel kleinere Spannung detektiert werden. Diese ist außerdem über das Programm konfigurierbar. Damit kann man die Schaltschwelle frei definieren.
Das ist gerade bei schmutzigen Rädern und Schienen sehr praktisch. Außerdem ist im Programm ein Filter implementiert mit dem kurze Störungen eliminiert werden.

Die externen Dioden haben noch einen weiteren Vorzug. Dadurch kann die Schaltung erkennen, wenn die Leitung zur Schiene unterbrochen ist und eine Fehlermeldung erzeugen. Normalerweise würde der betroffene Abschnitt einfach nicht mehr detektiert ohne dass man was davon merken würde.

Im C-Gleis können die Dioden sehr einfach untergebracht werden:


Abbildung 19: Umgebaute Weiche von Unten

Bei Weichen müssen zusätzliche Kabel eingebaut werden und die Schienen getrennt werden damit man die Weiche vollständig Überwachen kann.

Hier sieht man die getrennten Schienen:


Abbildung 20: Getrennte Schienen


Abbildung 21: Trennen der Schiene mit Diamant Scheibe

6 Weichen / Magnetartikel Ansteuerung

Die Ansteuerung der Weichen, der bistabilen Relais und anderer Magnetartikel wird über eine Transistor Matrix gelöst welche aus 8 PNP und 32 NPN Leistungstransistoren besteht. Damit können 256 Spulen angesteuert werden. Bei einer konventionellen Ansteuerung würden dafür 256 Halbleiter benötigt. Die Transistoren bilden 8 Zeilen und 32 Spalten. Noch effektiver wäre eine Quadratische Matrix mit 16 Zeilen und 16 Spaltentransistoren gewesen, aber die Anordnung ist so „gewachsen“.


Abbildung 22: Matrix zur Ansteuerung der Weichen und Magnetartikel

Jede Spule kann durch aktivieren der entsprechenden Zeile und Spalte einzeln angesteuert werden. Das gleichzeitige Umschalten mehrerer Spulen ist damit nicht möglich. Das ist aber auch nicht nötig, da die Spulen nur 50ms lang angesteuert werden können die Weichen nacheinander, ohne merkliche Verzögerung, geschaltet werden.
Das sequenzielle Ansteuern der Ausgänge bietet einige Vorteile:
  • Der Maximale Stromverbrauch ist gering (Genau ein Spulenstrom). Bei gleichzeitiger Ansteuerung mehrere Aktuatoren muss die Stromversorgung so dimensioniert werden, dass alle Spulen versorgt werden können.
  • Der Strom kann mit einer einzigen Schaltung überwacht werden (Kurzschlussschutz).
  • Mit einer zusätzlichen Schaltung kann die Einschaltdauer zusätzlich begrenzt werden was während der Softwareentwicklung wichtig ist. Normalerweise steuert das Programm die Zeiten.
  • Der Aufwand zur Ansteuerung der Transistoren vom Mikrokontroller aus ist gering. Es können Demultiplexer IC’s verwendet werden (54HC238 und 54HC4514). Dadurch werden nur 8 Datenleitungen zur Ansteuerung benötigt.
  • Die Matrix kann auch zur Messung der Weichenstellung benutzt werden. Das habe ich aber noch nicht Implementiert.

Die Dioden in Reihe zu den Spulen verhindern Fehlerstöhme durch nicht aktive Spulen.

Das folgende Bild zeigt einen Teil der Elektronik mit 8 Zeilentransistoren (Links) und 16 Spaltentransistoren (Rechts). Die Schaltung wurde später mit einer zweiten Platine mit 16 zusätzlichen Spalten erweitert.


Abbildung 23: Weichenansteuerung Platine


6.1 Einfache Verkabelung der Weichen über Flachbandkabel

Zur Ansteuerung aller Magnetartikel werden 40 Leitungen benötigt (8 Zeilen und 32 Spalten). Die Elektronik wird in der Mitte der Anlage positioniert. Von dort aus gehen sternförmig zwei 20-polige Flachkabel zu den verschiedenen Teilen der Anlage. Diese enthalten jeweils die 8 Zeilenleitungen und einige der Spaltenleitungen. Diese sind so verteilt, dass auf jedem Pfad noch Reserven vorhanden sind. Die Flachkabel sind im folgenden Bild mit blauen Linien gezeigt.


Abbildung 24: Sternförmige Verkabelung mit Flachkabeln

Zum Anschluss der Magnetartikel werden kleine Lochraster Platinen verwendet welche an die Flachkabel angesteckt werden. Auf diesen Platinen befinden sich die Dioden zur Verhinderung der Fehlerstöhme und drei polige Stecker für die Weichen. Die Dioden werden so Platziert, dass die entsprechende Weichennummer adressiert wird. Sie werden also zum Kodieren der Adresse benutzt.

Solche Anschlussplatinen werden an verschiedenen Stellen unter der Anlage eingesetzt. Im Bild oben befinden sie sich an den Knotenpunkten der Schwarzen Leitungen welche zu den Weichen führen.


Abbildung 25: Anschlussplatine für Weichen

Die blauen und gelben Leitungen im Bild oben führen direkt zu den Märklin Weichenantrieben.
Das Signal für alle Weichen kommt über das 20-polige Flachkabel.

Hier ein Bild einer anderen Anschluss Platinen. Hier sieht man, dass das Flachkabel nur durchgeschleift ist:


Abbildung 26: Anschlussplatine für Weichen mit durchgeschleiftem Flachkabel


Abbildung 27: Anschlussplatine für Weichen unter dem Bahnhof

Für diese 5 Weichen ist nur ein 10-poliges Flachkabel verwendet worden. Mit den 10 Adern werden 10 Spulen betätigt. Auf dem Bild sieht man schön die Dioden Der Matrix.


Abbildung 28: Anschlussplatine für Weichen 10-poliges Kabel

Hier ist eine Anschlussplatine auf der zusätzlich bistabile Relais untergebracht sind. Mit den Relais kann der Strom in einigen Abschnitten abgeschaltet werden. Darüber sind zwei Gleis Belegt Melder Platine und daneben eine Stromkreis Umschaltung:


Abbildung 29: Anschlussplatine für Weichen mit Relais

7 Lichtsteuerung

Die Verwendung von RGB LEDs bietet faszinierende Möglichkeiten zur Beleuchtung einer Modelleisenbahn:
  • Unendliche Anzahl von Lichteffekten - Helligkeit und Farbe jeder LED kann individuell und dynamisch vorgegeben werden.
  • Einfachste Verkabelung - Die Objekte (Häuser, Ampeln, ...) werden einfach in eine Mehrfachsteckdose gesteckt.
  • Extrem Günstig - 100 LEDs zum Preis von drei "normalen" LEDs vom Modellhändler
  • Bis zu 256 RGB LEDs (768 Kanäle) können von einem Arduino gesteuert werden
  • Die Ansteuerung anderer Komponenten ist ebenso einfach möglich
  • Eigenständiger Betrieb oder vernetzt mit anderen Komponenten möglich

Auf unserer Anlage werden alle Lichter über eine einzige Signalleitung von einem Arduino gesteuert. Das ist möglich durch den Einsatz von Schaltungen welche auf dem Baustein WS2811 oder WS2812 basieren. Diese Bausteine ermöglichen eine ungeahnte Vielfalt an Beleuchtungsszenarien mit minimalem Verkabelungsaufwand. Alle stationären Lichter einer Modelleisenbahn lassen sich damit zur Nachbildung wirklichkeitsgetreuer Landschaften dynamisch steuern.

Abbildung 30: WS281x
(Links eine RGB LED (8 Cent), Rechts ein Modul zum Ansteuern von 3 „normalen“ LEDs (12 Cent))

Damit sind belebte Häuser mit verschiedenen Zimmern und laufenden Fernsehgeräten möglich. Die Farbe und die Helligkeit der Lichter kann individuell konfiguriert werden. Es können Straßenlaternen angesteuert werden welche nacheinander angehen und erst langsam die volle Leuchtkraft erreichen und ab und zu flackern. Blinklichter in Fahrzeugen und wechselnde Zustände einer Ampel sind einfach genauso möglich. Es können auch zufällige Effekte wie Flammen und Disco Scheinwerfer erzeugt werden. Der Rauchgenerator eines Hauses oder ein Soundchip kann ebenso geschaltet werden. Das sind nur einige mögliche Beispiele. Mit kleinen Programmteilen können weitere Effekte hinzugefügt werden. Eine Vielzahl der Möglichkeiten ist bereits implementiert und kann einfach konfiguriert werden.

Dazu findet Ihr alles hier:
viewtopic.php?f=7&t=165060&sd=a&start=0
und hier:
https://wiki.mobaledlib.de/doku.php


8 Computersteuerung

Ich will die Computersteuerung der Züge natürlich auch selber programmieren. Bis jetzt gibt es aber erst ein Programm mit dem man die Positionen der Züge darstellen kann. Das war auch schon sehr Aufwändig, weil die Rückmeldungen in einer 3-dimensionalen Darstellung angezeigt werden.


Abbildung 31: Untere Ebene mit Beschriftungen


Abbildung 32: Mittlere Ebene

Man kann die verschiedensten Parameter der Darstellung verändern. Hier ist die Anzeige des Hintergrundbildes stärker hervorgehoben.


Abbildung 33: Mittlere Ebene mit intensiverem Hintergrund

Man kann zwischen verschiedenen Hintergrundbildern umschalten. Ein schöner Gag.


Abbildung 34: Hellblaue Ebene im Winter

Es kann auch richtig heiß auf der Anlage werden:


Abbildung 35: Dunkelblaue Ebene nach der Klimakatastrophe

Die Entwicklung an dem Programm ist erst mal für unbestimmte Zeit eingefroren wegen der MobaLedLib.


Jetzt ist erst mal genug von unserer „Kinder und Vater“ Anlage gezeigt worden. Ich muss mich mal wieder meinem Baby der MobaLedLib befassen sonst bekomme ich noch Ärger mit den Kollegen…


Edit: Zum Weichenstellpult und Weichenansteuerung habe ich schon vor einiger Zeit einen eigenen Thread gemacht:
viewtopic.php?t=166433

Hardi


Haltet Euch unbedingt von diesen Seiten fern:
viewtopic.php?f=7&t=165060
https://wiki.mobaledlib.de/
sonst wird Eure Anlage niemals fertig…

Unsere Anlage findet Ihr hier:
RE: Unsere Kinder und Vater Anlage(n)


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RE: Unsere Kinder und Vater Anlage(n)

#34 von maybreeze , 09.11.2020 12:32

Perfektes Modellbahn-Homeschooling, Hardi, ich hoffe, wir werden nicht am Internationalen Tag der Modellbahn (2. Dezember) geprüft


Liebe Grüße aus Wien
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RE: Unsere Kinder und Vater Anlage(n)

#35 von Saryk , 09.11.2020 13:19

Steuerung aus der Box? Nö.
Steuerung mit verfügbaren Aftermarket Sachen?
Nö, Hardi baut sich die Platinen dafür selber. Und ist der Flachband-Master-of-Disaster. Ehrlich gesagt kein Wunder dass dein Sohn die MLL Platine quasi im Schlaf bestückt wenn Papa die Steuerung der ganzen Modellbahn selber lötet (lässt).

Grüße,
Sarah


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RE: Unsere Kinder und Vater Anlage(n)

#36 von Analogbahner , 09.11.2020 18:42

OMG!

Ich stelle jetzt mal eine ehrliche Frage: dürfen die Kinder auch mal alleine und unbeaufsichtigt an die Anlage???


Gruß Analogbahner


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RE: Unsere Kinder und Vater Anlage(n)

#37 von Hardi , 09.11.2020 19:20

Hallo Jochen,

ja natürlich dürfen sie das. Interessanterweise will mein Sohn das gar nicht mehr. Früher ist er immer mit seinen Freunden in den Keller gegangen. Sie haben auch mal zusammen Platinen gelötet.

Ich vermute, dass die Anlage immer wertvoller wird je mehr er selber daran gemacht hat. Darum hat er vermutlich Angst, dass seine Freunde was kaputt machen. Dabei ist das explizit eine Spielbahn. Und auch wenn mal eine Lok abstürzt ist das kein Problem, dann wird sie wieder repariert.

Auch meine Damen sind immer mal wieder mit ihren Freundinnen in den Keller gegangen und haben mit ihnen gebastelt. Es hat mich sehr gefreut, wenn ich abends von der Arbeit heimgekommen bin und wieder was Neues gesehen habe.

Uns besuchen auch regelmäßig die Enkelkinder unseres Nachbarn damit sie Spielen können.

Wenn Du willst, dann kannst Du auch gerne mal kommen…

Das gilt natürlich auch für alle anderen Spielkinder hier im Forum.

Hardi


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RE: Unsere Kinder und Vater Anlage(n)

#38 von maybreeze , 10.11.2020 10:15

Zitat


(...) Wenn Du willst, dann kannst Du auch gerne mal kommen… (...)




wenn nicht gerade Corona wär ... ich käme glatt und schau' auch gleich im Kellertaunus vorbei ... wenn's halt nicht so weit wäre, so schnell mal am Nachmittag geht leider nicht


Liebe Grüße aus Wien
Klaus
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RE: Unsere Kinder und Vater Anlage(n)

#39 von piefke53 , 10.11.2020 10:22

Servus!
[user]Hardi[/user], ich hab dann auch mal 'nen Hinkelstein reingeworfen ... schon gewaltig, was Du mit Deinen (jetzt nicht mehr so) Lütten da gebaut hast. Und super, dass alle mitgemacht haben.


Freundliche Grüße aus Niederösterreich
Fred



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RE: Unsere Kinder und Vater Anlage(n)

#40 von Saryk , 10.11.2020 16:39

Zitat

[...] Hinkelstein reingeworfen ...



Der nächste, der Sachen in Threads wirft.


Auf das angebot mit dem bei dir aufschlagen, Hardi, komme ich bestimmt mal zurück

grüße,
Sarah


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RE: Unsere Kinder und Vater Anlage(n)

#41 von Analogbahner , 11.11.2020 17:15

Zitat

[user]Hardi[/user], ich hab dann auch mal 'nen Hinkelstein reingeworfen ...(...)



Hauptsache, es liegt kein Druide darunter...


Gruß Analogbahner


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RE: Unsere Kinder und Vater Anlage(n)

#42 von Hardi , 24.11.2020 11:56

Eine bunte Kuh,

diese bunte Kuh hat mich vor knapp drei Jahren darauf gebracht die MobaLedLib zu schreiben.


Damals habe ich meine Tochter (sie war gerade 15 geworden) gefragt was wir den zusammen basteln könnten.
Darauf die Antwort:

„Eine bunte Kuh“

Was soll denn das sein ?!?

„na eine bunte Kuh“…

O.K. daraufhin haben wir eine Kuh ausgesägt, sie vorschriftsmäßig bunt angemalt und WS2812 LEDs außen rum getackert und dann zusammen ein paar Effekte programmiert. Auf dem Bild sieht man den Regenbogen Effekt bei dem die Farben des Regenbogens langsam wandern.
Über eine Infrarot Fernbedienung können noch andere Muster abgerufen werden. Eins davon ist eine Kuh-kucksuhr. Hier sind die LEDs die Zeiger einer Uhr welche die tatsächliche Uhrzeit zeigen. Natürlich kann die Kuh auch Muhen. Dazu ist ein MP3-TF-16P Sound Modul eingebaut.
Rechts daneben ist der Uno der die Kuh steuert.

Das hat mich auf die Idee gebracht, dass man mit den WS2812 LEDs auch die Häuser der Moba beleuchten könnte…

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RE: Unsere Kinder und Vater Anlage(n)

#43 von SBB IC , 02.12.2020 19:57

Hallo Hardi, mein 100ster Beitrag nun bei dir, dort ist er sicherlich gut aufgehoben .
Auch wenn ich länger nichts mehr geschrieben habe, habe ich immer brav mitgelesen und gestaunt, was du da mit Deinen Kindern auf die Beine gestellt hast, insbesondere die Technik fasziniert mich immer wieder. Auf allerhöchstem Niveau!
Mach weiter so!

Liebe Grüße,
Timon


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RE: Unsere Kinder und Vater Anlage(n)

#44 von Hardi , 02.12.2020 20:12

Hallo Timon,

vielen Dank für das Lob und dafür, dass Du Deinen 100sten Beitrag für uns verwendest.

Die bunte Kuh hat inzwischen Gesellschaft von einer Kuh mit leuchtenden blauen Augen bekommen:


Mehr dazu gibt es hier:
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RE: Unsere Kinder und Vater Anlage(n)

#45 von SBB IC , 02.12.2020 20:20

Hallo Hardi,
das mit den Löchern in der Anlage kenne ich. Besonders weil ich in einem Verein baue ist das für die kleinen Besucher immer wieder schön . Ich versuche sie, auch so oft wie möglich mit dem Arduino zu machen. Ist erstens billiger und zweitens hat man viel mehr Möglichkeiten, wie wenn man die Aktion auf einen Schaltdecoder legt. Die Kuh erinnert mich irgendwie an die Milka-Kuh bei uns im Verein, die von einem Fotografen abgelichtet wird. Man munkelt, dass Milkas neuesten Bilder von uns stammen . Spaß beiseite, die leuchtenden Augen: Steckt bestimmt auch im modellbauerischen sacke viel Arbeit drin. Allerhöchster Respekt an Lorenz und an Dich.

Viele Grüße


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Timon

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RE: Unsere Kinder und Vater Anlage(n)

#46 von Hardi , 02.12.2020 21:53

Hallo Timon,

Lorenz ist verantwortlich für die ganze Arbeit an der Kuh. Ich habe sie fix und fertig bekommen und weiß nicht einmal ob sie eine LED hat welche in einem durchsichtigen Körper steckt oder ob nur die Augen LEDs haben.

Auf der Anlage platziert hat sie dann mein Sohn…

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#47 von Moba_Nicki , 03.12.2020 07:44

Zitat

Hallo Timon,

Lorenz ist verantwortlich für die ganze Arbeit an der Kuh. Ich habe sie fix und fertig bekommen und weiß nicht einmal ob sie eine LED hat welche in einem durchsichtigen Körper steckt oder ob nur die Augen LEDs haben.

Auf der Anlage platziert hat sie dann mein Sohn…

Hardi



Hallo Timon und Hardi

die Augen der Kuh wurden mit einem sehr feinen Bohrer aufgebohrt und die LED ist in einem Loch im Hals der Kuh versteckt. Die Abstrahlfläche der LED ist dabei in Richtung der Augen ausgerichtet.
Anschließend wurde die Kuh noch lackiert und bemalt um ihr ein natürliches Aussehen zu verpassen.

Schöne Grüße
Dominik


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RE: Unsere Kinder und Vater Anlage(n)

#48 von Saryk , 03.12.2020 09:35

Ich find die blaue person daneben irgendwie sehr viel interessanter... acuh wenn das nichts mit Beleuchtung zu tun hat


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#49 von Hardi , 03.12.2020 10:24

Hallo Sarah,

hast Du schon mal in den Spiegel geschaut ob sich Deine Haut auch langsam verfärbt? Der Prozess geht recht langsam so dass einem das evtl. erst auffällt im Vergleich mit einem älteren Bild…

Die Figuren hat mein Töchterlein bemalt. Sie hatte offensichtlich keine Lust mehr auf „Normal“…

Hardi

P.S.: Jetzt weiß ich auch warum meine Überschriften immer Blau sind…


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#50 von Matthias_h0 , 04.12.2020 15:33

Hallo Hardi,
Eure Anlage gefällt mir sehr gut.
Ich finde es unglaublich, wie viele Steuerungskomponenten du selbst entwickelt hast.
Besonders die Schaltung für die Weichenantriebe finde ich unglaublich genial. Da ich auch ein paar C- Gleis Weichenantriebe habe, werde ich das auch mal ausprobieren. Ich wollte sowieso mal ein Weichenstellpult bauen...
Vielen Dank, dass du deine Anlage hier gezeigt hast!
Viele Grüße,
Matthias


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