JKRS-Modellbahntreff :: Thema anzeigen - ARDUINO - Schaltung von Fahrstraßen per Knopfdruck
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 ARDUINO - Schaltung von Fahrstraßen per Knopfdruck

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gaulois
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Beitrag 1 von 39
BeitragVerfasst am: 03 Okt 2018 8:13    ARDUINO - Schaltung von Fahrstraßen per Knopfdruck  Antworten mit Zitat Nach oben

Hallo zusammen,
ich eröffne mal einen thread für das Thema Fahrstraße. Alles zur Fahrstraßenschaltung bitte hier hinein, dann findet man sich später schneller zurecht.

Eigentlich erscheint das Thema recht einfach, kann aber durchaus kompliziert werden, je nach dem, was die Fahrstraße alles können muss.

In der Grundversion muss ja nur auf einem Eingangspin ein Signal abgefragt werden. Wird ein Knopf gedrückt (oder sonst ein Schaltmechanismus ausgelöst, z. B. durch Gleiskontakt), wird eine Reihe von Weichen und Signalen geschaltet, die vordefiniert sind. So kann man durch verschiedene Knöpfe im Gleisschaltbild verschiedene Fahrstraßen automatisch schalten lassen.

Das esetzt nicht nur eine einfache Diodenmatrix, sondern ermöglicht z. B. auch das nacheinander Schalten der Weichen und Signale, sodass man die Stellvorgänge schön beobachten kann. Letzters hat Sinn, wenn man mit Servos die Weichen schön langsam schaltet.

An die Ausgänge des Arduino, die die Schaltfunktionen übernehmen, muss man wegen der Stromstärken, die die Peripheriegeräte benötigen unbedingt mit Relais oder Optokopplern arbeiten. Diese gibt es für überschaubares Geld zu kaufen, auch speziell für den Arduino.

Vielleicht stellen wir hier demnächst entsprechende Fahrstraßen und die zugehörigen Codes vor Question




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Beitrag 2 von 39
BeitragVerfasst am: 03 Okt 2018 10:57    ARDUINO - Schaltung von Fahrstraßen per Knopfdruck  Antworten mit Zitat Nach oben

... wie ich in einem Parallel-Forum gerade gesehen habe, habe ich vergessen, auf einen Aspekt hinzuweisen, der den Arduino gegenüber der herkömmlichen Diodenmatrix unschlagbar erscheinen lässt: Die Fahrstraßensicherung.

Der Programmcode kann selbstverständlich genutzt werden, um bei einem Ereignis (Taste gedrückt, herankommender Zug identifiziert etc.) vor dem Stellen einer Fahrstraße und der Freigabe mittels (virtuellem) Signal noch eine Sicherheitsprüfung vorzunehmen (ist noch eine andere Fahrstraße aktiv, also noch nicht aufgelöst).

Das ermöglicht den virtuellen Einsatz von Weichenschlüsseln, Fahrstraßenverschlüssen etc. Ein weites Feld, auf dem man sich da austoben kann...

Der thread, auf den ich mich als Quelle der Inspiration beziehe ist dieser:

https://www.stummiforum.de/viewtopic.php?f=21&t=150917

Diskutieren würde ich aber trotzdem gerne im JKRS...




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Beitrag 3 von 39
BeitragVerfasst am: 13 Okt 2018 13:05    ARDUINO - Schaltung von Fahrstraßen per Knopfdruck  Antworten mit Zitat Nach oben

Hallo zusammen,
das Thema ist viel aufwändiger, als man glaubt. Ich habe ja auf meiner Anlage einen kleinen Ablaufberg, der auch losgelöst von der Anlage betrieben werden könnte. Er umfasst

- zwei Gleise der Ein-/Ausfahrgruppe,
- zwei Ausziehgleise, von denen eines eigentlich das Abstellgleis vom Landhandel ist (wenn er da bleibt),
- das Berggleis,
- fünf Richtungsgleise und
- ein Ausfahrgleis in die Ein-/Ausfahrgruppe

Nix besonders großes also, man braucht aber allein schon vier Arduini für die 80 Ein-/Ausgangspins, die benötigt werden, da sind die Pins für die Serielle Schnittstelle noch nicht mit berechnet:



Unglaublich, oder? Dafür könnte so ein Steuerungsprogramm dann aber auch Fahrstraßen sperren, also Weichen verschließen, unterbinden, dass auf ein belegtes Gleis gefahren wird etc.

Eine schlichte Diodenmatrix für die Weichenstelungen hat da weniger Möglichkeiten.

Da jetzt die Parameter gesetzt sind, die es zu verwalten gilt, kann in einem nächsten Schritt der Code für die Definitionen geschrieben werden. Dann braucht man eine Routine, die den Ist-Zustand turnusmäßig auswertet und die zulässigen Schaltbefehle durchführt oder zurückmeldet, dass wegen einer Fahrstraßensperrung, wegen eines Gleisüberlaufs etc. das nicht möglich ist.

Das ist dann die eigentliche Herausforderung.

Der Entkuppler und eine Geschwindigkeitsmessung etc. sind da noch nicht drin.




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Beitrag 4 von 39
BeitragVerfasst am: 13 Okt 2018 13:38    ARDUINO - Schaltung von Fahrstraßen per Knopfdruck  Antworten mit Zitat Nach oben

Damit das ganze hardwareseitig funktioniert, müssen alle Eingänge der beteiligten Rechner mittels eines hochohmigen Widerstandes auf HIGH gezogen werden, damit ein Gleisanschluss, ein Taster etc. wie üblich auf Masse geschaltet werden können.

Die Ausgänge an die Weichenmotoren oder Weichenspulen sind über Relaiskarten zu gestalten, wegen der entsprechenden Stromstärken. Bei Servos ist das ggf. anders.

Das Programm soll z. B. das Stellen einer Weiche in den Richtungsgleisen unterbinden, wenn ein bestimmter Bereich des Ablaufberges auf der Talseite von einem Waggon belegt ist, damit nicht unter dem Wagen ein Stellvorgang ausgelöst werden kann.

Ich habe mich noch nicht entschieden, ob die Prüfung, ob Weichen verschlosssen oder Fahrstraßen noch nicht aufglöst sind, vom sendenden oder vom empfangenden Arduino durchzuführen ist und auch nicht, ob ich mit einem Token-Ring oder mit einer Sternstruktur arbeiten soll. Das kommt ggf. auf einen Versuch an, was schnell genug ist.

Die Schaltung frisst so oder so wohl 5 Arduini, es sei denn man verzichtet auf die LED-Darstellung im Stellpult. Diese wäre aber schon schön zu haben, daher möchte ich diese auch berücksichtigen.

Interessant wird sicher auch der dezentrale code, der auf jedem der Rechner anders sein wird und über die serielle Schnittstelle Informationen austauschen soll, damit bestimmte Ereignisse bestimmte Aktionen aufrufen.

Die ersten Schritte dazu sind etwas mühselig, ich hoffe, wenn das erst mal im Aufbau ist, dass sich dann die weiteren Schritte als leichter entpuppen. Mal sehen. Jetzt ist erst mal ein Konzept zur Aufteilung der Ein- und Ausgänge an verschiedene Rechner gefragt, u. a. auch, damit man nicht so viele Drähte vom Stellpult zu den Segmenten und zwischen den Segmenten schicken muss.

Da sind ein ruhiger Kopf und etwas Zeit gefragt...




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Beitrag 5 von 39
BeitragVerfasst am: 13 Okt 2018 17:55    ARDUINO - Schaltung von Fahrstraßen per Knopfdruck  Antworten mit Zitat Nach oben

Hallo Gerd,
bei meinem Steuerungsprogramm kann ich während eines automatischen Betriebsablaufs mit mehreren Zugeinheiten durch einfachen Klick eingreifen. Zum Beispiel ein Signal von grün auf rot stellen; eine Blockstrecke sperren - was sichtbar farbig auch zu sehen ist; Deinen Ablaufberg für andere Züge sperren, alles ohne Aufwand und übersichtlich.

Ich bin der festen Überzeugung - Deine Anmerkungen lassen es auch schon erahnen - das Steuern mit Arduino als Plattform, wird am Ende möglicherweise teurer wie vorgesehen, umfangreicher im Aufbau und nicht so komfortabel zu handhaben sein.

Über all dass, was zu diesem Thema angeboten wird, bin ich sehr enttäuscht. Mittlerweile könnte ich mir einfachere aufzubauende Systeme vorstellen.




Gruß Alois
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Beitrag 6 von 39
BeitragVerfasst am: 14 Okt 2018 8:33    ARDUINO - Schaltung von Fahrstraßen per Knopfdruck  Antworten mit Zitat Nach oben

Hallo Alois,
ich glaube nicht, dass es teurer wird, denn die Bautele sind alle "Pfennigsartikel". Der Punkt bei meiner Bahn ist auch, dass ich daran Spaß habe, so ein System selbst aufzubauen.

Zugegeben: Der Programmieraufwand ist recht hoch, nicht kompliziert, aber zeitraubend, weil man alle möglichen Objekte erst mal "griffig" benennen muss. Während die Namen von Objekten im Array und an den Pins jetzt schon 100 Zeilen Code einnehmen, hat die eigentliche Programmierung weit weniger.

Anders als bei Dir ist hier das Ziel, ohne PC, also auch ohne Maus fahren zu können mit einem echten Stellpult statt eines Stellpults auf dem Monitor und trotzdem die Sicherheitsaspekte nicht zu vernachlässigen (sonst ginge ja auch eine Diodenmatrix).

Ich bin schon fleißig am Tippen, aber noch nicht so weit, dass ich was zeigen kann. Ich find's aber gerade auch spannend, sich in die möglichen Betriebssituationen hineinzudenken und Sicherheitsaspekte eben zu berücksichtigen, wobei bei mir dann ja auch noch "Grenzen" zwischen den einzelnen Anlagenteilen zu beachten sind, der Ablaufberg ist eine Einheit (auf mehreren Segmenten), die vom Bahnhof getrennt verwaltet wird, aber im Bahnhof später auch Sicherheitsmechanismen auslösen muss (damit nix in ein volle Einfahrgleis reinfährt). Auch noch ein spannendes Thema ...




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Beitrag 7 von 39
BeitragVerfasst am: 14 Okt 2018 10:32    ARDUINO - Schaltung von Fahrstraßen per Knopfdruck  Antworten mit Zitat Nach oben

Hallo Gerd,
« heckmal » hat folgendes geschrieben:
Mittlerweile könnte ich mir einfachere aufzubauende Systeme vorstellen.

noch ein Schlusswort zu meinen Anmerkungen:
- OK und Verständniss zu Deinem Spass an der Freud "dass ich daran Spass habe" - desgleichen wie bei mir: das Umprogrammieren bei Fahrstraßen etc.

Mit ...einfachere aufzubauende Systeme... dachte ich an jene, denen es immer noch zu kompliziert ist.




Gruß Alois
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Beitrag 8 von 39
BeitragVerfasst am: 14 Okt 2018 11:01    ARDUINO - Schaltung von Fahrstraßen per Knopfdruck  Antworten mit Zitat Nach oben

Hallo Alois,
alles gut, das muss ja nicht jeder so machen wollen wie ich. Für mich ist das der Versuch, einen Weg zu einer maßgeschneiderten Lösung zu finden, die mit weniger finanziellem Aufwand und dafür mehr Hirnschmalz verbunden ist.

Ich hab ja schon mal erwähnt, dass ich zur Moba eigentlich gekommen bin, weil ich eine Systemsteuerung aufbauen wollte, also eine sinnvolle Digitalanwendung gesucht habe. Daher bei mir so, bei anderen gerne anders...




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Beitrag 9 von 39
BeitragVerfasst am: 24 Okt 2018 12:43    ARDUINO - Schaltung von Fahrstraßen per Knopfdruck  Antworten mit Zitat Nach oben

Gerd das könntest du auch einfacher haben mit Can-Digital und rocrail. Damit hast du ja schon mal gliebäugelt. Dort kannst du dir ein Stellpult bauen und gleichzeitig auch über Rechner mit Rocrail steuern. Und das ganze mit Canbus über normale Netzwerkleitungen verdrahten. Dann kommst du schneller zum Ziel und kannst dich um andere Sachen bei deiner Moba kümmern.



Viele grüße aus Eichenberg

Ich bin Pickelbahner auf Märklin K-Gleis fahre Epoche 4 nur Diesel und E-Loks zeitraum so ca. 1980. Fahre Digital mit 6021 und steuerung Analog mit teilweise SPS Steuerung für Schattenbahnhof und Lissy für Wendezugsteuerung. Jetzt auch mit Central Station

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Beitrag 10 von 39
BeitragVerfasst am: 24 Okt 2018 22:22    ARDUINO - Schaltung von Fahrstraßen per Knopfdruck  Antworten mit Zitat Nach oben

Hallo Peter,
das weiß ich, aber es wäre um ein vielfaches teurer und irgendwie liegt mir das Programmieren in C++ deutlich mehr als das Einstellen in Rocrail etc.




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Beitrag 11 von 39
BeitragVerfasst am: 25 Okt 2018 9:29    ARDUINO - Schaltung von Fahrstraßen per Knopfdruck  Antworten mit Zitat Nach oben

Hallo Peter,
lass den Gerd seinen Weg gehen.
Auch ich hatte mich für einen einfacheren Weg entschieden - glaubte ich damals. Die Hardware konnte ich ja noch gut zusammenstellen. Aber beim Programmieren hakte es zunächst. Das dicke Handbuch zur Programmierung musste ich jedoch zweimal lesen.

Ich frage mich manchmal, warum sich von den über zweihundert Forums-Mitgliedern so wenig zu diesem Thema äußern. Vielleich fehlen Grundkenntnisse um die einzelnen Darstellungen zu verstehen. Wenn dem so ist, solltet Ihr ruhig mal nachfragen.




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Beitrag 12 von 39
BeitragVerfasst am: 29 Jan 2019 19:20    ARDUINO - Schaltung von Fahrstraßen per Knopfdruck  Antworten mit Zitat Nach oben

... ein Test mit einem Uno und einem Motor-Shield zeigt, dass zwar Servos gesteuert werden können und auch Motoren mit niedrigen Voltzahlen, aber nicht die Conrad-Antriebe, weil sie zu viel Spannung benötigen...

Also geht die Überlegung da hin, mit Servos und Servo-Shields zu arbeiten. So ein Servo-Shield hat bis zu 16 Anschlüsse, damit kann man nahezu eine Bahnhof-Seite bestücken und hätte dann auch den schönen langsamen Stellvorgang Very Happy stellt sich nur die Frage, was ich mit den Conrad-Antrieben mache. In den Schattenbahnhöfen waren eigentlich die Märklin-Weichenantriebe vorgesehen, auch das wird mit Motor-Shield nicht zu machen sein, sondern allenfalls mit Relaiskarten.

Bei der Hardware bin ich noch nicht festgelegt, es spricht aber viel dafür, zumindest im sichtbaren Bereich mit Servos zu arbeiten und dann auch mit Arduino, um eben ein Stellpult mit vertretbarem finanziellem Aufwand zu betreiben.

Für die kleine Kreisel-Anlage könnte ich mir einen entsprechenden Testaufbau vorstellen, bevor es an die große Anlage geht...

Die Programmierung der Fahrstraßen mit diesem System ist so einfach, dass ich den Plan weiter verfolgen möchte. Servos habe ich mir früher nicht gekauft wegen der vergleichsweise teuren Steuerungen. Das ist heute anders Very Happy

Nur: Wohin mit den vielen alten Antrieben Think




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Beitrag 13 von 39
BeitragVerfasst am: 29 Jan 2019 21:26    ARDUINO - Schaltung von Fahrstraßen per Knopfdruck  Antworten mit Zitat Nach oben

Schublade auf und rein. Auf die Lade schreiben "Conrad-Antrieb " ( brauch man nicht lange suchen ). Kann man ja noch gebrauchen.
Ich habe alle Signale und Weichen mit den Mini-Servo ausgestattet.
https://www.amazon.de/Longruner-Helicopter-Airplane-Controls-KY66-5/dp/B07236KYVC/ref=sr_1_1_sspa?ie=UTF8&qid=1548793100&sr=8-1-spons&keywords=mini+servo&psc=1

Mein gesamter Bahnhofbereich wird dann noch mit der " Start- Ziel " Steuerung versehen.




Gruß Joachim
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Beitrag 14 von 39
BeitragVerfasst am: 29 Jan 2019 22:47    ARDUINO - Schaltung von Fahrstraßen per Knopfdruck  Antworten mit Zitat Nach oben

Hallo Joachim,
im Prinzip ja, aber was macht man mit 40 Conrad-Antrieben ohne gescheite Steuerung Think die brauch ich ja nur da, wo was gesteuert wird Think da brauch ich wohl über kurz oder lang auch noch Relaiskarten oder so was, auch wegen der Märklin-Antriebe.

Aber der Servo, den Du da vorschlägst ist ein guter Tipp, wesentlich günstiger als die Teile, von denen ich bisher ein paar habe... Jetzt müsste mal der Servo-Shield kommen, dann könnte ich testen und dann weitere Teile beschaffen, damit es endlich mal weitergeht.

Von der ersten Diodenmatrix-Hardware-Steuerung, die mal angedacht war, bin ich jetzt zumindest gedanklich schon mal weit entfernt und das war ja ursprünglich auch das Ziel, was digitales zu machen. Very Happy




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Beitrag 15 von 39
BeitragVerfasst am: 02 Feb 2019 17:58    ARDUINO - Schaltung von Fahrstraßen per Knopfdruck  Antworten mit Zitat Nach oben

... ENTWARNUNG:

Ich hab noch mal geguckt. Der Motor-Shield hat ja eine externe Spannungseinspeilsung und die ist separat und nur für die Motoren. Sie muss Gleichstrom bekommen, der darf aber bis zu 25V Spannung haben, also kann man die Conrad-Antriebe doch nutzen.

Nun ist die Überlegung nur noch, ob das wirtschaftlich ist, denn ein Stapel Motor-Shields, wo man je vier Antriebe anstecken kann, ist deutlich teurer als eine Handvoll Servo-Shields und die Servos an sich sind ja auch nicht so teuer ;-k

Das läuft wahrscheinlich darauf hinaus, dass ich sowohl das eine als auch das andere System haben werde, denn Servos im Bahnhofsbereich zum Stellen der Weichen zu nehmen, hätte bei langsamer Stellbewegung eindeutig optische Vorteile Very Happy




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