ChRB (Christoph-Röbi-Bahn) - dritte Anlage

Rückmeldung der Zug-Positionen mit Infrarot-Lichtschranken

Dieser Beitrag ist eine Weiterführung der Beiträge 328, 331 und 345.

Von jeder Infrarot-Lichtschranke führt ein dreiadriges Kabel (rot-schwarz-weiss) zu einem der beiden Digital-Plätze.

An jedem der beiden Digital-Plätze kommen diese dreiadrigen Kabel (rot-schwarz-weiss) zusammen und müssen an eine spezielle Rückmelde-Station zur Weiterleitung der Ereignisse (Zug detektiert / Zug ist wieder weg) an den Steuerungs-Computer angeschlossen werden. Diese Rückmelde-Stationen habe ich nun entworfen und möchte sie hier vorstellen.

Das Herz dieser Rückmelde-Stationen ist ein Arduino. Besser gesagt ein Arduino-kompatibler Microcontroller. Es gibt davon viele und die meisten haben einen Namen, der auf -uino endet (Seeeduino, Canaduino, Freeduino, GSTduino, Linduino, Brasuino, ... und noch viele mehr). Derjenige, den ich einsetzen will, ist ein DFRduino (kompatibel zum Arduino mega) und wenn er mal fertig für die ChRB-Verwendung bestückt ist, wird er Amorocuino heissen .

Auf der linken Seite sieht man einen USB-Anschluss (USB-B) und einen Stromversorgungs-Anschluss. Der USB-Anschluss wird mit dem Steuerungs-Computer für das Amorocos verbunden. Der Stromversorgungs-Anschluss muss an eine geeignete Spannungs-Quelle angeschlossen werden.

Am Amorocuino könnte ich zwar alle Signal-Kabel (das sind die weissen), direkt anschliessen. Aber für die Stromversorgung der Lichtschranken (bis zu 47 schwarze Kabel für die Masse und 47 rote Kabel für die 5V DC) hat es nur je einen Steckplatz. Um das zu erweitern behelfe ich mir mit einem Breadboard.

Ein Breadboard ist eine Steckplatz-Erweiterung. Die linken und die rechten beiden Kolonnen-Paare mit Steck-Löchern sind für die Stromversorgung vorgesehen (beschriftet mit + und -). Diese sind jeweils vertikal miteinander verbunden. Bei den inneren Loch-Zeilen (beschriftet mit 1 - 30) sind jeweils fünf Steckplätze horizontal miteinander verbunden. Insgesamt hat es also 60 5-er-Gruppen, die horizontal miteinander verbunden sind.

Ich verkabele nun den Amorocuino mit dem Breadboard und das sieht dann so aus:

Die interne Verkabelung des Amorocuino mit dem Breadboard. Aussen sind die Steckplätze für die Stromversorgung angeschlossen und innen je eine 5-Loch-Gruppe mit einem digitalen Eingang des Amorocuino.

Damit bei den Rückmelde-Stationen der Amorocuino und das Breadboard zusammenhalten und damit ich diese auf der Tischplatte an den Digital-Plätzen festschrauben kann, habe ich eine Halterung gefertigt.

Halterung für die beiden Komponenten. Der Amorocuino kann auf die sechs Zapfen aufgesteckt werden und das Breadboard wird einfach auf die Platte gelegt. Es ist seitlich geführt und hält am Schluss durch Aufsetzen des Deckels fest.

So sieht es aus, wenn die Komponenten auf der Halterung sitzen.

Damit die interne Verdrahtung zwischen Amorocuino und Breadboard geschützt ist, wird ein Deckel aufgesetzt. Der Deckel lässt die Steckplätze für die rot-schwarz-weissen Kabel von den Infrarot-Lichtschranken frei.

So sieht es mit aufgesetztem Deckel aus. Die Steckplätze für die von den Lichtschranken kommenden Kabel sind frei zugänglich. Der Deckel kann mit fünf Schrauben an der Tischplatte festgeschraubt werden und hält dann auch das Breadboard fest (seitlich ist es ja geführt).

Stirnseitig ist das Gehäuse offen und bietet freien Zugang zum USB- und Strom-Anschluss.

Wie die Verkabelung am Schluss aussieht, wenn die Lichtschranken angeschlossen sind, werde ich in einem späteren Beitrag zeigen.

Zitat von 11465 - Oerlikon

Röbi, deine Schienenmarkierungen sind ja völlig vorbildgetreu.

Ja, da hat die SBB scheinbar meine Balisen nachgebaut (übrigens ohne Genehmigung einzuholen) .

Ich will hier gerne wieder mal etwas vom Bau-Fortschritt bei der ChRB III berichten.

Vorerst will ich aber nochmals die ersten, grob geplanten Bau-Schritte der Anlage erläutern (Software-Entwicklung läuft parallel und ist hier nicht enthalten).

Schritt 1: Bau der ersten Hälfte des Schattenbahnhofs (sechs Gleise)

Schritt 2: Probebetrieb und Stresstest der ersten Hälfte des Schattenbahnhofs (vollautomatischer Betrieb mit Amorocos-Software)

Schritt 3: Bau der beiden Wendeln, die links und rechts an den Schattenbahnhof anschliessen

Schritt 4: Bau der Einspur-Strecke, abgehend von der linken Wendel, durch eine Kaverne und über die rechte Wendel wieder zurück

Schritt 5: Bahnbetrieb vom Schattenbahnhof über linke Wendel, Einspur-Strecke, rechte Wendel wieder zum Schattenbahnhof

Schritt 6: Bau der zweiten Hälfte des Schattenbahnhofs (weitere fünf Gleise und Rückführ-Gleis)

Schritt 7: Bau der Doppelspur-Bergstrecke mit Wendeschleife nach dem ScheitelPunkt

Schritt 8: Bahnbetrieb ganze Anlage

Schritt 9 bis 99: Bau der Landschaft

Dies ist nicht eine detaillierte Planung, die strikte genau so und sequentiell abläuft. Einige Schritte können parallel erfolgen, z.B. Schritte 3 und 4, sowie Schritte 6 und 7. Schritte 9 bis 99 können von Christoph nach Belieben ab Schritt 3 parallel ausgeführt werden.

Im Moment stehen wir etwa zwei bis drei Wochen vor der Vollendung von Schritt 1. Es fehlt noch ein kurzes Stück Fahrleitung und je zwei Lichtschranken an den provisorischen Gleisstücken. Die Verkabelung muss noch vervollständigt werden. Die Kommunikation zwischen den Digital-Komponenten und dem Steuerungs-Kompi mit der Amorocos-Software muss noch auf einen brauchbaren Stand gebracht werden.

Schattenbahnhof erste Hälfte mit Fahrleitung

Als Vorbereitung auf Schritt 2 (Probebetrieb und Stresstest der ersten Hälfte des Schattenbahnhofs) haben wir an den beiden Enden des Schattenbahnhofs je ein kurzes, provisorisches, an einem Prellbock endendes Gleisstück angebracht. Diese provisorischen Gleisstücke werden nach Vollendung von Schritt 2 und vor Beginn von Schritt 3 wieder zurückgebaut werden. Für den Probebetrieb und Stresstest werden uns diese provisorischen Gleise enorm helfen, weil wir mit deren Hilfe nicht nur auf dem Schattenbahnhof hin- und herfahren, sondern den ganzen Schattenbahnhof auf allen Gleisen zügig durchfahren können.

Diese provisorischen Gleisstücke werden es ermöglichen, Züge mit einer Länge von bis zu ca. 1 Meter jenseits der ersten, bzw. der letzten Weiche vollständig aufzunehmen. Anschliessend können sie den Schattenbahnhof in gegengesetzter Fahrrichtung auf einer anderen Kombination von Gleisen wieder durchfahren.

Provisorisches Gleisstück am linken Ende des Schattenbahnhofs. Hier fehlt noch die Fahrleitung. Die Bogenweiche im Bild ist die Verzweigung zur zweiten Hälfte des Schattenbahnhofs, der erst im Schritt 7 realisiert wird. Hier ist sie nur Teil des provisorischen Gleises.

Provisorisches Gleisstück am rechten Ende des Schattenbahnhofs.

Zitat von egos

Hast du einen Encoder von Rautenhaus vorgesehen, der den Zustand des Arduino-Ausgangs an die Zentrale übermittelt?

Nein, Oski, die Arduinos (für die Lichtschranken-Rückmeldungen werden es deren zwei sein) werden über USB direkt ans Amorocos angeschlossen (via einem USB-Hub). Diese melden dann den Zustand der Lichtschranken direkt ans Amorocos. Das hat den Vorteil, dass die Rückmeldungen schneller am Amorocos ankommen werden als über Selectrix. Der Selectrix-Bus übermittelt die Daten 13 Mal pro Sekunde. Das bedeutet, dass sie mit einer Verzögerung von fast null bis zu 77 Millisekunden beim Amorocos ankommen. Die Rückmeldung der Arduinos erfolgt schnell und mit einer mehr oder weniger konstanten Verzögerung, die aber ohnehin vernachlässigbar ist. Genauere Daten über die Übertragungs-Geschwindigkeit der Arduinos zum Amorocos werde ich noch ermitteln und dann hier nachliefern.

Wie ich dir glaub auch schon gesagt habe, hatten wir viele Probleme mit unseren Rautenahus Lichtsignal-Decodern. Ich habe scheinbar eine Problem-Serie erwischt. Diese gehen entweder kaputt oder verlieren ihre Settings. Ich liebäugle nun mit dem Gedanken, die Lichtsignale über Arduinos anzusteuern und dann die Rautenhaus-Lichtsignal-Decoder zu kübeln.

Wenn das Tatsache wird, werden wir den Rautenhaus SX1-Bus nur noch für die Weichen-Antriebe und für die Rückmeldungen der Bestztmelder brauchen.

Die Lok-Steuerung wird natürlich unverändert über den SX0-Bus erfolgen.

Zitat von egos

Das nimmt mich dann wunder, wie die Schnittstelle zum Java eingerichtet werden muss

Das funktioniert ähnlich wie SerialCommSelectrix, aber anstatt dem RXTXComm verwende ich das jSerialComm (das ist etwas ähnliches, aber einfach ein anderes Produkt). Das jSerialComm ist viel neuer als das RXTXComm und scheint besser und einfacher zu sein. Ich bin darauf gekommen, weil es für die Kommunikation zwischen Arduino und Java häufig verwendet wird. Einen USB/Serial-Wandler braucht es nicht, da die Arduinos bereits eine USB-Buchse (USB-B) haben. Ich habe die Grundlagen-Versuche bereits hinter mir und kann jetzt vom Amorocos zum Arduino in beiden Richtungen kommunizieren.

Eventuell werde ich auch für das SerialCommSelectrix neu das jSerialComm verwenden und damit das RXTXComm ganz ablösen. Wenn das gelingt, wird das SerialCommSelectrix durch eine neue Klasse SerialComm ersetzt, die dann die Kommunikation mit allen seriellen Sub-Systemen übernimmt. In diesem Fall werde ich dich dann informieren und dich fragen, ob du an einer solchen Umstellung auch Interesse hättest. Aber dafür ist es jetzt noch ein Bisschen zu früh.

Zitat von egos

Allenfalls ist die alternative Lösung auch deutlich günstiger.

Wenn man berücksichtigt, dass ich alle Lichtsignal-Decoder neu kaufen müsste (ich nehme kaum an, dass mir der Herr Radtke aus Kulanz alle alten Lichtsignal-Decoder durch eine neuere Version ersetzt), wird die alternative Lösung VIEL billiger. Ein DFRduino Mega 1280 (das ist ein zum Arduino mega kompatibles Board) kostet CHF 21.90 und damit kann ich bis zu ca. 50 Leuchtdioden (d.h. bis zu ca. 50 Signal-Lämpchen) direkt ansteuern. Das kostet dann pro Signallämpchen weniger als CHF 0.50.

Ich frage mich jetzt selber, ob ich dich mit dem Rautenhaus damals schlecht beraten habe. Aber dem ist nicht so, denn das preisgünstige Microcontroller-Zeugs gibt es erst seit ein paar wenigen Jahren.

Zitat von egos

Ich freue mich auf deine Fortschritte und wieder einmal auf einen Besuch bei dir.

Ja, ja! Ich mich natürlich auch. Also wenn du mal Zeit hast und Lust auf Pizza ....

Hallo Markus

Es freut mich, wenn du dich für diesen Thread interessierst und meine Beiräge liest.

Zitat von Sugarbear

Du hast doch ein unglaubliches technisches Wissen. Warum baust du keine eigenen Decoder?

Mein technisches Wissen hat eben grosse Lücken. Es reicht nicht aus, um Elektronik-Hardware-Komponenten zu bauen. Aber wenn ich mit einem Arduino die Lichtsignale ansteuern will, so baue ich ja einen Decoder (einfach mit bestehender Hardware).

Zitat von Sugarbear

aber mich nervt der Ressourcen-Verschleiss (ein Tick von mir, ich weiss, aber ein ungenutzter I/O-Pin macht mich halb-wahnsinnig... und ein Programmspeicher zu weniger als 80 % genutzt vervollständigt dann den halben Wahnsinn

Da habe ich es grad umgekehrt. Es beruhigt mich, wenn ich genug Reserven habe (gilt für I/O-Pins und für Programmspeicher).

Freude herrscht!

Am heutigen Bauabend sind die ersten Zugfahrten mit zwei Zügen gelungen. Noch nichts mit Compi, sondern wie früher mit Handregler. Aber immerhin: Es fährt.

Hallo Rufer

Danke für den Link. Kannte ich nicht, ist aber interessant. Erstaunlich, was es heutzutage alles an erschwinglicher Technik gibt.

Rückmeldung der Zug-Positionen mit Infrarot-Lichtschranken

Dieser Beitrag ist eine Weiterführung von Beitrag 381.

Ich habe jetzt auch die Verkabelung der Infrarot-Lichtschranken an den ersten der Amorocuinos erstellt.

Hier sieht man den Digital-Platz K, bestehend aus Rautenhaus-Besetztmeldern (*) (linker Turm), Rautenhaus-Weichendecodern (*) (rechter Turm) und einem Rückmelde-Modul für die Infrarot-Lichtschranken, bestehend aus einem Amorocuino (**) (vorne).

(*) Rautenhaus = ein Hersteller von Selectrix-kompatiblen Komponenten.

(**) Amorocuino = Ein DFRDuino Mega (***), präpariert für die ChRB III

(***) DFRDuino Mega = ein Microcontroller von DFRobot, der zum Arduino Mega kompatibel ist

Die Verkabelung zwischen den Infrarot-Lichtschranken und dem Breadboard des Amorocuino. Es handelt sich um dreiadrige Kabel (schwarz/rot für die Speisung und weiss für das Signal).

Man sieht hier, dass erst knapp die Hälfte der vorgesehenen Steckplätze belegt sind. Die noch freien sind für die andere Hälfte des Schattenbahnhofs, der ja erst später realisiert wird, reserviert.

Die roten Lichtpunkte sind nicht etwa Signale, sondern rote LEDs an den Infrarot-Lichtschranken. Diese leuchten, wenn sie unter Spannung sind. Wenn eine Lichtschranke anspricht, leuchtet auch noch eine grüne LED.

Das K-Ende des Schattenbahnhofs, hier mit dem provisorischen Gleis für den Stresstest. Rechts hinten sieht man den Digital-Platz K.

Hinweis: Wenn ich vom rechten oder linken Ende des Schattenbahnhofs berichten würde, müsste ich auch noch spezifizieren was rechts und links ist (abhängig davon, ob man vor oder hinter der Anlage steht). Deshalb werde ich die beiden Enden der Anlage ab sofort K und H nennen (K- oder H-Wendel, K- oder H-Ende des Schattenbahnhofs, Digital-Platz K oder H).

Der ChRB III - Raum besteht ja eigentlich aus zwei Räumen mit dazwischen fehlender Wand: Dem Keller-Raum (K) und dem Hobby-Raum (H). Klar?

Was jetzt für die Infrarot-Rückmeldungen noch fehlt, ist ein bisschen Software im Amorocuino. Aber wenns nur das ist .... . Zum Glück bin ich kein Digital-Skeptiker.

Hier sieht man zwei IR-Lichtschranken bei einer Lok-Durchfahrt.