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Anlagenbau & Zubehör - Drehscheibe mit Mikroprozessorsteuerung


Henry (Henner) - 29.11.17 02:58
Titel: Drehscheibe mit Mikroprozessorsteuerung
Nachdem ich meinen Senf ueber mehrere Threads verteilt habe, wollte ich mich hier dann auf den Bau einer Drehscheibe konzentrieren. Die Mechanik habe ich schon vor Jahren gebaut, aber das Ding ist in einer Schachtel "vergammelt". Durch die letzten Diskussionen angeregt, habe ich sie wieder herausgeholt und werde daran weiterbauen.
Meine Forderungen sind:
- Keine Schleifringe fuer die Bruecke, sondern ein 2-poliges Kabel, das mir zuverlaessiger erscheint.
- Durch das Kabel sind Drehwinkel > etwa 350Grad nicht moeglich, sodass das Programm feststellen muss, in welche Richtung die Buehne auf einen speziellen Abgang faehrt. Dies gilt besonders fuer die Funktion "Wenden", bei der auch die Buehne umgepolt werden muss.
- Beim Einschalten Fahren auf einen Endschalter, um die "0" Position festzulegen.
- Bedienung durch Infrarotfernsteuerung (1,2,...,Wenden)
- Die Abgaenge haben keine mechanische Verriegelung, der Motor haelt schrittgenau. Falls es sich bei den Tests herausstellen sollte, dass durch Spiel die Schienen bei Rechts/Linkslauf nicht genau an der selben Stelle halten, werde ich noch einen Spielausgleich einbauen (Linkslauf -> direkt auf Abgang, Rechtslauf -> einige Schritte ueberschwingen und dann mit Linkslauf zurueck auf den Abgang)

Fuer die Tests habe ich einen Arduino Kit fuer ca. $20 verwendet, der alle Teile fuer die Drehscheibe enthaelt. Ich warte jetzt noch auf einige mechanische Teile (Zahnriemenscheiben etc.), dann kann ich die Funktion am fertigen Modell testen.

Anbei zwei Programme (Arduino Sketche .ino, lassen sich auch mit Texteditor wie Notebook oeffnen), eins die neuste Version des Drehscheibenprogramms und das andere ein simples Programm, mit dem man den Schrittmotor durch Eingabe in den seriellen Monitor (gehoert zum Arduino Entwicklungssystem) auf verschiedene Positionen schicken kann. Beide Programme lassen sich natuerlich auch fuer andere Bewegungsablaeufe verwenden. Ich habe mit Absicht ueberall feste Zahlen eingetragen, da dies fuer einen Anfaenger leichter zu verstehen ist. Eine gute und einfache Einfuehrung fuer den Arduino (in Deutsch) hier: https://www.youtube.com/watch?v=0wAY3DYihyg
Im Anhang also die beiden Programme.
Regards
Regalbahner - 30.11.17 10:05
Titel: Re: Drehscheibe mit Mikroprozessorsteuerung
Hallo Henry,

da bei mir seit einiger Zeit so eine Ardunio Uno herum liegt,
ich mich aber bisher nicht so recht ran getraut habe,
verfolge ich dein Drehscheibenprojekt mit großem Interesse.

Henry hat folgendes geschrieben::
- Keine Schleifringe fuer die Bruecke, sondern ein 2-poliges Kabel, das mir zuverlaessiger erscheint.


Hast du schon mal über einen Klinkenstecker als Drehpunkt nachgedacht ?
https://de.wikipedia.org/wiki/Klinkenstecker
Eine stabile 6,35 mm Version, vielleicht noch in Verbindung mit
einem größeren Kugellager/Rollenlager dürfte doch eine Menge aushalten.
Damit wäre dann eine endlose Drehung möglich,
was wiederum die Software vereinfachen würde.

Viele Grüße
Christoph
volkerS - 30.11.17 11:39
Titel: Re: Drehscheibe mit Mikroprozessorsteuerung
Hallo Christoph,
die Idee mit dem Klinkenstecker ist gut. Einzig, gute Qualität hat so hohe Anpresskräfte der Kontaktzungen, dass der kleine Stepper dann nicht mehr die Bühne drehen kann. Da müsste man schon auf größere Exemplare, andere Schrittmotorkarte und auch höhere Versorgungsspannung gehen.
Was man auf alle Fälle benötigt ist der 0-Position-Sensor, sonst weiß die Software ja nicht wo die Bühne steht.
Wenn man ein Spiralkabel nimmt (Kopfhörer) kann man durchaus 10 Umdrehungen (3600°) realisieren ohne dass das Kabel beschädigt wird.
Volker
Regalbahner - 30.11.17 13:09
Titel: Re: Drehscheibe mit Mikroprozessorsteuerung
Hallo Volker,

ich denke, das müsste man experimentell ermitteln.
Zur Not kann man auch mit Kupferpaste etwas schmieren.
Wenn diese Drehscheibe eine schwere Lok tragen soll,
muss der Stepper eh etwas ab können.

Viele Grüße
Christoph
Henry (Henner) - 30.11.17 18:21
Titel: Re: Drehscheibe mit Mikroprozessorsteuerung
Christoph, Volker,
solch einen Klinkenstecker hatte ich mal bei einem aehnlichen Projekt eingesetzt und war nicht zu gluecklich damit. Deshalb meine Vorliebe fuer ein Schleppkabel.
Volker,
wenn ich mehr als 360Grad, aber keine unbegrenzte Drehung zulasse, habe ich das Problem nur verschlimmert, da ich jetzt eine Referenz anfahren muss, die bei mehreren Umdrehungen eindeutig funktioniert, sonst habe ich wieder den Zustand, dass irgendwann mal das Kabel aufgewickelt ist.

In meinem Testaufbau habe ich festgestellt, dass eine Drehung von <360Grad ausreicht, um alle moeglichen Strahlengleise anzufahren sowie ein Wenden der Loks zulaesst. Angenommen, der Referenzschalter liegt bei -5 Grad, der erste Abgang bei 0Grad und (unrealistische) 35 Strahlengleise in 10Grad Stufen (Ein 36. Abgang waere ein Duplikat von Abgang 0). Dann brauche ich auch mit Wenden nur 355Grad Drehwinkel. Die Software entscheidet, ob mit oder gegen den Uhrzeigersinn gewendet wird. Die letzte Version der Software kann das bereits.

Uebrigens liesse sich ein solches System auch ueber DCC ansteuern, Bibliotheken fuer das Dekodieren der Signale gibt es.
Regards
MiLü-Bahn - 30.11.17 22:30
Titel: Re: Drehscheibe mit Mikroprozessorsteuerung
Hallo Henry und alle weiteren "drehscheibeninteressierte" Buntbahner!

Wie Du/ihr vielleicht aus meinem Thread über die mechanische Drehscheibenverriegelung mitgekriegt habt, bin ich ja noch immer dran am Bau meines Brummkreisels für IIe. Ich habe aber zunächst mit mechanischen An- und Einpassungen zu tun und bin hier ganz "Ohr" und stiller Leser der empfohlenen Beiträge, um hier was dazu zu lernen. Noch ist nichts fertig und ggf. schwenke ich doch noch auf die neuzeitliche Variante um. Nur soviel, meine Drehscheibe dreht sich auch um einen 6,3mm Klinkenstecker, über den die Spannung an die Drehbühne gebracht wird. Meine IIe- Feldbahnloks wiegen etwa 600 - 800g je nach Typ und der derzeitige (herkömmliche) Schneckenantrieb hat damit keine Probleme. Ich könnte mal den Strom beim Drehen messen, um einen Eindruck von der elektrischen Leistung zu bekommen. Bleibt die Frage, ist die elektrische Leistung beim mechanischen Antrieb die gleiche, die auch bei einer Ansteuerung mittels Schrittmotor benötigt wird oder liegen die Verhältnisse in der Digitalsteuerung anders?

Grüße von Micha -MiLü-Bahn-
Henry (Henner) - 01.12.17 02:24
Titel: Re: Drehscheibe mit Mikroprozessorsteuerung
Micha,
Schrittmotore haben ein relativ hohes Drehmoment bei langsamer Geschwindigkeit, die ohne Tricks dann bei hoeherer Geschwindigkeit abfaellt. Einfach ausprobieren... Ich kann Dir bei diesem Test eventuell helfen.
Regards
Henry (Henner) - 09.12.17 00:43
Titel: Re: Drehscheibe mit Mikroprozessorsteuerung
Nachdem einige Teile aus China gekommen sind, hier ein kurzer Test. Eine Lok mit ca. 300g Masse liess sich ohne Probleme mit dem kleinen 2$ Getriebe-Schrittmotor bewegen. Die Mechanik ist recht einfach, nur der Homeswitch (Endschalter) und natuerlich die Abgangsgleise fehlen noch:



und



Die Drehscheibe war mal fuer Wagen gedacht, deshalb ist sie so kurz. Sie sitzt auf einem Kugellager.
Im beigefuegten Video-Clip kann man die Wiederholgenauigkeit und das weiche Abbremsen sehen. Geschwindigkeit und Anfahr/Bremsverzoegerung lassen sich natuerlich einstellen.
Regards
Henry (Henner) - 16.12.17 19:50
Titel: Re: Drehscheibe mit Mikroprozessorsteuerung
So, das wird der letzte Kommentar von meiner Seite zu diesem Thema sein, falls keine Fragen auftauchen. Ich habe inzwischen einen Magnetsensor (US5881LUA) fuer etwa 1$ als Referenzschalter eingebaut, der zum Finden des Nullpunkts beim Einschalten dient. Der kleine gelbe Magnet triggert den Hallsensor. Beim Bestellen musste ich ein Formular ausfuellen, mit dem ich versichern musste, dass ich ein ordentlicher Buerger bin und damit keinen Unsinn anstelle. Offensichtlich ein hochbrisantes Bauteil, das aber in Millionenstueckzahlen z.B. in Fenstersicherungen etc. eingebaut wird. Mit keinem anderen Bauteil ist mir das bisher passiert:



Ausserdem habe ich eine Belastungsprobe gemacht: 800g schafft der kleine Motor locker:



Das Programm ist nochmal einfacher geworden; ich hatte das "Lok Drehen" viel zu kompliziert angefasst. Die Buehne muss einfach immer dann umgepolt werden, wenn ein Abgang angefahren wird, der >= 180° zum Abgang 0 ist.
Regards
dampfspieler - 17.12.17 09:45
Titel: Re: Drehscheibe mit Mikroprozessorsteuerung
Moin Henner,

Zitat:
Das Programm ist nochmal einfacher geworden; ich hatte das "Lok Drehen" viel zu kompliziert angefasst. ...

weil Du ja gesagt hast, dass ... . Hier meine Frage/Bitte - könntest Du das "verschlankte" Script bitte hier einstellen?

Viele Grüße Dietrich
Henry (Henner) - 18.12.17 20:16
Titel: Re: Drehscheibe mit Mikroprozessorsteuerung
Hallo Dietrich,
hier also die neuste vereinfachte Version. Ich habe noch einen Schaltplan und das geaenderte boarddefs.h beigefuegt. Das .h File muss in die IR-Bibliothek einkopiert werden und ersetzt das urspruengliche File, das einen Timer benutzt, der sich mit dem Steppermotor "beisst". Wenn jemand noch wenig Erfahrung mit dem Arduino und Programmieren hat, wuerde ich in folgenden Schritten vorgehen:
1. Arduino Entwicklungssoftware (IDE) installieren, den Arduino anschliessen und das Beispielprogramm "Blinken" zum Laufen bringen.
2. Mit dem Blink-Programm "spielen", d.h. Zeiten veraendern und z.B. eine zweite LED ansteuern.
3. Beispielprogramme fuer seriellen Monitor ausprobieren.
4. Die beiden Bibliotheken fuer IR-Fernsteuerung und Stepper herunterladen (siehe Anmerkungen im Programm) und lernen, wie man sie installiert.
5. Beispielprogramme fuer IR und Stepper laden und ausfuehren.
6. Drehscheibenprogramm laden/ausfuehren.

Anstelle der IR-Fernsteuerung koennte man auch Tasten verwenden (entweder eine Taste/Abgang oder 2 Tasten fuer Rechts/Linkslauf mit Stop am naechsten Abgang und Begrenzung der Drehbewegung). Bei Bedarf kann ich ja sowas auch mal machen. Ich habe uebrigens keine richtige Verwendung fuer dieses Projekt; ich wollte einfach mal zeigen, wie schnell man mit Mikroprozessoren zu einem Ergebnis gelangen kann.
Regards
dampfspieler - 19.12.17 13:23
Titel: Re: Drehscheibe mit Mikroprozessorsteuerung
Hallo Henner,

danke Dir. Ich hab mir die Sachen erst mal ins Archiv gelegt, damit ich drauf źugreifen kann, wenn .... . Und dann werde ich mich an den Rat halten, wie vorzugehen ist.

Aktuell hält mich der Vorweihnachtsstress etwas in Atem und von "vernünftigen" Dingen ab. Winke Winke

Viele Grüße Dietrich
Henry (Henner) - 20.12.17 18:30
Titel: Vergleich
Ich hoffe, ich falle euch nicht zu sehr auf den Wecker, aber hier ein interessanter Vergleich. Fuer einen Freund wollte ich einen alten Faller-Flugzeugmotor wieder in Betrieb nehmen - betrieben netzunabhaengig mit Batterie. Der Motor benoetigt eine 50Hz Wechselspannung im Gegentakt. Ich hatte das mit einem Doppeltimer 556 geloest, bei dem ein Teil ein Rechteck erzeugt und der zweite als Inverter missbraucht wird. Es war ein ziemliches Gefummel, ein exaktes 1:1 Puls/Pauseverhaeltnis und die richtige Frequenz zu generieren. Bei meiner letzten Elektronikbestellung bei Digikey (unser "Reichelt") habe ich mir spasseshalber ein paar ATtiny Mikroprozessoren mitbestellt (http://www.microchip.com/wwwproducts/en/ATtiny85). Dieser Prozessor laesst sich mit der Arduino-Entwicklungsumgebung programmieren und mit einem Arduino laesst sich dann das Programm in den Winzling brennen (https://www.youtube.com/watch?v=esJAPokgq1I). Das Programm zur Generierung eines perfekten Rechtecks im Gegentakt war in etwa 5min erstellt. Hier das "komplexe" Script:

// Rechteck 50 Hz,1:1 and Pin3/4
// *************************************************************************************************************

void setup() {
pinMode(3, OUTPUT);
pinMode(4, OUTPUT);
}

void loop() {
if( ((millis()/10) % 2) == 0) { // toggle every 10ms
digitalWrite(3, LOW);
digitalWrite(4, HIGH);
}
else {
digitalWrite(3, HIGH);
digitalWrite(4, LOW);
}
}
// *************************************************************************************************************
Etwas mehr Muehe war notwendig, dem Arduino beizubringen, als Programmer mit dem Tiny zusammenzuarbeiten - ich lese Gebrauchsanleitungen nicht immer genau Traurig . Dies ist aber nur 1x notwendig, fuer zukuenftige Projekte ist alles vorbereitet. Nun der Knueller: Ich habe mal die Preise zusammengestellt (Katalog von Digikey):

Konventionelle Loesung:
1 x NE556 $0,53
1 x 10k Trimmpoti $0,40
2 x 100nF Kondensator $0,38
Summe : $1,31

ATtiny
1x ATTiny45 $1,17
Weitere externe Bauteile sind fuer diese Loesung nicht notwendig.
Entkoppelkondensatoren bei beiden Loesungen nicht beruecksichtigt.

Abgesehen davon, dass weniger Loet- und Einstellarbeiten bei der zweiten Loesung anfallen, ist sie sogar noch billiger! Ausserdem kann der Tiny sogar Analogsignale verarbeiten und pulsbreitenmodulierte Signale ausgeben.
Regards
Lupo60 - 28.12.17 21:59
Titel: Re: Drehscheibe mit Mikroprozessorsteuerung
Hallo Henry,

Nö ... nervt überhaupt nicht, im Gegenteil! Sehr glücklich

Nach der Inspiration durch Dich - nochmal Danke dafür! - habe ich mir jetzt auch erstmal einen Arduino mit Material zugelegt und bin jetzt fleißig am experimentieren.Toll, was man damit machen kann.

Ich hoffe, komme bei meiner Bahn in absehbarer Zeit auch zu dem Punkt, wo es um die Drehscheibe geht. Kann aber noch ziemlich dauern. Vom mir wird daher nicht so viel kommen, aber ich lese Deine Berichte mit viiiiieeeel Interesse!

Einstweilen ist das erste Projekt eine lichtschrankengesteuerte Geschwindigkeitsmessung und -anzeige. Seeehr hilfreich, eine vorbildgerechte Höchstgeschwindigkeit an den Lokomotiven einzustellen. Und als Aufgabenstellung „anfängergerechter“.

Ich baue zwar in Spur N, aber ich denke, dass so ein Arduino-Projekt ja baugrößenübergreifend ist, so dass nichts dagegen spricht, auch hier darüber zu berichten, wenn‘s so weit ist. Oder?

Bei dieser Gelegenheit: Euch allen noch ein paar schöne und geruhsame Tage, damit‘s entspannt in ein hoffentlich gesundes und erfolgreiches neue Jahr geht, mit vielen gelungenen Projekten!

LG,
Wolfgang
rotorfreak - 13.10.18 19:41
Titel: Re: Drehscheibe mit Mikroprozessorsteuerung
Hallo Henry, tolles Projekt.
Wäre diese Steuerung auch für eine Schiebebühne geeignet?
Mir schwebt da so vor, dass ich auf einen Knopf drücke und die Bühne fährt Gleis 1 an, zweimal drücken oder einen zweiten Knopf drücken, Bühne fährt Gleis zwei an usw. bis Gleis 4!!!
Für eine Segmentdrehscheibe mit 3 Abgängen dürfte deine Entwicklung ja kein Problem sein, auch da würde ich eine "Knopfsteuerung " bevorzugen.
Leider habe ich null Ahnung von der ganzen Arduino und programmier Umgebung.
Das ganze braucht nicht mit einer Digitalsteuerung verbunden werden, sondern sollte vor Ort an den Modulen bedient werden.
Es wird für unsere Clubanlage benötigt und wird in der Baugröße 0/0m sein.
Einfach mal den Marler Modelleisenbahnclub auf Facebook besuchen, "Neues aus der Spur0 Abteilung". Ist eine Anlage im Aufbau und unter anderem mit einem Übergabebahnhof von der Regelspur auf die Schmalspur.
Würde mich freuen, wenn du mir da helfen könntest. Habe aber schon ein Arduino-Kit mit Schrittmotor bestellt und schaue mir auch youtube- Tutorials an. Mit der Mechanik gibt es keine Probleme, da bin ich ziemlich fit drin, habe auch schon 2 Fräsen und eine Drehmaschine auf CNC umgebaut.Meine Fräse Frieda sieht man auch auf der Facebookseite des Marler Modelleisenbahn-Clubs

Grüße

Claus
Henry (Henner) - 13.10.18 22:58
Titel: Re: Drehscheibe mit Mikroprozessorsteuerung
Claus,
selbstverstaendlich wuerde dieser Antrieb auch fuer eine Schiebebuehne geeignet sein. Sogar die Software waere praktisch identisch. Tatsaechlich war mein allererstes Projekt vor vielen Jahren eine Schiebebuehne. Prozessor war ein 8748 (heute wahrscheinlich im Museum). Ich hatte Stern/Dreieck, Anfahren/Bremsen, ein Sperrsignal und Relais fuer die Abgaenge programmiert.
Regards

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