Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik LEGO Weichen mit IR fernsteuern - Frage zu Servo-Steuerung


von Mike (Gast)


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Hallo zusammen,

ich möchte die Weichen einer LEGO Eisenbahn mit Servos einstellen. 
Ähnlich wie in diesem Video, aber ferngesteuert über IR.

http://m.youtube.com/watch?v=o-S8ZbZiMNo&feature=relmfu

IR Sender und Empfänger funktionieren, aber bezüglich der mechanischen 
Steuerung stehe ich noch ziemlich am Anfang. Meine Idee ist, einen Servo 
an den Controller anzuschließen - hoffentlich hat der genug Kraft, da 
beim Umschalten der Weiche ein "Klick-Widerstand" zu überwinden ist. 
Folgende Fragen zur Servo-Steuerung:

- Um den Ausschlag nach links und rechts zu erzeugen, muss ich an dessen 
Steuerleitung einen Impuls mit Frequenz von x ms erzeugen, oder?

- Nach dem Umschalten würde ich den Servo gerne ausschalten, damit er 
nicht brummt und keinen Strom verbraucht. Welches Bauteil müsste ich in 
die Stromversorgung des Servo einbauen, um ihn abzuschalten? Und wie 
ansteuern? Geht das über einen Transistor?

Ist der Ansatz grundsätzlich richtig? Oder gibt es bessere 
Ideen/Möglichkeiten, um das umzusetzen?

Vielen Dank!

von hp-freund (Gast)


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Ich weiß nicht wieviel Kraft und Stellweg erforderlich ist,
aber vielleicht reicht auch so etwas mit zusätzlicher Feder:
http://www.pollin.de/shop/dt/MjU0OTU2OTk-/Bauelemente_Bauteile/Mechanische_Bauelemente/Relais_Zugmagnete/Elektromagnetische_Entriegelung_REGDON_L5081.html

von Jan (Gast)


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Mike schrieb:
> Youtube-Video "Lego Weichen 7895 Schienen elektrisch umgerüstet für Zug Train"

Das Video funktioniert bei mir nicht, der link geht aber:
http://www.youtube.com/watch?v=o-S8ZbZiMNo


Mike schrieb:
> - Um den Ausschlag nach links und rechts zu erzeugen, muss ich an dessen
> Steuerleitung einen Impuls mit Frequenz von x ms erzeugen, oder?

Kenne mich nicht mit Servos aus, aber da gibt es auch verschiedene. Ich 
Glaube die einfachen brauchen ein Dauersignal, damit sie was machen.


Mike schrieb:
> - Nach dem Umschalten würde ich den Servo gerne ausschalten, damit er
> nicht brummt und keinen Strom verbraucht. Welches Bauteil müsste ich in
> die Stromversorgung des Servo einbauen, um ihn abzuschalten? Und wie
> ansteuern? Geht das über einen Transistor?

Da könnte man einen Mikrocontroller einbauen, der dann z.b. nach einer 
bestimmten Zeit abschaltet.

von Hannes L. (hannes)


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Mike schrieb:
> Meine Idee ist, einen Servo
> an den Controller anzuschließen - hoffentlich hat der genug Kraft, da
> beim Umschalten der Weiche ein "Klick-Widerstand" zu überwinden ist.

Die Kraft wird das Servo sicher aufbringen, es wird dabei allerdings 
auch etwas Strom ziehen, die Stromversorgung von Controller und Servos 
sollte also entkoppelt sein.

Mike schrieb:
> - Um den Ausschlag nach links und rechts zu erzeugen, muss ich an dessen
> Steuerleitung einen Impuls mit Frequenz von x ms erzeugen, oder?

Ein Impuls reicht nicht, es muss eine dauerhafte Folge von Impulsen 
erzeugt werden, deren Abstand etwa 20 ms beträgt und deren Impulsdauer 
die Positionsinformation enthält. Dabei entspricht 1,5 ms Impulsdauer 
der Mittelstellung, der erlaubte Bereich ist je nach Hersteller 1,5 ms 
+/- 0,5 bis 0,8 ms.

Mike schrieb:
> - Nach dem Umschalten würde ich den Servo gerne ausschalten, damit er
> nicht brummt und keinen Strom verbraucht. Welches Bauteil müsste ich in
> die Stromversorgung des Servo einbauen, um ihn abzuschalten? Und wie
> ansteuern? Geht das über einen Transistor?

Das geht zu machen. Wenn das Servo mit einer Spannung versorgt wird, die 
nicht höher als die Spannung des Controllers ist, dann reicht ein 
PNP-Transistor mit Basiswiderstand zum Schalten der Plus-Leitung. Dieser 
sollte allerdings die Stromspitzen des Servos beim Arbeiten aushalten, 
was je nach Servo über 1 A sein kann. Ist die Servo-Betriebsspannung 
höher als die Controller-Spannung, dann wird es ein kleines bisschen 
komplizierter, denn dann braucht es zusätzlich noch einen NPN-Transistor 
mit Basiswiderstand oder irgendwelche nur unter bestimmten Bedingungen 
funktionierende Tricks mit Z-Dioden. Das Abschalten der Minus-Leitung 
des Servos würde ich nicht empfehlen, da der dabei (aus Sicht des 
Servos) entstehende negative Pegel die Elektronik des Servos beschädigen 
kann.

hp-freund schrieb:
> aber vielleicht reicht auch so etwas

Kostet mehr als Servos (Ebay, Hongkong, Zehnerpack unter 20 Euro), zieht 
'ne Menge Strom, braucht zusätzliche Endabschaltung, wird pro Weiche 
zweimal gebraucht, da Kraft nur in einer Richtung wirkt, ist vermutlich 
sogar zu schwach um den Rastpunkt zu überwinden. Alles in Allem keine 
gute Idee.

Jan schrieb:
> Das Video funktioniert bei mir nicht

Bei mir gings, auch wenn es nichts mit Servos zu tun hat.

Jan schrieb:
> Ich
> Glaube die einfachen brauchen ein Dauersignal, damit sie was machen.

Ich glaube, damit liegst Du knapp daneben, denn die brauchen eine 
Impulsfolge, deren Impulsdauer die zu erreichende Lage vorgibt.

Jan schrieb:
> Da könnte man einen Mikrocontroller einbauen, der dann z.b. nach einer
> bestimmten Zeit abschaltet.

Ja sicher, und ganz nebenbei könnte der auch noch das Servosignal 
(Impulsfolge) generieren. Denn das fällt auch nicht einfach so vom 
Himmel. Und wenn man etwas Ahnung davon hat, kann man auch noch den 
IR-Empfang mit reinpacken.

...

von hp-freund (Gast)


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@Hannes

So falsch sind die Teile garnicht.
Du brauchst nur einen pro Weiche mit Feder, einen kurzen 
Umschalt-Impuls.
Ob Kraft und Weg reichen weiß ich aber nicht.
Wozu Endabschaltung? Lies noch mal die Beschreibung.

Der Preis, naja.

von Hannes L. (hannes)


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hp-freund schrieb:
> Du brauchst nur einen pro Weiche mit Feder, einen kurzen
> Umschalt-Impuls.

Gut, ist wohl eine "Kugelschreiber-Mechanik" drin, hatte ich übersehen, 
sorry.

Leider gibt es keine Angaben zu Stellweg und Stellkraft. Ich werde bei 
der nächsten Pollin-Bestellung mal einen mit bestellen. Vielleicht gehen 
die ja für Gartenbahn-Weichen. Dass die Rückstellfeder den Rastpunkt der 
Lego-Weichen überwinden kann, halte ich allerdings für fraglich.

Danke für den Hinweis.

...

von Mike (Gast)


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Vielen Dank für die Tipps! Ich kauf jetzt mal einen Servo und fange an 
auszuprobieren - vielleicht nehm ich eine Weiche mit und darf direkt im 
Geschäft die Stellkraft testen.

Der Magnetschalter ist auch eine gute Idee, wäre einen Versuch wert. 
Allerdings haben die Weichen einen kleinen Hebel, der sich um einen 
Mittelpunkt "kreisförmig" bewegt - könnte vielleicht ein Problem für den 
Stift sein, dass die Bewegung nicht linear ist? Ich probiers erst mal 
mit Servo, trotzdem danke für den Tip.

> Jan schrieb:
>> Das Video funktioniert bei mir nicht
>
> Bei mir gings, auch wenn es nichts mit Servos zu tun hat.

Meint Ihr nicht, dass er da auch Servos benutzt hat zum Umschalten? Was 
könnte es sonst sein? Die "Schaltbox" ist auf jeden Fall ziemlich 
kompakt...

Bzgl. Impulssteuerung: also alle ca. 20 ms einen Impuls mit Dauer 
zwischen 1 und 2 ms erzeugen, hab ich richtig verstanden? Was passiert, 
wenn die Impulsfolge beendet wird? Geht dann der Servo in 
Neutralstellung? Aber würde wie gesagt versuchen, nach dem Schalten 
schnell den Strom "abzuklemmen" - dazu werd ich sicher später nochmal im 
Detail nachfragen müssen...

IR-Empfang hab ich schon umgesetzt und z. B. in einer ferngesteuerten 
Ampelanlage eingesetzt - jetzt muss ich irgendwie die Mechanik 
hinbekommen - Befestigung des Servo wird noch interessant, dass er sich 
nicht verwindet gegenüber der Weiche (dieser Klick-Widerstand ist 
ziemlich groß)

Schönen Tag an alle!

von Hannes L. (hannes)


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Mike schrieb:
> Ich kauf jetzt mal einen Servo und fange an
> auszuprobieren - vielleicht nehm ich eine Weiche mit und darf direkt im
> Geschäft die Stellkraft testen.

Wie willst Du das testen? Ein Servo braucht zum Betrieb eine 
RC-Fernsteuerung oder einen geeigneten Impulsgeber. Wenn der Händler das 
auch noch bereitstellen muss, dann wird ihm wohl schnell die Lust 
vergehen.

Mike schrieb:
> Meint Ihr nicht, dass er da auch Servos benutzt hat zum Umschalten?

Nein, das sieht nach Magnetspulen aus. Servos schalten nicht so hart, da 
sie mit Elektromotor und Getriebe arbeiten. Servos würden nicht mit 
einem "Klack" umschalten, sondern mit einem Getriebegeräusch.

Deine restlichen Fragen betreffs Servos zeigen, dass Du Dich damit noch 
gar nicht beschäftigt hast. All diese Fragen wurden aber schon zigmal 
beantwortet. Mir fehlt irgendwie die Lust, all das nochmal für Dich 
persönlich nachzuplappern, das kannst Du genausogut selbst im Netz 
suchen und nachlesen. Selbst im Wiki dieser Seite hier gibt es Infos 
dazu:
http://www.mikrocontroller.net/articles/Servo
http://www.mikrocontroller.net/articles/Modellbauservo_Ansteuerung
http://www.mikrocontroller.net/articles/AVR-Tutorial:_Servo

Wenn Du nach dieser Lektüre konkrete Fragen hast, kannst Du Dich gerne 
wieder melden.

...

von hp-freund (Gast)


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Ich sehe gerade das sich auch andere schon Gedanken darum gemacht haben:

http://www.freelug.org/spip.php?page=article&id_article=186

Teilweise mit Modifikation des Klickpunktes und sogar Pneumatisch.

von Mike (Gast)


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Hannes Lux schrieb:
> Wie willst Du das testen? Ein Servo braucht zum Betrieb eine
> RC-Fernsteuerung oder einen geeigneten Impulsgeber. Wenn der Händler das
> auch noch bereitstellen muss, dann wird ihm wohl schnell die Lust
> vergehen.

Beim Modellgeschäft um die Ecke bin ich guter Kunde, und der ist auch 
recht hilfsbereit :-) RC-Steuerung hab ich / nehm ich mit.

Hannes Lux schrieb:
> Mike schrieb:
> Nein, das sieht nach Magnetspulen aus. Servos schalten nicht so hart, da
> sie mit Elektromotor und Getriebe arbeiten. Servos würden nicht mit
> einem "Klack" umschalten, sondern mit einem Getriebegeräusch.
>
> Deine restlichen Fragen betreffs Servos zeigen, dass Du Dich damit noch
> gar nicht beschäftigt hast. All diese Fragen wurden aber schon zigmal
> beantwortet. Mir fehlt irgendwie die Lust, all das nochmal für Dich
> persönlich nachzuplappern, das kannst Du genausogut selbst im Netz
> suchen und nachlesen. Selbst im Wiki dieser Seite hier gibt es Infos
> dazu:
> http://www.mikrocontroller.net/articles/Servo
> http://www.mikrocontroller.net/articles/Modellbaus...
> http://www.mikrocontroller.net/articles/AVR-Tutorial:_Servo
>
> Wenn Du nach dieser Lektüre konkrete Fragen hast, kannst Du Dich gerne
> wieder melden.
>
> ...

Ok, dachte der Klack wäre dieser erwähnte Klick-Widerstand... hört sich 
nämlich bei manuellem Stellen der Weiche sehr ähnlich an...
Vielleicht war die ursprüngliche Frage nicht ganz klar: Sind Servos 
überhaupt dafür das Mittel der Wahl? Falls ja, arbeite ich mich da 
natürlich selbst ein, keine Sorge. Aber vielleicht sollte ich ja 
Magnetspulen verwenden? Dann mach ich mich dazu schlau... der erste 
Schritt wäre wohl ein "mechanischer" Test Servo vs. Magnetspule vs. ??

hp-freund schrieb:
> Ich sehe gerade das sich auch andere schon Gedanken darum gemacht haben:
>
> http://www.freelug.org/spip.php?page=article&id_ar...
>
> Teilweise mit Modifikation des Klickpunktes und sogar Pneumatisch.

hey, vielen Dank!! Das sollte mir sicher helfen.

VG Mike

von Mike (Gast)


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Zunächst die guten Nachrichten:

- Servo (mit 25 Ncm) reicht aus, um die Weichen zu stellen
- Die Servosteuerung über den Prozessor geht auch (anbei mein 
Testprogramm)

Nur mit dem Transistor hab ich (wieder mal) Probleme. Also ich betreibe 
den Prozessor mit 4,5 V und den Servo mit 6,0 V. Ich habe einen BC337 
wie folgt verschaltet:

- PB2 hängt an der Basis
- 6V hängt am Kollektor
- Stromeingang des Servo hängt am Emitter

Wenn ich PB2 low setze, kommen beim Servo ca. 0,7 V an.
Wenn ich PB2 high setze, kommen beim Servo NUR ca. 3,8 V an - und das 
ist das Problem. Es reicht zwar aktuell, dass sich das Servo 
"kontrolliert" bewegt, aber viel Kraft hat es wohl nicht.

Wieso ist der Spannungsverlust am Transistor so hoch (- 2,2 V)? Oder ist 
die Schaltung insgesamt nicht korrekt?

Achso: diese Messung beruht auf einem Basiswiderstand von 120 Ohm. Wenn 
ich ihn höher mache (was ich eigentlich vermutet hätte, dass 
erforderlich ist), ist der Spannungsabfall noch größer (und so ab ca. 
3,5 V ruckelt der Servo nur noch unkontrolliert).

VG Mike

von Holger W. (holgerw)


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Du brauchst die Spannung des Servos nicht abzuschalten.
Einfach nur den Impuls stehen lassen oder abschalten wenn er anfängt zu 
zappeln bzw. ständig nachregelt.
Die Selbsthemmung im Getriebe hält den Servo in der Position, wenn nicht 
allzustarke Kraft einwirkt.

Holger

von Mike (Gast)


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Holger W. schrieb:
> Du brauchst die Spannung des Servos nicht abzuschalten.
>
> Einfach nur den Impuls stehen lassen oder abschalten wenn er anfängt zu
>
> zappeln bzw. ständig nachregelt.
>
> Die Selbsthemmung im Getriebe hält den Servo in der Position, wenn nicht
>
> allzustarke Kraft einwirkt.

Die Idee für das Abschalten war, um Strom zu sparen und jegliches 
Brummer zu vermeiden. Also der Servo soll nur ab und zu eine Weiche 
umstellen und dann "nichts mehr machen". Es wirkt nach dem Stellen der 
Weiche auch keinerlei Kraft mehr.

Macht das Abschalten vor diesem Hintergrund des Einsatzes nicht doch 
Sinn?

von Holger W. (holgerw)


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Miß mal nach was so ein Servo braucht im Leerlauf und entscheide dann.
Wenn du den Impuls abschaltest brummt auch nichts.

Holger

von Mike (Gast)


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Stimmt, da brummt nix. Verbrauch im Leelauf sind 8 mA, wenn ich richtig 
gemessen habe... also auch nicht wirklich viel.

Nachdem ich den Transistor nun zwischen Servo und GND geschaltet habe, 
scheint aber auch das Abschalten zu funktionieren.

VG Mike

von Wusel D. (stefanfrings_de)


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Du kannst den Steuereingang des Servos direkt mit dem AVR Port Pin 
verbinden. Auch wenn der AVR eine geringere Versorgungsspannung hat 
(z.B. 3,3V versus 6V) funktioniert das. Dafür sind Servos ausgelegt.

von Mike (Gast)


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Stefan Frings schrieb:
> Du kannst den Steuereingang des Servos direkt mit dem AVR Port Pin
> verbinden. Auch wenn der AVR eine geringere Versorgungsspannung hat
> (z.B. 3,3V versus 6V) funktioniert das. Dafür sind Servos ausgelegt.

Ja, danke, das hatte ich auch so gemacht. Mir ging's nur darum, die 
Stromversorgung des Servo nach dem Schalten über einen Transistor 
abzuschalten. Und dabei keinen (hohen) Spannungsverlust am Transistor zu 
haben. Aber scheint jetzt zu gehen. Nochmal danke.

von Mike (Gast)


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Die Fernsteuerung der Weichen über einen Standardservo funktioniert 
jetzt wunderbar - anbei ein kleines Filmchen mit dem Ergebnis (bin 
natürlich ein bißchen stolz... ;-) Danke Euch für Euren Support!

VG Mike

von pezi (Gast)


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servus mike!

bin beim googlen auf diese seite gekommen.

wirklich eine saubere lösung. gibt es auch details zu deiner lösung 
schaltplan, bauteilliste, etc damit etwas ungeübtere personen auch eine 
entsprechende lösung basteln können? eventuell auch ohne ir-bedienung 
vgl. schaltpult in dem von die angeführten video

mfg

von Holger (Gast)


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Hallo Mike,

wie Lezim wäre ich auch sehr an Details interessiert.

Gruß
Holger

von Holger (Gast)


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...wie pezi :)

von Marco S. (mac0815)


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Hallo Mike,

ich hätte auch Interesse an schaltplan, bauteilliste, etc ;-)
Kannst du mir das evtl. irgendwie zukommen lassen?

Weihnachtlicher Gruß...

von Hubbi (Gast)


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>> Ähnlich wie in diesem Video, aber ferngesteuert über IR.

Oftopic: Wenn du das noch für Schranken und Signal mit Infrarot machst, 
dann ist es wie im echten Leben...

von Marco S. (mac0815)


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Hallo Hubbi,
anscheinend bin ich blind ... Sorry ^^ Das Video hab ich natürlich schon 
angeschaut, habe aber nirgends ne Bauteileliste, Bauplan usw. 
gefunden.....kannst du mir bitte auf die Sprünge helfen?

von Flatschi (Gast)


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Sowas möchte ich auch für meinen Sohn  bauen.
Bauteileliste & Bauplan wären toll.

von Flatschi (Gast)


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Video sieht prima aus. Sowas möchte ich auch für meinen Sohn bauen.
Bitte um Baublan & Teileliste

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