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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Modelbahn mit Microcontroller


Autor: Cle Mre (clemre)
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Hallo zusammen,
ich hab in meiner Firma ein großes Porjekt zugeteilt bekommen, indem ich 
eine Modeleisenbahn ansteuern muss. Ziel ist es eine Bahn mit einem MC 
auszustatten, (vieleicht ein 8051) wobei die Strecke dem MC ein Signal 
geben soll was ausgewerten wird (für eine Blockschlatung) und auch 
wieder abgegeben wird. Außerdem soll der Mc ein Signal bzw. Zahlenwert 
an einen Display weiter geben, um einige Funktionen zu simulieren.

Brauche Ideen, Tipps und Anregungnen insbesondere für die Wahl und 
Funktion des Microcontroller.

Lg

Autor: U.R. Schmitt (Gast)
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Such mal in Wikipedia nach digitale Modellbahnsteuerung und schau dir 
die verschiedenen Systeme wie die beiden Märklinsysteme und DCC.

Autor: Blackbird (Gast)
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Soll das ein "Mini-ETCS" mit Balisen werden 
(http://de.wikipedia.org/wiki/European_Train_Control_System)?

>> Außerdem soll der Mc ein Signal bzw. Zahlenwert
>> an einen Display weiter geben, um einige Funktionen zu simulieren.

In H0 wird es eng mit dem Platz auf der Lok für ein Display.

Blackbird

Autor: Cle Mre (clemre)
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Mit dem Platz in der Bahn ist das kein Problem. Meine Firma hat ihre 
eigenen Bahnen :D. Ziehl ist es Später eine Blockschaltung dazustellen. 
Digital müssen die Bahnen ja nicht unbedingt werden. Es geht ja darum 
das die Bahn ein Wert der Strecke in irgend einer Form ausliest.
Ach ja und der Display soll nicht in der Bahn sein sondern neben der 
Steuerden Person. Das Siganl übertrage ich dann noch per Funk.

Clemre

Autor: Jens Martin (jens-martin)
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Cle Mre schrieb:
> ich hab in meiner Firma ein großes Porjekt zugeteilt bekommen, indem ich
> eine Modeleisenbahn ansteuern muss.

Für so ne Firma möchte ich auch mal arbeiten ;-).


> Ziehl ist es Später eine Blockschaltung dazustellen.
> Digital müssen die Bahnen ja nicht unbedingt werden.

Das kann man kaufen, bei allen Herstellern von Modelleisenbahnen und 
jeder Menge kleiner Lieferanten. Die schneidern dir das bei Anruf wohl 
auch zu. Selber machen lohnt nicht wenn es nicht was sehr spezielles 
ist. Näheres an jedem gut bestückten Bahnhofskiosk.

Autor: Cle Mre (clemre)
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Das bauen später wird nicht das Problem sein. Ich mach mir eher Sorgen 
um mein Wissen über Microcontroller und wie es funktioniert sowas 
anzusteuern um die oben genannten Funktionen herzustellen. Da es ein 
Azubiprojekt ist muss ich alles zu 99% selber bauen ;D

Geld vorhanden, nur Wissen fehlt noch ;)

Autor: EGGI (Gast)
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Hey das kenn ich xD.
In der mit dem Geld und dem Wissen ^^.
Aber sowas mussten wir in der Ausbildugn auch mal machen. Aber bur in 
klein. Wir mussten ne Eisenbahn nen Streckeabschnitt automatisch fahren 
lassen und dann im "Bahnhof" anhalten lassen und dann wieder zurück halt 
was ganz kleines. Hat echt spaß gemacht

Autor: Modelleisenbahner (Gast)
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Cle Mre schrieb:
> Ich mach mir eher Sorgen
> um mein Wissen über Microcontroller und wie es funktioniert sowas
> anzusteuern um die oben genannten Funktionen herzustellen.

Von der Aufgabenstellung her benötigst Du einen (beliebigen) 
Microcontroller, der über eine serielle Schnittstelle verfügt. Nimm am 
besten einen, welchen Ihr auch in der Ausbildung bzw. in der Firma 
einsetzt, damit Du Ansprechpartner hast, wenn es Probleme gibt. 
Alternativ kannst Du auch einen AVR nehmen, über den es hier gute 
Einführungen gibt.

Für die Kommunikation empfehle ich Dir, sich mit der Funktionsweise 
einer digitalen Modelleisenbahn auseinanderzusetzen. Dabei wird über das 
Gleis sowohl die Spannungsversorgung, als auch die Kommunikation 
übertragen. Zumm Einsatz kommt dabei ein einfaches serielles Protokoll, 
welches in der NEM (Norm europäischer Modelleisenbahnen) genormt ist:

http://www.miba.de/morop/nem670-d.pdf
http://www.miba.de/morop/nem671-d.pdf

Dieses Protokoll kannst Du nutzen und bei Bedarf entsprechend erweitern.

Autor: Blackbird (Gast)
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> Es geht ja darum
> das die Bahn ein Wert der Strecke in irgend einer Form ausliest.

Das hat mit digitaler Modellbahnstuerung erst mal gar nix zu tun wenn 
ich das richtig verstehe

Hier geht es um Lokalisierung von festen Streckenpunkten, die die Lok 
über "Balisen" aufnimmt und ihre Daten an diese zurücksendet. Die 
"Stellwerke" wissen, wo die Balisen sind und können so den Weg jeder Lok 
individuell verfolgen und über die Balisen auch steuern. Ebenso werden 
von den Stellwerken die Signale und Weichen gestellt.

Die Lok teilt dem Netz mit, was sie ist, wo sie hinwill und was sie 
gerade tut. Das Stellwerk entscheidet dann, ob es einen Weg gibt und 
schaltet ihn frei oder nicht. Wenn nicht oder nur eingeschränkte Wege, 
dann erhält die Lok die Mitteilung stehenzubleiben oder bis zum nächsten 
Signal vorzurücken oder was auch immer.

Die Lok wird über die Balise gesteuert, die Stromversorgung ist die 
Schiene. Damit man weiß, was die Lok gerade macht und wozu sie sich 
entschieden hat, soll wahrscheinlich der Funk dienen, der aktuelle Daten 
von der Lok zum "Bediener" sendet.

Digital per DCC oder Motorola-Format ist hier nix zu machen (wenn ich 
die Aufgabenstellung richtig interpretiere).

Blackbird

Autor: EGGI (Gast)
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das würfte ja eig kein Problem sein oder? Man könnte doch einfach mit 
Sensoren arbeiten. Und dann im Programm sagen bei den und den Sensor 
machste das oder lässt es. So kann das auch ganz einfach nur zur Ortung 
genutzt werden.

Autor: Blackbird (Gast)
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Solange der Thread-Ersteller nicht mit Informationen rausrückt, ist 
alles nur "kann".

Blackbird

Autor: Ben ___ (burning_silicon)
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> Geld vorhanden, nur Wissen fehlt noch ;)
komisch, bei mir ist das meistens umgekehrt und ich komm nicht dazu 
meine ideen umzusetzen.

Autor: Cle Mre (clemre)
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Also ich versuch das mal zu erklären.
Die Modelbahn bekommt von dem Steuerenden einen "Sollwert". Ein MC soll 
den Wert auslesen und dann über eine Verstärkung an den Motor weiter 
geben, da der MC deutlich weniger mA zieht als der Motor der Bahn. Die 
Bahn soll 3 Zuständer der Forbewegung haben 1. schnell fahren, Langsam 
fahren und Halt. Das beinhaltet ja diese Blockabschnittsicherung der 
Bahn. Weil 4 Personen gleichzeitig auf einer Srecke fahren sollen. Damit 
kein Unfälle entstehen will ich den Mc die Strecke mit Hilfe von 
Sensoren auslesen lassen. Das heist befindet sich eine Andere Bahn in 
dem Abschnitt des Steuernden, soll die Bahn ein Haltsignal bekommen, 
wobei wenn die Strecke dann wieder freigeschaltet wird, das Haltsignal 
iweder aufgehoben werden muss. ( Blocksiganale oder Blocksystem) Wenn 
dazu Fragen sind einfach bei google Blockschaltung und Modelbahn 
eingeben). Nebenbei soll der Mc ein Signal an den Fahrer geben, sodas er 
auf einem Display neben ihm ablesen kann in welcher Geschwindikeitsstufe 
er sich befindet. (Wird wohl dann als Km/h dagestellt).
Nun die größte Schwierigkeit die Signale müssen halt über Funk über 
tragen werden und das macht das ganze nicht einfach.
Ich bekomme demnächst ein wochenlangen Lehrgang über Micocontroller. Das 
heißt, das Wissen was der Mc im einzelnen kann ist erstmal 2. rangig.

Hoffe es war etwas informativer

Autor: Blackbird (Gast)
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> Also ich versuch das mal zu erklären.
> Die Modelbahn bekommt von dem Steuerenden einen "Sollwert".

Wie? Über Funk, über DCC, Analog-Spannung am Gleis, Schalter an der Lok?

> Ein MC soll den Wert auslesen ...
> ... soll 3 Zuständer der Forbewegung haben 1. schnell fahren, Langsam
>> fahren und Halt.

Etwas wenig. Ruckt ganz schön und ist zum Positionieren ungeeignet. Ca. 
50 bis 100 Fahrstufen können es schon sein.

> Das beinhaltet ja diese Blockabschnittsicherung der Bahn.

Rasen, Schleichen und Stehenbleiben?

> Weil 4 Personen gleichzeitig auf einer Srecke fahren sollen. Damit
> kein Unfälle entstehen will ich den Mc die Strecke mit Hilfe von
> Sensoren auslesen lassen.

Auch hier wieder: Wie? Stehen neben der Strecke kleine "Bojen" mit Funk, 
Infrarot o.ä. Was lesen die "Mc" (die von der vorbeifahrendenLok?) denn 
aus? Die Geo-Koordinaten, die Zustände der Strecke davor oder dahinter, 
...?

> Das heist befindet sich eine Andere Bahn in
> dem Abschnitt des Steuernden, soll die Bahn ein Haltsignal bekommen,
> wobei wenn die Strecke dann wieder freigeschaltet wird, das Haltsignal
> iweder aufgehoben werden muss.

Wer generiert denn das Haltesignal? Und wie kommt es auf die passenden 
"Sensoren" (Wahrscheinlich die Strecken-"Bojen")?

> ( Blocksiganale oder Blocksystem) Wenn
> dazu Fragen sind einfach bei google Blockschaltung und Modelbahn
> eingeben).

Das funktioniert aber über Gleiskontakte oder -Sensoren oder über 
Belegtmelder und steuert dann einfach die Fahrspannung (analog oder 
digital) und die Signale. Die Blockschaltung ist ein extra Modul (eins 
für jeden Block) in Software oder Hardware, welche Signale von den, 
durch die Lok betätigten, Sensoren aufnimmt und dann je nach Zustand den 
Block und die Fahrspannung schaltet.


Bis hierher kann ich noch nicht erkennen, wie das ablaufen soll.

Das Weitere (die Kontrolle des Fahrzustandes über Funk an ein Display 
beim Bediener) ist klar (obwohl man das jederzeit per Auge verfolgen 
kann).


Blackbird

Autor: Cle Mre (clemre)
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Wie es genau ablaufen soll steht auch noch nciht fest. Der Mc der in der 
Bahnist soll einfach nur das Signal von dem Steuernden annehmen und denn 
Motor weiter leitern und paralel noch eine Display ansteuern der das 
Visualisiert. Gleichzeitig übermittelt die Strecke a den Microcontroller 
wie schneller er Überhaupt Fahren darf. Wie das ganze in Funk später 
umgesetzt wird weis ich auch noch nicht genau, da der Mc ja in der Bahn 
ist. Irgent ein empfänger muss ja noch in der Bahn sein. Wir haben ja 
unsere eigenden Bahnen ( <--- Nahverkehrsunternehmen). Das ganze wird 
auf der Ideenexpo Ende August dagestellt. Muss so komplieziert sein 
damit es möglichst Originalgetreu zu Unsere echten Bahnen und 
Zugsicherungsfunktion passt.

Autor: Modelleisenbahner (Gast)
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Soll es dabei so etwas wie eine LZB 
(http://de.wikipedia.org/wiki/Linienzugbeeinflussung) werden, bei der 
jederzeit eine von 3 Geschwindigkeiten (oder 5 mit Richtungsinformation) 
übertragen werden können, mit der die Lok dann fährt? Dann würde sich 
DCC wie bei der digitalen Modellbahn anbieten.

Oder soll die Geschwindigkeit nur an bestimmten Orten geändert werden, 
ähnlich wie bei der PZB (http://de.wikipedia.org/wiki/PZB) mit einem 
Magnet o.ä. neben dem Gleis? Dann wäre es besser, die Lok mit einem 
Sensor (Hallsensor, IR-Empfänger ...) auszustatten und einen Sender 
neben das Gleis zu montieren.

Autor: Cle Mre (clemre)
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Wie Genau die Strecke abgefragt wirdist noch offen aber zu der 
Geschwindikeit kann man es so erklären das die Strecke in Blöcke 
unterteilt ist sodas keine Bahn aufeinander aufahren kann. Das heißt das 
wenn nur ein Streckenblock zwischen 2 Bahnen ist der ein STOP oder Halt 
Signal hat und der Vorletzte mit einem ... ich sag mal Langsamfahren 
block geschaltet wird.
Wie hier: nur halt mit noch einem zwischenblock der sagt langsamfahren 
und einer der dann volle Geschwindikeit zuläst.

http://www.kazmedia.de/bahn/blocksteuerung.html

Autor: Cle Mre (clemre)
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Hoffe du konntest es nun ein wenig nachvollziehen sonst mal ich  noch 
ein Bild mit paint.  :D

Autor: Blackbird (Gast)
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> Autor: Cle Mre (clemre)
> Datum: 18.01.2011 09:39
>
> -----------------------------------------------------------------------
>
> Hallo zusammen,
> ich hab in meiner Firma ein großes Porjekt zugeteilt bekommen, indem ich
> eine Modeleisenbahn ansteuern muss. Ziel ist es eine Bahn mit einem MC
> auszustatten, (vieleicht ein 8051) wobei die Strecke dem MC ein Signal
> geben soll was ausgewerten wird (für eine Blockschlatung) und auch
> wieder abgegeben wird. Außerdem soll der Mc ein Signal bzw. Zahlenwert
> an einen Display weiter geben, um einige Funktionen zu simulieren.
>
> Brauche Ideen, Tipps und Anregungnen insbesondere für die Wahl und
> Funktion des Microcontroller.
>
> Lg

Vorschlag:
Besorge Dir das hier:

- 2 Stück Funkmodul RFM12 Sende-/Empfangsmodul (Pollin: 
http://www.pollin.de/shop/dt/OTI5OTgxOTk-/Bausaetz...)

- 2 Stück Funk-AVR-Evaluations-Board (Pollin: 
http://www.pollin.de/shop/dt/MzU5OTgxOTk-/Bausaetz...)

- 1 Stück Bausatz ATMEL Addon-Board V1.0 (Pollin: 
http://www.pollin.de/shop/dt/NjQ5OTgxOTk-/Bausaetz...)

- 1 Stück ATMEL AVR MK II ISP zum Programmieren über die 
ISP-Schnittstelle (Watterott: 
http://www.watterott.com/de/Atmel-AVR-ISP-MKII-USB), es gibt auch andere 
Anbieter.

- von Deinem Arbeitgeber die "Sensor-Schaltung", die die 
Streckeninformationen digital ausgibt und an einen MC angeschlossen 
werden kann sammt allen technischen Informationen

- Software AVRStudio von ATMEL (Atmel: 
http://www.atmel.com/dyn/products/tools.asp?family...)


Dann kann es schon losgehen, wenn Du einen Plan hast wie Du die Aufgabe 
lösen willst.


Blackbird
PS: a) es gehen auch andere MC
    B) was eine Blocksicherung ist und wie sie funktioniert wissen die
       Autoren der Beiträge in diesen Thread

Autor: Cle Mre (clemre)
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Danke erstmal werde bestimmt ein paar Sachen davon verwenden.

Lg Clemre

Autor: Barny (Gast)
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Was ich vermisst habe, ist für welches System das Ganze ausgelegt sein 
soll.

Bis auf Märklin verwenden fast alle Hersteller (Lima, Fleischmann, 
Kleinbahn, Rocco,...) Gleichspannung die sich im Bereich von 9 bis 16VDC 
bewegt.

Märklin ist ein Ausreißer und verwendet Wechselspannung.

Funk würde ich mir überlegen.
Es gibt etliche Stöhrungen durch Funken,... und wenn die Anlage größer 
wird, bekommt man schnell Probleme wenn man einen Rückkanal haben will.

Bei DC-Systemen kann man entweder auf bestehende Systeme aufbauen oder 
ein Canbus ähnliches System verrwenden.

Zur Block-Erkennung gibt es mehrere Möglichkeiten.
Reflektionslichtschranken, Reed-Relays + Magnet,...

Man kann sich aber auch bei der echten Eisenbahn inspirieren lassen.
Gleissensoren auf Gewichtsbasis (DMS unterm Gleis), Radsensoren (Spule, 
die über die Veränderung des Magnetfeldes ein Rad erkennt), 
Isolationsstrecken (Ein 1 bis 2 cm langes Schinenstück, das nicht mit 
Spannung versorgt wird. Die Lok versorgt die Stelle mit Spannung wenn 
sie darüber fährt), Gabellichtschranken,...

Man könnte auch über Indusi das Ganze absichern.

Autor: Blackbird (Gast)
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Sein Auftrageber ist ein Bahnbetreiber. Die "Modellbahn" wird dem 
Orginal nachempfunden sein. Das Blocksystem ist ebenfalls dem Orginal 
nachgebaut und scheinbar fertig.
Das ist keine Modellbahnanlage, die da neu aufgebaut werden soll.

Der TO soll doch nur die "Bahnen" (die Loks) auf irgendwelche schon 
vorhande Sensor-Signale reagieren lassen (nur die Geschwindigkeit) und 
das auch noch per Funk einem "Bediener" (ich würde meinen: einem 
Beobachter) mitteilen.


Eigentlich hat die Aufgabe mit Modellbahn, wie wir sie verstehen, nichts 
zu tun.


Blackbird

Autor: Cle Mre (clemre)
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Typen sind H0 aber die Bahnen sind unsere eigenden...also keine 
bestimmte Marke. Aber welchen Hersteller ich für die Schienen neheme ist 
noch offen.

Clemre

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