Fahrregler

  • Hallo,
    In letzter Zeit haben Matthias und ich einen Fahrregler entwickelt. Dieser Funktioniert jetzt auch (nach 2 Fehlschlägen wegen falsch eingelöteten Bauteilen). Bei der Entwicklung ging es vor allem darum einen günstigen aber flexiblen Regler für Motoren zu entwickeln.


    Folgende Funktionen werden derzeit unterstützt:

    • 12-24V, ca. 30A
    • Im Aus-Zustand (stehend): 60mA Stromverbrauch
    • Geschwindigkeit
    • Richtung
    • Licht / Hupe (5 Ausgänge beliebig schaltbar, z.B. Licht hinten rot/weiß, vorne rot/weiß, Hupe).
    • Anfahrt/Bremsverzögerung (aber auch Notbremse: Einfach Richtung auf Stop)
    • Handregler mit Drucktasten, Batterieanzeige und Drehregler, angeschlossen über Spiralkabel und 5-Poligen DIN-Stecker.


    Folgende Funktionen unterstützt die Hardware, dort braucht die Software aber noch etwas Arbeit:

    • Energierückspeisung
    • Strommessung
    • Intelligente Batteriestandanzeige durch Messung der verbrauchten Leistung und Vergleich mit letzten Fahrten
    • Bussystem (ZUGBUS) (schon fast fertig) (7-Poliger DIN-Stecker)
    • 2 Sensoreingänge (Temperatur, Geschwindigkeit, ...) flexibel auswertbar machen, um z.B. die Geschwindigkeit zu begrenzen.


    Folgende Funktionen sind für V3 geplant:

    • Trennung der Endstufe von der Steuerung, um mehr Flexibilität zu erreichen
    • Einige Layoutverbesserungen, damit man z.B. nur noch 2 Kühlbleche (nicht 4) benötigt

    Variationen zur Ansteuerung über Fernbedinung und zur Ansteuerung eines Benzinmotors sind in Planung. Vileicht kommt irgendwann ein Tonmodul, das einzige Problem sind derzeit das Organisieren passender Tondateien und das Speichern auf den Mikrocontrollern, da diese nur etwa 8-30kB internen Speicher haben. Man kann aber direkt eine SD-Karte anschließen, das Arbeiten damit wird dann aber etwas schwieriger.


    Bald kommt eine weitere Reichelt-Bestellung, dann werde ich die Endstufe richtig bestücken und die Teststeuerung wieder aufbauen um die Multitraktionsfähigkeit zu testen.


    Gruß, Michael.

  • Hab mal wieder etwas Zeit, also werde ich über die aktuellen Fortschritte berichten.


    Die Steuerung ist funktionsfähig mit einem 24V-Motor ü Netzteil.


    Zugbus ist jetzt (in der Theorie) vollständig implementiert, in der Praxis muss man natürlich das erst noch testen. Die Dokumentation zum Bussystem und ein Logo ist auch schon entworfen, wer Interesse hat kann sich bei mir melden, dann kann ich es als PDF zuschicken.


    Das Bedienkonzept sie derzeit wie folgt aus:
    Es gibt 3 Richtungstaster (beleuchtet): Vorwärts, stopp und rückwärts, mit denen man die Richtung einstellt. Ein Potentiometer (Drehknopf) regelt die GEschwindigkeit, wobei der Motor eine Anfahrtsverzögerung besitzt und nicht schlagartig anhält/losfährt. Nothalt erreicht man übder die Stopp-Taste. Es gibt auch auf dem aktuellen Handregler Platz für 3 Taster für Licht und Hupe(n), davon sind aber nur 2 bestückt. Die LEDs der Taster sind noch etwas dunkel, die wird man villeicht durch Hellere austauschen müssen.


    Der Lichttaster aktiviert für die aktuell als Versuchsobjekt dienende S-Bahn die Lichter, bei Vorwärtsfahrt die weißen und sonst die roten.


    Spannung und Strommessung funktioniert, wird aber noch nicht effektiv ausgewertet.


    Da die Grundsysteme jetzt anscheinend funktionieren bin ich schon daran in langweiligen Mathestunden die nächsten Schritte zu planen, um dann in den Ferien mit der Entwicklung so richtig loszulegen.


    Geplant ist ein Soundmodul, das die aktuell übder den Bus empfangene Geschwindigkeit und, falls ein Sensor dafür vorhanden ist (Magnetsensor/Magnet am Rad), die aktuelle Geschwindigkeit auswertet und damit ein Tonsignal generiert. Die Töne werden als normale tondateien (ähnlich WAV, nurzusätzlich mit Angaben welcher Teil der Datei welche GEschwindigkeitsstufe/Übergang/... darstellt) auf eine SD-Karte gespeichert und dann ausgelesen. SD-Karte deshalb weil sie relativ günstig sind und sich wunderbar ansteuern lassen. Man schickt ihnen einfach: "Sende Daten!" und sie schicken alle Daten am laufenden Band, man muss den Ton nur noch auf dem Lautsprecher ausgeben. Einziges Problem ist noch das Abspielen von mehreren Tönen gleichzeitig (Hupe und gleichzeitig Fahrgeräusch), aber das sollte auch machbar sein. Die Mikroprozessoren haben genug Arbeisspeicher und mit 16MHz auch ausreichend Rechenleistung um zwei Tonsignale mit 8Bit zu überlagern.
    Weiß jemand woher man gute Testtondateien bekommt (anfahren, bremsten, gleichbleibend, ...)?


    Außerdem geplant ist ein USB-Modul zum ANshcluss eines Computers über den handregleranschluss und ändern der Steuerungsparameter wie Anfahrt/Bremsverzögerung, Frequenz der PWM, Auslesen der Batterie, ...


    Und danach lässt das nächste Bussystem, diesmal dann stationär für die Weichen/Signale auf sich warten ;-).


    Gruß, Michael.

  • Hallo Michael,


    Sounddateien bekommt man bei Dietz Modellbahntechnik auf der HP:


    Bitte melden Sie sich an, um diesen Link zu sehen. bzw. hier als Demo Bitte melden Sie sich an, um diesen Link zu sehen.


    Da ich Herr Dietz persönlich gut kenne (ist bei UEF - Ettlingen aktiv), werde ich bei Bedarf mal anrufen, ob du auch die Rohdaten für deine weitere Entwicklung haben kannst. Oder wir fahren mal bei ihm vorbei - ihn wird dein Projekt sicher sehr Interessieren !


    Gruß Matthias

    Der Antrieb ist der Urtrieb des Menschen -
    Das Spiel mit dem Feuer !

  • Hallo Michael,


    die Steuerung die du entwickelst wird bestimmt ein Knaller. Ist es eigentlich möglich / geplant sie auch mit einer Fernbedienung anzusteuern?


    Gruß


    chris69

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  • Hallo Chris,


    Zitat Michael:

    An diese Alternative denkt nicht nur Michael, sondern auch ich. Da ich bei der Entwicklung stellenweise auch mit gewirkt habe, war es insbesondere mein Wunsch, das eine Fernsteuerlösung möglich wird. Technisch ist das kein größeres Problem einen I2C - Bus drahtlos zu machen. Die ernstere Frage ist die Zuverlässigkeit und das verwendete Frequenzband. Ich denke da an meinen Benzin - elektrischen Antrieb in der "Knatterliesl". Die jetzt noch sehr einfach gehaltene Relaissteuerung wird irgendwann dem Controller - Fahrregler weichen, der auch den Benzinmotor ansteuert und dementsprechend lastabhängig regelt. Dazu soll das ganze natürlich drahtlos gesteuert werden.


    Das gesetzte Ziel ist, das man die "Knatterliesl" entweder an den Zugschluß zum schieben oder einfach zum rangieren fernbedienen kann. Das ist aber noch die Zukuft und erfordert noch einiges an Entwicklungsarbeit.


    Jetzt ist erst einmal der elektrische und drahtgebundene Antrieb in Arbeit.


    Gruß
    Matthias

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  • Noch ergänzend:


    Das ganze System arbeitet immer mit dem Prinzip dass es ein Modul gibt das als Regler funktioniert. Will man nun eine Fernsteuerung und einen Handregler, benutzt man einfach zwei Steuerungsplatinen. Diese werden mit dem ZUGBUS verbunden. Im Endeffekt ist die Fernbedienung dann eine zweite Lok, die angehängt wurde und selbst keinen Motor hat. Dadurch sind auch alle anderen Multitraktionssicherungen vorhanden (Keine zwei Regler gleichzeitig, übernahme der Zugkontrolle, Licht, Hupe, ...), und ein Nachrüsten geschieht einfach durch dazustecken und ist somit recht einfach.


    Da ich jetzt wieder da bin werde ich auch mit der Entwicklung weitermachen, gerade kam eine Reichelt-Bestellung mit ein paar neuen Mikrocontrollern (aber wahrscheinlich sind die auch wieder schnell weg...)


    Nächste Woche ist geplant die erste wirkliche Lok mit dem System auszustatten, danach ist aber noch einiges an Probezeit angesagt, auch der Handregler macht noch manchmal Probleme (Bus schaltet ab und Fahrzeug fährt somit nicht mehr an, wenn die Steuerung ngerade Programmiert wird, aber das passiert im Normalbetrieb nicht). Theoretisch müsste der Rest funktionieren, hab die Studienfahrt dazu genutzt die gesamte Software nochmal durchzugehen und zu prüfen. Die Hardware ist getestet, wenn man keine defekten MOSFETs einlötet geht sie auch ;-).


    Gruß, Michael


    PS: Das Logo ist, bis auf die Farben, auchs chon fertig: Bitte melden Sie sich an, um diesen Anhang zu sehen.

  • So, Bus läuft. Nur die Richtung muss noch gemacht werden (um Fahrzeuge auch mit dem Rücken zueinander koppeln zu können), das ist aber das kleinste Problem.


    Für den Test habe ich mir eine komplette zweite Steuerung aufgebaut, bei der der Motor durch LEDs ersetzt wird.


    Mit meinem Testmotor funktioniert die Steueurng schon wunderbar, sie ist jetzt so weit dass sie in Fahrzeugen eingesetzt werden kann. Ein Paar Feilereien werden noch nötig sein, aber das kann man auch nachträglich machen (dankt digitaltechnit eine sache von 10 Sekunden, so lange dauert ein Programmupload)


    Gruß, Michael.

  • ... und wieder ein Fortschittsbericht.


    Heute haben wir zum dritten mal versucht die Steuerung in die endgültige Lok einzubauen. Beim ersten mal waren die Transistoren falsch, beim zweiten mal war ein MOSFET durch und heute hab ich sie komplett getestet damit auch wirklich alles geht. Also eingebaut. Geht nicht. Shunt war durch, also den überbrückt. Eingeschalten, auf vorwärts gestellt, knall, etwas Rauch und Flammen, und damit hab ich wieder genug Arbeit für heute Abend/morgen. Vielleicht stelle ich später noch ein Bild ein um zu zeigen was passiert wenn einem ein MOSFET durchgeht.
    Beim Versuch vorher den Fehler mithilfe des Laptops zu suchen (hab erst gedacht es würde am Mikrocontroller liegen) hat dieser dann auch den Geist aufgegeben, und nach etwa 5 unterschiedlichen Fehlermeldungen beim Hochfahren komplett den Dienst versagt.


    Alle drei male ging es bei mir mit einem vergleichbaren Motor wunderbar und auf Anhib. Werde das alles mal durchsimulieren und alles nochmal durchgehen. Vielleicht sind die Gates der Low-Side-MOSFETs durch, dann muss man alle sechs austauschen und Schutzwiederstände einbauen dass das nicht mehr passiert.


    Der Handregler hat jetzt sein endgültiges Gehäuse (bis auf die Batteriestandanzeige) bekommen, die Lok auch schon einige der wichtigen Stecker.


    Andere Projekte haben derzeit auch nicht so gute Erfolge gemacht. Der SRCP-Server, der den Mobilanlagenbus mit jedem Netzwerkfähigen Modellbahnprogramm verbinden soll (z.B. spdrs60) setzt sein Interrupt nicht zurück und wertet deshalb befehle mehrfach aus oder schickt keine Antwort, die Serielle Schnittstelle spinnt auch etwas rum weshalb Datenübertragung vom Rechner zum Mikrocontroller nicht darüber geht, zum Platinen produzieren fehlt mir der passende Bohrer, ...


    Aber morgen werde ich erst mal wieder ausschlafen und dann mal den Server versuchen zum laufen zu bringen.


    Gruß, Michael

  • Hallo Michael,



    bei deinem Bericht fällt mir folgendes Zitat ein:



    „Grau, teurer Freund, ist alle Theorie, und grün des Lebens goldner Baum.“


    – Johann Wolfgang von Goethe



    Das hilft dir zwar auch nicht weiter, aber lass dich von solchen Rückschlägen nicht entmutigen, das wird schon. :thumbsup: Übrigen wenn du wissen wills ob deine Steuerung dauerfest ist, bau sie in eine Lok ein und gib die ein paar Kindern zum Spielen, wenn sie das überlebt dann taug sie was.



    Gruß,



    chris69

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  • Moin,


    komme gerade aus Ettlingen West, war fleisig am Tankwagen lackieren. Morgen soll es weitergehen.... Das ist zumindest alles sehr gut geworden, somit gehen Wagen Nummer vier und fünf für den Schmalspurzug der Fertigstellung entgegen.


    Das der Fahrregler abgeraucht ist, verstehe ich nicht ganz, zumindest sieht die Schaltung soweit o.k. aus. Vermutlich mal wieder eine Kleinigkeit, die nicht harmoniert hat. Aber ich denk, das es Michael wieder zum laufen bekommt. Wenn ich da an die Zicken meiner kleinen Felbahndiesellok denke, kann es nur besser werden.


    Chris hat recht - Wenn man was frisch gebautes Kindern zum spielen gibt und es überlebt die ersten Fahrtage, taugts was. Da kann ich mit meiner Dampflok ganz zufrieden sein, die läuft trotz wechseldem Personal (die wiederum fast alle mehr wie 20 jahre jünger sind wie ich) recht reibungslos. :thumbsup:


    Man sieht sich am Sonntag in Schönborn


    Gruß Matthias

    Der Antrieb ist der Urtrieb des Menschen -
    Das Spiel mit dem Feuer !

  • Hallo,
    Sonntag in Badschönborn werde ich nicht kommen können.


    Ich glaube dass der MOSFET durchgegangen ist weil er zu viel Spannung am Gate bekommen hat (er verträgt nur 20V, aber da mir ne Leiterbahn durchgebrannt ist war die Spannung nicht mehr bestimmt und von der Batterie konstant gehalten.


    An Lösungsansätzen arbeite ich gerade, wird wohl darauf hinauslaufen die Stromversorgung der Platine nach dem defekten Stück einzubauen, dass falls die Leiterbahn abraucht die anderen Dinge mit ausgehen/die Spannung wechseln. Dadurch bekomme ich solche Probleme wahrscheinlich nicht mehr.


    Gruß, Michael.

  • So, nach längerer Ruhe gibts mal wieder was zu berichten:


    Die S-bahn steht jetzt mit eingebautem Fahrregler im Keller, die Ansteuerung der Motoren funktioniert auch schon gut, und der Prototyp kommt langsam in eine benutzbare Phase.


    Bilder von der Verkabelung stell ich lieber nicht ein, es sieht noch etwas abenteuerlich aus mit in Lüsterklemmen geschraubten Transistoren, ...


    Morgen abend werde ich mal schauen ob ich die Beleuchtung zum laufen bekomme (ist eigentlich nur noch anschließen und die Funktionsausgänge zuweisen) und alles noch etwas aufräume...


    Dann geht es an die nächste Version (aktuell is Version 4), damit der Beiwagen auch Licht und nen Handreglersteckplatz bekommt. Die Steuerung könnte dann bald reif für ausgibige Feld-/Kindertests sein.


    Gruß, Michael.

  • Hallo,


    zum Thema Funk fällt mir der NRF24L01+ ein.
    2,4GHz
    Auf freiem Feld etwa 100m Reichweite.
    SPI Ansteuerung, wenn ich mich richtig erinnere.
    und die Dinger werden für ein paar Neuronen auf eBay verkauft.
    meistens mit einer Leiterbahnantenne, es gibt aber auch welche mit Anschlüssen für "richtige" Antennen
    Bitte melden Sie sich an, um diesen Link zu sehen.


    Viel Glück noch!
    Clément

    LG
    Clément

  • Also ich fahre meine Lok mit einem 80 Ampere Fahrtregler von Graupner und einer Modellbaufernsteuerung. Vom Preis her war diese Variante für mich sehr interessant, da die Funkfernsteuerung noch aus meiner Modellschiffzeit stammt.
    Die ganze Geschichte hat mich bisher noch nicht enttäuscht und funktioniert einwandfrei.


    Gruß Norbert