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GESPERRTES N-Bahnforum • Thema anzeigen - DDDrehscheibe mit 3D

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 Betreff des Beitrags: Re: DDDrehscheibe mit 3D
BeitragVerfasst: Mo 19. Feb 2018, 18:08 
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Site Admin

Registriert: Fr 8. Dez 2006, 12:39
Beiträge: 1698
MoiN Hans-Werner und Helmut,

freut mich wirklich, wenn die Drehscheibe gefällt! Ich bin selbst auch recht angetan. Und es geht auch weiter damit ... wobei sich die Arbeit jetzt in zwei Bereiche aufteilt:

Modellbauerisch/Mechanisch:
Hier ist zur Zeit gerade so eine Art "Debuggen" angesagt: Immer wieder fallen noch kleine Fehler und Schwachpunkte auf, die zuu bereinigen sind. Ich habe zwar jetzt am Wochenende eine Menge bereinigt, aber irgendwie scheint deren Summe konstant zu bleiben. Im Moment muss der Drehzapfen der Bühne noch um 2 mm gekürzt werden, der Achsabstand zwischen Motor und Drehzapfen ist ca. 2 mm zu gering. Der Getriebkasten für den Handantrieb muss noch umkonstruiert werden. Und noch eine Lehre/Schablone für die Montage der Treppenstufen. Und die verdoppelten Geländerstützen an den Platformenden ärgern mich noch. Ach so, und die Steckteile für Gleise bzw Nicht-Gleise am Grubenrand fehlen noch ganz ...

Um die Metallbearbeitung: Nur zwei Schleifringe und -kontakte muss ich mich noch kümmern.
Und Anschlussmaterial für die Elektronik.

Und: Schön, wenn man mit dem Zug zur Arbeit fährt. In den letzten zwei Wochen ist eine ausführliche Bauanbleitung entstanden, der noch der elektronische Teil fehlt.

Bedienung/Elektronik:
Hier hatte ich jetzt am Wochenende den ersten Durchbruch. Ich konnte den Motor (als Einzelteil) zum Laufen bringen. Total geräuschlos, das Ding! Bin hin und wech! Und das kleine farbige Display geht auch. Es kann auch schon die Drehscheibe, die angeschlossenen Gleise und die Stellung der Drehbühne anzeigen. Und reagiert auf Tastendruck. Jetzt muss noch die Motorsteuerung integriert werden und die Lichtschranke für den Referenzpunkt. Und dazu muss der Achsabstand korrigiert werden und die IR-Dioden endlich geliefert werden.

Ich hatte mich für den Arduino entschieden, weil mir die zugehörige Programmiersprache recht attraktiv vorkam. Für eine Assembler-mäßige Programmierung (PIC) ist mein runder Kopf einfach zu eckig, und die Programmiersprache des Rasberry erschien mir etwas umständlich. Auch das Arduino-C hat ein paar Tücken, aber bisher (stolz guck!) hab ich's doch irgendwie meistern können.

Die nächste Herausforderung wird der Anschluss der Motorsteuerung sein. Sie belegt 4 Pins am Arduino - die aber schon vom Display belegt sind. Beim Display wird gesagt, dass man zwar andere PINs definieren und nehmen kann, aber dann wird das Display langsamer. Will ich nicht. Also mal versuchen, die PINs für die Motorsteuerung umzudefinieren. Hat beim ersten Versuch nicht geklappt, aber das wäre auch eine große Überraschung gewesen. Da gibt's so ein Wolfgang'sches Computergesetz, das besagt, dass ich erst alle Fehler ausprobiert haben muss, bevor etwas funzt. Gilt also auch für Mikroprozessoren.

Mittlerweile ist auch das Bedienkonzept klar:
Das Display und die drei Bedienungstasten werden herausgezogen und in ein Bedienteil gesteckt. Die Funktion der drei Tasten ist situativ und wird - wie bei den alten Handys - auf dem Display angezeigt. So soll z.B. die mittlere Taste die stehende Drehbühne starten und die laufende Drehbühne (not)anhalten. Die rechte und die linke Taste dienen zur Gleisanwahl oder der - bei der Referenzfahrt - Drehrichtung.

Es wird zwei Programme geben müssen: Ein Programm bleibt zwar im Arduino dauerhaft gespeichert, aber es vergisst die Werte aller Variablen, die nicht direkt im Programmcode festgelegt sind. Da es wohl keinen Spaß machen wird, jedesmal aufs Neue die Gleisanschlüsse einzulernen, sollte man mit einem Programm die exakten Winkellagen der Gleise bestimmen können. Diese werden dann in den Quellcode des eigentlichen Betriebsprogramms eingetragen. Das sollte kein Problem sein - das Hochladen eines Bildes hier im Forum ist komplizierter.

So ... jetzt habe ich Euch aber in meiner Begeisterung fürchterlich zugetextet ... :oops: ... und wieder keine Bilder gezeigt :oops: :oops: :oops:
aber letzteres hole ich nach, versprochen!

LG,
Wolfgang

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 Betreff des Beitrags: Re: DDDrehscheibe mit 3D
BeitragVerfasst: Mo 19. Feb 2018, 18:56 
Hallo Wolfgang,
es gibt bei PICs Speicherbereiche geben, in die man permanent und unabhängig von der Versorgungsspannung Daten ablegen kann. Dann sollte das doch ein Atmelprozessor auch können. Da würde ich auf jeden Fall noch mal schauen.

Gruß aus KerpeN
Helmut


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 Betreff des Beitrags: Re: DDDrehscheibe mit 3D
BeitragVerfasst: Di 20. Feb 2018, 10:46 
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Site Admin

Registriert: Fr 8. Dez 2006, 12:39
Beiträge: 1698
MoiN Helmut,

Danke für den Anstoß - ich hab mich nochmal schlau gemacht. Tatsächlich hat der Arduino die Möglichkeit, 1kB Daten auf ein Eprom permanent zu schreiben. Reicht für die paar Winkelangaben allemal, und damit kann die Software an einem Stück gemacht werden. Cooool! 8)

LG,
Wolfgang

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 Betreff des Beitrags: Re: DDDrehscheibe mit 3D
BeitragVerfasst: Sa 24. Feb 2018, 15:41 
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Registriert: Fr 8. Dez 2006, 12:39
Beiträge: 1698
MoiN zusammen,

so - hier sind jetzt (endlich) die Bilder, die schon eine Weile auf der SD-Karte geschlummert haben :oops: :



Die Drehscheibengrube hat jetzt eine Wartungsgrube und die beiden Schächte am Grubenrand bekommen, die man eigentlich an jeder Drehscheibe im Original sieht. Das Grubengleis ist jetzt kein separates Teil mehr, sondern direkt mit dran. Außen befinden sind jetzt "Ohren" zur Befestigung an der Anlagenplatte. In der aktuellen und hoffentlich endgültigen Ausführung befindet sich zwischen den beiden Wartungsschächten ein Schacht zur Aufnahme eines IR-Empfängers als Referenzpunkt, im rechten Bild zu sehen. Die Schächte sind später mit Deckeln versehen.

TurboCAD braucht jetzt etwa 5 Minuten, um dieses Einzelteil in den Speicher zu laden. Also - noch viel komplexer sollte ich es nicht machen. Die Druckzeit liegt bei ca. 8 ... 9 Stunden und ist mit einigem Abstand die längste bei den Drehscheibenteilen.



Hier jetzt der Antrieb, bzw auf dem linken Bild ein Modell davon. Die Herausforderung war hier - neben der Auswahl eines geeigneten Zahnriemens - die passende Verzahnung der Riemenscheibe zu konstruieren. Und natürlich, ob der 3D-Drucker das auch in der notwendigen Genauigkeit hinbekommt. Wie das zweite Bild illustriert, hat das alles geklappt, und zwar auf Anhieb. Da lacht des Bastlers Herz, nachdem der Stein runtergefallen ist.

Drittes Bild: Die zur Sicherung des Riemens an der großen Riemenscheibe erforderliche Anlaufscheibe erhält als Zusatzfunktion auf seiner Außenseite zwei Kontaktringe zur Stromaufnahme der Drehbühnengleise. (Sag mmal Helmut - hast Du Deine Ätzanlage griffbereit? Für mich wäre es gerade ein Riesenaufwand...) Die Kabel werden durch die radial verlaufende Nut zu einer Bohrung geführt, die auch im Bild hinten an der eigentlichen Riemenscheibe sichtbar. Von dort geht es dann durch die hohle Drehachse der Bühne zum Gleis.

Die im vierten Bild gezeigte Grundplatte der Motorhalterung wird über die durch den Grubenboden ragende Drehachse der Bühne gesetzt und ausgerichtet. Sie hat - wie die Drehbühne ein Kugellager. Die beiden Lager werden dann durch kleine Tellerfederchen und die Riemenscheibe gegeneinander angestellt. Die beiden rechts neben dem Lager in der Grundplatte sichtbaren Nuten dienen zur Aufnahme der Stromabnehmerfedern, die dann ihrerseits an den Schleifringen laufen.

Der Motor selbst sitzt in der links an der Grundplatte befestigten Gabel, die leicht schwenkbar angeordnet ist, damit sich die Riemenspannung einstellen kann.

Wie das Ganze provisorisch vormontiert aussieht, zeigt das fünfte Bild.

Das sechste Bild zeigt noch den Grundkörper der Drehbühne mit der fest angedruckten und hohlen Achse. Es war notwendig, diese mit anzudrucken, da es ansonsten eine unendliche Fummelei war, Achse und Bühne genau rechtwinklig zueinander auszurichten. Außerdem spart es ein Drehteil.

Mit im Bild zu sehen ist die Vorbereitung für die Elektronik zwischen den Längsträgern der Bühne. Der Strom dafür wird von den Schienen abgenommen, die beiden Kabel kommen durch die beiden sichtbaren Bohrungen nahe am Drehzapfen. Zwischen die beiden quer zur Bühne angeordneten Stege passt ein Brückengleichrichter. Dann gibt's noch einen längs angeordneten Steg für den Vorwiderstand und last not least schon recht nahe am Rand eine Querwand mit Bohrung, in die die 3mm durchmessende Infrarot-Diode passt, die dann bei der Referenzfahrt den Infrarot-Sensor in der Grube anleuchtet. Hoffentlich funzt es.

Tja, damit ist jetzt die Mechanik und Hardware fast völlig komplett, und allles ruft nach Austesten und Inbetriebnehmen. Dazu muss man aber dem Arduino noch ein bisschen was beibringen, und das sieht dann so aus:



The rest is software. Der im Bild sichtbare TFT-Schirm zeigt eine Grafik der Drehscheibe und der angeschlossenen Gleise und der Stellung der Drehscheibe. Gesteuert wird das Ganze durch 3 Tasten. Es gibt die folgenden Funktionen: Gleis anwählen, Drehscheibenfahrt, Referenzfahrt und Einlernen.

Im "Trockenkurs" beherrscht das Programm das schon. Die Drehscheibe wird dargestellt, das "Fahrtziel" kann gewählt werden, wie auch die anderen Teile des Programms. Nur da, wo es jetzt etwas an die Drehscheibe passieren müsste, erscheint nur ein "Ich mach schon!" auf dem Display. Also: Wieder ran an's Objekt.

Erste Aufgabe: Die Infrarot-Lichtschranke aufbauen und austesten. Und hier beiße ich mir gerade die Zähne aus:



Der Sensor müsste eine hohe Spannung abgeben, wenn er kein IR-Licht erhält und eine niedrige, sobald er IR-Licht empfängt. Im gezeigten Screeshot des Arduino-Monitors habe ich die LED mit einem Stück Alufolie abgedeckt und diese zweimal angelupft. Man sieht, dass sich am Signal zweifelsfrei etwas tut. Anstelle eines ordentlichen Spannungsabfalls gibt es einen ziemlichen Salat. Es dürfte reine Glückssache sein, ob eine Software, die nur in einem Augenblick den Level prüft, erkennt, dass IR-Licht da ist. Wobei das gezeigte Durcheinander allerdings schon aus Mittelwerten von jeweils 100 Messungen besteht, also "geglättet" ist.

Absurd wird es, wenn ich das Fremdlicht (mittels einer drüber gestültpen Kaffeetasse) aussperre. Dann bleibt das Gezappel etwa gleich, aber die Spitzen nach unten fallen nicht mehr so heftig aus. Das Gezappel spielt sich dann zwischen 160 und 175 ab. Als würden die richtig tiefen Spitzen gar nicht von IR-LED, sondern vom Außenlicht kommen. In diesem Fall dürfte aber der Spannungsverlauf bei abgedeckter LED und Außenlicht nicht so nahezu ideal glatt sein. Keine Ahnung, was der Blödsinn soll ...

Hier mal der Schaltplan und die Typenbezeichnungen der Geräte:



Sender und Empfänger arbeiten beide auf 940 nm Wellenlänge. Der Schaltplan stammt aus dem Datenblatt der Empfängers, ich habe ihn nur um die LED ergänzt. Ein bisschen habe ich auch herumprobiert:

R1 auf Null gesetzt (Warum soll ich eigentlich noch einen Widerstand einsetzen, wenn das Ding für 5V Versorgunsspannung ausgelegt ist?)
R2 von 20 kOhm auf 10 kOhm und auf 0 gesetzt.
R3 von 100 Ohm auf 50 Ohm gesetzt (rechnerisch nötig an 5 V wären 63 Ohm)
C1 auf 0, 50, 100, 200, 300 uF gesetzt.

Nichts davon hat einen spürbaren systematischen Einfluss auf die Messungen gehabt. Vielleicht hat da ja jemand eine Idee ...

So, ich hoffe, das war jetzt kein tldr. :oops: Aber jetzt seid Ihr wieder auf dem Laufenden.

Viele Grüße und ein schönes WoE wünscht
Wolfgang

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 Betreff des Beitrags: Re: DDDrehscheibe mit 3D
BeitragVerfasst: Sa 24. Feb 2018, 16:56 
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Site Admin

Registriert: Fr 8. Dez 2006, 12:39
Beiträge: 1698
... und noch ein Nachtrag zum obigen Beitrag:



Na bitte. Die Schaltung nochmal neu zusammengesteckt (Ob diese Breadboards so wirklich das Gelbe vom Ei sind?), wieder die Nennwerte für Widerstand und Kapazität gewählt und einen neuen IR-Sensor eingebaut, nachdem der Alte wieder genau so herumgezickt hat. Anscheinend hatte der 'nen Schuss?

Na, ja. Vielleicht gibt's ja noch sachdienliche Hinweise dazu ...

LG,
Wolfgang

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 Betreff des Beitrags: Re: DDDrehscheibe mit 3D
BeitragVerfasst: Sa 24. Feb 2018, 17:48 
Hallo Wolfgang,
bezüglich IR Lichtschranken schwöre ich auf den Baustein IS471. Das ist ein Empfängerbaustein, der gleichzeitig seine IR-LED mit einem modulierten Signal versorgt. Dadurch wird die Angelegenheit sehr störunempfindlich. Ich baue damit gerade Lichtschranken um den Zugbetrieb zu überwachen.

Gruß aus KerpeN
Helmut


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 Betreff des Beitrags: Re: DDDrehscheibe mit 3D
BeitragVerfasst: Sa 24. Feb 2018, 23:38 
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Site Admin

Registriert: Fr 8. Dez 2006, 12:39
Beiträge: 1698
MoiN Helmut,

Dankeschön - der Tipp ist gleich gemerkt für das nächste, relativ kleine Projekt - eine lichtschrankengesteuerte Geschwindigkeitsmessung.

Hier bei der Drehscheibe ist der Fall insofern etwas verzwickt, als dass die Sender-LED ihren Strom ja nur von den Gleisen kriegen soll, während der Empfänger im Arduino-Stromkreis sitzt. Damit sind sie so gut wie galvanisch getrennt. Wenn ich noch ein Extra-Signal durch die Drehbühnenachse nach oben bringen will, dann müsste ich noch eine weitere Schleiferbahn in die Riemenscheibe einbauen und meine Anfrage an Dich erweitern, und mir an der Drehbühne eine Kabelführung ausdenken, die nicht ohne Schwächung des Übergangs Drehachse/Bühne machbar sein würde. Seeeeehr ungern.

Aber gut, so lange die Messungen so bleiben wie jetzt, sollte es ja auch gehen. Natürlich bin ich jetzt flitzebogenmäßig gespannt, ob das auch so in der Drehscheibe funktioniert. Insbesondere, ob der 0,5 mm Spalt vor dem Empfänger eine gute Idee oder eine Eselei war.

Dazu muss sich allerdings die Drehscheiber erstmal drehen. Und der Controller für den Schrittmotor belegt die gleichen PINs am Arduino wie das TFT-Display. Da habe ich jetzt etliche Stunden dran geknobelt ... und geknobelt ... und Alpträume geschoben, dass ich hier kleinlaut zugeben muss, dass sich nix dreht ... und wieder geknobelt ... aber: Jetzt läuft‘s! Ohhh Mann! Das ist jetzt ein Bier wert! Es klappt! Jubel! Böllerschüsse! ...

Supi! :mrgreen:

Damit erstmal ***prooost*** und GN8,
Wolfgang

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 Betreff des Beitrags: Re: DDDrehscheibe mit 3D
BeitragVerfasst: So 25. Feb 2018, 14:14 
Hallo Wolfgang,

ich finde das Projekt faszinierend! :)

Zu der Lichtschrankenempfehlung von Helmut:
Du könntest an der Drehbrücke einen kleinen Spiegelstreifen an Stelle der LED anbringen und dann sowohl LED als auch Empfänger hinter dem Schlitz im Grubenrand einbauen -- also eine Reflex-Lichtschranke. Das hätte den Vorteil, dass durch die Modulation Fremdlicht "ausgesperrt" wird und Du Dich um die doch etwas wacklige Versorgung der LED nicht mehr kümmern musst.
Und vielleicht wird es durch den doppelten Spaltdurchgang ja sogar noch etwas genauer, was die Positionierung betrifft.

Bin schon gespannt, wie es weiter geht 8) und werde eifrig mitlesen :wink:

Viele Grüße 8)
Michael


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 Betreff des Beitrags: Re: DDDrehscheibe mit 3D
BeitragVerfasst: So 25. Feb 2018, 17:09 
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Site Admin

Registriert: Fr 8. Dez 2006, 12:39
Beiträge: 1698
Hallo Michael,

Gute Idee - danke! Ich werde es mal als Plan B im Kopf behalten.

Heute war ein bzgl MoBa und Drehscheibe etwas fauler Tag. Ich hab ein Blockschaltbild gezeichnet, mir ein paar Gedanken betreffend Bedienteil der Drehscheibe gemacht und wohl auch einen „Schnitt“ gefunden, bei dem ich mit 5 Kabeln bzw. einem 5 adrigen Kabel zwischen Bedienteil und Drehscheibe auskomme.

Damit kommt als Konstruktionsaufgabe jetzt das Gehäuse des Bedienteils und noch eine wie auch immer geartete Befestigung für die an der Drehscheibe befindlichen Gerätschaften und Platinenlayout dazu. Abgesehen davon muss ich mir nochmal die Motorhalterung vorknöpfen. Der Verschiebe- bzw Schwenkbereich für den Motor ist noch ein bisschen eng.

Aber das wird! :D

LG,
Wolfgang

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 Betreff des Beitrags: Re: DDDrehscheibe mit 3D
BeitragVerfasst: Sa 3. Mär 2018, 21:51 
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Site Admin

Registriert: Fr 8. Dez 2006, 12:39
Beiträge: 1698
MoiN zusammeN,

und weiter geht's, und so langsam geht es in Richtung Testbetrieb:



Hier jetzt die neu konstruierte Grundplatte und Motorhalterung. Von links nach rechts:

Die Öffnung ganz links ist der Schacht für den Infrarotsensor, der da auch gerade seine drei Beine heraus streckt. Diese werden dann direkt an die drei Pins der kleinen Platine angelötet. Auf der Platine ist noch ein Vorwiderstand für den Sensor, dahinter die drei Anschlüsse und noch eine zweipolige Buchse, aus der der Betriebsstrom für den Schrittmotor kommt. Vor der Platine am Rand eine Klemmschelle für das 7-polige Kabel.

Vier der sieben Kabel gehen dann zur Steuerplatine für den Motor. Man sieht die Pins dafür am hinteren Rand der Platine. An das weiße Steckergehäuse wird der Motor selbst angeschlossen, man sieht den Stecker hinter der Drehscheibengrube herumbaumeln.

Weiter nach rechts dann die Riemenscheibe des Antriebs, auf deren Unterseite sich später mal die Schleifringe für die Stromübertragung auf die Schienen der Drehbühne befinden werden.

Und dahinter der Motor selbst, dessen Halterung nun auf vier Säulen ruht und einen größeren Verschiebeweg für die Rimenspannung erhalten hat.

Da die Grundplatte jetzt eine feste Lage auf der Grube erhalten hat, kann sie auch angeschraubt werden. Die entsprechenden Löcher sind in der Platte vorhanden, in der Gube (noch) nicht. Für die anstehenden Funktionstests muss das Teil also verklebt werden.



Hier jetzt die elektrisch fertig ausgerüstete Drehbühne: Kabelzuführung durch die hohle Achse, Abgriff vom Gleis an den Brückengleichrichter, Vorwiderstand und IR-LED. Von oben sieht man davon nur die beiden Schlitze, die jetzt durch Kabel ausgefüllt sind und später von Abdeckungen verdeckt sind.

Jetzt müssen nur noch ein paar Kabel angepasst und Alles montiert werden, dann steht der Erprobung nichts mehr im Wege. ... morgen! Ich bin schon mal gespannt wie ein Flitzebogen!

Bitte Daumen drücken! ... Fortsetzung folgt

LG,
Wolfgang

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