[Elektronik] Was kann man alles mit einem Mikroprozessor ansteuern?

[Helmut]

Hallo,
passend zum Arduniothread möchte ich hier sammeln, was man alles
mit Microprozessoren für die Modellbahn machen kann. Ich denke, das kann man durchaus familienübergreifend diskutieren.

Gruss aus KerpeN
Helmut

[Helmut]

Hallo, ich nochmal,
ich mache dann auch mal den Anfang mit dem einfachsten Bauteil: der Leuchtdiode.
Die mir bekannten Mikroprozessoren (PICs) arbeiten bei 5V und können einen Strom von 20 mA liefern. Das heißt, eine LED kann über einen Vorwiderstand direkt mit dem digitalen Ausgangspin des Prozessors verbunden werden. Normalerweise ist es egal, ob man die LED mit Plus oder Masse verbindet. Im ersten Fall leuchtet Sie, wenn der Pin auf Masse liegt, im zweiten bei 5V (Polung der LED beachten). Bei einigen Prozessoren kann man die Ausgänge auch mit open collector betreiben, dann muss die LED zwingend nach Plus führen.
Der Vorwiderstand läßt sich berechnen: R(vor)= (5V-Betriebsspannung der LED)/Betriebsstrom der LED. Besser ist es jedoch, wenn Widerstand empirisch zu ermitteln, da die meisten LEDs mit dem berechneten Widerstand erheblich zu hell leuchten.
Wenn jemand viele LEDs ansteueren will, kann es passieren, dass, obwohl der Strom jedes Ausgangs 20 mA nicht überschreitet, der maximale Gesamtstrom (bzw die max. Verlustleistung) des Prozessors überschritten wird.

Wenn ich etwas vergessen haben sollte, bitte ergänzen.

Gruß aus KerpeN
Helmut

[Herbert]

Hi Helmut,

willst Du generelle Anwendungsgebiete aufgezählt bekommen, oder Vorschläge für Lösungen für die Modellbahn?

Da die meisten Mikroprozessoren auch Digitalpins haben, die ein PWM (Puls-Weiten-Modulierung) Signal ausgeben können, ist es möglich, beispielsweise Servos zu steuern oder auch einen Gleichstrommotor pulsgetrieben schneller oder langsamer drehen zu lassen. Für letzteres braucht es allerdings einen zusätzlichen Baustein, nämlich einen L293D Hochstromtreiber. Dieser Hochstromtreiber bekommt die für den Motor benötigte Spannung am Eingang, das PMW-Signal vom Mikroprozessor und an dessen Ausgang liegt dann die für den Motor gedachte Spannung inkl PWM-Signal an. Je länger das Signal auf HIGH steht, umso schneller dreht dann der Motor. Über zwei zusätzliche Pins am L293D wird die Richtung gesteuert, in die der Motor drehen soll. Der L293D ist deswegen notwendig, weil in der Regel der Mikroprozessor nicht den für den Motor benötigten Strom liefern kann.

Wenn der Mikroprozessor auch eine 5V Spannungsversorgung zur Verfügung stellt (nicht über einen der Digitalpins), dann kann ein Servo direkt dort angeschlossen werden. Der Datenpin vom Servo wird dann mit einem PMW-fähigen Digitalpin verbunden, die Steuerung selbst erfolgt über eine frei zugängliche Bibliothek zum Ansteuern des Servos. Der jeweils einzunehmende Drehwinkel wird dabei entweder in Grad angegeben oder in der Dauer des High-Signals am Output-Pin des Prozessors.

Auch hier gilt: Ergänzungen, falls notwendig, erwünscht!

Herby

[Helmut]

Hallo Herbert,
meine Überlegung war, dass man in diesem Thread alles sammelt, was man an Bauteilen ansteuern kann und was man dabei beachten muss. Dazu vielleicht noch etwas Hintergrundwissen. Bei einem Servo wäre das beispielsweise, dass die Position über ein Rechtecksignal bestimmt wird. Die Periode beträgt 20 ms. Mit Beginn einer Schwingung liegt zwischen 1 und 2 ms (circa) high an, für den Rest der 20 ms geht das Signal auf low.
Wenn das Highsignal 1.5 ms anliegt, befindet sich das Servo in Mittelstellung, bei kleineren Werten dreht es sich in die eine, bei größeren Werten in die andere Richtung.
Die Idee, dafür PWM-Ausgänge zu nutzen, finde ich elegant. Ich habe das bisher immer mit Zählschleifen gemacht.


Gruß aus KerpeN
Helmut

[LAG-Isartalbahn]

Hallo Helmut,

finde deine Idee Klasse da ich schon mit Mikroprozessoren "gespielt" habe.
Sollte man nicht einen "Pfad" machen der zum Inhalt nur "Was ist möglich oder denkbar" hat.
Getrennt davon einen anderen "Pfad" der "Nebenthemen" aufnimmt, eventuel auch mehrer Pfade.

Gemeint ist Konkret:
Ansteuerung Servos möglich? "Was ist möglich oder Denkbar"/ Servo Ansteuerung und Probleme ? "Nebenthemen".
Ansteuerung LED möglich (Ein-Aus; Dimmen)? "Was ist möglich oder Denkbar" / Rund um LED´s ? "Nebenthemen".

Konkrete Projekte unter eigenem "Thema".

Warum:
Ich gehe jetzt nur von mir aus, wen ich unter "Was kann man alles mit einem Mikroprozessor ansteuern" nachlese und ein bestimmtes Thema wird eingehend und Extrem ausführlich beschrieben/diskutiert das mich jetzt nicht intressiert suche in diesem Thementeil nicht mehr weiter.

Unter dem Titel "Was kann alles mit einem Mikroprozessor ansteuern" stelle ich mir eigentlich vor dass man hier Tipps/Vorschläge findet was möglich ist und dann vielleicht einen Hinweis, unter Thema XYZ findest du weiteres/Lösungen/Tipps zur Lösung etc.

Wie gesagt ich finde die Idee sehr Gut bin aber der Meinung lieber jetzt schon Vorrausschauen als nachher "Zaubern".

schöne Grüße

LAG-Isatalbahner

[Herbert]

Naja, ich hab mir auch schon Gedanken gemacht, was hier eigentlich hin sollte. Grundsätzlich ist ja nicht wirklich viel möglich, weil halt die Strommenge fehlt, um echte 'Geräte' damit zu steuern. Dazu braucht es in der Regel weitere Elektronik (zumindest einen Signalverstärker) und meist auch noch eine getrennte Spannungsversorgung für das zu steuernde Teil.

Nur: für die meisten dieser Anwendungen gibt es ja bereits fertige Module, sodass man die Elektronik drumherum nicht mehr braucht. In der Regel gibt es dazu auch eine Beschreibung, was wo anzuschließen ist und es gibt dann auch noch fertige Sketches, die einem die Teile näher bringen, um sein eigenes Projekt zu lösen.

Die LED ist halt ein Paradebeispiel, weil sie sich mit sehr wenig Strom zufrieden gibt und daher direkt angeschlossen werden kann. Beim Servo muss dann schon die Versorgungsspannung bereitgestellt werden, weil mit den 20 mA am Digitalausgang wird sich wohl kaum ein Servo bewegen lassen. Aber da die meisten Mikroprozessor-Platinen auch eine externe Versorgungsspannung von 3.3 und 5.0V bereit stellen, geht das noch ohne zusätzliche Teile. Aber was könnte dann sonst noch kommen? Selbst für das Steuern eines einfachen Relais braucht es ein paar elektronische Bauteile, um beispielsweise das Schaltsignal verstärken; nicht zu vergessen, man braucht auch eine Rücklaufdiode.

Vermutlich werde ich demnächst einen neuen Thread eröffnen, wo ich meine persönlichen Projekte vorstelle. Dabei werde ich zeigen, welche Bauteile ich verwende und wie ich diese miteinander verdrahte und anhand eines Sketches erkläre ich, was genau passiert. Und ich werde komplett auf elektronische Schaltbilder verzichten, weil ich gar nicht den Ehrgeiz habe, diese zu verstehen. Mir reicht es, wenn ich weiß, dass ich beispielsweise auf Pin x ein High-Signal anlegen muss, damit das Modul dies oder jenes tut.

[Helmut]

Hallo Ihr beiden,
viele threads bedeutet auch schnell ein Verzetteln, wobei Eduards Idee schon was hat. Aber aktuell kann man einfach plappern und wenn es interessant ist, lässt sich das Ganze schon zusammenfassen.
Ich gebe zu, ich habe die LEDs gewählt, weil sie einfach sind. Hätte ich etwas anderes gemacht, hätte niemand mehr LEDs angepackt. Aber nicht nur Ausgänge kann man ja mal betrachten, Eingänge (Sensoren) sind doch auch interessant.

Relais sind eine weitere wichtige Bauteilgruppe, insbesondere wenn man unterschiedliche Polaritäten schalten will. Auf der Lastseite ist eigentlich alles unproblematisch. Da funzt da wie ein Schalter (isses ja auch), auf der Steuerseite gibt es aber ein paar Probleme. 5V-Relais brauchen Strom und über 20 mA wird nur müde gelächelt. Das Relais muss also über einen Schalter vom Prozessor angesteuert werden. Hier bietet sich ein Transistor an. Zwischen Pluspol und Collector kommt das Relais mit der Spule. Wenn keine integrierte Freilaufdiode vorhanden ist, ist der Anschluß egal, sonst muss man die Diode in Sperrrichtung betreiben. Wenn keine Freilaufdiode vorhanden ist, muss man zum Schutz des Pics eine in 'Sperrrichtung einfügen. Der Transistor erhält noch einen relativ unkritischen Vorwiderstand und das ist es dann auch schon. Ich zeichne am WE mal einen Schaltplan.

Gruß aus KerpeN
Helmut

[Herbert]

Hi Helmut,

wie ich oben schrieb - wenn es in diese Richtung läuft bzw laufen soll, werde ich mich hier nicht so stark beteiligen. Schaltpläne lesen/verstehen ist eben nicht meine Welt.


Wenn ich mir dieses Bild anschaue, dann wüsste ich definitiv nicht, was ich wo und wie am Steckbrett miteinander verbinden müsste. Und deswegen sind mir fertige Module wesentlich lieber. Da reicht dann ein buntes Bildchen, wo alle benötigten Bauteile zu sehen sind mit schönen bunten Verbindungen und dem benötigten Sketch - und ich kenn mich aus.

Übrigens: Es gibt sogar eine Anleitung im Netz, wo ein Mikroprozessor dafür verwendet wird, ein Lichtsignal zu steuern. Dabei wird das Steuersignal direkt vom DCC-Signal abgegriffen. Der Mikroprozessor wird sozusagen zum Schaltdecoder, man muss ihn in den Programmiermodus schicken, damit er auf das richtige Signal hört (= Adresse vergeben) etc. Aber das ist dann ja schon ein Anwendungsfall und weit davon entfernt, zu sagen, was man mit diesen Dingern ansteuern kann. Denn im Grunde genommen sind es ja nur ein paar LEDs, die hardwareseitig angesteuert werden.

[Helmut]

Hallo,
ich glaube, ich habe mich nicht richtig ausgedrückt. Sicherlich ist im Gegensatz zu Dir auch die Beschaltung sehr interessant. Das übt auf mich einfach einen Reiz aus. Wenn Du das modular aufbaust, ist das für mich genauso interessant. Wenn ich das dann nachbauen sollte, muss ich ggf. mir die Elektronik selber überlegen. Auch eingangsseitige Beschaltung egal ob diskret oder modular kann man hier bringen. Und wenn man jetzt an Deine Signalsteuerung denkt, auch ein komplexeres Eingangssignal kann man hier unterbringen, auch wenn die Auswertung softwaremässig erfolgt. Auf der anderen Seite finde ich dieses Thema aber so interessant, das hat wirklich ein eigenen thread verdient.

Gruss aus KerpeN
Helmut

[LAG-Isartalbahn]

Hallo Herbert und Helmut,

ich Denke daß wir eigentlich den selbe Idee haben.
Ich will es einmal auf den Punkt bringen. Bitte fasst es nicht als persönlichen Angriff oder Beleidigung auf.

Herbert ist der von uns, der nur wissen will was kann ich den alles mit dem Ding machen, aber eine Schaltung selber bauen lieber nicht. Wenn es das was ich brauche Fertig gibt. Dann kauf ich es lieber.

Helmut ist der von uns, der sagt: ich habe ein Problem, kann mit einem Mikroprozessor gelöst werden, also Nachdenken, Schaltung entwickeln und Programm schreiben, bauen, testen. Juhu funktioniert.

Ich bin genau Zwischen euch beiden, gibts für mein Problem ein fertiges Teil, ich muss das Rad nicht neu erfinden, kaufe ich das Teil. Gibts das Dingen´s nicht dann Methode Helmut.

In einem anderen Beitrag zu diesem Thema schrieb jemand sinngemäß "Ich will hier über dieses Thema nur Plappern" ich setzt dies mit dem bayerischen Begriff "Schmaatz´n" gleich.

Mein Vorschlag unter dieser Überschrift allgemeines zu diesem Thema ohne "hoch technischen Anspruch" ,wenn´s an´s Eingemachte geht neues Thema.

Ich will mich als Neuer nicht als Schulmeister oder der "King" aufführen.
Ich denke unser Hobby ist schön und jeder von uns hat seinen "Vogel" und der sollte gepflegt werden dürfen solange es nicht auf Kosten der Anderen geht oder persönlich wird.

Werde mich die Tage hinsetzen und zusammen Schreiben was man evtl. als mit Mikroprozessoren steuern kann und erlaube mir es hier zu verbreiten.

mit schönen Grüßen

LAG-Isatalbahn