Modellbahn und Microcontroller

[Helmut]

Hallo,
einfach mal als Diskussionsgrundlage.
Microcontroller sind ja inzwischen üblich auch der Modellbahn, sei es in Decodern, Steuerbausteinen oder Digitalzentralen. Aber auch in Selbstbauprojekten kann man sie vielseitig einsetzen. So habe ich mit PICs der Fa. Microchip Servosteurungen für einen Baukran, eine Schaukel, eine Wippe und eine Planierraupe realisiert. Diverse Lichteffekte für Lagerfeuer oder das Autobahnmodul sind ebenfalls damit entstanden. Die Schranken- und Lichtsignalsteuerung der Übergangsmodule basieren ebenfalls auf PICs. Ein PIC ist ein IC-Baustein, den man mit ein paar Bauteilen für Taktung, Programmieranschluss und Spannungsversorgung auf einer Platine unterbringt. Programmiert wird mit einer recht komplexen Umgebung (erhält man kostenlos bei Microchip) in C++. Anfängliche Versuche in Maschinensprache habe ich schnell sein gelassen. Mittels Programmer werden die Daten in den Chip transferiert. Was ich früher mit vielen Logikbausteinen realisiert habe, kann ich jetzt mittels Programmierung lösen . Neben den PICs gibt es noch die AVR-Prozessoren, früher von Atmel, jetzt auch von Microchip. In meinen Augen bisher vergleichbar. Die einen sind da stark, die anderen woanders. Da die AVR-Prozessoren einem immer bei Decodern über den Weg laufen (scheinen besonders gute Timer zu haben), wollte ich mich auch mal mit Ihnen beschäftigen. Dieser Prozessortyp ist in fertiger Platinenform als Arduino erhältlich. Hier mal meine ersten Erfahrungen:
Die Platine hat zur Programmierung und zur Spannungsversorgung eine USB-Buchse. Die Taktung ist bereits auf der Platine. Die Anschlüsse sind als Steckkontakte herausgeführt. In Kombination mit einem Steckboard eine schöne Sache um mal etwas fliegend auszuprobieren. Final auf der Moba eingebaut muss man sich dann aber doch um die Unterbringung von Spannungsversorgung und ggf. zusätzlichen Bauteilen kümmern. Das mindert etwas den Vorteil der Arduinoplatine. Programmiert wird in C++, die Entwicklungsumgebung von Arduino macht einen aufgeräumten Eindruck.
Ich bin gespannt, wie sich das Teil programmieren lässt.

Gruß aus KerpeN
Helmut

[lok527596]

Hallo Helmut ,

das Thema interressiert mich auch. Trotz Vorkenntnisse mit der SPS Programierung ist es trotz allem erstmal was Neues und benötigt Grundlagen. Gibt es den dazu schon ertste Möglichkeiten überhaupt mit diesem Thema KOntakt aufzunehmen. Ich finde es schon toll wenn man schreibt was alles machbar ist , aaaaber Wie ?? Ich hoffe Du verstehst was ich meine ....

Bei Siemens gabs mal eine Klein SPS der konnte man graphisch recht schnell zu Leibe rücken und hatte die Ausgänge verknüpft. War zwar recht schnell ausgereizt trotz allem für DAUs schnell einsetzbar. Wie schaut das dann bei den Microkontroller Dingen aus ?

[Helmut]

Hallo Stephan,
also, eine ganz simple Einführung für den Arduino findet man unter https://funduino.de/wp-content/uploads/ ... 2-2016.pdf. Schaltung und Programm werden auf ein Minimum reduziert und sind so gut verständlich. Wer sich mit PICs auseinandersetzen will, findet unter https://sprut.de/ einen guten, aber sehr komplexen Einstieg. Ich bin diesen Weg gegangen und mir hat manchmal schon der Kopf geraucht, geschweige denn, dass ich alles verstanden habe. Für die Programmiersprache C++ gibt es im Netz einige brauchbare Tutorials. Ich habe halt vom PC her ein paar Bücher, in denen ich nachschlage. An einigen Stellen wird im Netz Assembler empfohlen. Es mag sein, dass die Programme dann schneller und kleiner waren, aber mir war das einfach viel zu kompliziert, vor allem, wenn man das nicht jeden Tag macht.

Ich hoffe, die Links sind das, was Du gesucht hast.

Gruß aus KerpeN
Helmut

[MHAG]

Hallo Mikrocontroller-Freunde!

Zum Arduino kann ich morgen auch was nützliches beitragen, heute habe ich die Links nicht greifbar.
Nachschlag -- Hier im Forum gibt's auch schon was zum Thema:
viewtopic.php?t=30
viewtopic.php?t=32
viewtopic.php?t=46
viewtopic.php?t=68
Für Lichtspiele habe ich in der Burg und in der Hausfassade je einen Arduino Nano im Einsatz.

Viele Grüße
Michael

[LAG-Isartalbahn]

Hallo Leute,

sporadisch befasse ich mit Thema Arduino, mit den "Dingern" sind auf der Modellanlage einige tolle Spielereien möglich.
Es gehen ja nicht nur "Lichtspielereien" (Bewohntes Haus, ganze Häuserzeilen, Lichtreklame, Gaslaternen ...) und Servoanwendungen (Schranken, Tore, Schaukeln, Fahrgeschäfte ..). Es ist auch möglich Schrittmotoren anzusteuern (Kran, Türen ,,,) und bei Motoren die Drehzahl zu regeln. Auch die Ansteuerung von Lichtschranken und die Auswertung ihrer Signale ist möglich.
Es gibt auch Möglichkeiten den zu einer Szene passenden Sound anzusteuern. (siehe den Beitrag Schmale Module: Bahndammdurchlass mit Bach von Helmut)

Wie schon erwähnt bin ich da nur sporadisch "Unterwegs" und bin mit meinen "Projekten" nicht über den Testaufbau und "Test Programmierung" gekommen. Die Dinge die ich "getestet" habe waren eigentlich immer "lauffähig", natürlich mit "Denk- und Konstruktionsfehlern" ausgestattet.

Ich bin der Meinung hier ist einiges möglich was den "fertig Bausteinen" überlegen ist.
Als Beispiel währe der Bahnübergang auf meinem (im Bau) Modul "Wasserschloss" komplett mit einem Arduino steuerbar.

Hallo Stephan:

Du meinst sicher die Kleinsteuerung S5-90 und S5-100 diese sollten damals kleine Schützsteuerungen ersetzen.
Die in den Steuerungen enthaltene Programmierung war gedacht um den "klassischen Steuerungsbauern" an die "großen SPS heranzuführen".
Wenn Du dich damit befasst hast bin ich der Meinung ist der Umstieg auf Arduino-Programmierung für dich kein "Hexenwerk".
Als Einstieg in die Arduino Welt habe ich mir ein sogenanntes "Lernpaket" von Franzis gekauft hier sind die Bauteile für diverse Projekte enthalten die in einem beiliegenden Buch beschrieben werden (Programmierung und Aufbau). Dadurch gabs schnell ein gewisses Erfolgserlebnis beim Nachbau der Versuche.
Die Arduino-IDE ("Programmiersoftware") kannst du dir über die Arduino-Webseite herunterladen.
Google einmal Arduino.cc, hier werden dir diverse brauchbare Dinge (Programmiersoftware, fertige "Bausteine") angeboten auch in Deutsch.

Ich Denke die "Microprozessoren" werden im Forum immer mehr auftauchen!

schönen Tag
Eduard

[Helmut]

Hallo,
ja, ich denke auch, Microprozessoren werden immer mehr werden, auch oder gerade bei Selbstbauprojekten. Vieles kann man sicherlich auch mit Logikbausteinen realisieren, aber nach meinen Erfahrungen vertut man sich gerne bei der Herstellung der Platine. Einen Prozessor kann man umprogrammieren .
Vielleicht noch etwas zum Hintergrund dieses Threads. Ich wollte mal einen AVR ausprobieren, da ich einige Programme nicht so ohne weiteres auf einen PIC umschreiben konnte. Es mag sicherlich gehen, aber man muss dann doch tiefer ins Programmieren einsteigen. Da ja hier der eine oder andere auch damit rumspielt, bzw. rumspielen will, dachte ich, man kann vielleicht hier Erfahrungen austauschen.
Da ja Interesse besteht, habe ich mir überlegt, die Programmierung des Baumfällens im Thread Bachdurchlass schrittweise einzustellen.

Gruß aus KerpeN
Helmut

[MHAG]

Hallo,

eigentlich wollte ich, wie schon versprochen, noch ein paar Links einstellen und kommentieren, leider lässt mich das meine aktuelle Umgebung gerade nicht Warum auch immer...

Also schreibe ich ohne Links, was ich bisher so mit dem Arduino Nano gemacht habe und noch plane:

• Das erste Projekt war die "belebte Burg", in der eine Kerze in der Kapelle und ein Kaminfeuer dauerhaft flackern sollten, in einem Zimmer von Zeit zu Zeit Schwarzweiß-TV (bläuliches Flackern) konsumiert wurde und ansonsten in zufälligen Zeiträumen Lichter in verschiedenen Räume leuchten sollten. Dabei sollte kein Schema erkennbar sein und die Zeiträume sowohl für Licht an oder aus in einem gewissen Rahmen raumbedingt unterschiedlich. Bis auf den Helligkeitssensor (sobald es dunkel im Raum wird, startet das Lichtspiel in den Zimmern), funktioniert die Schaltung ganz gut; den habe ich irgendwie falsch eingebaut, für die Schaltung ist es immer "dunkel", läuft also immer..
• Ähnlich wie die Burg sollte das auch beim "belebten Haus" sein, nur wollte ich, dass hier insgesamt 6 TV-Geräte (sw) aus drei verschiedenen Programmen wählen konnten; die Zimmerbeleuchtungen sollten ansonsten ähnlich wie in der Burg funktionieren. Da ist der Sensor nicht eingebaut.
• Mein eingleisiger Bahnübergang bekommt eine Steuerung mit 5 Lichtschranken; die realen Schrankenbäume sollen per Servo lange vor dem Zug geschlossen und kurz nach dem Zug wieder geöffnet werden; auch Rangierfahrten sind dabei möglich (also in den Schließ-Bereich einfahren und auf der gleichen Seite wieder ausfahren, unabhängig von der Zuglänge)
• Noch nicht ganz ausgegoren ist ein PWM-Regler, mit dem ich eine einstellbare Gleichspannung mit einer PWM verwenden kann, also die PWM-Peak-Spannung der eingestellten Gleichspannung entspricht. So kann die Maximalspannung an die verträgliche Maximalspannung des Verbrauchers angepasst und anschließend per PWM geregelt werden. Dafür möchte ich einen Endlosregler/Impulsgeber verwenden.
• Das einzelne Wendegleis zwischen den Hauptgleisen soll auch per Arduino Nano bedient werden: Einige Lichtschranken und drei Taster (Durchfahrt, Einfahrt, Ausfahrt) sorgen für die Längenerkennung, Besetztmeldung, Kollisionsvermeidung und die Ansteuerung der Weichen und Polarisierung, wenn ein Triebwagen oder Wendezug nicht bis zum Schattenbahnhof fahren soll
• Ein anderes Projekt betrifft die Steuerung meines weichenlosen Schattenbahnhofs (ähnlich wie ein Paternoster, aber horizontal): Auch hier gibt es eine Längenerkennung mittels Lichtschranken und Ansteuerung der Motoren, auch hätte ich gerne eine zweistellige Anzeige per 7-Segment-Zahlen
• Ein "Hirngespinst" ist mein "Frosch im Teich"... aber das steht weit hinten auf der Liste
• Diverse Lichtspielereien., evtl. Sounds und Bewegungen für Werkstatt, Lokschuppen etc. sind auch noch im Hinterkopf gespeichert...
• Und ich möchte gerne mit RBG-LEDs (WS2812) experimentieren...

Mal sehen, wann ich dafür Zeit finde und einiges abarbeiten kann. Wobei der BÜ und das Wendegleis als Programmcode schon existieren, da fehlt nur die Hardware. Ähnlich weit ist auch die Schattenbahnhofsteuerung -- bis auf Code-Teile, die direkt eine Hardware ansprechen. Da ich hier aber noch nicht genau weiß, wie diese Hardware (z.B. Schrittmotor oder Getriebemotor) genau aussieht, gibt´s da noch Lücken bzw. Kommentare und "leere Aufrufe".

Übrigens:
Ein Pinout von dem Arduino, den man verwendet, sollte man sich sichern und ausdrucken, sowas ist immer nützlich zu haben Beispiel des Arduino Nano:


Viele Grüße
Michael

[MHAG]

Inzwischen konnte ich alle Links korrigieren -- viel Vergnügen beim Stöbern!

Hallo,

wie schon versprochen, wollte ich noch ein paar Links kommentieren, vielleicht sind sie für den einen oder anderen hilfreich:
Ein guter Einstieg ist mit der englischen Seite https://www.arduino.cc/en/Guide möglich.

Hier findet man auch die IDE(=Programmierumgebung), die für die Entwicklung notwendig ist:
Install the Arduino Desktop IDE

Eine nützliche Seite auf Deutsch ist diese hier: https://www.mikrocontroller.net/articles/AVR-Tutorial

Die folgende Seite ist auch deutsch, allerdings ist die schon etwas älter: https://derjulian.net/mikrocontroller
Manches ist hier überholt, aber man kann sehen, wie manche Aufgabenstellungen "früher" gelöst wurden.

Und wer gewisse Grundkenntnisse in C hat, kann hier mit dem AVR-GCC-Tutorial gut weitermachen; da sind auch viele weiterführende oder vertiefende Links enthalten.

Da es schon viele entwickelte Lösungen gibt, kann man sich in Bibliotheken umsehen, um was für ein eigenes Problem zu finden. Eine größere Sammling solcher "Libraries" findet man hier:
 https://www.nongnu.org/avr-libc/user-ma ... dules.html

Für Selectrix (nicht nur) findet man hier interessante Anwendungen: https://www.beyenbach.de/modellbahn/arduino/library.htm

Es gibt auch ein Forum, in dem man gut was suchen kann: https://forum.arduino.cc/
Da bin ich auch schon zu verschiedensten Fragestellungen auf eine gute Lösung gestoßen, bisher noch ohne eigene Nachfrage dort. Das Beispiel für den Drehgeber (ein weiterer Link zum Thema war sehr hilfreich.

Wer noch tiefer einsteigen will, kann sich mit dem (meiner Meinung nach nicht sooo schwierigen) Thema "Assembler auf dem AVR" hier vertraut machen:
 http://www.avr-asm-tutorial.net/avr_de/ ... index.html
Allerdings habe ich schon die gute Aussage gehört: "Assembler ist keine Sprache, sondern eine Denkweise"
Wobei ich sagen muss, dass das zwar eine tatsächlich sehr direkte Programmierung des Controllers ist und man wirklich "jedes Bit umdrehen kann", aber für unsere Zwecke wahrscheinlich nicht unbedingt notwendig ist; das ist bei Interrupt-Programmierung oder wirklich zeitkritischen Anwendungen sinnvoll.
Ergänzen hierzu: http://www.avr-asm-tutorial.net/avr_de/index.html
 
Viele Grüße
Michael 

[LAG-Isartalbahn]

Hallo Michael,

Du hast dich ja ganz schön mit dem Thema beschäftigt.
Verwendest Du einen "Vorzugs Arduino" für deine Ideen oder nimmst Du was gerade passt.
Ich habe den Arduino Micro verwendet einfach weil der in dem "Lernpaket" enthalten war ?

schöne Grüße
Eduard

[MHAG]

Hallo Eduard,

bisher hat mir der Arduino Nano gereicht mit 2-3€ pro Stück kann man nicht meckern.
Ich habe auch noch kleine "Sparks" rumliegen (für Kleinstprojekte, nur 5 I/O-Pins, von der Form quasi wie ein aufgebohrter USB-A-Stecker ), aber da habe ich noch nichts damit gemacht. Irgendwann mal.
Vor einigen Jahren habe ich mal herumtheoretisiert, wie eine Blocksteuerung gebaut werden könnte. Das war ein gigantisches IC-Grab und wäre auf ca.50€/Block gekommen... Mit einem Arduino Nano und ein paar Treibern ginge das für knapp 10€, oder sogar noch weniger, könnte aber deutlich mehr.
Aber es gibt auch Anwendungsfälle, in denen ich lieber "altmodische Relais" nutze (siehe die Schaltung für den doppelseitigen Abzweig); das ist in dem Fall "robuster" und besser wartbar.

Viele Grüße
Michael