Car System

Aus Digital Modellbahn

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Beschreibung

Ein digitales Car System war schon lange mein Wunsch. Doch alle im Handel angebotenen Komponenten zur Realisierung einer solchen Anlage waren mir zu teuer. Deshalb habe ich zu diesem Thema in meinem Informatikstudium eine Bachelor-Arbeit verfasst. In dieser Arbeit wird für das hier vorgestellte Car-System die Datenübertragung entwickelt und ein Car-Dekoder entworfen, der die Signale über einen Infrarot (IR)-Kanal empfängt und das Fahrzeug steuert.

Bachelorarbeit (IR)

Übersicht der IR-Steuerung

Hier ist ein Link zu meiner Bachelor-Arbeit mit dem Thema:
"Infrarot Übertragungssystem zur Steuerung von Modellfahrzeugen"

Eine Übersetzung dieser Arbeit in die russische Sprache von Alex Labunichev findet Ihr hier.

Bitte beachten: In der Bachelor-Arbeit (BA) sind alle Details zur Datenübertragung, zum IR-Sender und zum Car-Dekoder zu finden. Im Laufe der Zeit wurden weitere Verbesserungen und Anpassungen vorgenommen, so dass die Informationen der BA sich auf den Stand zum Zeitpunkt der Abgabe der BA beziehen. Alle aktuellen Software-und Schaltungsversion befinden sich hier auf diesen Webseiten.

Masterarbeit (Funk)

In der Arbeit wird eine funktionelle Erweiterung des Fahrzeug-Decoders beschrieben. Ziel war es, einen leistungsstärken Fahrzeugdecoder mit vielen Funktionen zu entwickeln. Die zuvor benutzte Infrarot-Fernübertragung wird jetzt durch eine bidirektionale Funkübertragung ersetzt. Eine wesentliche Veränderung des Systems ist, dass kein DCC-Signal mehr notwendig ist. Alle Daten werden direkt von der Zentrale erzeugt, welche über das P50X-Protokoll mit dem Steuerungscomputer verbunden ist. Eine Handsteuerung wird aktuell nicht unterstützt und ist somit nur über die PC-Software möglich.

Übersicht der Funk-Steuerung

Hier ist ein Link zu meiner Masterarbeit mit dem Thema:
"Bidirektionales Funkübertragungssystem zur Steuerung von Miniaturmodellfahrzeugen"

Car-System Videos

Um die einzelnen Entwicklungsschritte aufzuzeigen, wurden Videos erstellt, die den zeitlichen Verlauf der technischen Entwicklung wiedergeben. Diese Videos vom Car-System mit Automatiksteuerung über Rocrail findet ihr auf meiner Youtube Adresse:


DCC Car-System

Car-System Technik

Das Car System wurde von der Firma Faller ins Leben gerufen. Es basiert auf einer magnetischen Spurführung in der Fahrbahn, welche durch einen Lenkschleifer an der Vorderachse des Fahrzeugs, abgegriffen wird. Die Faller-Fahrzeuge besitzen einen Akku zum Antrieb des Fahrzeug-Motors und einen Reedkontakt zum stoppen des Fahrzeugs.

Mein digitales Car System basiert auf der Technik von Faller. Allerdings besitzen die Fahrzeuge einen Fahrzeugdekoder. Dieser steuert die Betriebsfunktionen (Licht, Blinker, Motor und Sound). Die Steuerungsdaten gelangen über einen Infrarot-Sender, den Infrarot-Kanal zum IR-Empfänger im Fahrzeug. Die Datenübertragung wurde mit dem für die Modellbahn üblichen DCC-Protokoll realisiert.

Zum Testen des Systems habe ich mir eine Testanlage aufgebaut. Dazu wurde ein Magnetband in die Fahrbahn (Tischplatte) eingelassen an dessen Ende eine T-Kreuzung geformt ist. Ein Servo unterhalb der Tischplatte lenkt an der Kreuzung das Magnetband um und das Fahrzeug biegt ab. Die Steuerung des Servo erfolgt dabei über einen modifizierten Arduino der bis zu 6 Servos ansteuern kann. In die Fahrbahn wurden im Abstand von 12 cm 18x Hallsensoren als Rückmeldekontakte eingebaut. Die Hallsensoren reagieren auf das Magnetfeld des Lenkmagneten der Fahrzeugvorderachse. Damit der Lenkmagnet beim Überfahren der Kreuzung nicht abgestoßen wird, liegt links und rechts zum Fahrspurmagnetband, neben dem Hallsensor, ein zusätzliches Magnetband (andersherum gepolt), parallel.

Car-System Testanlage

Steuerung unter der Car System Testanlage für Kreuzung (oben) und Rückmeldung (mitte)

Die Hallsensoren unter der Tischplatte geben Rückmeldesignale an die S88N Bausteine. Über diese S88N-Leitung wird auch auf der Kreuzung die Ampelanlage gesteuert. Diese meldet dann für jede Fahrtrichtung an den Computer den Zustand (grün/rot) der Ampel. Über dieses Signal können die Fahrzeuge vor der Ampel, am Halt-Kontakt (Hallsensor), gestoppt werden. Die Computersteuerung arbeitet Blockweise, wie bei der rechten Bahn. Die Blockbildung ist beim Car-System aber durch den Abstand der Hallsensoren (12cm) in der Fahrbahn vorgegeben. Als Steuerungssoftware wird Rocrail eingesetzt. Diese steuert die Fahrzeuge von einem Rückmeldesensor zum nächsten.





Hinweis:
Die auf dieser Webseite vorgestellte Software, Schaltungen und Layouts können für den privaten 
Gebrauch frei genutzt werden, eine kommerzielle Verwertung bedarf einer schriftlichen Genehmigung.