Car System
Technik | Rückmeldung | Dekoder | Ladegerät | Software | Datenbank | Impressionen
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 Dekoder entworfen, der die Signale über einen Infrarot (IR)-Kanal empfängt und das Fahrzeug steuert.
Bachelor-Arbeit
Hier ist ein Link zu meiner Bachelor-Arbeit mit dem Thema:
"Infrarot Übertragungssystem zur Steuerung von Modellfahrzeugen"
Car-System Video
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
Das Car System wurde von 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 Fahrzeuge besitzen einen Akku und einen Reedkontakt zum Anhalten.
Mein digitales Car System basiert auf der Technik von Faller. Allerdings besitzen die Fahrzeuge einen Fahrzeugdekoder. Dieser steuert die Betriebsfunktionen (Licht, Motor und Sound). Die Steuerungsdaten gelangen über einen Infrarot-Kanal zum IR-Empfänger ins Fahrzeug. Zur Daten-Übertragung wird das für die Modellbahn übliche DCC-Protokoll verwendet.
Zum Testen des Systems habe ich mir eine Testanlage gebaut. 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 18 Hallgeneratoren 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 neben dem Hallsensor zusätzlich Magnetband (andersherum gepolt), parallel zum Fahrspurmagnetband.
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Die Hallsensoren geben Rückmeldesignale an 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 Kontakt gestoppt werden.
Die Computersteuerung arbeitet Blockbezogen, wie bei einer Modellbahnanlage. Als Steuerungssoftware wird Rocrail eingesetzt. Diese steuert die Fahrzeuge von einem Rückmeldesensor zum nächsten.
Aufbau Steuerung
Das Car System wird von einem gesonderten PC (Car PC) gesteuert. Zum Datenaustausch ist er über ein eigenes Loconet mit dem Modellbahn PC verbunden. Die vom Car PC gesendeten Steuerdaten übernimmt der DCC-IR-Booster im Loconet Buffer. Diese Daten gelangen über den IR-DCC-Sender an die IR-Empfänger der Fahrzeuge und gleichzeitig an die Positionsmodule unterhalb der Fahrbahn.
IR-DCC-Sender
Den DCC-IR-Booster habe ich in ein Gehäuse eines alten Switch gebaut. An ihm lassen sich acht IR-Sender über RJ45 anschließen. Zusätzlich ist ein Ausgang an dem das DCC-Signal zur Weitervararbeitung anliegt vorhanden.
Das DCC-Signal wird über eine D-SUB Buchse mit 9 Pin herangeführt. Im Booster befindet sich ein Optokoppler PC817, der das DCC-Signal vom Eingangssignal her entkoppelt. Das DCC-Signal kann direkt vom PC mit DDX erzeugt werden oder man verwendet eine handelsübliche Digitalzentrale. Bei Verwendung einer Digitalzentrale, wo das DCC-Signal aus dem Gleissignal extrahiert wird, muss ein zusätzlicher Vorwiderstand von 4,7 kohm verwendet werden.
Schaltplan
Auf dem Schaltplan befindet sich der IR-Sender und der IR-Booster auf einer Platine. Ich habe aus Gründen der besseren IR-Abdeckung der Modellbahnanlage diese Schaltung verändert. Mit der neueren Version können die einzelnen IR-Sender leichter über der gesamten Anlage verteilt werden.
- schematic v1.0 (mit IR-Booster)
- Die neue Schaltung mit RJ45 Verbindung zum IR-Sender wird hier in Kürze mit eingestellt.
Software
Die Software ist mit der Arduino IDE geschrieben und kann mit dieser, wenn der entsprechende Bootloader im Atmega328p gebrannt wurde, in den Chip geschrieben werden.