Projekt: Arnold-Drehscheibe digitalisieren (Version 2)

    • Projekt: Arnold-Drehscheibe digitalisieren (Version 2)

      Hallo zusammen,

      wie schon angekündigt, es geht bei mir weiter mit einer neuen Version der Drehscheibensteuerung, die Motorsteuerung kommt jetzt in die Bühne und alles ohne Relais und GoldCaps.
      Die neuen Bauteile (PIC und Motortreiber) sind eintroffen und das Grundgerüst der Software läuft schon.

      Hier auf dem Bild, das größere IChinten ist der PIC 16F88 und das kleinere vorne der Motortreiber - ein MCP14E7 - , ein hübsch kleines Teil; damit kann der Bühnenmotor in beide Richtungen laufen, also alles ohne Relais.

      DSC04807s.jpg

      Der PIC Typ ist neu für mich, mußte also zunächst einiges neu lernen ... die verschiedenne Microcontrollertypen bringen immer wieder Überraschungen.

      Gruß
      Bernd.
      Fahren und Schalten analog, aber mit PC-Steuerung
      ....
      wat is'n dat nu, digital oder analog?

    • die Schaltung für die Platine in der Bühne ist fertig und getestet.

      Das wird mit der neuen Version alles viel einfacher.
      Die Bauteile sind jetzt nur noch:
      • ein 18 beiniger PIC 16F88
      • ein 5V Regler
      • ein Motortreiber
      Über die Schleifer werden permanent übertragen ohne die Umschalterei mit Relais wie bei der Version 1:
      • Masse
      • 12V
      • Seriell Transmit über UART
      • Seriell Receive über UART
      Bühne_neu.jpg

      An der existierenden Verkabelung der Arnold Bühne muß noch etwas Kleines geändert werden. Der Positionskontakt wird nicht mehr an einen der Schleifer geführt sondern an den PIC....zeig ich noch wie ich das mache, weils nicht ganz einfach ist.

      Die Platine bekommt einen Stecker an den ein LCD zum Testen/Fehlersuchen (wenn nötig) gesteckt werden kann. Das erfogt mit nur 2 (statt 6) Datenleitungen, die ich dafür am PIC frei halte....hier wird das 2-wire Prizip beschrieben (pic-in-pascal.blogspot.de/2017/06/text-lcd-two-wire.html), es benötigt als zusätzliche Bauteile ein Shiftregister und einen Transistor, die sind nicht auf der Platine sondern extern auf der LCD Platine/Steckboard .... funktioniert wunderbar.

      die Platine:
      bühne_neu3D.JPG


      Als nächstes kommt jetzt die Gruben-Platine dran.

      Gruß
      Bernd.

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    • kleiner Umbau der Bühnen-Platine, dadurch wird's noch ein bisschen kompakter: smd-Widerstandsnetzwerk statt 8 smd-Einzelwiderständen.

      Alle Bauteile sind jetzt SMDs, auf der "Bauteileseite" ist jetzt nichts mehr außer den Kabelanschlüssen. Die sollen steckbar werden, dazu werde ich die IC-Sockelleisten und -stifte nehmen

      Gruß
      Bernd.
      Dateien
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    • Das PWM-Fahrpult auf der Grubenplatine ist fertig entworfen und hat hübsche Langsamfahreigenschaften.



      DSC04813ss.jpg
      rot umrandet der Motortreiber IC...echt schnuggelig klein.
      Ich hab mal 50Hz als PWM Frequenz und als Amplitude etwa 15 V gewählt; das sollte auch meine alten Arnold-Hobel auf Trapp bringen.
      Allerdings sehe ich noch keine Motor-EMK Spannung in den PWM-Pausen, anscheinend leiten die Treiberstufen die Ströme ab, sodass die garnicht sichtbar sind ... da muß ich noch n bisschen suchen und probieren. Man kann die PWM Stufe in den PICs nämlich unterschiedlich konfigurieren, als einfache PWM, als Halbbrücken- oder Vollbrückentreiber.

      Gruß
      Bernd.

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    • Michael Peters schrieb:

      Hallo Bernd,

      50HZ PWM halte ich für etwas niedrig, auch für die uralten Arnoldmotoren (BR01, S3/6 etc.).
      Ich habe kürzlich noch einige Loks mit diesen Motoren digitalisiert, die kommen auch gut mit 16kHz zurecht.
      Ich würde es mal mit 5kHz versuchen.

      Grüße Michael Peters
      Michael,
      ich hab mal eben eine Testreihe gemacht
      mit etlichen verschiedenen Loks (E110 Hobbytrain, BR96 Arnold, BR95 Arnold, US-Diesel Minitrix, BR65 Flm).
      1. für alle Loks ist alles über 5 KHz nicht optimal (Singtöne, Anfahren erst bei 50 % Duty)
      2. 1KHz ist grenzwertig
      3. unter 500 Hz wird alles besser
      4. ich habe jetzt mal 100 Hz eingestellt
      Ich vermute deine Decoder haben eine Lastregelung drin, dann wären die Laufeigenschaften noch nicht vergleichbar mit mir.
      Mit welcher Abtastfrequenz läuft bei dir die Lastregelung, die Abtastintervalle sind vermutlich häfiger (wegen Mittelwertbildung zum Filtern) als die Regelfrequenz, also die Frequenz mit der die Fahrspannung (Duty) nachgeregelt wird.

      Was ich auch noch sehe, das Messintervall der EMK für Lastregelung muß mindestens 1 msec lang sein, wegen Induktivität und R im Motorkreis schwingt die Messspannung/EMK nach etwa 1 msec mit Überschwinger ein.

      Bernd.

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    • Michael,
      meine ersten Testergebnisse decken sich sehr gut mit den Einstellungen für den Heisswolf SFR2000 Regler.
      Da kann man 2 Frequenzen einstellen:
      Frequenz A zum Anfahren: niedrigste Frq ist 16 Hz
      Frequenz B zum Strecken Fahren: höchste Frq = 100Hz

      Beim Anfahren wird langsam die Frequenz von A nach B hochgedreht.

      Sowas überlege ich nun auch. Von Lastregelung wird bei Heisswolf überhaupt nicht gesprochen, ist auch für PWM-Regler die nicht in der Lok sitzen nicht passend, weil es Unterbrechungen/Kontaktprobleme zwischen Regler und Motor geben kann und sowas macht unlösbare Probleme für den Regler (der PI Regler würde im Stillstand bei Kontaktproblemen mit der Schiene die Spannung hochdrehen und dann rast die Lok los wenn der Kontakt wiederkommt) ... also werde ich die Lastregelung mal ad acta legen und mit variabler Frequenz weitermachen.

      Bei dem Thema Kontaktprobleme unterscheiden sich die System mit Decoder in der Lok und Decoder extern doch gewaltig.

      Gruß Bernd.
    • adaptive PWM-Frequenz 16 ... 100Hz

      hab mal eben n bisschen rumprogrammiert mit der PWM-Frequenz.
      Nachdem ich bei Heisswolf gelesen hatte, dass dort mit Frequenzen von 16 bis 100 Hz adaptiv gefahren wird, hab ich das mal ausprobiert, denn so falsch können die Wölfe ja nicht liegen, sonst wäre ihr Produkt schon längst weg vom Markt. Stattdessen schwärmen alle von dem Teil die es haben.

      Aaalso:
      Die Frequenzen 16 bis 100 Hz nehme ich auch, weil damit alle meine Loks wunderbar laufen, zumindest auf dem Rollenstand.
      Nun hab ich die Frequenz auch noch mit der Fahrspannung variiert und fahre für Fahrspannung 0 bis 255 die Frequenz linear automatisch von 16 auf 100 Hz hoch.

      Und siehe da, die Loks rollen noch besser als mit fester Frequenz. Sie beginnen schon zu rollen bei einer Spannung von 15V * Duty und der Duty ist bei 20/255 also bei einer äquivalenten DC von 1,2 V, das ist für zB die alten Arnolds nahezu ein Wunder.
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    • Rapido schrieb:

      Hallo
      Der Treiber IC MCP14E7 interessiert mich. Wie erwärmt er sich im Dauerbetrieb und welcher max Strom kann getrieben werden.

      Gruß Rolf
      Rolf, ich hab etliche N-Motoren getestet und stelle überhaupt keine Erwärmung fest. Im datenblatt ww1.microchip.com/downloads/en/DeviceDoc/25006A.pdf finde ich nur den Peakstrom von 2A, steht aber nicht wie lange der Peak dauert und ich finde nix über Dauerstrom.

      Ich bin wieder zurück zu einem Halbrücken IC SN754410, weil der am Ausgang im Disable Zustand im Tristate ist, das brauche ich für die GegenEMK Messung, fall ich doch noch was mit Lastregelung mache.

      Der MCP14E hat keinen Tristate Ausgang sondern nur High / Low.

      Gruß
      Bernd.
    • Rapido schrieb:

      Hallo

      Die 96 ist schon eine wuchtige Maschine. Wie kommt die durch enge Radien. Ich habe mit der Maschine schon mehrmals geliebäugelt.

      Gruß Rolf
      Rolf, das ist mein bestes Ross, kommt wunderbar um alle Ecken und ist schwer, also kaum Kontaktprobleme und zieht mächtig. Wegen der beiden 4-achigen
      Drehgestelle sehr gelenkig in den Weichenstraßen.... würde ich dir empfehlen....Xmas kommt ja bald. :D

      Gruß
      Bernd

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    • Schaltpläne (neu)

      so, die Grubenplatine mit dem PWM-Fahrpult ist auch fertig.

      Die EMK-Messung funktioniert, ich habe noch eine Strommessung dazu gebastelt, weil ich damit die Messintervalle für die EMK-Messung gut steuern kann (wenn EMK gemessen wird ist der Motorstrom Null); das ist deswegen notwendig weil die PWM Spannung von der PIC-Hardware gesteuert wird (die SW definiert nur die Frequenz und den Dutycycle und schreibt die Werte in PIC Register, es fehlt also für die SW die Info wann genau die 0 / 1 Phasen der PWM sind, das kann ich nun über die Strommessung feststellen).

      zZ sind die EMK-Messintervalle automatisch die 0-Phasen der Fahrspannungs-PWM; das ist gut machbar weil meine PWM-Frequenzen im Bereich 16 bis 100Hz liegen (s.oben).

      Hier die beiden Schaltpläne, für die Bühnen-Platine und die Gruben-Platine

      Bühne
      Bühne_neu.jpg

      Grube
      Grube-neu.jpg

      ein Oszi-Bild:
      oben, die gemessene Motorspannung wie sie am PIC-Pin anliegt, sodass die EMK im Messbereich 0 - 5V liegt
      unten, der Motorstrom am Shunt gemessen, zeigt deutlich die Phase Strom = 0 --> EMK Phase
      DSC04820ss.jpg

      Jetzt kommt das Layout für die Grubenplatine dran, denn die Schaltung funktioniert auf dem Steckboard,

      und so sieht''s am Basteltisch aus :spock:
      DSC04821s.jpg

      Schönen Abend noch.

      Gruß
      Bernd.
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      ....
      wat is'n dat nu, digital oder analog?

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    • es geht erfolgreich weiter in meinem Projekt, hab in den letzten Tagen fleißig meine beiden PIC Micros programmiert:

      • beide PICs können sich jetzt über eine Sende- und eine Empfangsleitung seriell unterhalten
      • das LCD Display - da es nur 2 Daten- und 2 Powerleitungen hat - kann während die PICs laufen umgesteckt werden - ich kann mir bei beiden PICs anschauen was sie senden und empfangen ... alles paletti
      • die Programme sind gut strukturiert .... ich mag keinen Spagetticode
      • beide PICs laufen entlang spezieller Zustände ... das ganze si nd - wie der Fachmann sagt - Statemachines/Zustandsmaschinen, das macht man für Prozesse die komplexes Verhalten haben oder sich an strenge Zeitabläufe halten müssen - hier das Mitzählen der Gleise beim Drehen der Bühne und rechtzeitigem Abschalten des Motors, sodass die Bühne mechanisch am Gleis einrasten kann
      Zur Zeit unterhalten sich die PICs mit vorgegebenen/überprüfbaren Testdaten und jeder PIC kann dabei mit Tasten/Poti Kommandos ausführen:
      • der Gruben-PIC die PWM Spannung für die Lokfahrten steuern
      • der Bühnen-PIC Drehungen der Bühne steuern
      Das funktioniert nun alles wunderbar, sodass jetzt die detailierten Kommando-Datenworte für den seriellen Datenaustausch definiert werden können und die Anzeigen auf dem LCD Display entstehen dabei auch.

      Auf dem Basteltisch sieht's noch immer so aus wie im vorigen Post. :D
      es geht weiter

      Gruß Bernd.
    • Ich hatte bei unserem "Streitgespräch" neulich aus Enttäuschung bereits angedeutet, dass ich über meine Projekte nicht mehr so sehr im Detail hier berichten werde, sondern - wenn überhaupt - mich auf Zusammenfassungen von Bauabschnitten beschränken werde.

      Bei meinem Drehscheiben-Projekt ist es kräftig voran gegangen, die Platinen vom Chinamann sind eingetroffen und werden nun bestückt.

      Wer sich interessiert, kann hier mal in mein Tagebuch schauen .... blog.bernd-koe.de/2017/index.php#a2211 und da etwas runter/rauf scrollen.

      Gruß
      Bernd.
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