..
Reiseführer Europa


Modelleisenbahn Decoder (Travel Guide)
Digitalsteuerung ohne Decoder in den Lokomotiven

Modelleisenbahn - Digitalsteuerung ohne Decoder in den LokomotivenModelleisenbahn - Digitalsteuerung ohne Decoder in den Lokomotiven

Seit vielen Jahren bieten verschiedene Hersteller Digitalsteuerungen für die Modelleisenbahn. Vor 35 Jahren haben wir, eine Gruppe von Modelleisenbahnern, über ähnliche Konzepte nachgedacht. Für die Spur N ließen sich jedoch keine kleinen Digital-Decoder entwickeln. Wir haben mit Hörgeräte-Transistoren experimentiert. Lange Zeit fuhren die Lokomotiven ohne Gehäuse, weil die Baugruppen zu groß waren. Die Firma Märklin brachte wenig später die ersten Digital-Decoder für Spur H0 auf den Markt. Sie wurden noch mit 'Mäuseklavieren' programmiert.
Wir sind dann jedoch einen andern Weg gegangen. Warum eigentlich den ganzen Bestand an Lokomotiven umrüsten? Die Kosten für einen Digital-Decoder lagen damals noch recht hoch. Wir entwickelten ein neues System. Eine einfache Schaltung auf einseitigen Europa-Platinen (10cm*15cm). Jede Platine enthält 8 mal die gleiche Schaltung für Blockabschnitte oder Signalabschnitte. Für Weichen und andere zu schaltende Baugruppen wurde eine eigene Schaltung erstellt. Die Ansteuerung übermittelt ein Computer. Es wird mit Impulsbreitensteuerung gefahren. 32 Blockabschnitte, 280 Signale, 150 Weichen und ca. 50 andere Funktionen wie Bagger, Karusells usw. werden mit dem Programm gesteuert.

In 45 Jahren wurde die Steuerung von Z80-CP/M zu Win98, WinXP, Win7, Win8.1 und Win10 und Fortran88 nac Pascal und Delphi und C übertragen.

Die neuen Windows-Versionen lassen eine direkte Kommunikation zwischen Computer und externen Baugruppen über LPT und COM nicht mehr zu. Wir haben jetzt eine andere Lösung gefunden, die auch zukunftssicher ist. (Soweit man das überschauen kann !!) Eingesetzt wird jetzt ein Microcontroller von AVR, in den ein Teil des Delphi-Programms in C++ umgeschrieben in den Speicher geladen wird. Der AVR-Mircocontroller erzeugt jetzt die Takte für die Impulse. Verbunden sind Cumputer und Microcontroller über eine Standard-USB-Verbindung. Daten und Adressen werden zwischen Computer und AVR-Microcomputer über den USB-Ports übertragen. Die Impulsfrequenz  kann zwischen 50 und 300 Hz und die Fahrstufen können zwischen 50 und 200 eingestellt werden. Gleichzeitig wertet das Programm die Gleisbesetzt- und Kurzschlussmeldungen der Schaltung aus. Alle aktuellen Standorte der Züge und Wagen werden verwaltet und gespeichert.

nach oben

Modelleisenbahn-Hardware - Signal- und Stromverteilungsplan

Modelleisenbahn - Digitalsteuerung ohne Decoder in den LokomotivenModelleisenbahn - Digitalsteuerung ohne Decoder in den Lokomotiven

nach oben

Modelleisenbahn-Hardware

Modelleisenbahn - Digitalsteuerung ohne Decoder in den LokomotivenModelleisenbahn - Digitalsteuerung ohne Decoder in den Lokomotiven

nach oben

Modelleisenbahn-Hardware - MC mit USB-Verbindung zum PC

Modelleisenbahn - Digitalsteuerung ohne Decoder in den LokomotivenModelleisenbahn - Digitalsteuerung ohne Decoder in den Lokomotiven

Ethernet ATmega32/644 Experimentierboard

Dass ein Schaltmodul fürs Web nicht teuer sein muss, zeigt dieses kleine Projekt. Ein kompletter mini Webserver für etwa 30€. Dabei kommt der Mikrochip ENC28J60 Ethernetcontroller in Verbindung mit einem ATmega32 oder ATmega644 zum Einsatz. Mir ist bewusst das es schon einige solcher Schaltungen auf der Basis dieses Netzwerkchips und dieser Controller im Internet gibt. Allerdings kommt meine Schaltung ohne SMD Bauteile aus und die Platine ist zudem lediglich einseitig. Dies garantiert, dass dieser mini Webserver von einem Bastler ohne weiteres nachgebaut werden kann. Das Bild zeigt euch dabei den Webserver mit optionalem Display. Auch wenn die Software in der Programmiersprache C geschrieben wurde, kann eigentlich jeder seine eigene Webseite erstellen und in dem Webserver einbinden. Ein blick in die Datei webpage.h zeigt euch wie eine Webseite eingebunden wird, und somit Schaltaktionen durchgeführt werden. Die restliche und allgemeine Konfiguration erfolgt in der config.h. Auch hier wird von keinem irgendwelche C Kenntnisse abverlangt. 
Im Radig-Onlineshop sind die Platinen für dieses Projekt zu haben! (c) Text Ulrich Radig
Für Fragen und Ratschläge zur AVR steht Ulrich Radig jederzeit gerne zur Verfügung.

Programmentwicklung für Win8 und AVR-Microcontroller

Die Erstellung des neuen C++ Programms übernahm der Kollege Andreas Lutters. Nach Wünschen und Erfordernissen wurden verschiedene Routinen in das Programm integriert. Bei der Weiterentwicklung des Delphi-Programms stand mit vielen Ratschlägen und Verbesserungen Andreas Fischer bereit.

Verbindung PC, AVR-Microcontroller und Eisenbahn-Hardware

Als Verbindung zur Hardware der Modelleisenbahn stehen 3 mal 8-IO-Datenleitungen zur Verfügung. Somit wurden die zwei LPT-Schnittstellen am PC und die Druckerkabel durch diese Schaltung ersetzt.

Modelleisenbahn-Programm für Microchip AVR2560

hier die C-Programmteile als PDF

und als C in ZIP

nach oben

Modelleisenbahn-Software - MC Daten-, Adress- und Steuersignale

Modelleisenbahn - Digitalsteuerung ohne Decoder in den LokomotivenModelleisenbahn - Digitalsteuerung ohne Decoder in den Lokomotiven

nach oben

Modelleisenbahn-Hardware - MC zur Modellbahnhardware

Modelleisenbahn - Digitalsteuerung ohne Decoder in den LokomotivenModelleisenbahn - Digitalsteuerung ohne Decoder in den Lokomotiven

nach oben

Modelleisenbahn-Hardware - 4 zu 16 Encoder

Die 8-Bit-breite Adressenleitung vom Druckerport wird mit einem 4-zu-16-Encoder decodiert. Mit den Ausgangssignalen werden die Block- und Signalplatinen selektiert. Im Eisenbahn-Hardwareschrank werden zur Zeit 10 Encoder genutzt.

Modelleisenbahn - Digitalsteuerung ohne Decoder in den LokomotivenModelleisenbahn - Digitalsteuerung ohne Decoder in den Lokomotiven

Modelleisenbahn - Digitalsteuerung ohne Decoder in den LokomotivenModelleisenbahn - Digitalsteuerung ohne Decoder in den Lokomotiven

Diese Platine dient zur Auswertung der Adresssignale des AVR-Mircocontrollers und zur Weiterleitung von Befehlen an die Blockabschnitte, Signale, Weichen und sonstigen Einrichtungen.

nach oben

Modelleisenbahn-Hardware - 8 * Blockabschnittsteuerung

Auf diesen Platinen sind 8 Blockabschnitte mit identischer Schaltung bestückt. Diese Einzelschaltungen erzeugen die Impulsbreitenpulse. Zusätzlich wurde mit wenigen Bauteilen eine Besetzt- und Kurzschlusserfassung aufgebaut.

Modelleisenbahn - Digitalsteuerung ohne Decoder in den LokomotivenModelleisenbahn - Digitalsteuerung ohne Decoder in den Lokomotiven

Modelleisenbahn - Digitalsteuerung ohne Decoder in den LokomotivenModelleisenbahn - Digitalsteuerung ohne Decoder in den Lokomotiven

Die vom AVR-Microcontroller kommenden Geschwindigkeitsbefehle werden in die Impulslängen umgesetzt, die den einzelnen Geschwindigkeitsstufen entsprechen. Zusätzlich wird eine Gleisbesetzt- und Kurzschlussmeldung ermittelt und an den AVR zurückgeleitet.

nach oben

Modelleisenbahn-Hardware - 8 * Signalabschnittsteuerung

Modelleisenbahn - Digitalsteuerung ohne Decoder in den LokomotivenModelleisenbahn - Digitalsteuerung ohne Decoder in den Lokomotiven

Auf diesen Platinen sind 8 Signalabschnitte mit identischer Schaltung bestückt. Die Signalplatine dient zum Ein- und Ausschalten von Signalen sowie zur Besetzt- und Kurzschlussauswertung.

nach oben

Modelleisenbahn-Hardware - 8 * Weichensteuerung

Modelleisenbahn - Digitalsteuerung ohne Decoder in den LokomotivenModelleisenbahn - Digitalsteuerung ohne Decoder in den Lokomotiven

Modelleisenbahn-Weichensteuerung mit PC und MicroController

Auf dem MC-AVR644-Board wurde die Steuerung der Weichen modifziert. Auf der MC-Platine befinden sich für die IO-Ausgänge IC-74LS255 zur Verbindung mit dem 19"Rack-Bus. Ansonsten werden die 4 zu 16 Encoder zur Erzeugung der Clock/ShipSelect Signale weiter verwendet.

Daten-Eingang: Über die Steckerpins 2 bis 9 werden die Daten vom MC zur Weichenstellung auf die Platine eingespeist.
Steuerleitungen-Eingang: Die beiden CS-Signale vom Encoder liegen an 10 und 11.
Weichen-Ansteuerung: Die Pins 14 bis 21 sind für die linken Spulenantriebe, 22 bis 29 für die rechten Spulenantrieb.
Stromversorgung: Pin 1 und 12 sind Masse (GND). Pin 12 hat 5V= für die TTL-ICs und die Weichenantriebsspulen werden mit 15V= geschaltet.
Schaltbausteine (Schalter): Als Schalt-IC wird der ULN2803A mit 8 'Schaltern' genutzt.
Speicher-Zustand: Der aktuelle Zustand der Weichenstellung wird in den 8-Bit D-FlipFlops zwischengespeichert.
Weichen-Rückmeldung: Die aktuelle Stellung der Weichen wird nicht abgefragt. Eine Abfrage würde nur die Stellung der Weichenspule zurückmelden. Ob die Weichenzungen die richtige Stellung haben oder durch einen Schotterstein nicht anliegen, könnte nur mit einer aufwendigeren Mechanik erfasst werden. Deshalb wurde auf die Rückmeldung verzichtet. Sollte eine Weiche von Hand umgestellt werden, können jederzeit mit einem Programmbefehl alle Weichen in die richtige Stellung gelegt werden.

Bisher sind zwei Prototypen-Platinen im Einsatz und haben sich bewährt. Insgesammt werden 200 Weichen zu schalten sein.

Der Preis für 8 Weichen mit 16 Weichenspulen beträgt ca. 12,-€

nach oben

Modelleisenbahn-Hardware - 6 * Richtungsumschalter

Modelleisenbahn - Digitalsteuerung ohne Decoder in den LokomotivenModelleisenbahn - Digitalsteuerung ohne Decoder in den Lokomotiven

nach oben

Software - ein Delphi-/Lazarus- und ein C++ Programm

Die Programm-Anfänge wurden auf einem CP/M-Computer mit Z80-Prozessor entwickelt. Zuerst waren es Assembler-Programme. Als Turbo-Pascal zur Programmierung zur Verfügung stand, wurde es wesentlich einfacher. Es gab jedoch noch keine übersichtliche Benutzeroberfläche. Nachdem die ersten Windows-Computer auf dem Markt waren, haben wir die Software umgestellt. Heute läuft die Eisenbahn mit einem Delphi-Programm und Windows XP oder Windows 7. Alle Vorgänge und Betriebsabläufe lassen sich auf mehreren Bildschirmen verfolgen. Immer wieder werden neue Wünsche in das Eisenbahnprogramm eingebaut und das Programm weiterentwickelt. Hier die Darstellung der Modelleisenbahn mit den einzelnen Bildschirmfenstern aus den Delphi-Programm. Noch sind nicht alle Funktionen dargestellt.

Modelleisenbahn - Digitalsteuerung ohne Decoder in den LokomotivenModelleisenbahn - Digitalsteuerung ohne Decoder in den Lokomotiven

Modelleisenbahn - Digitalsteuerung ohne Decoder in den LokomotivenModelleisenbahn - Digitalsteuerung ohne Decoder in den Lokomotiven

Modelleisenbahn - Digitalsteuerung ohne Decoder in den LokomotivenModelleisenbahn - Digitalsteuerung ohne Decoder in den Lokomotiven

nach oben

Gleisplan von Haupt- und Nebenstrecke

Modelleisenbahn - Digitalsteuerung ohne Decoder in den LokomotivenModelleisenbahn - Digitalsteuerung ohne Decoder in den Lokomotiven

Modelleisenbahn - Digitalsteuerung ohne Decoder in den LokomotivenModelleisenbahn - Digitalsteuerung ohne Decoder in den Lokomotiven

nach oben

Eisenbahnfreunde Siegerland

Modelleisenbahn - Digitalsteuerung ohne Decoder in den LokomotivenModelleisenbahn - Digitalsteuerung ohne Decoder in den Lokomotiven

nach oben

Bahnstrecke oder Modelleisenbahnanlage suchen und finden !


Leider können wir Ihnen nicht zu allen Reisezielen Bilder mit Sonnenschein präsentieren. Auch wir haben nicht immer mit dem Wetter Glück. Wenn Sie jedoch Bilder mit besseren Wetterbedingungen haben, würden wir uns freuen, wenn Sie uns diese für unsere Internetseite zur Verfügung stellen könnten.

Reiseführer top



Impressum: Eisenbahn-Europa (private Internetseite)

Herausgeber und Autor: Achim Walder, 57223 Kreuztal, Krokusweg 1, info//<at>//eisenbahn-europa.de
freie Mitarbeiter: Sebastian Walder, Peter Höhbusch
Redaktion: Ingrid Walder und Achim Walder
Foto: Achim Walder und unsere Freunde (Autoren und Fotografen)


Hinweis auf Urheberrechte: Alle Rechte vorbehalten. Alle Texte, Bilder und Karten, auch Bilder von Dritten unterliegen dem Urheberrecht. Nachdruck und Vervielfältigung, auch auszugsweise, nur mit schriftlicher Genehmigung.


Hinweis: Eisenbahn-Europa bedankt sich bei allen Sponsoren, Anzeigenkunden und Verlagen, die es ermöglichen, diese Informationen und Rezensionen auf der Internetseite Eisenbahn-Europa kostenlos zur Verfügung zu stellen.


Weitere Infos: Impressum, wir nutzen keine Cookies, weitere Infos unter Datenschutz

 

Hinweis zu Fotostandorten: In diesen Eisenbahnmagazin veröffentlicht wir Eisenbahnbilder von Freunden und Bekannten. Zum Teil sind die Fahrzeuge oder Bahnstrecken heute nicht mehr Inbetrieb oder vorhanden. Die Standorte der Aufnahmen sind heute zum Teil noch zugänglich.