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Machbarkeitsstudie für einen Entfernungs- und Geschwindigkeitsmesswagen in der Spur TT

Dieses Thema im Forum "Bastelecke und wie geht was?" wurde erstellt von vinman, 3. April 2021.

  1. vinman

    vinman Foriker

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    Liebes Forum,

    ich hatte neulich an meiner Anlage ein Problem: Ich wollte für die Steuerung mit TrainController Gold meine Blöcke der Länge nach ausmessen. Nun, bei geraden Gleisen kein Problem: Gliedermaßstab (wie der Zollstock heutzutage ja geschimpft wird) ranhalten, Länge ablesen, fertig. Bei den Kurven wird es dann schon schwieriger: Maßband in die richtige Biegung bringen, aber wo messen? Außen? Innen? in der Gleismitte? Und wie bekomme ich das Maßband festgehalten? Zu guter Letzt kam dann auch noch die Frage: Wie messe ich das alles im Schattenbahnhof aus? Kurzum: Ich dachte da an einen Wagen, den ich einfach die entsprechenden Abschnitte entlangschiebe, oder von einer Lok ziehen lasse, und der mir dann die zurückgelegte Strecke anzeigt.
    Also nahm ich mir einen alten BTTB-Bananenwagen (Modell eines Gbs) und fing an: Zunächst bekam der Kollege eine KKK und Messingachslager von PeHo. In die Löcher der Achslager klemmte ich noch Anschlussdrähte hinein, damit ich darüber die Spannung abnehmen kann. Dann fräste ich über einer Achse einen Ausschnitt für ein CNY70-Modul (Infrarotdiode mit Fototransistor). Das Modul "schaut" genau auf die Achse. Ich habe zwei mittig isolierte Achsen von Müller-Radsatz eingesetzt. Auf der Achse unter dem Sensor habe ich 4 symmetrische weiße Linien aufgemalt. Damit ist die Achse in 8 Segmente unterteilt.
    Den Sensor habe ich nun mit passenden Widerständen an einen Arduino Nano angeschlossen. Dieser zählt nun die Impulse und rechnet somit per Programm die zurückgelegte Strecke und die aktuelle Geschwindigkeit aus. Für mich war auch das Verhältnis zum Vorbild interessant und somit habe ich die Werte auch ins 1:1-Verhältnis umgerechnet. Das Alles wird nun auf einem kleinen OLED-Display angezeigt. Dazu habe ich in eine Seitenwand des Gbs einen passenden Ausschnitt gefräst und aus Plexiglas eine passende Scheibe gefertigt. Hinter diese habe ich das Display verbaut. Ein Reset-Taster fand im Dach Platz. Die kleine Platine des Tasters habe ich in den "Anspritzgnubbel" geschraubt.
    Zur Spannungsversorgung habe ich einen Brückengleichrichter verwendet, der auch den Einsatz auf analogen Bahnen ermöglicht. Dahinter kommt ein Step-Down-Modul von 6-16V auf 5V zum Einsatz (normales USB-Step-Down-Modul). Hinter dem Modul habe ich noch einen 6800µF-Kondensator zur Stabilisierung/Überbrückung von Spannungslücken eingesetzt. Damit man den Arduino auch im eingebauten Zustand programmieren kann, habe ich noch den USB-Anschluss mit Hilfe einer Buchse und eines Steckers nach außen geführt.
    Alles in Allem geht es nun recht eng in dem Gbs her. Ich habe beim Bauen auch an vielen Stellen gemerkt, wo man noch etwas verbessern könnte. Ich denke zum Beispiel, dass ein Hbis-tt grundsätzlich besser geeignet wäre. Aber: es war nur eine Machbarkeitsstudie. Mein Fazit: Es ist machbar! Ich überlege nun, was an weiteren Verbesserungen ansteht. Ich habe zum Beispiel gemerkt, dass ein Display auf beiden Seiten manchmal hilfreich wäre...
    Der Wagen ist im Testbetrieb zu sehen unter .
     

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    Zuletzt bearbeitet: 3. April 2021
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  2. JörgP

    JörgP Foriker

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    Hallo,
    interessante Umsetzung. Ich hatte mir vor mittlerweile 1-2 Jahren auch einen Messwagen gebaut, bei mir in erster Linie, um die Loks "einbremsen" zu können. Dabei erschien mir aber ein lokales Display (noch dazu ein solch kleines, die Augen werden nicht besser ;-)) als weniger geeignet. Ich habe es dann per Bluetooth-Modul an eine App am Handy/Tablet übertragen. Dort ließ sich auch recht einfach ein (begrenzter) zeitlicher Verlauf darstellen. Die Erfassung der Radumdrehung habe ich ebenfalls über eine Reflexlichtschranke im Drehgestell (ich habe einen alten 4-achsigen Postwagen verwendet) und mit weißen Strichen auf der dicken Achse gelößt. Als Mikrocontroller habe ich zwar auch einen Arduino-Board verwendet, diesen aber mit "normalem C" programmiert. Würdest du deinen Quelltext zur Verfügung stellen (oder habe ich etwas überlesen)? Meine Impulsauswertung führt trotz Mittelwertbildung immer noch zu recht unruhigen Geschwindigkeitswerten. Vielleicht finde ich ja eine geeignete Anregung zur Optimierung.

    Jörg
     
  3. Taschentroll

    Taschentroll Foriker

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    Kein Display, sondern per ESP8266/ESP32 und WiFi ans Smartphone übertragen.
     
  4. TT-QLB

    TT-QLB Foriker

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    Die Idee ist wirklich gut. Wenn ich es könnte, würde ich einen aktuellen Gbs-Wagen nehmen, das Display in der zu öffnen Tür einbauen, den USB-Anschluss nach Möglichkeit im Fahrzeugboden. Schade, dass Tillig keine Innovationen bietet, wie PIKO, da gibts ja das in H0. Tillig ist eine Firma, die nur reagiert, nicht agiert.
     
  5. Svies

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    Ja es wäre wirklich schön wenn es so einen Wagen käuflich zu erwerben gäbe. Selbst ein Bausatz wäre schon schön, denn das Größte Problem für mich persönlich wäre/ist die Programmierung.
     
  6. Stardampf

    Stardampf Boardcrew

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    Ich habe sowas auch - vor mittlerweile 14 Jahren - mal gebaut, Kuxtu hier.
    Das funzt heute noch. Leider wurden dann die Fahrradtachos immer größer...

    @vinman :
    ein zweites Display ist sicher sinnvoll, wie auch eine Vergrößerung auf 0,96", damit man während der Fahrt auch etwas ablesen kann.
    @JörgP :
    Die Datenübertragung zu einem zentralen Punkt finde ich auch interessant, war aber für mich damals nicht machbar.
     
  7. KraTT

    KraTT Foriker

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    Saubere Sache. Aber. Wie misst du nun damit deine Blocklänge?? Dazu muss doch im Gleis am Start und Ziel eine Markierung sein. Ansonsten sehr interessant!
     
  8. Per

    Per Foriker

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    Die gibt es auch mit integriertem Display, sind sogar kleiner als die NodeMCU! Und haben TT im Namen, wenn das kein Omen ist...
     
  9. vinman

    vinman Foriker

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    Guten Abend. Oder Besser: Guten Morgen und Frohe Ostern!

    Vielen Dank für Eure zahlreichen Rückmeldungen und Kommentare. Es ist mir bewusst, dass es sicherlich auch andere Lösungen und Möglichkeiten gibt. Besonders die Lösung von @Stardampf finde ich richtig klasse!
    Ich habe es so umgesetzt, wie ich es mit meinen Kenntnissen und Möglichkeiten umsetzten konnte. Die Übertragung zu einem anderen Gerät, wie auch immer geartet, kam für mich nicht in Frage, da ich den Wagen zum Ausmessen selbst schieben möchte und somit das Ablesen am Display durchaus Sinn macht. Eine Übertragung der Werte ist aber prinzipiell möglich, denn wo der Arduino den Output hinschickt, ist nur eine Frage der Module und des Programms.
    @JörgP: Das Arduino-Board ist mit der Arduino-IDE programmiert. Diese verwendet C++ als Programmiersprache (objektorientiert, während C eine prozedurale Sprache ist). Die Abfrage des Sensors ist per Interrupt gelöst und wird alle 500 Millisekunden ausgewertet. Dementsprechend wird das Display auch nur alle halbe Sekunde aktualisiert. Somit habe ich keine Probleme mit unruhigen Werten und brauche auch keine Mittelwertbildung.
    @TT-QLB: der aktuelle Gbs war auch eine Idee, aber ich finde das Display in der offenen Tür nicht so schick. Beim alten Gbs sind die Einsätze für die Lüftungsgitter ein Problem: Diese tragen zu sehr auf und deshalb ist das Display zu weit im Wageninneren. Weiterhin sind die vorhandenen ausschnitte der Lüftungsgitter ungünstig und definieren so die Position. Wie oben schon erwähnt glaube ich, dass ein Hbis-tt die bessere Wahl ist. ICh werde das in der nächsten Zeit testen und hier berichten. Die USB-Buchse im Wagenboden ist eher ein Platzproblem, da dort schon so viel Elektronik untergebracht ist und an den Wagenenden die Kupplungskulissen im Weg sind.
    @Svies: Da ich plane noch eine verbesserte Version des Wagens zu bauen, könnte ich über einen Verkauf des Prototypen nachdenken. Evtl. kann ich mir auch vorstellen, dass ich bei Bedarf weitere Wagen anfertige, wenn meine Überarbeitung fertig ist und sich das neue Gehäuse etc. bewährt.
    @KraTT: Der Wagen wird mit der Messachse an den Schienenstoß des Blocks gestellt und per Reset-Taster genullt. Dann fährt der Wagen den Block ab, bis zum anderen Schienenstoß. Dann kann man dort den zurückgelegten Wag ablesen (obere Zeile, der Weg wird in der Physik mit s abgekürzt, die Geschwindigkeit mit v).
    @Stardampf: Das 0,96"-Display hat leider eine andere Platine für die Displaysteuerung. Diese ragt nicht links und rechts, sondern oben und unten uber das Display hinaus. zusammen mit der größeren Höhe passt es dann nicht mehr in den Wagen...
    Herzliche Grüße
    vinman
     
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  10. Stardampf

    Stardampf Boardcrew

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    Ich habe die Wagen damals gebaut, um ein Gefühl für die (Vorbild-)Geschwindigkeit zu bekommen. Eine Datenübertragung incl. Ablesbarkeit an einer Zentrale wäre dazu optimal. Kein Tunnel und kein Bogen über 180° stört dann mehr. Auch die Wegemessung würde so - per ferngesteuerter Rücksetzbarkeit des 'Tageskilometerzählers' - erleichtert. Wegemessung Point to Point...
     
  11. TT-Poldij

    TT-Poldij Foriker

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    Die Verwendung von den BTTB-Wagen ist in der Hinsicht ganz clever, da die kaum was kosten und gerne pummeliger daherkommen, also mehr Platz für die Technik :)
    Von den 2achsern hast du wahrscheinlich schon das Maximum gewählt, wenn man nicht einen Schiebewandwagen von Roco versägen will :doener:

    Fast "unendliche Weiten" im Innenraum bieten die alten Y-Wagen. Da gab es sogar Messwagen im Original.

    Poldij :)
     
  12. vinman

    vinman Foriker

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    Guten Morgen zusammen,

    ich habe noch eine Idee, wie man das mit der lesbarkeit verbessern kann: Ich werde einen weiteren Taster in den Wagen bauen, mit dem man dann die Ansicht zwischen der Gesamtübersicht (wie es jetzt ist) und den einzelnen Werten , dann aber in größerer Schrift, wechseln kann. Werde das die tage mal auf dem Steckbrett testen. Für die Übertragung per Bluetooth und/oder WLAN muss ich mal sehen, ob so ein Modul noch in den Wagen passt...
    @TT-Poldij: Genau das war der Grund für die Wahl eines BTTB-Gbs. Leider habe ich nicht bedacht, das dieser die Einsätze für die Lüftungsgitter eingesetzt hat, wodurch im Inneren doch Platz verloren geht. Der Roco Hbbillns ist in meinen Augen auch keine Lösung, da dieser zwar etwas Länger ist, aber von der Konstruktion (z.B. abgeschrägtes Dach, einzelnes Dachteil) eher ungeeignet scheint. Der Hbis-tt von Tillig scheint mir besser geeignet zu sein, da dieser glatte Außenwände hat. An vierachsige Wagen habe ich noch gar nicht gedacht, da ich dort die Konstruktion mit dem Sensor, dem Drehgestell und der Achse für aufwendiger halte. Die Y-Messwagen von Tillig nenne ich auch mein Eigentum, aber ich würde diese niemals "zersägen". Mir ging es hier eher um die Funktion, als um eine vorbildgetreue Nachbildung ;).
    Herzliche Grüße
    vinman
     
  13. Bahn120

    Bahn120 Hersteller

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    Hallo als moderne Lösung wüde ich auch eine Übertragung über Blauzahn auf's Schiebefix bevorzugen. Dann kann der Wagen auch im Zugverband mitlaufen.

    mfg Bahn120
     
  14. KraTT

    KraTT Foriker

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    Vielen Dank für deine Ausführungen. Wie verklickerst du dem Gerät die Wegmessung? Das mit den Streifen auf der Achse hab ich schon verstanden aber wo ist die Referenz des Ganzen? Du musst doch dem Gerät sagen was er mit den Infos machen soll also wieviel Millimeter eine Umdrehung sind. Sorry wenn ich es irgendwo übersehen habe.
     
  15. JörgP

    JörgP Foriker

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    Unterschiedliche Anforderungen = unterschiedliche Lösungen
    Die Variante mit dem Fahrrad-Tacho kenne ich auch, war aber für meinen Zweck eher weniger geeignet, aber damals eben das, was technisch (mit erträglichem Aufwand) machbar war.

    @Bahn120:
    Deshalb habe ich auch einen alten Postwagen genommen, der kann theoretisch in Güter- und Personenzügen mitfahren, wenn man will. Und Platz ist auch ausreichend und 4 Achsen zur Stromaufnahme.

    Ich hab mal meinen nochmal auf gemacht. Rechts der Arduino (ohne USB), links ein HC05 Bluetooth-Modul. Alles streckbar und auch für „gröbere“ Handwerker kein Hexenwerk. Als App auf dem Handy habe ich mir eine Oberfläche mit „Bluetooth Electronics“ zusammen gestellt (Achtung, die App zieht leider mächtig am Akku, zumindest bei meinem alten SII, der wird trotz Netzteil leerer ;-))

    Aber wie gesagt, das ist „meine“ Lösung für meine Anforderungen und keine Konkurrenz ;-))
    Jörg
     

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  16. Per

    Per Foriker

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    Deshalb ja gleich ESP.
    Ich weiß nicht, warum die halbe Welt am Arduino festhält, selbst man nicht auf die Eingänge angewiesen ist. Größe, Preis, Speicher und Interrupts sprechen doch für sich?!
     
  17. knechtl

    knechtl Foriker

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    mal ne Frage:
    Warum muß es immer ein Messwagen sein?
    Ich nutze seit Jahren eine Gleis-Meßstelle mit kabelverbundener externen Anzeige, die ich beliebig umstecken kann, was sich bei unseren Stammtischen bewährt hat.
    Welchen Effekt hat es, einer vorbeifahrenden Display-Anzeige nachzuschauen; ich habe das schon beiden anderen Herstellern nicht verstanden.

    mfg
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  18. Lumi

    Lumi Foriker

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    Vinman ging es um die Längenmessung seiner Blöcke.
    Die Geschwindigkeitsbestimmung ist sozusagen ein Abfallprodukt.
     
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  19. JörgP

    JörgP Foriker

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    Z.B. auch, weil ein ESP wesentlich mehr Strom braucht. Ich nutze die Arduino-Platinen weil sie billig sind. Hauptargument für -mich- ist allerdings, dass -ich- den ESP (bisher?) nicht programmieren kann. Arduino als Programmiersprache ist eben nicht so mein Ding und ehe ich mich da für den ESP einarbeite, nutze ich die Techniken, bei denen ich mich auskenne (wenn es damit einigermaßen geht). ESP ist sicher auch eine gute Wahl, aber ich kann’s halt nicht.

    Jörg
     
  20. Stardampf

    Stardampf Boardcrew

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    Die kann auf dem Stammtischoval jeder mal ablesen, ohne aufstehen zu müssen. :top:
     
  21. Per

    Per Foriker

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    Das verstehe ich nicht ganz. Beide können in C in der ArduinoIDE programmiert werden.
     
  22. vinman

    vinman Foriker

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    Hallo zusammen,

    ich habe heute auf dem Steckbrett die Idee mit dem 2. Taster getestet: Funktioniert prima. mit dem Taster wird die Anzeige zwischen der Übersicht (so wie auf den Bildern zu sehen) und den Einzelwerten in größerer Schrift gewechselt. Damit sollte das Ablesen des gewünschten Wertes leichter fallen.
    @JörgP: Wie hast Du bei dem vierachsigen Wagen das Problem mit dem Drehgestell gelöst? Bewegt sich der Sensor mit dem Drehgestell mit?
    @Per: Ich habe grundsätzlich nichts gegen andere Plattformen, arbeite nur gern mit dem, was ich kenne und beherrsche. Da muss ich @JörgP zustimmen.
    Herzliche Grüße
     

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  23. ateshci

    ateshci Foriker

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    In der Arduino IDE kann man ESP als Plattform wählen und dann ganz normale Sketches nutzen. Es gibt jede Menge Bibliotheken dafür.
     
  24. JörgP

    JörgP Foriker

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    Da habe ich mich etwas mißverständlich ausgedrückt. Mit dem „Arduino-Dialekt“ oder wie man es auch immer bezeichnen möchte und den vielen Bibliotheken für alles mögliche werde ich nicht so wirklich glücklich. Deshalb programmiere -ich- lieber in „echtem“ C (Atmel Studio, avrgcc), früher noch in Assembler. Aber das sind nur die Werkzeuge und sollte hier keine Rolle spielen.
    Jörg
     
  25. knechtl

    knechtl Foriker

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    dazu muss aber der im Zugverband irreale Wagen mitlaufen:confused:

    mfg
    fp
     
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