Servos für Weichen- und andere Antriebe mal wieder

[Grischan]

Vor einer Weile hatte EFan (glaub ich) hier mal ein Projekt zur Nutzung von Servos, wie sie in RC-Modellen zum Einsatz kommen, als Weichenantriebe vorgestellt. Dabei ging es darum eine geeignete Steuerelektronik zu bauen um die Servoelektronik anzusteuern.

Ich hab mir das ganze im Kopf mal überlegt. Also da wird eine Steuerung gebaut die einen Gleichtrom so umformt, daß die Servoelektronik damit was anfangen kann und sie wieder so umformt um damit einen Gleichstrommotor anzusteuern. Hm, naja eigentlich will ich ja nur den Servo als sehr präzisen Getriebemotor nutzen, wozu also 2x umformen. Also hab ich mir gestern mal so einen 5-Euro-Servo geholt, aufgeschraubt und begutachtet. Drinn ist ein Kleinstmotor, die Elektronik und das Getriebe. Die Elektronik hab ich durch einen beherzten chirurgischen Eingriff entfernt und mal 3-4V an den Motor gegeben. Und siehe da, es geht. Der Servo braucht rund 5 sek für die mögliche 270° Drehung, dann blockiert er.

Die Ursache für die Blockade ist eine Plastnase am Abtriebszahnrad. Diese abgesäbelt dreht der Servo völlig frei - ist also quasi nix anderes wie ein guter Getriebemotor. Auf den Servoabtrieb kann man verschiedene Stellelemente schrauben. Zum Bsp. ein 4armiges Stellkreuz. Wenn man jetzt zwischen Servo und Stellkreuz eine Leiterplatte befestigt (klebt/schraubt), kann man darauf verschiedene Blechzungen festlöten die als Schalter fungieren und durch einen der Arme des Drehkreuzes betätigt werden.

Im Stellkreuz sind außerdem kleine Löcher in die die Schubstangen eingehängt werden. Damit lassen sich dann Weichen, Signale, etc. stellen.

Ich werd das Projekt mal vorantreiben und dann hier weiter vorstellen.

edit:grad mal noch ne Skizze gemacht für mich. wenn man den Schaltzungen noch kleine M2 Schräubchen verpasst, kann an den Schaltpunkt sogar prima justieren.

 

[E-Fan]

Der Gedanke mit der Leiterplatte ist nicht übel, aber sehr umständlich und fummelig.

Die Steuerung funzt mittlerweile für maximal 8 Servos pro Controller
Der Stellwinkel ist in 8 Schritten einstellbar, so das bei einem Hebelweg von 25mm zwischen 1 und 5,5mm Stellweg zur Verfügung stehen.
Die Stellgeschwindigkeit ist in 4 Stufen einstellbar. (zwischen ca. 1,7 und 0,4s bei 3mm Stellweg). Man alles auch während des Betriebes anpassen. Der Hammer bei der Sache ist der Geräuschpegel beim stellen des Servos. - der ist nämlich kaum wahrnehmbar.
Das ganze läßt sich auf einer Lochrasterplatine aufbauen, die etwa 40x80mm² groß sein kann. Eine optionale Herzstückpolarisierung ist über zusätzliche Relais ebenfalls problemlos möglich müsste aber des Platzes wegen auf eine größeren Platine untergebracht werden.
Der Servo könnte wie unten in den Bildern zu sehen unter den Gleisen montiert werden.
In der minimalistischsten Variante sind nur der Controller und ein Wandler notwendig, der die Schalterposition übermittelt.
Die Maximalvariante beinhaltet 16 zusätzliche Ein- und Ausgänge, die man frei verwenden kann.
Für die, die "normale" Antriebe nehmen wollen, nicht digital schalten aber Leitungen sparen wollen hätte ich eine Variante mit maximal 64 Ein- und 64 Ausgängen pro Controller

 

[Grischan]

Wie sieht der Schaltplan aus? Ich hab noch nie was mit Controllern gemacht. Bisher nur HCT-Logikchips verlötet. Muß man da was programmieren? wenn ja womit? Ob ich das hinbekomme?

edit: naja meine Variante ist eben für Leute die DR-Technik bauen. Eben ein elektromechanisches Stellwerk

 

[E-Fan]

Man müsste halt nur zusammenbauen und loslegen.
Den Controller würde ich brennen. (Du hast ja das Prog nicht )
Um den Stellweg etc. einzustellen brauchen nur einige Pins auf Masse oder +5V geschaltet werden.
Um Weichen zu stellen geht man ähnlich vor. Da ist halt ein zweiter Chip, dessen Eingänge per Schalter nur auf Masse oder +5V gelegt werden. Den Rest erledigt das Proggy im µC. Für die Verbindung zwischen den beiden Chips sind nur zwei Leitungen für die Daten und die Stromversorgung erforderlich.

 

[Grischan]

kannst du vielleicht auch mal ein bild von der Schaltung reinstellen und ein Systemschaltplan (Ein-/Ausgänge...), damit ich mir ein Bild machen kann. Das ganze klinngt schwer interessant (hatte ich ja schon mal gesagt). Muß bloß sehn ob ich es an mein Gleisbildstellpult geknüppert bekomme. Relais als zusätzliche Kontakte wollt ich eigentlich nicht nehmen. Eher Optokoppler oder Schalttransistoren.

 

[E-Fan]

Schaltpläne stell ich heute noch rein.
Die Relais dienen ausschließlich dazu, die Herzstücke der EW2 und EW3 passend zur Weichnzungenposition zu polarisieren. Anders gehts nämlich nicht wirklich. ( -> elektromechanische Stellwerkvariante? )

 

[corvette]

Meint Ihr das so????

Meint Ihr das so?

http://www.macurb.de/Eisenbahn/MoBaSbS_V2/Dekoder/Dekoder_Servo.htm

Ich finde die Seiten sehr Interressant wenn man digital schalten möchte, aber sehr Motorola-lastig

MfG

D. Schulz

 

[E-Fan]

Im Prinzip ja.
Nur, das ich auf eine Verwendung eines PC's zum steuern vorerst verzichten will, weil -von uns Forikern abgesehen- nicht jeder sowas hat bzw. sich mit der Bedienung schwer tun könnte.
Mein Grundgedanke war halt nur massiv zu verlegende Leitungen einzusparen und nebenbei eine Preiswerte alternative zu herrkömmlichen Weichantrieben zu finden.
Weil ich mich momentan aber auch etwas langweile (hab nichts zum nachgrübeln und Zähne ausbeißen) werde ich mich aber wohl doch beimachen um eine DCC-kompatible Software für die Servosteuerung zu entwickeln.

 

[Winfried]

Motorische Weichenantriebe mit Servoantrieb gibt es sowohl für analogen und Digitalbetrieb (Decoder für DCC integriert) von einem Herrn Harders (Wuppertal) fertig und als Bausatz zu kaufen.


Beste Grüße
Winfried

 

[thomast]

Hat der Herr Harder auch eine Internetseite?

Ich suche noch preiswerte und gute motorische Weichenantriebe!

 

[E-Fan]

Ergoogle Dir doch die Adresse!
Hier is' 'se: http://www.mbtronik.de/
Feine Sache, was der Mann macht!
Die einzige Frage die sich mir stellt ist folgende:
Stellen die Servos die Weichen langsam?
Mit fernbedienter Justage der Antriebe kann ich (noch) nicht dienen, dafür sind aber mehr als nur 1 Servo/Controller antsteuerbar

 

[thomast]

Doch ein "wenig" teurer als ich dachte.
Aber danke für Adresse, ich hatte den Namen falsch geschrieben und deshalb nichts gefunden.
Wer schreiben kann ist halt klar im Vorteil!

 

[Grischan]

Nee, nix PC! Hab ich den ganzen Tag schon vor der Nase. Lieber eine ansteuerung für ein Fahrstraßenpult: auf einem Bus kommt eine Fahrstraßennummer an, wird dekodiert und steuert die entsprechenden Weichen an.

Aber noch was zu dem Relais - wir könnten es doch mechanisch antreiben, mit einer Schubstange zwischen dem Servoarm und dem Relaisstellbügel. Quasi ein rein mechanisches Relais. braucht man keinen Strom für

 

[E-Fan]

Und was ist wenn das ein cholerisch veranlagter und gedultsloser Mensch die mechanische Relaisbetreibung auf meine Empfehlung hin zusammenfummeln soll????
Dann darf ick dett dann ausbaden oder wie??? Nö...nö...nö... dit is
Bei Reichelt gibts 12V Relais die 25 bis 30mA/Stück ziehen und 80Cent kosten.
Bei Pollin gibts ähnliche Relais (Vertragen statt 230V/10A nur 120V/3A) für läppische 50 Cent das Stück.
Dazu passend ist bei Pollin für 7 Eu's ein Schaltnetzteil erhältlich was 12V/7A liefern kann. (und 5V/8A).
Hab ich jetzt genung gelabert um diese Idee aus Deinen Hirnwindungen zu vertreiben? .

 

[Grischan]

ach hast du nicht gemerkt das ich auf solche vorsindflutlichen lösungen schier versessen bin? nee nix für ungut, eigentlich bin ich gegen elektromechanik auch in form von relais. aber wenn ein relais geht, dann geht ja auch was elektronisches

 

[Winfried]

Ich dachte, daß ihr die Antriebe kennt. Daher hatte ich nichts weiter dazu geschrieben.

Die Vorteile der Antriebe sind aus meiner Sicht die folgenden:

- Einstellen des Stellweges elektronisch mit einem kleinem Gerät, daß 3 Tasten hat.

Daher montiert man den Antrieb unter die Weiche, schließt das "Programmiergerät" (Kiste mit 3 Drucktastern und Drähten zum Antrieb) an und stellt den Servo auf rechten und linken Anschlag ein. Dabei kann man danebenstehen und zuschauen bis es paßt. Den Andruck der Zungen kann man damit ganz leicht einstellen.

- Stellgeschwindigkeit kann mit den gleichen drei Tasten eingestellt werden. Von fast nicht sichtbar bis blitzartig, wie ein Magnetantrieb.


- Beim Betätigen des Antriebes wird zuerst das Herzstück von der Backenschiene abgeschalten. Erst wenn die neue Endlage erreicht ist, schaltet das Relais die Backenschiene wieder an das Herzstück an. (Den richtigen Wechsel legt man durch richtigen Anschluß selbst fest)


Gerade letzteres hat mich bei den Fulgurex/Lemaco Antrieben fast zur Verzweiflung gebracht. Weil immer erst die neue Backenschiene über die Umschalter an das Herzstück geschalten wurde bevor die Zunge ablegte oder genau die Umkehrung stattfand. Die Folge war beständig Kurzschluß beim Schalten der Weiche.

Die Adresse wird programmiert, indem die Adresse des Antriebes aufgerufen wird und ein Schaltbefehl an den Antrieb geschickt wird. Diese Adresse merkt sich der Antrieb als die seinige und hört in der Folge nur noch auf ihn.

Die Bequemlichkeit hat seinen Preis, sicherlich. Aber meine Nerven sind damit geschont.

Beste Grüße
Winfried

 

[E-Fan]

So weit ich mich erinnern kann, gibt es noch weitere Anbieter, die solche Steuerungen verkaufen.
____________________________
So nun wie versprochen die Schaltpläne.
Das erste Bild zeigt, wie der Controller verdrahtet werden muss. Das was in dem Kasten der den µC darstellt drinsteht ist für den Anwender von geringerer Bedeutung. "8PinNW RN2" ist die Bezeichnung von einem Widerstandnetzwerk. Da sind 8 Widerstände in einem Gehäuse. Man kann auch einzelne Widerstände nehmen, braucht dann aber etwas mehr Platz.
Q1 ist ein 10MHz Quarz. Auf der rechten Seite im Bild sind Stiftsocklleisten platziert, die die Anschlüsse zu den Servos bilden.
Beim Aufstecken der Servostecker unbedingt die Polung beachten, weil sonst die Steuerelektronik kaputtgeht. (Die Signalleitung ist meist weiß oder Orange)
Bei den Schaltern handelt es sich um so genannte DIP-Schalter. Hier sind 6 Schalter in einem kleinen Gehäuse untergebracht worden. Es gibt aber auch Varianten mit 2,4,8 und 10 Schaltern pro Gehäuse.

Bild 2 zeigt die Beschaltung des Eingangsignalwandlers.
A0 bis A2 sind die Pins, die die Adressen vorgeben. Sind alle drei auf Masse gelegt, werden nur die Servos angsteuert. Der Chip wird unter der Bezeichnung PCF8574P verkauft.

Bild 3 zeigt die Ausgangsschaltung wie sie gebaut werden kann.
Wichtig:
Hier MUSS ein PCF8574AP genommen werden. Nur diese werden vom Controller mit meiner Software als Ausgang angesprochen. Werden die Pins A0 bis A2 bei den Ein- und Ausgangschips gleich beschaltet, so erhält man am Ausgang immer auch den gleichen logischen Zustand wie am Eingang.
Das die Leitungen, die die selbe Bezeichnung haben untereinander verbunden werden müssen ist selbstredend!

Noch was wichtiges: Die Leitungen SCL und SDA müssen an ihren Enden über Widerstände (10kOhm) mit der Versorgungsspannung (+5V) verbunden werden. Macht man das nicht funktioniert die Schaltung nicht.

 

[Grischan]

He, also das sieht ja garnicht so kompliziert aus. Nagut, was der Controler macht muß ich ja nicht wissen, aber den Rest kann ich mir so halbwegs erklären. Wenn ich nun solche Teile von dir haben möchte, was muß ich dann tun? (Knieend zu Dir aufblicken tu ich schon )
@Winfired: hab mal die Webseite angeguckt. Ich hab da aber nur schwer durchgeblickt. Ein paar Seiten gehn nicht und eine Beschreibung der Teile konnt ich auch nicht finden. Zumal nirgendwo steht ob es auch analog geht - ich will nur digital fahren.

 

[E-Fan]

öhm... also da wären:
Haus, Motorrad (Münch Mammut oder eine Hoss Boss), Privatflugzeug, Wochendgrundstück in Monaco...

Nee, nee... so krass bin ich doch nicht drauf!
Wenn Du mir 3 Euro für einen Controller gibtst, denke ich ist's okey. Ich verpack den dann auch so, das er auf dem Postweg keinen Schaden nehmen sollte. (ESD-Problematik) Dann käme halt nur noch die Post dazu. Wie viel das ist muss ich erfragen. Aber mehr als 1,44 Eu's werden es wohl kaum sein.
Ich denke , das es das beste ist, wenn Du erstmal nur einen oder zwei Controller nimmst und Dich damit vertraut machst. Wenn's Dir gefällt kriegste dann so viel wie Du haben willst.
Wenn Du gleich alle Bauteile haben willst, würde ich die bei Reichelt bestellen und dann weiterleiten. (Ich brauche auch noch was von denen und dann würde sich die Bestellung mehr lohnen)
Eine Liste mit den erforderlichen/optionalen Bauteilen und eine Bau- und Nutzungsanleitung fertige ich gerade an.

Wer sich nicht traut solche Schaltungen selber zusammenzulöten, für den mach ich das auch! Dann kommt aber noch das "restliche" Material dazu.



Nachtrag zu meinem letzten Post:
Mit den Dipschaltern werden die Stellposition und die Stellgeschwindigkeit eingestellt.

 

[thomast]

Hallo E-Fan,

habe mal versucht mich noch mal durch den alten Beitrag zum Thema Weichenantrieb gelesen aber ich werde als Elektroniklaie nicht schlau daraus.
Was ich verstanden habe ist, das der Controller irgendwie den Servo steuert. Aber mehr nicht!

Wie und wo wird jetzt der Controller angeschlossen und bedient?
Wieviele Servos kann mit einen Controller angeschlossen bzw. gesteuert werden?

Was würde das ungefähr kosten als "Komplettset"?

Ich hoffe das ich es doch noch kapiere denn ich möchte einen guten und auch preislich vernünftigen Weichenantrieb haben!

 

[E-Fan]

Ich versuch mal den ganzen technischen Kram soweit wie möglich aussen vor zu lassen.
Der Controller:
- Ist für die Steuerung von 8 Servos programmiert.
- Die Stellegschwindigkeit und der Stellweg sind per Schalter einstellbar. (die Geschwindigkeit 4 Stufen, der Weg in 8 Stufen von 1 bis 5,5mm)
- Kann zusätzlich noch 16 Ein- und 16 Ausgänge über lediglich 2 Datenleitumgen ansteuern.


Ich versuch das heute Abend noch mal etwas ausführlicher zu erklären - muss jetzt zur Arbeit

 

[Grischan]

Hallo E-Fan, also hab grad meine Privatsekretärin losgeschickt den gewünschten Kram zu besorgen. Bei Motorrädern kennt se sich nicht so aus, ich hoff es wird die Richtige...

Nee, mal im Ernst. Also wenn dann würde mich ein Set interessieren. Also alle Bauteile und ein Leiterplattenlayout oder gleich ne Leiterplatte (oder nimmst du Lochraster?). Hübsch wären gesockelte IC, da muß man beim löten nicht so aufpassen. Das einzige was mir noch nicht behagt sind die Relais für das Herzstück. Kannst du da nicht was elektronisches dran machen? Optokoppler gingen doch, allerdings bräuchte man immer 2 für Wechselstrom...

 

[Grischan]

hallo tomask, auf dem 2. schaltplan hast du die eingänge (rechts unten). Dort ist nur einer als umschalter hingemalt, die anderen 7 fehlen. der schalter macht nix anderes als "high" = +5V oder "low" = ground an den IC-Eingang zu geben. Wenn man will kann man dort auch was elektronisches vorsetzen. Z.B. eine Transistorstufe oder logikschaltung, wenn man ein Fahrstraßenstellpult hat. Oder ein Relais mit nem Umschalter für die Elektromechaniker unter uns...

als ausgang fungiert eine 8fach steckerleiste mit je drei pins. da kommen die Servoanschlüsse drauf. die haben 3-polige standardstecker (plus, minus, signal)

 

[Winfried]

@Winfired: hab mal die Webseite angeguckt. Ich hab da aber nur schwer durchgeblickt. Ein paar Seiten gehn nicht und eine Beschreibung der Teile konnt ich auch nicht finden. Zumal nirgendwo steht ob es auch analog geht - ich will nur digital fahren.

Ich habe eine handvoll Bausätze für digitalen Betrieb gekauft. Im Prinzip gehen sie auch analog. Zumindest wenn man die Programmiereingänge als Schalteingänge nimmt. Die neueste Fassung der Bausteine unterscheidet zwischen analog und digital. Die älteren hatten da einen Jumper (und eine zusätzlich einzulötende Diode). Wenn Du die Bedienungsanleitung brauchst, kann ich sie Dir ja zuschicken.

Beste Grüße
Winfried

 

[E-Fan]

Danke für die Einfache Erklärung! Ich hab auf die "fehlenden Schalter/Transistoren verzichtet um die Bilder übersichtlich zu halten. Die Kanäle sind den Pins mit der Bezeichnung P0 bis P7 zugeordnet. P0 ist Kanal 1, P1 Kanal 2..... und P7 Kanal8
Ein Leiterplattenlayout krieg ich schon hin. Das würde aber bei einer einzelnen Anfertigung mindestens 25 Eu's/dm² kosten - nur die Platine. Damit wär der ganze Sinn meiner Arbeit ad absurdum geführt.
Ein Aufbau auf Lochraster wär extrem Preiswerter. Und man hat ne nette Abendbeschäftigung ohne Fernseher.
Die IC's würde ich ohnehin nur mit extra Sockeln abgeben. Wenn doch mal einer Kaputtgehen sollte gibts keine Aaserei mit dem Ausbauen und die Leiterplatten halten wesentlich länger.

Es gibt Halbleiterrelais die man als Ersatz nehmen könnte, die sind aber
A: teuer
und
B: glaub ich nur für Wechselstrom geeignet
Eine andere Variante wäre eine H-Brücke. Dann müsste man aber zusehen wie man den Spannungsabfall kompensiert, oder man greift gleich auf Fahrregler zurück, die Pulsweitenmodulierten Gleichstrom ausgeben. (tschuldigung wenn die Laien unter uns jetzt nur Bahnhof verstehen! )
Ich seh zu, daß ich übers Wochenende eine Stückliste mit allen Bauteilen zusammenstelle. Ich denke, daß das nicht viel mehr als 15Eu's für alles zusammen wird.