Raspberry Railways

[Rasp]

Heren,

Even een kleine intro, ik ben Mark en kom uit een klein dorpje bij Alphen a/d Rijn in de buurt.
Zo als zo vele vroeger besmet geraakt en zonder vaccinatie is het een beetje uit de hand gelopen.
De set van vroeger was een klassieke startset van Fleischmann dus zijn we lekker door gegaan met gelijkspanning HO.
Kleine "test" baantjes gemaakt om dingen uit te proberen en in de tussentijd voor materieel verzameld om te rijden.

Ik vind het rijden en het verzamelen van de modelen het mooist. Scenery enzo vind ik niet heel boeiend.
Maar dat is ook het mooie van de hobby, iedereen kan doen wat hij wilt. Beroemde uitspraak van iemand op het forum hier is volgens mij ook dat het net een buffet is en je kan pakken wat je wilt.
Ondertussen een aardige verzameling aan NS spul, maar ik vind genoeg exoten ook leuk zoals de Big Boy, Flying Scotsman of de Krokodil

De mogelijkheden van digitaal rijden vindt ik mooi en wil de baan ook automatisch laten rijden maar ook mogelijkheden hebben voor handbediening.
Toch wil ik mijn loc's die analoog zijn niet allemaal ombouwen.
Gelukkig snap ik wel het een en ander van programmeren en elektronica en ik vind mezelf een aardige tobber dus!!!
Voor me werk reis ik veel en heb dan ook de tijd om dingen uit te zoeken en te bedenken
De ideeen waren er al vroeg, eerst wou ik de baan automatiseren met een oude S5 siemens PLC en een bediening op de PC.
Toen heeft het een en ander aardig stil gelegen ivm ruimte gebrek en andere prio's.
Daarna waren er steeds meer andere mogelijkheden, zelf wat printjes gemaakt en werkte wel leuk als test.
Maar de grote stap kwam met de Raspberry Pi, eerst daar weer wat geprobeerd met diverse boardjes maar was het allemaal net niet wat ik wou.
Nu is laatst de Pico Pi uitgebracht en dat bracht weer meer mogelijkheden!!!

Het idee is nu om de Raspberry Pi als master een python programma te laten draaien met een GUI voor de afhandeling en besturing naar de blokken waarvoor ik bij elk blok een Pico wil gebruiken voor de aansturing.
Daarbij wil ik de blokken aan gaan sturen met bekende dingen zoals PWM, stroom detectie, optische sensoren gebruiken en nog veel meer wat Ali ons bied
Maar goed, zover ben ik nog niet eerst de hoofdlijnen goed en eens naar een baanplan kijken.

Groeten


 

[Rasp]

Even een beetje gepuzzeld met good old paint om een beetje beeld te krijgen, de Pico's gaan via de I2C bus als slave met de Pi praten, dat is makkelijker dan met een Arduino omdat die 5 volt voor de bus gebruikt en de Raspbarry's 3,3 volt dus dan heb ik geen convertors nodig.



Ook een overzichtje gemaakt voor de voeding. Heb op Ali mooie ampere+volt meters besteld en die wil ik gebruiken voor controle/fun.
Dan is er nog een 5 volt voeding om alle besturing te voeden en deze dus altijd constant er moet zijn.
De 12 volt wil ik gebruiken voor de voeding voor de PWM modules, daar heb ik voor de zekerheid nog een soort noodstop bedacht die de voeding moet kunnen afschakelen in het geval van een type fout

[72sonett]

Wat zijn al die K1 en S2 dingen in het schema?

[Rasp]

K1 is een simpel meer polige relais.
S1 is de noodstopknop
S2 is de resetknop met een ledje erin

De bedoeling is ook dat alle stuurprints een detectie krijgen of de 12 volt voeding er is.

[Remco_Nzo]

Je gaat dus alle prints centraal plaatsen IPV verspreid onder de baan (omdat je als bus i2c gekozen hebt ) ?

Remco

[Rasp]

Hallo Remco,

Nee wil de prints wel onder de baan hebben.
Jij bedoelt op dat de draadlengte dan een probleem kan zijn, dat is wel een goede. Hoor er wisselende verhalen over dus kan het alleen maar zelf eens testen denk.
Anders even zoeken naar een ander protocol, ben niet vast gepint aan I2C.
Ben morgen weer onderweg dus heb ik weer wat om uit te zoeken

[Rasp]

Oke heb wat zitten zoeken, in theorie zou de snelheid van de bus naar beneden kunnen worden gehaald om een grotere afstand te kunnen overbruggen. Standaard is dit 100 Kbit/s maar als je die zou verlagen naar 10 Kbit/s zou er theorie wel 10-15 meter mee overbrugd kunnen worden.

Mocht dit niet werken lees ik ook over mensen die de UART als een soort "Daisy-Chain" aan elkaar verbinden.

.------.
|  M   |      .-------.       .--------.
|  A   |--->|RX TX|--->|RX  TX|----.
|  S   |      |         |      |          |     |
|  T   |      `-------'       `-------'     |
|  E   |<------------------------------'
|  R   |
`-----'

Zou in mijn geval ook kunnen werken, de Pico voor wie het bericht is past het gewoon aan en stuurd het door tot dat het weer bij de Pi is.
Nadeel is wel als er een Pico weg valt dan is alle communicatie weg en ik vraag me af hoe snel dit is.

[Robert E]

lees ik ook over mensen die de UART als een soort "Daisy-Chain" aan elkaar verbinden.

Ik zou dan voor RS485 gaan ipv UART's doorlussen, is wel master / slave.
XpressNet is master/slave bijvoorbeeld, aktief afvragen van de gekoppelde units...

Spec tref je o.a. hier aan https://wiki.rocrail.net/lib/exe/fetch.php?media=xpressnet:xpressnet-v2.pdf

Even geen idee of die Pico's CAN ondersteunen maar met Ali spul kom je ver met CAN.
Link als voorbeeld, zijn er nog tich rond CAN en Pi's.

https://www.hackster.io/youness/how-to-connect-raspberry-pi-to-can-bus-b60235

CAN zit ook in je auto en weet ik wat voor andere zaken..

Mvg

Robert

[meino]

Dat is wat ik ook gedaan heb om Can bus voor de communicatie te gebruiken. Zie mijn draadje over de Canbus. Ik vond zelf het grote voordeel dat er geen master/slave situatie is. Afgezien dat je die uitdrukking eigenlijk niet meer kan gebruiken, heb ik ook wat technische issues met een dergelijke oplossing omdat het een "single point of failure" introduceert.

Groet Meino

[bask185]

Ik vind het zeer leuk wat je wilt gaan maken, maar er zitten meer risico's aan verbonden dan je misschien lief zijn.

Ik ben zelf ook een tijdje bezig geweest om een gecombineerde terugmeld/accesoire decoder bus te maken. Ik reed dan welliswaar niet analoog. Ik had toen ook bedacht om een rs485 bus te leggen naar de decoders onder te baan en dat met I2C verder te vertakken naar kleine satelliet printjes die niet verder dan 50cm van decoder af zou zitten. Uiteindelijk had ik wel wat werkends op mijn bureau, maar het kostte me een klein jaar en toen kon ik nog steeds geen wissels schakelen... en op een gegeven moment wil je toch wel eens dat de boel gewoon werkt...

De grap is, wat ik maakte, bestond eigenlijk al en het heet loconet.... Ik had dus beter mijn tijd kunnen steken in mijn printen te laten werken op loconet dan.. moeilijk doen... achteraf gezien.

Wat je probeert na te maken, is niks meer en minder dan het dinamo systeem. Die schakelt ook een blok per trein en daar kan analoog en digitaal door elkaar rijden. Ik wil je niet ontmoedigen, maar of dit 'even' na te maken dat is meer werk dan je misschien denkt. Ik denk dat je hier ten minste 3 jaar voor nodig heb. Voor zo'n blok regeling is het nodig dat elke module weet wat er aan komt. De baansignalen, zijnde DCC of PWM moeten synchroon lopen.

Risico #1 waar je tegen aanloopt: Je gaat waarschijnlijk interesse verliezen op een gegeven moment...

Voor wat jij wilt, kan ik je nu al vertellen dat I2C een nogo is, dat werkt niet op die afstanden. Je moet ten minste een Rs485 bus gebruiken, alleen dan kamp je met het probleem dat je ook nog een communicatie protocol moet inbakken. Dat kan XpressNet zijn, dat kan Modbus zijn of weet ik veel wat voor 485 bussen je nog meer heb. Nog beter is het om Can te gebruiken. Can = 485 + ingebouwd communicatie protocol compleet met error handling, networking en collision detection/avoiding en de hele mikmak en dit zit allemaal in de can chips ingebouwd.

De elektronica hier achter wordt ook nog ingewikkeld. Je hebt per baanvlak al een H brug nodig met tenminste 2 terugmelders en kortsluit beveiliging.

Ook als je de elektronica al af heb, dan moet je alles nog laten communiceren. Ik zelf zou een bus aanleggen met ten minste deze lijnen. Je moet sws DCC doorvoeren, misschien ook het pwm signaal tussen 2 modules voor de synchronisaties. Maar als je al 4 baanvlakken per print heb, moet dat al in 4-voud. Of je gebruikt 1 vaste frequentie en dan kan je 1 centrale kloklijn gebruiken.


Voor pwm kan je ook een relais gebruiken voor de polariteit en open collector stijl schakelen, zo krijg je geen kortsluiting als een trein van de ene baanvlak naar de andere rijdt en de signalen niet synchroon zijn.

Die blokken met elkaar laten overleggen wat er aan komt, zal niet zo heel lastig zijn. Maar de blokken moeten wel weten wat er op staat in de eerste plaats. Je moet op je Rpi dus een trein kunnen plaatsen in een blok voordat je er mee kan rijden. En dan heb je nog weinig geautomatiseerd.

Om de treinen automatisch te laten rijden op je zelfbouw systeem, moet je ook zelf nog even software hiervoor uit je mouw schudden. Ik denk dat dit hier ook al een jaar software werk in zit, minstens. Of je moet het systeem laten werken met iTrain of koploper zoals dinamo dat kan, maar dat zie ik somber in...

Je wisselstraten worden ook ingewikkeld. Als je op een wisselstraat tegelijkertijd een analoge trein naar links en naar rechts moet sturen, moet je ook een relais gebruiken per wissel. Elke wissel moet via een keten van relais worden verbonden aan het stuk spoor waar de de trein vandaan komt. Om hier een aparte print voor te maken, is misschien ook wel zo handig..

Je moet ook bedenken, dat wanneer je al wat verder ben, dat je je GUI van de centrale tegelijk moet debuggen met je hardware. Als je trein sluiting maakt tussen 2 blokken, heeft de communicatie bus dan gefaald? Heeft een blok gefaald? heeft de centrale gefaald? Ook als er bijvoorbeeld ruis ontstaat op een kloklijn, op je bezetmelders of je communicatie bus, dan zal je een erg slechte tijd tegemoet gaan... En dan moet je ook nog maar bidden dat het geen hardware fout is in je zelfbouw printen waarvan je er net 10 in elkaar heb gesoldeerd....

Om toch een wat... positievere bijdrage te leveren:

Om dingen voor jezelf niet alleen simpeler maar daadwerkelijk haalbaar te maken, zou ik het systeem zo maken dat je of 100% analoog rijdt of 100% digitaal, maar niet zoals het dinamo systeem alles tegelijk door elkaar willen gebruiken.

Wat ik je ook aanraad, is om een communicatie bus te gebruiken die we ook in de modeltreinwereld gebruiken. Voor jouw toepassing lijkt de loconet bus het meest geschikt. Het hebben van deze bus, geeft je meteen de mogelijkheid om bestaande loconet apparatuur te koppelen aan je systeem. Je kan dus loconet handregelaren gebruiken of bijvoorbeeld een loconet accesoire decoder. Met de loconet-B bus wordt het DCC signaal ook meteen doorgevoerd.

Ik heb thuis bijvoorbeeld een analoge baan die ik aanstuur met een multimaus. Een zelfbouw print, communiceert met de maus via XpressNet, haalt alle snelheidsinstructies uit de bus en vertaalt dat naar PWM voor de treinen. Met de nummer toetsen kan ik relais aan en uit zetten, wissels stellen en straks ook rijwegen leggen van punt A naar punt B. Ik kan later ook een andere handregelaar pakken of er meerdere op aansluiten of een XpressNet compatibel schakelpaneel toevoegen etc.

Nu heb ik 1 centrale PWM regelaar, maar als ik elke spoor een eigen H-brug zou geven, zou ik in theorie ook meerdere analoge treinen tegelijk aan kunnen sturen met meerdere mausen bijvoorbeeld.

Mvg,

Bas

[Rasp]

Leuk deze reacties allemaal en goed tips bedankt.
Om over te gaan naar CAN-bus is zeker wel een goede optie. Ik zit momenteel nog 3 weken in USA dus als ik thuis ben wil ik eerst mijn eigen dingen testen, blijf toch eigenwijs 
Maar anders is het ook niet veel moeite om over te gaan naar CAN of eens te kijken naar loconet

Om ook even terug te komen op intresse verliezen, dat denk ik niet. Het mooie van deze hobby is dat ik het even kan parkeren en weer kan oppaken wanneer ik wil. En ook steeds kleine stukjes kan doen en ben nog jong (vind ik) dus het hoeft niet gelijk af.

De bedoeling is trouwens ook gewoon om het ten alle tijden een "analoog" systeem te houden dus een dinamo systeem wordt het niet, al spiek ik er wel wat dingen vanaf.

Elke Pico stuurt 1 blok aan en dus heeft 1 PWM sturing, deze setting komt vanaf de Raspberry en is dus qua frequentie en duty-cycle vanuit daar te synchroon te krijgen. Alleen wat je dan niet heb is dat ze met een ander offset kunnen lopen dus dat je daar een verschuiving in heb, of dit een probleem is weet ik nog niet en moet ik eerst nog testen.

Verder is het de bedoeling om het automaat en hand stukje helemaal in de Raspberry te schijven, dus helemaal costum made en ja ik weet dat dat een tijd kost. Maar dat zit ik juist leuk!

[Remco_Nzo]

Leuk, gewoon doen waar je zin in hebt.

....It's my railroad....

Ikzelf wilde ook het wiel zelf uitvinden. Dus zelfbouw alleen heb ik het in Arduino gedaan en geen raspi - het is maar net wat je ligt.

Ligt er naar net aan waar je je tijd aan kwijt wilt. Hardware ontwikkeling, protocol bouwen/debuggen, stoorsignalen filteren, beturingslogica , keuzes zat.

Ik heb er dus wel voor gekozen om loconet als bus te gebruiken. Ik kan daarmee mijn zelfgemaakte printen hergebruiken mocht ik toch ooit een centrale of iets als rocrail/itrain willen gaan gebruiken. De bekabeling enzo is dan geen desinvestering. Gewoon een rol platte telefoonkabel, rj connectortjes en een krimptang.
En ik gebruik daarom dus ook een loconet bibliotheek als protocol.
Scheelde een hoop gedoe 

[Klaas Zondervan]

Elke Pico stuurt 1 blok aan en dus heeft 1 PWM sturing, deze setting komt vanaf de Raspberry en is dus qua frequentie en duty-cycle vanuit daar te synchroon te krijgen. Alleen wat je dan niet heb is dat ze met een ander offset kunnen lopen dus dat je daar een verschuiving in heb, of dit een probleem is weet ik nog niet en moet ik eerst nog testen.

Dit probleem heb ik ook op mijn spoorbaan "Uit en Thuis". Dat is volkomen in hardware uitgevoerd en levert een Permaloog signaal aan de baan. (beschrijving op mijn webstek) Elke blokprint heeft zijn eigen oscillator voor het opwekken van het HF-signaal en een eigen PWM generator. Die lopen per definitie niet synchroon en dat levert dus kortsluiting bij het overschrijden van de blokgrens.

Ik heb dat als volgt opgelost: als een trein op het punt staat om een volgend blok in te rijden, dan wordt het blok waar de trein vandaan komt via een relaiscontact hard gekoppeld aan het blok waar de trein naar toe gaat. Bij het rijden over de scheiding hangen beide blokken dus aan dezelfde blokprint.
Zodra de trein het vorige blok heeft verlaten, wordt de koppeling weer verbroken.

[Rasp]

Oke dus dat wordt zeker een probleem om met 2 verschillende PWM's te werken, even bedenken hoe ik de mooi kan oplossen.


Verder als ik naar de hardware kijk van Loconet:




Kan ik dit misschien ook gebruiken om me eigen protocol overheen te sturen aangezien hij leest en schijft over dezelfde lijn.
De voeding moet denk wel 3,3V worden als ik het voor de Raspberry's wil gebruiken

[Klaas Zondervan]

Je weet toch wel dat Loconet een peer-to-peer systeem is?
Dat betekent dat elk aangesloten apparaat zelf het initiatief neemt om een bericht op de lijn te slingeren. Maar tegelijk moet hij terugluisteren of het signaal op de lijn gelijk is aan wat hij aan het zenden is. Als dat niet zo is, dan betekent het dat twee apparaten door elkaar staan te praten en moet één van de twee zijn mond houden en wachten tot het weer stil is op de lijn.