Marklin Gleisbox via CAN Interface naar de PC

[Matthijsfh]

Goede avond,

Hoewel ik zeker niet de 1e ben die een Marklin Gleisbox gebruikt om zijn baan te besturen, wil ik toch even laten zien wat ik aan het bouwen ben. Mogelijk dat het anderen inspireert, of mijzelf aan nieuwe ideeën en tips helpt.

Een Marklin Gleisbox (Artikel-Nr. 60112 / 60113) als "centrale" gebruiken is niet nieuw. Er zijn diverse projecten op internet te vinden en ook vele programma's ondersteunen deze oplossing.
Het grote (persoonlijke) doel van de bouw van mijn baan is al mijn hobbies verenigen in 1 baan. Dus modelbouw, elektronica & software ontwikkeling. Dus is zo'n gleisbox project ideaal.
Dit plaatje heb ik geleend van internet, en laat het idee zien.



CAN --> USB : De RPI oplossing
Lastigste deel is een CAN --> USB interface. Een veelgebruikte oplossing is een raspberry pi met CAN shield. Dat werkt prima. Op de RPI installeer je "can2lan" of "can2udp". In je (Windows) software moet je dan een UDP socket gebruiken om de data te lezen. Werkt prima, en had ik eigenlijk in een keer aan de praat. Maar, ik wil liever niet nog meer RPI's in huis. Die SD gaat toch een keer kapot als je hem elke keer koud uitzet. Dus backups maken, etc. Gedoe.

CAN --> USB : De eigen interface
Het afgelopen jaar heb ik mezelf verdiept in de CAN bus omdat ik in huis een CAN bus domotica installatie heb. Om deze te "snappen" (reverse engineeren) heb ik een STM32 gebruikt met CAN driver.




Door de (zelfgeschreven firmware) op de STM32 iets aan te passen, "snif" ik nu de CAN bus van Marklin en stuur de data naar de PC. Omgekeerd gaat ook. De PC kan CAN berichten maken en via deze interface op de CAN bus zetten.

De software
Om wat zinnigs te kunnen met deze oplossing, ben ik een Windows C# programma aan het schrijven. Screenshot van de huidige toestand hieronder.



De software decodeert de 13 bytes van de CAN-bus en laat de inhoud zien. Tevens heb ik 2 (kunnen er meer zijn) regelaars gebouwd om zo ook treinen te kunnen besturen.
Uiteindelijk gaat mijn eigen besturingssoftware via deze CAN interface treinen automatisch laten rijden. Da's nog veel werk, maar een interface was essentieel en lijkt nu dus te werken.



Android App
Android app om via de PC software de treinen te besturen is er ook al. Later daarover meer.

MFX adressen
Een uitdaging aan het Marklin MFX protocol is dat locomotieven een "ID" toegewezen krijgen als ze op de baan gezet worden. Dit ID kan wisselen. Marklin noemt dat tijdelijke ID --> "MFX SID".
De software is inmiddels instaat bij te houden welke "MFX SID" adressen er gevonden zijn. Die koppel ik zelf aan "ouderwetse" adressen. Op die manier kan ik bv mijn motorpost "MP3000" altijd onder adres 3000 bedienen, ook al krijgt de loc zo nu en dan een ander adres op de baan.

(groen = loc is recent nog gevonden).


Er is nog veel meer te vertellen, maar weeten even niet waar te beginnen.

Vraag maar!

Groet Matthijs

[Matthijsfh]

Heb de doos van de Gleisbox nagetekend en 3D geprint voor de CAN verdeler & CAN USB interface.
Resultaat is buitengewoon netjes (al zeg ik het zelf).

Rechtsboven zit de USB interface. Daar direct onder zitten 2 opto-couplers. Het blijkt dat de massa van de Gleisbox een andere is dan de "massa rails" van de baan. Zonder opto's knallende kortsluiting.

Massa van de rails --> massa detectie van de bezetmelders --> massa arduino --> massa PC

[Karst Drenth]

Interessant draadje

Rechtsboven zit de USB interface. Daar direct onder zitten 2 opto-couplers. Het blijkt dat de massa van de Gleisbox een andere is dan de "massa rails" van de baan. Zonder opto's knallende kortsluiting.
Massa van de rails --> massa detectie van de bezetmelders --> massa arduino --> massa PC

... en een interessante bevinding

Vraag: was/is de getoonde USB de enige verbinding tussen de Gleisbox c.s. en de PC ?


Grtzz,
Karst

[Matthijsfh]

Vraag: was/is de getoonde USB de enige verbinding tussen de Gleisbox c.s. en de PC ?

Weet niet of ik de vraag precies snap.

Maar de PC is via USB verbonden met:
* Gleisbox
* Arduino Mega (2x) voor relais. Maar die heeft geen connectie met de rails.
* Arduino Nano (1x) en die leest via S88 een aantal bezetmelders uit die via massadetectie werken.
* Arduino Nano (1x) servo wissel control. Geen link naar de massa.

Dus het probleem zit hem in de massa detectie. Daarmee is de massarails == PC massa. En de massa van de gleisbox lijkt de 1/2 voedingsspaning te zijn. In ieder geval ongeveer 8 Volt hoger.

Was dat de vraag?

Groet Matthijs

[Karst Drenth]

Ja

en toont gelijk HÉT probleem bij 3-Rail en massa-detectie. Kennelijk wordt in de Gleisbox ook een H-Brug gebruikt en geen Common-ground oplossing.

Je hing dus via de USB Ground één van je rail-uitgangssignalen rechtstreeks aan de GND van de PC. Dat wordt over het algemeen niet prettig gevonden. 

Optoisolatie lost je probleem voor nu op, maar realiseer je, dat alles wat je nu denkt dat GND is binnen je hele schakeling ( arduino, CAN shield etc. ), als "Massa" aan één van de uitgangen van de Gleisbox gelegd wordt bij gebruik van massa-detectie.

Grtzz,
Karst

[Karst Drenth]

Daarmee is de massarails == PC massa. En de massa van de gleisbox lijkt de 1/2 voedingsspaning te zijn. In ieder geval ongeveer 8 Volt hoger.

Dit systeem kent geen massa, zoals de oude Märklin centrales en b.v. de Intellibox-familie wel kenden. Daar komt heel veel verwarring en kapotte elektronica uit voort

De beide rails van je 3-Rail systeem zijn om en om +16V en dan weer 0. Net als de middenleider, maar die is dan 180 graden uit fase met de rails.

[bask185]

Stom ook eigenlijk dat marklin hun eigen gleisbox zelf nooit van een USB interface + S88 hadden voorzien. Dat zou voor marklinbanen het ultieme kastje zijn om een baan door een computer te besturen. Mooi DCC/MM2/mFx doorgeefluikje met S88 voor weinig. Nu moeten die mFx rijders een dure central station kopen om met iTrain te spelen...

Kennelijk wordt in de Gleisbox ook een H-Brug gebruikt en geen Common-ground oplossing

Dit vroeg ik me ook wel eens af. Hoe komt het dat de GND S88 terugmelders niet doodgaan bij een central station. Ik had begrepen dat central stations ook H bruggen hadden.

Ik vermoedde zelf dat de uitgangstrap van de central station galvanisch gescheiden is van de massa van de CS en S88 bus en dat daarom die marklin voedingen 4 polig waren uitgevoerd. Dus 2 voedingen in 1 kastje. 2 polen voor de CS + randapparatuur en 2 polen voor de uitgangtrap. Maar ik heb nooit de moeite genomen dit verder te onderzoeken...

@ Matthijs.
Lijkt het je ook nog leuk om op deze wijze een central station te bedienen? In praktijk heeft men natuurlijk hier niets aan, Een CS heeft immers alles zelf aan boord. De rede van mijn vragen is dat ik zelf ook ook nog met marklin CAN bus wil spelen. Een simpele CAN - XpressNet of loconet (of beide) omzetter is een groot gemis op die dingen. Dus ik dacht als je dit ook leuk lijkt, wil ik je wel een Cs2 uitlenen 

Dat massaprobleem kan je natuurlijk in de melders zelf toepassen door daar optocouplers te gebruiken zoals de DK4088 OPTO terugmelders dat doen. Kost heleaas wel wat elektronica aangezien je dan niet meer direct rails aan arduino inputs kan knopen   

In ieder geval, keep up the good work  . Ik ben benieuwd naar het resultaat.

Mvg,

Bas

[Karst Drenth]

Dit vroeg ik me ook wel eens af. Hoe komt het dat de GND S88 terugmelders niet doodgaan bij een central station. Ik had begrepen dat central stations ook H bruggen hadden.
Ik vermoedde zelf dat de uitgangstrap van de central station galvanisch gescheiden is van de massa van de CS en S88 bus en dat daarom die marklin voedingen 4 polig waren uitgevoerd. Dus 2 voedingen in 1 kastje. 2 polen voor de CS + randapparatuur en 2 polen voor de uitgangtrap. Maar ik heb nooit de moeite genomen dit verder te onderzoeken...

Ja, die hebben een soort van H-Brug. Alleen is de power input niet zoals jij beschrijft. 1 set polen heeft een gelijkrichter er achter, de andere niet.

En die ( 100% ) galvanische scheiding heeft alleen de laatste CS2 ( 60215 ) en de CS3

Hier de verschillen: https://www.stummiforum.de/t154519f5-Unterschiede-CS-M-rklin.html#msg1765824

Grtzz,
Karst

[bask185]

Bedankt Karst. Er wordt alleen niet uitgelegd hoe het op elektrisch vlak in elkaar steekt. Dat de ground vanwege boosters en s88 ed gescheiden was wist ik, alleen de methode hoe is me onduidelijk.

[Matthijsfh]

Dank heren!

Ja, ik had al vermoeden dat rails met een H-brug aangestuurd wordt. Dan wisselen beide rails continue tussen 0V & 18V. Da's de makkelijke oplossing met een enkele voeding.

*Hadden* ze bij Marklin een symmetrische +18 & -18V voeding gebruikt, had de "massa" rail continue aan 0 V gelegen en de andere rail gewisseld tussen -18 V en +18 V.

De optocoupler in de USB draden was de makkelijkste oplossing. Door de "massa" rail aan de massa van de PC te hangen, Wisselt mijn andere rails nu inderdaad tussen -18 V & 18 V. Eigenlijk schuift de gehele baan bij elke databit 18 V omhoog en dan weer 18 V omlaag.

[Matthijsfh]

@ Matthijs.
Lijkt het je ook nog leuk om op deze wijze een central station te bedienen? In praktijk heeft men natuurlijk hier niets aan, Een CS heeft immers alles zelf aan boord.
Mvg,

Bas

Ik zie nu al dat de Mobile stations netjes reageren op mijn commando's. Dus een CS2 / CS3 zal ook wel werken. Mijn schoonvader heeft een CS3 klaarstaan, dus zal een CS2 wel over zijn binnenkort om eens mee te testen. Maar ik vindt dat mini scherm niets (en een CS2 is best heel traag tijdens bedienen). Komt niet in de buurt qua snelheid van een fatsoenlijke telefoon.

Doel is dus om met mijn eigen software treinen te bedienen. Pendelen van een goederentrein op het rangeerterrein zal mijn 1e doel zijn.
Dit is mijn software in wording. Deze SW gaat via een UDP socket met de CAN software praten.

[bask185]

Maar ik vindt dat mini scherm niets (en een CS2 is best heel traag tijdens bedienen). Komt niet in de buurt qua snelheid van een fatsoenlijke telefoon.

My thoughts exactly. Ik vond nog het ergste als je van lok wilde wisselen dat dat ding standaard naar de pagina 'laatst gebruikte' sprong in plaats van 'alle loks'. Het was al helemaal vervelend omdat dat ding minstens 2s nodig om die pagina te laden. Bij alle loks kon je tenminste onthouden waar welke trein stond, 2e van links 3 rij. Maar bij 'laatst gebruikte' stond alles telkens in een andere volgorde en niet alles stond er in  en die symbolen zijn zooo klein  . Ik kreeg soms koppijn omdat ik continu mijn treinen zat te zoeken in dat ding, terwijl ik eigenlijk gewoon... wilde rijden. Elk andere centrale ftw