Bezetmelding op bedieningspaneel (stand-alone) Loconet

[Remco_Nzo]

Eerst maar even de reden uitleggen.
Ik heb op zolder een LGB modulebaan die uit 12 modules bestaat.
De baan wordt met DCC aangestuurt via 3 gekoppelde multimaus setjes (dus eigenlijk 3 boosters).
We rijden met de hand, er is ( nog) geen computer.
De wissels worden met servo's bediend, onder elke module hangt een Arduino met Mardec-software om dit aan te sturen.

De directe aanleiding: Omdat een aantal sporen niet zichtbaar zijn (achter een kast en wasmachine enzo) wil ik een terugmelding hebben naar het bedieningspaneel. Maar er zijn nog wel meerdere meldingen die ik op het paneel wil weergeven (is de opklapbare brug dicht, is de treinlift op positie)

Ook nu wilde ik weer naar een modulaire oplossing.  Loconet spreekt me erg aan - simpele bekabeling (zelf een tangetje en connectortjes gekocht), bi-directioneel en vooral goedkoop.

Ik heb alleen (nog) geen Centrale die Loconet praat. Maar na wat onderzoek blijkt dat ook helemaal niet nodig - je kunt voor een paar cent een 'standalone-loconet' maken (die dus zonder computer of loconet-centrale ook werkt)

Ik zal hier in een paar berichten de bouw vertellen

1) terugmelders = de meldingen bij het bedieningpaneel krijgen
    1b) loconet zonder loconet centrale
2) bezet detectie = hoe weet de melder dat een blok bezet is
3) weergave op het paneel

Remco.

[Remco_Nzo]

1) Terugmelding

Loconet was de keuze en dan komt de vraag hoe. Er zijn veel goede bezetmelders op de markt : Rosoft, Digikeijs, Hans Deloof, Peter Giling.
Er is een ook Loconet library voor Arduino en het schema is ook niet ingewikkeld. Dus besloten om het eerst zelf te proberen voor ik een kant en klare melder ga kopen (als het mislukt ben ik niet voor veel euros het schip in gegaan)

En toen kwam ik het bouwpakketje van ArLoco tegen, uit de stal van Mardec (ArCoMoRa). Wel veel luxer dan ik zelf van plan was (bijvoorbeeld connectoren voor alle draden en een spannings-regelaar) - maar de prijs viel me erg mee (net geen 5 euro zonder de arduino)
Ik heb er 2 besteld om te spelen met Loconet en als de proefopstelling lukt dan zien we wel hoe verder te gaan.

Dus in grote lijnen is dit het doel




 

[Remco_Nzo]

1b) loconet zonder loconet centrale

Toen ik de twee ArLoco bouwpakketjes van Nico ontvangen met behulp van de (keurige) manual heerlijk aan het solderen geslagen.
Het bouwpakketje is een Arduino shield die je boven op een arduino UNO prikt.
Daarna de handleiding gevolgd (dit keer niet eigenwijs geweest) en de Arloco software op de Arduino geladen.
Ik heb een terugmelder !

Ook het tweede shield in elkaar gesoldeerd en op een arduino UNO geprikt.
Maar dit keer geen Arloco software, maar zelf met de Arduino IDE de standaard Loconet Monitor sketch geladen zodat ik kan zien welke berichten over de lijn gaan.
Kabeltje er tussen, Sensor op de Arloco geactiveerd en ....... niks zichtbaar op de monitor (2e arduino).
Er wordt niks verzonden. Soldeerkunsten ? Verkeerd gedaan ? ....

Na wat google-en bleek dat te komen omdat ik geen Loconet-centrale heb - en daardoor 'leefde' mijn loconet-bus niet.
De centrale verzorgt namelijk de pull-up op de bus, wat ze bij loconet "termination" noemen.
Maar feitelijk is het een 15mA constante stroombron.
Zonder dat is geen communicatie mogelijk http://jmri.org/help/en/html/hardware/loconet/StandaloneLocoNet.shtml#datatermech

Omdat ik geen loconet-centrale heb (of iets anders wat de functie verzorgt) heb ik de 'terminator' zelf gemaakt.

Mocht je dit ook willen doen : Let op dat de spanningsregelaar 'niet standaard' is aangesloten, NIET de middelste pin aan de min aansluiten, want dan is het geen stroombron maar een spanningsregelaar !

En hoera : een melding van ArLoco is keurig zichtbaar op de output van de monitor-sketch op de tweede arduino


Remco.

[Calimero]

Wat betreft de stroombron :
In eerste instantie lijkt de waarde van 470 ohm niet te kloppen maar als je in de
datasheet kijkt dan blijkt inderdaad dat I-bias behoorlijk hoog is.
Wat dat betreft is een LM317 dus eigenlijk beter geschikt. I-bias is heel veel lager
en daarbij ook nog eens stabieler. Zo heeft die I-bias dan veel minder invloed op
de gewenste 15mA.
Daarbij staat er bij een LM317 slechts 1,25V tussen "uit" en "adj" zodat er minder
vermogen in de weerstand verstookt wordt, komt de stabiliteit ook weer ten goede.

*edit*
Met een LM317 en een 82 ohm R zit je aardig in de buurt. Ervaring leert dat een LM317
meestal net die 1,25V net niet haalt. Ik reken meestal met 1,225V.

[Remco_Nzo]

@Calimero: klopt, met zoeken op constante stroombron was ik ook de LM317 tegen gekomen. Die had ik niet meer in voorraad.
Overigens lijkt het of de 7805 op een koelblok zit, maar dat is toeval. Ook zonder nam de temperatuur nauwelijks toe - maar weet niet of dat anders is als er veel loconet-devices zitten aangesloten. Ik gok van niet.
Ik wilde hem monteren in het oude batterij-bakje en had toevallig nog een koellichaam liggen ter grote van een penlite-batterij.

[Calimero]

Ik had al het gevoel dat de keuze voor de 7805 een gevolg was van voorraad.
Maar als er anderen zijn die het ook willen doen leek het me toch zinvol om de
LM317 even te noemen.
Verder zal er ondanks de belasting nooit meer dan 15mA lopen, zelfs niet bij
kortsluiting.
M.a.w. als U-in 12V is dan verstook je nooit meer dan (15x12=) 180mW waarbij
een deel daarvan in de weerstand.
Dat moet een 7805 makkelijk zonder extra koeling kunnen behappen.

[Remco_Nzo]

Oh, het draadje is verplaats naar Digitaal.
Nu ik mijn openingspost nog eens lees snap ik dat best - omdat ik een alinea vergeten was.
Een deel van de baan is nog Analoog - dus de melding naar het bedieningspaneel moet ook daarvoor werken
En wie 'loconet' hoort denkt vrijwel zeker aan centrales, computers enzo - dus digitaal.

Maar de hele melding/weergave op het bedieningspaneel maakt geen gebruik van welke centrale dan ook (geen DCC-centrale, geen loconet-centrale) en heeft ook geen besturingsprogramma (zoals koploper, rocrail of itrain) nodig. Kan wel - hoeft niet.
 
Maar dit is ook prima - ga ik hier gewoon verder 

[Remco_Nzo]

3) toon meldingen op het bedieningspaneel: proefopstelling

Goed - ik weet dus dat mijn ArLoco meldingen kan versturen. Maar hoe krijg ik die nu met een LED op het bedieningpaneel ?

Ik zou in een normale baan met Koploper (of een ander besturingsprogramma) aan de melder een DCC actie koppelen (speciale actie ofzo). Dus als loconet-adres x bezet is zet DCC y afbuigend. Dan zou ik gewoon een DCC-decoder een ledje laten aansturen.
Echter in mijn treinbaan heb ik dat 'bruggetje' tussen Loconet => DCC niet.

Maar als de Arduino Loconet monitor-sketch dat op de seriele poort kan printen, dan kan hij ook wel een arduino-uitgang aan/uit zetten, dus dan zelf maar iets programmeren. Ik heb daarom even snel een nieuwe versie van de monitor-sketch gemaakt die een ledje bedient. Oke - dat werkt, maar is niet gebruiksvriendelijk.

Het patroon van ArCoMoRa bevalt me goed : dezelfde code op alle arduinos, de configuratie staat daar los van.
En die configuratie niet programmeren, maar met een vraag/antwoord spelletje kunnen aanpassen.
Dus om niet het wiel zelf uit te vinden heb  ik de bestaande code van ArLoco gepakt en daarin voor mijzelf een versie gebakken die uitgangen kan aansturen

"als melder x actief gemeld wordt op de loconet-bus zet uitgang y aan"
"als melder x inactief gemeld wordt op de loconet-bus zet uitgang y uit"
En zo kun je elke pin van de arduino een loconet-adres geven die hij bewaakt.

Hier zie je de proefopstelling waarbij twee melders door een andere Arduino een paar meter verderop actief gemeld zijn.


Dus het principe werkt - hier kan ik mee verder gaan.

[Remco_Nzo]

2) detectie

Ik weet nu dat melden prima kan met ArLoco en dat ik met Arloco++ de meldinging kan weergeven op het bedieningstableau.

Omdat mijn treinbaan uit 12 modules bestaat moet ik dus minimaal 12 loconet-shields maken. De kwaliteit van het bouwpakketje was prima en de prijsstelling ook - dus meteen maar 12 stuks bij Nico in de bestelling gedaan.

Dus nu een beslissing maken over "hoe detecteer ik een trein". De encyclopedie en het internet staat er vol van - dat ga ik hier niet herhalen. Na alles gelezen te hebben besloten om de bekende stroomdetectie methode te gaan gebruiken.

Nu heeft ArCoMoRa daar ook een oplossing voor - maar die werkt niet voor mij om twee redenen:
1) Ik rij LGB en dan is 1 of 2 ampere brugcell echt te krap voor sommige locomotieven (twee motoren, verlichting, geluid, rookgenerator). Dus mijn detectors moeten minimaal 3A leveren
2) Vanwege het stroomverbruik heeft vrijwel ieder spoor zijn eigen (roco) booster. Dus op 1 module liggen vaak 2 of 3 blokken, ieder op een andere booster. En de meeste stroom-detectors gaan uit van een Common aansluiting die dan opsplitst naar 8 blokken. En dan wordt het opeens duur.

Dus ik had andere eisen, maar het schema heeft zich al vaak bewezen dus dat laat ik zo


Dat wordt zelfbouw. Ik gebruik een zwaardere brugcel, en voor de rest zou dat wel op gaatjes board kunnen.
Maar ook hiervan moet ik er weer een stuk of 12 hebben (1 onder elke module). Ik zat het schema op een papiertje uit te tekenen en dat zag er eigenlijk wel heel simpel uit.

Zal ik eens proberen om daar zelf een printje van te maken ?
Met Fritzing een poging gewaagd en dat viel eigenlijk wel mee. Een paar uur later had ik iets wat op een PCB ontwerp lijkt. Ik heb besloten om de brugcel niet op de print te plaatsen zodat geen grote stromen door de print hoeven te lopen (weet toch niet hoe ik dat moet berekenen). Het ontwerp opgeladen naar een paar printmakers als online-offerte en toen bleek ik maar 5$ voor 10 stuks te hoeven betalen. Kwam nog wel 10$ verzendkosten bij.   
Mmmmm - ik ga voor 15 dollar het schip in als het niet werkt - dat wil ik wel proberen.

Dat was twee weken geleden - Hier is het nu

Ze zijn binnen en mooi !

Dus snel uitgepakt, soldeerbout op temperatuur gebracht en er een in elkaar gezet.

Hier zie je de testopstelling

Bovenaan zie je een stuk rails met isolaties opgesplitst in 4 blokken.
Rechts zie je een brugcel per blok
Daarnaast het zelf ontworpen printje die de spanning over de brugcel gebruikt om een detectie te doen en dat doorgeeft aan
ArLoco printje die de melding op Loconet zet

De loc staat stil op een blok-overgang (analoge trafo) terwijl er nog 1 volt op de rails staat (volgens de multimeter)
En op ArLoco++ zie je de bijbehorende LEDs branden

Dus het werkt !

Nu is het wachten tot mijn bestelde Arduino's + ArLoco's binnen zijn....
 
Remco

[NTeering]

Hallo Remco,

Op zich niks mis met stroomdetectie. Maar als het gevolg is dat je speciale printen moet gaan maken omdat je zware brugcellen nodig hebt lijkt detectie met reedswitches of hall sensors toch meer voor de hand te liggen. Of werkt dat niet goed op LGB schaal?

Mvg
Nico

[Calimero]

De brugcel (of losse diodes) dicht bij de onderbreking in de spoorstaaf is altijd wel iets voor te
zeggen dus die printjes zijn op zich prima lijkt me en op deze manier voor elke schaal inzetbaar.

[Remco_Nzo]

@Nico: inderdaad, reed/hall sensoren met de neodymium magneetjes is zeker een mogelijkheid. Maar dan moet ik ergens gaan bijhouden dat het vorige blok weer vrij is (je ziet niet dat de loc net na de sensor is gestopt). Als je iets als Koploper gebruikt dan gaat dat automagisch. In mijn geval maakt dat het een stukje lastiger en moet ik dan zelf gaan programmeren. Had ik geen behoefte aan.

@Calimero: Ik weet (nog) niet hoe gevoelig de opto is voor lange draden aan de led - en of inslag dan valse meldingen genereert. Voor mijn gevoel zou ik het juist andersom doen: ik denk dat je beter de DCC leidingen lang kan houden dan de 'low voltage' verbindingen van en naar de opto.   

In mijn geval zal het wel loslopen : Ik heb brugcellen met een (schroef)gat besteld en schroef ze aan de module vast vlak bij de XRL connectoren. En daar is ook nog zat plek voor de printjes + Arloco, dus het blijven relatief korte draden.

[Calimero]

Mogelijk heb je een punt. Uit voorzorg de draden twisten ?