Modellbahn Projekt Mini Diorama Spur N Teil 5
Elektrotechnik, Hardware, Software und Programm – funktionieren muss es
Im vierten Teil des Mini Diorama in Spur N ging es um den Projektnamen und das es mit Hilfe von LED Bändern endlich eine Erleuchtung des Dioramas gab. Das reicht jedoch nicht aus, da sich auf dem Stück Modelleisenbahn auch etwas bewegen soll. Das heißt, ich sollte mir Gedanken zu den verschiedenen Funktionen und Möglichkeiten der elektrotechnischen Ausgestaltung des Dioramas machen.
Was geht …
… oder besser was möchte ich gern realisieren. Dazu eine kleine Liste der Funktionen:
- Pendelzugverkehr mit zwei Endhaltestellen
- Tag- / Nachtmodus
- Anzeige diverser Betriebszustände mit Hilfe eines OLED Display
- Batteriebetrieb möglich
Auswahl Hardware
Die Wahl für das Kernstück aller Aufgaben fiel auf das Arduino Nano Modul. Damit die Verdrahtung der anderen Komponenten einfacher war, wurde ein Schraubklemmenadapter verwendet. Für die Detektion der Lok in den beiden Endhaltestellen wurden zwei TCRT 5000 Reflexionslichtschranken ausgewählt. Den Test dieser Lichtsensoren und wie diese Teile am Arduino dafür programmiert wurden, findet ihr hier: Link > TCRT5000 Infrarot IR Sensor Modul am Arduino Nano Test.
Die Anzeige der Betriebszustände erfolgt über ein 0,91 Zoll OLED Display mit 128×32 Pixel. Auch hier wurde vorab das Display getestet und am Arduino Nano zum Laufen gebracht. Den Beitrag findet ihr hier: Link > ARDUINO Nano OLED Display 0,91 Zoll SSD1306 Chipsatz 128×32 Pixel.
Die Spannungen für 5V Arduino und Fahrspannung am Gleis stellen zwei DC-DC Step Down Wandler zur Verfügung. Die Funktionen der Spannungsumkehrung für den Pendelzugverkehr und den Tag- / Nachtmodus erfolgten über ein 4 Kanal Relaismodul.
Die Spannungsversorgung des gesamten Dioramas erfolgt über zwei Varianten. Die erste ist eine Einspeisung über 9V Block Akkus und die Zweite über ein 9V Steckernetzteil. Bei den 9V Akkus wurde auf Lithium Ionen Technik gesetzt, da diese für ihre Größe über die meiste Kapazität verfügen. Ein Block hat 800 mAh. Insgesamt werden drei eingesetzt. Damit ergibt sich eine Gesamtkapazität von 2400 mAh. Das reicht nach eigenen Tests für ca. 4 Stunden Betrieb. Allerdings bricht die Spannung beim Schalten der Relais und Anfahren der Lok zum Ende hin stark ein, was zu einem Flackern der LEDs führt. Dafür kann das Diorama autark an der Wand hängen und ohne externe Spannungsversorgung auskommen. Für Ausstellungen und einen längeren Betrieb wird das Steckernetzteil mit 500 mA am Ausgang genutzt.
Software und Programm
Für das Programmieren wurde die Arduino IDE benutzt. Ich werde hier noch nicht auf die einzelnen Abschnitte des Programms eingehen, sondern diese im nächsten Teil gesondert erklären. Die Neugierigen unter euch können sich hier die erste Version des Programms herunterladen und anschauen. Diese ist voll funktionstüchtig.
Stromlaufplan
Der Stromlaufplan zeigt die einzelnen Verbindungen der Elektrik. Hier sind noch weitere Komponenten erkennbar, wie ein Schalter (für EIN/AUS), eine Universalplatine mit Klemmstellen und einem 3-er DIP Schalter. Diese DIP-Schalter dienen zum Schalten von Sonderfunktionen und sind über 10 kOhm Widerstände geschaltete Eingänge am Arduino Nano.
Programmdetails …
… gibt es dann im nächsten Teil. Ich werde das geschriebene Sketch in Einzelteile zerlegen und die Programmierschritte einzeln erklären. Vermutlich wird das etwas “trocken” werden, könnte aber dem Einen oder Anderen behilflich für die eigenen Projekte sein.