Hallo Leute,
da mich seit Jahren der Verkabelungsaufwand einer Computer-gesteuerten traditionellen Teppichbahn an Weinachten stört, habe ich in den letzten Jahren eine Funklösung mithilfe von Arduinos und günstigen NRF24L01+ Funkmodulen entwickelt. Diese Funkmodule können den Zug über Railcom, Gleisüberbrückung (3 Leiter Gleis) oder eine Lichtschranke detektieren. Die Funkmodule arrangieren sich automatisch in einem Mesh-Netzwerk und transportieren Datenpakte zu einem Zentralknoten der zum Beispiel an den Computer angeschlossen wird, auf dem das Steuerprogram Rocrail läuft. Eine S88 Brücke zu einer normalen Zentrale wie der ECOS ist auch möglich. Die Rückmelder lassen sich ganz einfach in das C Gleis setzten und werden so auch mit Strom versorgt. Ziel war es möglichst schnell eine Computer gesteurte Anlage aufbauen zu können. Mit diesem System können bis jetzt 255 Gleisbesetztmelder verwendet werden. Ist die Anlage so groß, dass ein Rückmelder den Zentralknoten nicht mehr erreicht, so wird die Verbindung einfach über Gleisbesetztmelder auf dem Weg bewerkstelligt. Die Module kosten im Eigenbau etwa 5-10 Euro pro Stück. Hier mal ein Bild von der Leiterplatte mit passenden Nuten für das C Gleis. Weitere Informationen folgen.
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Hallo!

Zitat von Cengineering im Beitrag #1

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Hier mal ein Bild von der Leiterplatte mit passenden Nuten für das C Gleis.

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Hallo Eckhardt,

Zitat von Eckhart im Beitrag #2

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Man hat also nur die preparierte Schiene, die man in die Teppichbahn steckt und sonst kein Gedöns?

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Das passt alles unter das C Gleis. Weitere Informationen folgen. Mir war ein günstiger Preis wichtig, niedrige Latenz, niedriger Stromverbrauch, schnelles reconnecten beim Stromausfall und die Möglichkeit sehr viele Rückmelder zu verbinden ohne viel konfigurieren zu müssen. An Weihnachten ist der erste Test mit 20 Rückmeldern geplant.

Hallo zusammen! Es gibt gute Neuigkeiten zu meinem Projekt. Die vergangenen Tage wurden eine größere Anzahl an Railcom Funk Gleisbesetztmeldern angefertigt und in Betrieb genommen. Die Platinen habe ich inklusive SMD Stencil bei JLC PCB bestellt für unter 10€ bei 60 Stück.

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Die GBMs passen gut unter das C Gleis. Beim C Gleis werden die Kontakte zum Mittel Leiter mit einem Trennschleifer oder einer kleinen Zange getrennt und hier ein Kabel zum Railcom GBM gelegt. Weitere 2 Kabel zum GBM sorgen für die Stromversorgung. Befindet sich der Schleifer des Zuges auf dem Gleisabschnitt so kann der Railcom Detektor das Signal gut dekodieren.
Das Signal sieht folgendermaßen aus:

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Das Zeitfenster indem die Zentrale den Strom für die Railcom Rückmeldung abschaltet löst das Triggersignal (blau) für eine Interrupt Routine im Mikroprozessor aus in dem die seriellen Daten (gelb) dekodiert, entschlüsselt und verifiziert werden. Diese Datenpakete werden über das Mesh Netzwerk mit NRF24l01 Modulen versendet und an den Zentralknoten weitergeleitet. Die Reichweite von etwa 20 Metern der Rückmelder wird automatisch erhöht, wenn sich weitere GBMs auf dem Weg zum Zentralknoten befinden. Die Konfiguration der GBMs ist sehr einfach. Nach dem ersten Einschalten kann ein Taster auf der Platine betätigt werden und der GBM bekommt eine Nummer vom Zentralknoten zugewiesen. Diese Adresse wird intern im EEprom abgelegt und so auf Dauer gespeichert. Das Mesh Netzwerk muss sonst nicht konfiguriert werden und organisiert sich komplett selbst. Das Reconnecten Erfolgt innerhalb von wenigen Sekunden. So muss nicht gewartet werden falls der Strom mal z.B. durch einen Kurzschluss ausfällt.

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Der Zentralknoten ist die exakt gleiche Hardware (Arduino Nano) bloß mit einer erweiterten UART USB Verbindung zum Computer.
Der Zentralknoten nimmt alle Datenpakete entgegen und überprüft zudem eine korrekte Verbindung zu allen Rückmeldern. Sollte ein Problem mit der Verbindung zu einem GBM bestehen, so wird der entsprechende Abschnitt sicherheitshalber als Belegt gemeldet.
Sind die Datenpakete an dem Zentralknoten angekommen so werden sie über eine UART-USB Verbindung an Rocrail gesendet. Dafür verwende ich bisher das RC-Link Protokoll. Eine Ausgabe über S88 ( ohne Adressinformation) ist ebenfalls möglich.

Die Netzwerkverbindung funktioniert in den bisherigen Tests sehr gut. Ein Netzwerk Auslastungstest mit vielen Zügen wird folgen. Der Stromverbrauch ist gering. Die Ecos zeigt ca 400mA bei ca 20 Rückmelder an.
Um die Module über Funk Updaten zu können, verwende ich einen Bootloader mit voller Arduino Kompatibilität mit der Möglichkeit, das Programm per Funk zu empfangen.

Hier mal das ganze in Aktion. Das gelb/grüne Blinken steht für eine korrekte Verbindung zur Zentrale. Das rote Flackern steht für ein erfolgreich dekodiertes Railcom Signal.
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Whow!

Davon könnte ich auch einige gebrauchen!

Danke Dir für die ausführliche Berichterstattung und die Bilder!

Können wir bei Dir zum Test bestellen?

Ich werde es auf alle Fälle öffentlich stellen. Meine Idee ist, dass ambitionierte Bastler sich die Platinen selber bestellen (z.B. bei JLC PCB) und sich das selber zusammenbauen. Ich habe die Arduino Nanos für wenig Geld in China gekauft. Dann lade ich entweder das Programm direkt auf den Chip über die Arduino IDE oder installiere mir vorher den Bootloader um die Möglichkeit zu haben es nachträglich updaten zu können. Der programmierte Chip wird dann mit Heißluft auf die andere Platine umgelötet.

Hallo Cengineerin,

das ist ja schon wieder ein spannendes Projekt, das du hier vorstellst! Ich lese immer gerne mit.

Wenn es sich ergibt, hätte ich auch Verwendung für den einen oder anderen Funkmelder.

Aber gerne fertig bestückt, mir reicht es, wenn ich zum Bahnaufbau und Steuern komme. Aber zur Not auch als lose Sammlung, man ist ja auch immer offen für Neues.
Wer also immer in der Richtung was unternimmt, ich wäre dabei

Einen guten Rutsch ins neue Jahr!

Grüße Gerd

Hallo CIng.

Tolles Projekt, aber dieses hier:

Zitat von Cengineering im Beitrag #8

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Meine Idee ist, dass ambitionierte Bastler sich die Platinen selber bestellen (z.B. bei JLC PCB) und sich das selber zusammenbauen.

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Zitat von Cengineering im Beitrag #8

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Der programmierte Chip wird dann mit Heißluft auf die andere Platine umgelötet.

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Zitat von ggscholz im Beitrag #9

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Aber gerne fertig bestückt...

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Hi Ihr Lieben,

klar wäre es schön, wenn wir über ein gemeinsame Bestellung sprechen würden, da vielen neben der Löttechnik und Erfahrung auch einfach der Faktor Zeit eine Rolle spielt.

Ich würde mich z.B. an einer Gemeinschaftsbestellung beteiligen und vllt. Päckchen packen oder so.

Auf jeden Fall sollte allen klar sein, dass dann nur eine Bezahlung im Voraus so ein Projekt ermöglicht.

Viele Grüße

Micha

Hallo,

Zitat von Cengineering im Beitrag #8

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Meine Idee ist, dass ambitionierte Bastler sich die Platinen selber bestellen (z.B. bei JLC PCB) und sich das selber zusammenbauen.

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Hallo Cengineerin,
mit einer geringfügigen Änderung des Platinenlayouts, Reset des Mega168 zu den Lötpads für den NRF24l01 (unterhalb 3V3) führen (sofern es das Layout zulässt) und Tausch der SMD-Pads gegen Lötbohrungen könnte man komplett bestückte Platinen fertigen lassen. Hier eine passende Stiftleiste einlöten, sofern als THT-Bauteil nicht auch schon bestückt. Mega über diese Stiftleiste programmieren, Funktionstest via Heartbeat LED. Anschliesend NRF24l01 auf die Stifte stecken und verlöten, Stifte einkürzen. Erspart Nano programmiern, Auslöten und Auflöten (wie in #8 beschrieben).
Volker

Vielen Dank für die ganzen netten Rückmeldungen von euch! Ich könnte wirklich mal versuchen das bestücken zu lassen und einen Port für die Programmierung zu lassen. Ich behalte das mal im Hinterkopf. Leute die Interesse haben können sich gerne schonmal melden. Auch eine Schaltplan Review wäre ganz gut, falls sich jemand auf dem Gebiet gut auskennt. Vlt fällt euch noch was auf. Um Geld zu sparen verwende ich die Mini Spannungsregler Step-down 3A DC-DC MP1584EN Buck Power Module aus China. Die muss man dann nachträglich auf die Kontakte drauflöten.

Hallo in die Runde,

ich wurde ja direkt in Beitrag #10 angesprochen, ein solches Projekt für die Stummis (mit zu) organisieren.

Ich möchte gleich klarstellen, das ich mit dem jetzt folgenden nur rüber komme, weil ich angesprochen wurde. Wenn solche Projekte auf lowcost Basis umgesetzt werden sollen, brauchts halt etwas mehr als nur selber die Hand zu heben und die Bestellmenge durchgeben. Hier helfe ich gerne, wenn ich kann.

Und ich möchte ausdrücklich nicht Cengineering irgendwie in die Quere kommen. Sein Projekt!!! Er hat die Hand drauf und ich mach nur ein Angebot. Wenn's auch ohne mich geht, bitte gerne.

So lange bin ich hier auch noch nicht dabei, da braucht es von allen Beteiligten einen gewissen Vertrauensvorschluss.

Ohne jetzt den wirklichen Umfang zu kennen, kann ich zu einer eventuellen Mitorganisation einer Fertigung und Verteilung hier mal kurz darstellen, was ich Leisten und was ich nicht Leisten könnte:

Ich bin nicht Entwickler von Schaltungen und Platinen, ich habe somit auch keine Erfahrung mit der Vorbereitung, Bestellung und Abwicklung zwischen Auftraggeber und Fertiger der hier in Rede stehenden Technik. Ich liebe Elektronik mit Anleitung und freue mich wenn's funktioniert. Bisher waren ESU LokPiloten und LED's mit Vorwiderständen auf Lochraster-Platinen für mich ausreichend kompliziert. SMD Löten etc brauch ich nicht!!

English mit DeepL geht so grade, aber sicherlich nicht ausreichend zur Kommunikation mit Asien oder anderswo (wenn es denn nicht good old Germany ist)

Die Qualität muss nach der Lieferung geprüft werden, das könnte ich mir Vorstellen, wenn mir einer sagt, was und wie geprüft wird, aber siehe oben, ist nicht mein Fachgebiet. Ist wichtig und gehört eher zum Entwickler

Bestellungen sammeln, verwalten, Rechnungen schreiben, Konto führen, Verpacken und Versenden gerne

Hallo Cengineerin,
beim Blick in deinen Schaltplan ist mir folgendes aufgefallen:
fehlender Kondensator (10n) am Reset Mega nach Gnd.
fehlender Kondensator direkt am Ausgang DC/DC-Wandler
LM1117ADJ ist falsch, es muss ein LM1117-3V3 sein, die ADJ-Version liefert in dieser Beschaltung nur 1,25V.
Sofern es der Platz zulässt VCC und AVCC mit getrennten Kondensatoren 100nF beschalten und in die Zuleitung je eine Drossel 100uH einfügen. Nur erforderlich wenn ADC genutzt.
Pin 32 wird durch R10 auf minimal 0,45V gezogen. Reicht dies zur sicher Low-Erkennung?
C15 würde ich entfernen, wenn nicht erforderlich.
Sehr gut die Reverse Dioden D3 und D7. Sieht man leider viel zu selten.
Die fehlende Programmierschnittstelle für den Mega hatte ich ja schon in #13 erwähnt.
Volker

Hallo Leute, danke schonmal für alle Tipps und Rückmeldung! Freue mich sehr dass es gut ankommt. Bin die nächsten Wochen beruflich stark eingespannt und muss mal sehen ob ich die Zeit finde da weiter zu machen. Ich melde mich auf alle Fälle 💪