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  Modellbau 4



4051 geschaltet als Multiplexer
1   Eingang 5     9   Select 3
2   Eingang 7     10   Select 2
3   Ausgang     11   Select 1
4   Eingang 8     12   Eingang 3
5   Eingang 6     13   Eingang 2
6   Enable Input     14   Eingang 1
7   Ground     15   Eingang 4
8   Ground     16   +5 Volt

Wir haben schon einmal auf die Diskrepanz zwischen den Kapiteln Modellbau 1 und 3 hingewiesen. Da gibt es zunächst den Plan, eine günstige und durchschaubare Basisstation für Züge zu kaufen, und dann die Idee der noch viel günstigeren und beinahe ebenso einfachen Realisierung mit dem Arduino. Die DCC-Lok-Decoder, sowie Arduino MEGA 2560 und L293D Motor Treiber sind inzwischen bestellt.

Auch zu den allenthalben üblichen Trennstellen und Besetztmeldern gibt es eine neue Idee. Da werden im Internet 50 Reed-Kontakte 14 mm x 2 mm für unter 5 Euro angeboten. Sind solche Teile an jeder Schiene angebracht, kann man damit ermitteln an welcher Stelle sich ein Zug befindet. Natürlich muss der Computer jeden Zug verfolgen, über jede Weichen- und Signalstellung hinweg, die er natürlich auch kennt.

Jetzt werden Sie sagen, dass da aber eine Menge Elektronik nötig ist, um die sicherlich mehr als 50 Reed-Kontakte zu überwachen. Antwort: Erstens könnte man jede zweite Schiene auslassen, und der Rechner würde von der bisherigen Geschwindigkeit her interpolieren. Zweitens hätten Sie beim Aufwand an Kabeln Recht, nicht aber für die verwendete Elektronik.


Um das so richtig deutlich zu machen, gehen wir diesmal nur von einem Arduino One aus, also dem mit 6 analogen Eingängen. Mit dem oben gezeigten Teil können wir auch beim Uno auf 16 erweitern. Wir aber wollen auf bis zu 48 analoge Eingänge hinaus, indem wir 6 Multiplexer vom Typ 74HC4051 dazwischenschalten. Einer davon kann also jeweils die Signale von 8 Reed-Kontakten aufnehmen und Änderungen auch nur eines zu einem Eingang des Arduino senden. Mit dem Arduino MEGA haben wir sogar 16 analoge Eingänge.

Die 4051-Chips würden an der Strecke mit kürzesten Wegen zu ihren Reed-Kontakten platziert.

Das wäre dann schon die Überwachung von 128 Schienen, eine Zahl, die sich mit der Interpolation verdoppeln ließe zur Überwachung von ca. 48 Meter Schienen. 74HC4051 lassen sich auch als De-Multiplexer einsetzen. Damit kann eine gleiche Anzahl von Befehlen auf die Anlage gegeben werden. Entscheidend, in welchem Modus der 4051 arbeitet ist der Pin 6 Enable Input. Dann geht das Signal von einem Pin des Arduino aus und vom De-Multiplexer auf den entsprechenden Pin.

Mit einem eigenen Computerprogramm wäre es schon mit dem Uno möglich, an 48 Stellen mitzukriegen, ob da gerade ein Zug vorbeigekommen ist. Die Schiene dazwischen würde der Rechner ohne Signal von einem Reed-Kontakt nach einer berechenbaren Zeit aufleuchten lassen. Ist ein Zug in Betrieb gesetzt, aber das nächste Signal kommt nicht, bleiben die Lichter auf dem Bildschirm stehen und der Computer gibt eine Warnung aus, vielleicht sogar kombiniert mit komplettem Stillstand der Anlage.

Stellung der drei Select-Eingänge
Select 1   Select 2   Select 3   Verbunden  
1   LowLowLowPin 3 mit 13
2   LowLowHighPin 3 mit 14
3   LowHighHighPin 3 mit 15
4   LowHighHighPin 3 mit 12
5   HighLowLowPin 3 mit 1
6   HighLowHighPin 3 mit 5
7   HighHighLowPin 3 mit 2
8   HighHighHighPin 3 mit 4

Es gäbe keine sogenannte Zugbeeinflussung mehr durch Signale bzw. getrennte Schienen. Erstere würden nur noch Lichtzeichen geben, weil der Computer jederzeit wüßte, wo der Zug gerade ist und ihn bei Rot entsprechend stoppen, bei Grün losfahren lassen. Das alles wäre möglich, weil der Computer die komplette (Schienen-) Anlage immer unter Kontrolle hätte.

Dann ist noch von einem weiteren wichtigen Gerät zu berichten, dessen Anschaffung wir für die Anlage und eventuelle weitere Anwendungen planen, einen 3D-Drucker. Statt jetzt präzise die ganzen Besonderheiten von 3D-Druckern zu wiederholen, empfehlen wir unten das Video und folgende.

Da uns die Auswahl wirklich nicht leicht fällt, wollen wir, anders als bei der Drehmaschine, in einem relativ niedrigen Preissegment von 200 bis 300 € zuschlagen, wohl wissend, wenn wir, allerdings erst nach einiger Zeit, mehr Erfahrung mit dem 3D-Druck haben werden, vielleicht auch die Ansprüche gewachsen sind, dann im etwas höheren Preissegment ordern. Auch hat sich bis dato die Technik bestimmt noch weiter verbessert.

So ein Drucker hätte schon lange gepasst, z.B. zu unseren vor einiger Zeit sehr teuer erkauften Lizenzen von Pro Engineer, damals noch Wildire 5.0 und unserer Station mit 4K-Monitor. Wie schon gesagt, an Werkzeug können und konnten wir immer schon recht gut in die Tasche greifen, um danach das Portemannie umso stärker geschlossen zu halten.

Natürlich sind das Träume, nur noch zusätzliches Schienenmaterial zu kaufen und den Rest selbst zu produzieren bzw. anzupassen. Stellen Sie sich einmal vor, was es auf so einer Anlage so alles an rollendem und statischem Material gibt. Andererseits überzeugt uns die bisherige Auswahl an Erzeugnissen vom 3D-Druck nicht wirklich. Wir werden sehen, wie weit wir damit kommen. Aber wer keinen weiterführenden Plan hat, hat gleich verloren.









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