Analoge Modellbahn drahtlos steuern (PWM, hybrid analog/digital)

Motivation

Eigentlich bin ich "Digitalfahrer". Aber ich habe eine große Anzahl noch nicht digitalisierter Loks, bei denen es auch nicht mit einem einfachen "Decoder in Schnittstelle" getan ist. Finanziell und auch aufwandsbedingt ist es noch ein weiter Weg zum Ziel der 100% Digitalisierung. Also habe ich meine Anlage umschaltbar gemacht: ein Nockenschalter wechselt zwischen Versorgung mit Digitalspannung (aus einer DR5000) und Analogspannung. Nur - der verwendete Analogregler (Uhlenbrock WAC - nicht mehr lieferbar) hat eben ein Kabel.

Muss das sein? Kann man nicht als Analogfahrer ebenso drahtlos fahren? Mit  App? Mit WLAN-Maus? Mit einer Infrarotfernbedienung Uhlenbrock IRIS?

Man kann. Nur eben mit ein wenig selbst geschriebener Software auf allgemeinverfügbarer Hardware. Da ich alle meine Projekte unter der "Produktfamilie" FRANKY gruppiere (inspiriert von Fremos Fred), habe ich dieses Produkt mit dem Zusatz diana versehen: digital/analog. Denn ich finde, ein wenig Digitalfeeling ist schon dabei!

Grundprinzip

M5Stack - gewissermaßen mein Lieblings-Hardwarelieferant aufgrund einer Vielzahl von DIY-Geräten mit endlos scheinenden Erweiterungen - liefert eine H-Brücke unter der Artikelnummer A092. Für deutlich unter 10 Euro erhält man diese auch in Deutschland (Bezugsquellen später). Diese wird fest an der Anlage montiert und über einen Stecker mit einer Spannungsquelle 9-24V DC (ich benutze 12V für meine N-Anlage) und dem Gleiseingang der Anlage verbunden:

Dazu steckt man einen M5Stack Atom S3, Artikelnummer C123 auf. Dessen Preis liegt unter 20 Euro. In Summe landet man bei einem Preis um die 25 Euro. So sieht das zusammengesteckte Teil aus im Größenvergleich mit einer WLAN-Maus:

(Die Abbildung kann einen älteren Softwarestand zeigen.)

Selbstverständlich lässt sich die Bildschirmausrichtung an die Einbausituation anpassen, ein eingebauter Gyrosensor erkennt die Lage automatisch und das Display dreht sich.

Hauptfeatures

• Hardware

  • Basiseinheit  an der Anlage mit eigenem Display mit Anzeige der wesentlichen Informationen (ausgewähltes Lokprofil, Ist- und Zielgeschwindigkeit, Anfahr-/Endspannung, Brems-/Beschleunigungsrate, PWM-Frequenz)

  • Webbasierter Client, auf Smartphone optimiert

  • Interface zu herkömmlicher Roco WLAN-Maus (als Z21-Adresse die IP-Adresse von FRANKYdiana eintellen)

  • Interface zu Uhlenbrocks IRIS - Infrarotfernbedienung

  • geplant: Interface zu beliebiger Infrarotfernbedienung (Radio, TV, ...)

• Bedienung

  • Verwaltung von Lokprofilen, so dass jeder Lok eine eigene Charakteristik in Bezug auf 

    • PWM-Frequenz (10 Hz - 100 Hz, Glockenankermotoren: 32 kHz)

    • Mindestspannung und maximale Spannung (Höchstgeschwindigkeit)

    • Brems- und Anfahrbeschleunigung

    • Sprechender Lokprofilname

zugewiesen werden kann.

• Touchbasierte Steuerung über das Smartphone - sowohl als Drehregler als auch Schieberegler

• Steuerung mit dem Drehregler der WLAN-Maus

• Steuerung mit den Tasten von Infrarotfernbedienungen

• Es können mehrere Steuergeräte gleichzeitig benutzt werden, auch gemischt. Smartphones werden synchronisiert, WLAN-Mäuse jedoch nicht (weil deren Drehregler kein Endlosregler ist)

• Hybridmodus (Beta)

  • Loks können in der Lokdatenbank als digital gekennzeichnet werden

  • Wird eine solche Lok aufgerufen, ist FRANKYdiana nur ein Gateway zur Z21-kompatiblen Zentrale. Es gibt also zwei Ausgänge: den PWM-Ausgang an der Basiseinheit und den über WLAN überbrückten Ausgang der Z21 (natürlich zu einem anderen Stromkreis der Analage). Es kann also gemischt digital/analog (digitaler/analoger Stromkreis) mit den gleichen Geräten gefahren werden

Technische Daten

• Integrierter N-Kanal H-Brücken-Motortreiber (DRV8876)

• Eingangsspannung: 9–24 V Gleichspannung

• Ausgangsspannung etwa 0,3V unter Eingangsspannung (bei 500mA Motorlast)

• Ausgangsstrom: 1,5 A (typisch), bis zu 2 A (Spitze)

• Unterspannungsabschaltung

• Überstromschutz

• Thermische Abschaltung

(Angaben des Herstellers für die verwendete H-Bridge.)