Signalstyring med Arduino/Raspberry.

Hejsa,

Det lyder som et super spændende projekt. Jeg har selv en del erfaring med Arduinoer. Og kort sagt er det kun fantasien der sætter grænser for hvad man kan med en Arduino. Nu ved jeg ikke hvor meget erfaring du har med elektronik i det hele taget... Men hvis du har noget erfaring er det muligt at styre et helt anlæg - Tog hastigheder, funktioner, signaler, sporskifter - med en enkelt Arduino.

Jeg har selv fået en Arduino til at agere som en digital dekoder. Det vil sige at den kan forstå DCC signalerne fra min Intellibox og f.eks. stille et signal. Dette giver mig mulighed for at styre op til (mindst) 256 lysdioder med et en kreds som TLC5940. Se https://www.sparkfun.com/products/10616. I forhold til computerstyring løb jeg dog panden mod en mur... Windigipet som jeg bruger til styring af min bane, understøtter kun op til to dekoder adresser per signal. Dette giver mulighed for 4 signal stillinger. Dette er ikke helt nok når man forsøger at bruge et PU signal der har 7,8 stillinger?

Så med en tilpas mængde elektronisk snedighed kan du nå rigtig langt med en Arduino...

Mvh
Gustav

Hej Gustav.

lige en kommentar til dit input om windigipet. Windigipet understøtter skam flere adresser pr. signal. Helt op til 5. Man skal bruge de signaltyper som i den tyske version af windigipet hedder "mehr fach signale". Jeg bruger selv danske signaler med windigipet. Det fungerer fint.

mvh

Thomas Kirstein

Hej

Pröv at se på RocRail, der anvender Raspberry PI som "noder"

Er selv lidt ärgelig over at jeg ikke var mere modig og gik den vej, i stdet for at anvende en masse gamle dekodere jeg havde liggende. Som jeg tolker dokumentation er det meget modul venligt.

En mulighed kunne være denne smarte dekoder som kan programmeres til snart alle signalbilleder, inkl. diverse danske. Så kræver det "bare" at du kan sende en ordre til en signaldekoders adresse med kommandoen "grøn" eller "rød"; det vil sige at du reelt kan bruge et simpelt keyboard, med eneste forudsætning at denne kan genere en sådan kommando. I princippet kunne du vel anvende Märklins gamle keyboard, men om dekdoderen understøtter MM eller DCC kan jeg ikke blive klar på, og Märklins snakker mig bekendt kun MM.

Jeg bruger netop qdekoder sammen med windigipet. Det virker rigtig godt.

Det lyder præcist som det, jeg har tænkt mig at lave på min kommende bane: DSB 53/54 på alle stationer og skyggebanegården.

Igen er jeg helt enig: Jeg har tænkt mig at bruge en PC som "hjernen" i det hele, men ellers bruge Arduino og Raspberry Pi rundt omkring, hvor det vil passe ind.

Det kommer nok an på størrelsen af dit anlæg: På et lille anlæg vil en RP nok kunne styre det hele - men på et større anlæg ville jeg nok foretrække en PC med de flere muskler, det indebærer. Det behøver jo ikke være et stort, larmende monster - jeg har tænkt mig at købe en lydløs Shuttle til formålet. Det er i forvejen sådan en, der kører Sporskiftet.

Men skæg for sig og snot for sig: Du omtaler Arduino og RP i flæng som kunne man bruge den ene eller den anden. Det er ikke tilfældet: Der er meget stor forskel på de to, så det handler om at vælge det rigtige værktøj til den rigtige opgave. En kombination vil være det bedste. RP er en "rigtig" computer, som man med fordel kan køre Linux på og f.eks. programmere i Python - det er, hvad jeg har tænkt mig i dette tilfælde. Arduino er derimod en meget low-level computer - men den er til gengæld langt bedre til at kommunikere med hardware, og da den ikke har noget operativsystem, risikerer man ikke de problemer, man kan få med en "rigtig" computer, der skal køre realtime-applikationer med et operativsystem, der ikke er designet til realtime.

Det sidste lyder nok lidt nørdet - men lad mig komme med et eksempel fra den virkelige verden: Du laver det hele på en RP, og du har nogle flotte signaler, der blinker nok så nydeligt med et blødt blink, du har brugt lang tid på at programmere. Så beder du din RP om at beregne en kompliceret togvej - og vupti går blinket i dine signaler i stå, fordi din RP er optaget af vigtigere gøremål... Det kan man naturligvis sagtens undgå - jeg har hørt de hylende protester - men så bliver det lige pludseligt ikke nemt at programmere længere. På et lidt mere lavpraktisk plan vil du også hurtigt overbelaste udgangene på en enkelt RP, hvis den skal drive mange lysdioder.

Så: Jeg ville bruge en stak Arduinoer til at styre LEDerne i signalerne, og så forbinde dem via USB til en Raspberry Pi, der kan stå for den overordnede styring af sikringsanlægget. På samme måde ville jeg bruge Arduino til at aflæse trykknapper mm. i min kontrolpult, og så igen føde det hele til en RP. De mange lys i styrepulten ville jeg styre med en Arduino og en stribe TLC5940, som andre også har foreslået. Jeg ville også lade en Arduino fungere som DCC dekoder, der så kan sende det aflæste DCC-signal videre via USB til en RP. På den måde får man placeret alle realtime opgaver i en håndfuld Arduinoer, mens man overlader de asynkrone jobs til en eller flere RP.

Det giver også en god logistik på anlægget, hvis man forbinder alle sine signaler på f.eks. en station til en RP med USB: Det bør gøres gennem en USB-hub med separat strømforsyning, så man kan få strøm nok til alle LEDerne uden at overbelaste USB portene på RPen. En simpel løsning med billige standardkomponenter. Har man mange stationer med hver sin RP, kan man så forbinde alle RPerne til en central PC med almindeligt Ethernet - igen en simpel løsning med billige standardkomponenter.

Jeg har leget en del med disse muligheder, og jeg har også skrevet en del om det i min blog her på Sporskiftet - det burde kunne give dig lidt inspiration til at komme i gang.

Vi har netop købt hus med en dejligt stor kælder, der skal bruges til modelbane: Vi har ikke fået nøglerne endnu, og der skal nok væltes en væg eller to i kælderen for at få plads til så meget bane som muligt - men når det er sket, går jeg i gang med at lave en løsning på præcist denne måde. Første skridt bliver naturligvis skyggebanegården, hvor jeg skal have styr på mere end 100 servomotorer. Når jeg når så langt, skal jeg nok skrive om det her på Sporskiftet - men der går nok et års tid, før vi kommer der til.

Mon dog det efterhånden er nødvendigt med en PC til formålet? Efter lanceringen af RPi3 (Den forkortes sådan) med en Quadcore 1.2 GHz og 1GB ram, så er man da ved at nå et punkt hvor den kan trække en del tænker jeg?

Link til RPi3 ved dansk forhandler: http://raspberrypi.dk/produkt/raspberry-pi-3-model-b-1gb-ram/

/Thomas.

Det er min plan at køre fra en Raspberry Pi. Mit anlæg er meget lille, men det ville undre mig ganske meget hvis en Raspberry Pi kommer til at svede på denne side af et par hundrede lokomotiver og nogle få tusinde sporskifter og sensorer. Modeltog kører jo ikke ligefrem hurtigt.

Har du ikke allerede invisteret i DCC dekodere til sporskifte o.s.v. så ville jeg nok også bare styre sporskifte fra en Arduino smidt i en Pi (da en Pi ikke har så mange outputs - men du kan jo også let smide nogle flere outputs på en Pi med noget simplelt elektronik). Jeg går nok den vej selv om jeg har envisteret i DCC dekodere (de bliver nok til salg snart)

Jeg har været ved at se lidt på DCC signalet fra en Pi - desværre ser det ud til at det er lige så besværligt som jeg havde regnet med, men det skulle jo lige checkes inden alternativerne bliver opfundet. Jeg har skrevet en blogpost om det her.

Tak for svaret.

Har også lagt mærke til at RocRail kan tale direkte med Raspberry, hvilket jeg umiddelbart finder meget tiltalende.

Downloadede RocRail i går, og vil lege lidt med det. Umiddelbart virker det dog som om den har det svært med mere end to parallelspor ad gangen, hvilket er et must. Det kan sikkert lade sig gøre, jeg blev bare træt og gik i seng.

Med venlig hilsen

H0

Den kendte jeg ikke. Ville dog gerne have set nogle eksempler på "Alle signalbilleder". Som jeg umiddelbart kan regne mig frem til, vil den kun kunne dække 2 PU. Og så bliver prisen en anelse for høj, specielt hvis jeg også skal bruge en programenhed til en tudse oveni. Jeg tror derfor jeg PT vil lægge den lidt på is, men have den i baghovedet (også til andre projekter).

Tak for dit hurtige svar.

H0

Det var med vilje jeg ikke lagde mig fast på enten/eller. Dels for ikke at afskære mig for kloge kommentarer, som vil kunne hjælpe mig, dels for en kombi-løsning som den du selv nævner.

Der vil jeg fluks smutte hen.

Det er jo fantastisk. Så jeg skal bare læne mig tilbage og vups har du lavet løsning jeg kan bruge. Lige i tide til udstillingen i Køge 2017 

Spøg til side. Dine tanker ligger uhyggelig tæt op ad mine. Og det kunne meget vel være den vej jeg gik videre ad. Måske bygge en lille testbane for læringens skyld. Under alle omstændigheder er min tidshorisont ikke under eet år. Men god fornøjelse med projektet. Efter responsen at dømme, er det noget der er generel interesse for. Så hold os endelig opdateret, så vil jeg gøre det samme.

Med venlig hilsen

H0

Nu synes jeg, at jeg gennem et årstid eller 1½ har læst en del tråde der groft sagt er således:
"En person der vil styre en dansk inspireret modeljernbane med Arduino. Evt også med PC / Rasperry / Rocrail / windigipet / IB / CS eller hvad trådstarteren nu har af idéer"

Der kommer så en række svar om, at her og der kan man købe dit og dat, og hvis du går sådan og sådan, så er det fint og flot.

Det kan meget vel tænkes, at det er noget i samme retning jeg skal ud i, når jeg en gang skal lave noget styring til min modulstation.

Inden jeg kaster mig ud i et sådan projekt, er der så nogen som har et fungerende Arduino m.m. system der virker og som man kan få lov til at se med egne øjne.

Ah, well, alt afhænger naturligvis af øjnene, der ser: Jeg har mange RP2 i drift, og de fungerer udmærket.

Men på en "rigtig" computer er jeg vant til, at jeg kan køre f.eks. Debians apt-get update/upgrade sekvens med jævne mellemrum - det tager som regel et minut eller to. På en af mine RP2er er det en proces, der kan tage flere timer! Jeg forventer naturligvis, at RP3 bliver markant hurtigere - men hvis det stadig betyder, at en meget lille operation tager måske en halv time, vil jeg til enhver tid foretrække en større maskine som server.

Det er naturligvis en luksusholdning, men sådan er jeg nu engang skruet sammen: Jeg gider ikke vente, hvis det ikke er nødvendigt.

Men nu får vi se: Jeg har to RP3er undervejs fra min leverandør, så må tiden vise, hvor hurtigt de kører.

Selv tak. Afhængig af version har f.eks. den såkaldte Z1-16 i alt 16 udgange (A0 - A15), hver organiseret parvis (A0 - stel - A1) som "rød" og "grøn"; det svarer til et sporskifte i enten stilling "lige" og "afvigende" eller et to--aspekt signal (stands eller kør). Et PU-signal med alle lamper (grøn, rød, og fire hvide) har i alt 6 lamper, men kan have kun 5 i nogle versioner. Så 2 - 3 PU-signaler pr dekoder, og mere simple signaler såsom U-signaler har kun 4 lamper, undertiden kun 3. Prøv at regne på at skulle købe måske 3 dekodere med 2 udgange pr dekoder til bare ét PU-signal, og hvad vil det så koste ?

Edit: Har kigget lidt på nettet, og hos modeltog.nu står en Z1-16 til 449 kr , eller 60 - 120 kr pr udgang afhængig af om en alternativ dekoder har 2 eller 4 udgange. Findes der billigere alternativer, måske lige med undtagelse af en Arduino med diverse tilbehør? Men er konfiguration så ligeså simpel? Til Q-dekodere kan du downloade en konfiguration til danske signaler så er det "bare" et spørgsmål om at vælge hvilken type eller typer den skal styre.

Det er klart en udpræget luxus holdning, for hvis du kører med din RPi i et lukket system til at styre din modelbane, og dit system kører stabilt, så ser jeg ingen grund til kontinuerligt at opdatere linux. Alternativt kan der jo oprettes et Cron job til at udføre en ugentlig opgradering, så slipper du for at sidde og kigge når den udfører processerne.

Men ingen af mine Raspberries kører i et lukket system - og ingen af dem kommer til det, så din forudsætning er gal.

Enten taler du mod bedre vidende - eller også har du ikke prøvet det i praksis: Lige netop dét er mere end udfordrende at løse. Jeg ved det, for det er en af mine primære arbejdsfunktioner i mit normale job.

Men fordi dine RPi'er ikke kører i et lukket system, er det jo ikke ensbetydende med at andre vælger at gøre det samme? Det jeg vil frem til er blot, at du i din anbefaling hellere ville foretrække en PC til at styre en større modelbane, men din overvejelse bygger ikke på om RPi'en er kraftig nok til dette formål, men mere om hvor længe det tager at opgradere - og det er måske mindre relevant i henhold til at styre modeltog?

Hvis man har lavet et system som kører stabilt, kan du så forklare hvad fordelen skulle være ved ikke at køre det isoleret og at undlade at opgradere kontinuerligt? Bevares, man kan risikere at udbygge det med nogle komponenter som ikke er understøttet med mindre man opgraderer, men så er situationen jo også en anden.

Derudover er en Shuttle PC jo væsentlig dyrer end en RPi3, så jeg mener da helt klar der er behov for en relevant sammenligning i forhold til om man virkelig får så meget mere ud af at give det 3-4 dobbelt..

Naturligvis ikke: Jeg har blot fortalt, hvad jeg har tænkt mig at gøre - og allerede gør - så er det jo op til andre at vælge, hvad de gerne vil gøre. Det har jeg ikke tænkt mig at blande mig i.

Jeg mener ikke at have anbefalet noget - jeg har bare fortalt, hvad jeg har tænkt mig at gøre?

Jeg ved ikke, hvad andre har tænkt sig at gøre, men i mit tilfælde er det helt sikkert, at jeg løbende vil udvikle og forbedre den software, jeg putter i mine Arduinoer og Raspberries. Jeg forventer få rigtigt mange af begge typer, og derfor vil det være en fordel at have software-versionering på, testsystemer og et byggesystem - og jeg har allerede en Subversion-server og en Jenkins kørende. På RP regner jeg med at skrive det hele i Python, og det kræver adgang til en PyPi server, hvis det skal fungere ordentligt; jeg laver muligvis min egen, men jeg har også brug for at have adgang til den globale PyPi-server - dvs. adgang til Internettet.

Jeg kunne naturligvis godt bygge det hele som et lukket system - men det vil kræve en meget større arbejdsindsats IT-mæssigt, da jeg så skal lave mit eget Debian- og PyPi-spejl, og det gider jeg ikke. Jeg vil også gerne kunne dele min software-udvikling med andre som f.eks. Sporskiftets brugere, og så er lukkethed ikke det bedste.

Jeg forestiller mig også, at den centrale PC til styringen skal kunne håndtere en ordentlig stak overvågningskameraer rundt på banen, flere monitors osv. osv. - og så er det min vurdering, at en Raspberry Pi ikke er stor nok. Andre har måske en anden mening, og det skal de have lov til.

Rocrail med RPI2 som viewer ja.... men er midt i en gipskonstruktion så kan ikke köre den näste måneds tid, ved da også at de hardware lösninger der vises på Rocrails hjemmeside virker.

Hej Thomas,

Det hvilken version af Windigipet kører du? Jeg er indehaver af en Pro X.3 og jeg kan desværre ikke finde mere end 4 aspekt signaler :/

Mvh Gustav

Hej Gustav

Jeg kører med version 2009. Der findes en række hollandske signaler, som bruger rigtig mange aspekter. Dem tegnede jeg om til danske signalbilleder. Når man bruger disse Mehr Fach Signale og man skal give sit signal en adresse i windigipet, så får man en ekstra mulighed for at konfigurere, så man får alle signalbillederne med på de efterfølgende adresser.

mvh

Thomas Kirstein

Da' Horsecreek.

Jeg har forskellige delelementer kørende, men endnu ikke noget fuldt system - hvilket nok ikke er så overraskende, da jeg slet ikke har nogen bane. Men jeg har haft så gode resultater med mine dele, at jeg er overbevist om, at de også kan samles til et større system, så jeg satser derfor entydigt på at gå den vej.

Som du måske har set andre steder i tråden, har vi netop købt hus, overtager det 1/5, og så skal der bygges bane efter en - forhåbentlig - kortvarig afbrydelse med flytteaktiviteter og andet pjat. I takt med jeg kommer i gang, vil jeg kunne demonstrere mere og mere - og du skal være velkommen til at følge med på første hånd, hvis du har lyst; en anden af vore fælles bekendte er også under oplæring i Arduino-programmering, så vi kunne evt. mødes igen i den resterne af den gamle gruppe og lege med tingene. Det kunne være hyggeligt.

Jeg har rodet lidt videre med teorierne, og har gjort en dejlig erfaring: Et problem, der har bekymret mig en del, er de mange Arduioner, som jeg forventer at sprede med rund hånd på anlægget. De skal nok klare mosten, vil jeg tro - men jeg er til gengæld også overbevist om, at jeg vil få lyst til at opdatere software'n i dem med jævne mellemrum. Har man et par stykker, er det nemt nok: Man sætter et USB kabel mellem sin computer og Arduinoen og uploader et nyt program. Men har man 100, der er placeret på de mest utilgængelige steder af anlægget, er det en anden sag.

Derfor googlede jeg lidt og fandt ud af, at det heldigvis ikke ser ud til at være noget problem at opdatere dem fra en Raspberry Pi: Andre har været der og gjort det før os. Så benytter man den plan, jeg har skitseret, vil man kunne forbinde en stak Arduinoer til en RP, forbinde til RPen med SSH, overføre den nye software fra computeren til RPen, og derefter bruge RPen til at opdatere Arduinoerne. På den måde slipper man helt for at skulle ned og kravle under anlægget - og det tiltaler min dovenskab.

Med lidt hurtige gætterier, så fra du overtager huset, går der hurtigt 3-4 måneder med bl.a.flytning, indretning og sommerferie. Tror du, at der kan komme en aftale mellem 1. sep. og nytår? Selvfølgelig med forbehold for alt muligt

Mit lille projekt er at styre skiftespor med en Raspberry computer. Banen er helt uden Digital styring og banen er med Märklin M-skinner. Det fungerer sådan, at Raspberry-computeren er koblet til et relækort med 16 relæer, som kan styre 32 skiftespor.  Det indeholder både et tegneprogram og styreprogram til skiftespor. 

For rute-delen er idéen, at man trykker musen ned der, hvor man starter. Og slipper musen, der hvor man vil hen til. Og programmet sætter så skiftesporene på vejen. Programmet finder altså en rute.

Jeg lader Raspberry-computeren lave hele og har sat en stor skærm (1920x1080) på.
så man kan se hvad der foregår. Det er altså kun skiftespor, der styres og med det billige relækort med 16 relæer er man begrænset til 32 skiftespor. 

Virkelig?
Jeg kan nu styre en del mere med 16 digitale udgange.
Hvis det er en hjemmestrikket styring kan du jo snildt multiplexe. Selv behoever jeg "kun" 6 digitale udgange for at styre 16 skifter. (Okay; en hel del flere relaeer...);
1. udgang aktiverer skifte-pulsen. (typisk 16Vac, selv bruger jeg 24Vdc)
2. udgang; elektromagnet-spoler nummer 1-16 eller 17-32
3. udgang: 1-8 el. 9-16 (og 17-24 el. 25-32)
4. udgang: 1-4 el. 5-8 (og 9-12 el. 13-16, og 17-20 el. 21-24, og 25-28 el. 29-32)
5. udgang: 1-2 el. 3-4 (og.....)
6. udgang: 1 el. 2 (og.....)

-Husk at der er 2 elektrospoler paa hvert sporskifte.

Så desværre ikke lige indlægget før nu.

Min løsning går på, at de 16 relæer er delt i 2 x 8 relæer.  De otte giver plus og de andre otte minus. 
Derved behøver man ikke flere relæer. Det bliver 64 spoler til 32 skiftespor. 

Mogens

PS: Egentlig behøver man vel ikke relæer.