Fleischmann 9150 handdraaischijf automatiseren

Plaats reactie
Gebruikersavatar

Onderwerp starter
Momfer
Berichten: 285
Lid geworden op: 29 okt 2020 13:13
Locatie: Zwolle

Fleischmann 9150 handdraaischijf automatiseren

Bericht door Momfer »

Het idee was er al langer, maar ben er nu echt aan begonnen: het automatiseren van een Fleischmann 9150 handdraaischijf.
Afbeelding
De draaischijf heeft 24 segmenten met een hoek van 15° en de brug is 165 mm lang.

Voor de automatisering zal ik gebruik maken van:
Afbeelding Afbeelding Afbeelding Afbeelding Afbeelding Afbeelding
  • Arduino NANO (kloon);
  • Nano I/O Shield;
  • ULN2003 controllerbord met een 28byj-48 Stappenmotor;
  • Relais module 5 Volt met 2 relais
  • HAL-sensor om de draaischijf te kunnen kalibreren;
  • Neodymium magneet.
Het is de bedoeling dat de Arduino als DCC decoder geprogrammeerd en aangestuurd kan worden. Daarnaast wil ik graag dat de posities ook via de serial monitor van de Arduino IDE ingesteld en opgeslagen kunnen worden.

De libraries die gebruikt gaan worden zijn:
  • AccelStepper: een uitgebreide library voor het gebruik van stappenmotoren;
  • NmraDcc: een betrouwbare en degelijke DCC library met veel mogelijkheden.
Ik heb voordat ik hieraan begon, flink wat gezocht en rondgeneusd op verschillende sites en fora. Met name de ombouw van een H0 variant van deze draaischijf op buurforum h0modelspoor.nl heeft mij op het goede spoor gezet voor het aangaan van deze uitdaging.

http://www.h0modelspoor.nl/index.php?topic=2992
Laatst gewijzigd door Momfer op 02 mei 2022 14:38, 2 keer totaal gewijzigd.


Gebruikersavatar

PaulRoman
Berichten: 34
Lid geworden op: 25 feb 2017 13:48
Locatie: RO

Re: Fleischmann 9150 handdraaischijf automatiseren

Bericht door PaulRoman »

Interessant poject Momfer. Ik houd je in de gaten !
Zelf was ik bezig met een Peco-draaischijf, en een Loconet-interface op een Arduino Uno. Maar dit project ligt al een tijdje stil.

Groet,

Paul


Schäßburg an der Kokel
Gebruikersavatar

Onderwerp starter
Momfer
Berichten: 285
Lid geworden op: 29 okt 2020 13:13
Locatie: Zwolle

Demonteren van de Fleischmann 9150 handdraaischijf

Bericht door Momfer »

Voor ik van start ga met het beschrijven van de demontage van de draaischijf, kijken we eerst nog even goed hoe de draaischijf er van boven en van onderen uit ziet. Van boven zien we de draaibrug, blindplaten, oprijsegmenten, van onderen de grondplaat met bevestigingsgaten en ook de aansluitdraad voor de stroomvoorziening van de draaibrug:

Afbeelding Afbeelding

Ik ben begonnen met het verwijderen van de twee aansluitdraden. Ik heb ze zo kort mogelijk weggeknipt, maar lossolderen kan natuurlijk ook.
De draaischijf ligt toch al met de onderzijde/grondplaat naar boven, dus direct ook maar de as verwijderd. Dat gaat door het verwijderen van de borgring. Goed opletten, want de borgring schiet er snel (en ongecontroleerd) weg. Een schroevendraaier om de ring los te wrikken werkt goed. Ik heb de borgring daarbij onder controle gehouden met een puntpincet, want het spul is erg klein:

Afbeelding Afbeelding

Dan houden we daarna de gedemonteerde onderdelen over:

Afbeelding Afbeelding

Hoe nu verder? Daarvoor halen we een blindsegmenten een oprijsegment van de grondplaat. Deze zitten geklikt. Voorzichtig losklikken! Bij met name oudere draaischijven en segmenten is de kunststof verhard en kan makkelijk knappen.
Aan de onderzijde vallen wat zaken op.
  • De rood omcirkelde nokjes: bedoeld voor het mechanisch uitlijnen/centreren van de brug op het segment.
  • De vrijliggende railstaven aan de binnenzijde (smalle deel) van het oprijsegment (rechts).
Afbeelding Afbeelding

De draaibrug heeft aan beide uiteinden:
  • Koperen sleepcontacten voor het overbrengen van de baanspanning van de segmenten naar de brug of omgekeerd (afhankelijk van het gebruik).
  • Kunststof geleider met een verhoging voor de (mechanische) positionering/uitlijning die op de hierboven genoemde nokjes past. Op de foto ligt de nok zichtbaar, maar die wijst (in bedrijfstoestand) naar de onderzijde van het segment toe.
Omdat zowel de mechanische uitlijning als de sleepcontacten bij het automatiseren van de draaibrug voor veel weerstand gaan zorgen, heb ik deze met een scherpe zijkniptang verwijderd (foto links).

Afbeelding Afbeelding

De brug ziet er dan als volgt uit:

Afbeelding Afbeelding

Het gat in het midden van de brug kan vervolgens met sleutelvijltjes op maat gemaakt worden voor de shaft van de stappenmotor, zoals die hieronder zichtbaar is. Daarnaast is dit ook een goed moment om de koperen slepers en contactvlakken te reinigen met bv een glasvezelpen.

Afbeelding Afbeelding
Laatst gewijzigd door Momfer op 17 mar 2022 15:27, 2 keer totaal gewijzigd.


Groet,
Rico (momfer)

Centrale: DCC++ Ex | Arduino Mega 2560 | Deek-Robot Motorshield
Besturing: EXRAIL | Traintastic | RocRail | Engine Driver | DecoderPro
Rails: Minitrix / Fleischmann Piccolo
En hier vind je de bouw van mijn kerstbaan en Starten met EXRAIL
Gebruikersavatar

Onderwerp starter
Momfer
Berichten: 285
Lid geworden op: 29 okt 2020 13:13
Locatie: Zwolle

Sneak Preview: Fleischmann handdraaischijf automatiseren

Bericht door Momfer »



Gebruikersavatar

Onderwerp starter
Momfer
Berichten: 285
Lid geworden op: 29 okt 2020 13:13
Locatie: Zwolle

Re: Fleischmann 9150 handdraaischijf automatiseren

Bericht door Momfer »

Ondertussen past de brug weliswaar op de shaft (afgevlakte as) van de stappenmotor, maar net als bij de H0 ombouw op het forum van de buren, is er te veel speling ontstaan om een de draaischijf betrouwbare aan te sturen. Ik zal daarvoor op zoek moeten naar een 3D geprinte mount, of een metalen schijfje van een passende maatvoering te voor zien volgens onderstaande afmetingen:

Afbeelding

De diameter van de as is dus 5 mm en deze is tweezijdig afgevlakt tot een breedte van 3mm. De passing moet strak zijn, zodat er weinig (extra) speling ontstaat bij het bewegen van de brug.

Verder moet ik iets bedenken om de uiteinden van de brug te geleiden over de "rail". Bij mijn tweedehands versie van de draaischijf is in elk geval 1 van de wieltjes vastgelijmd (waarschijnlijk per ongeluk) en ook al zou deze wel draaien, dan is dit als lagering en lastdrager te kwetsbaar.

De oplossing daarvoor wordt waarschijnlijk een dunne nylon ring (of een deel daarvan), die aan de onderzijde van de brug vastgelijmd kan worden. Daar is ruimte voor en het kan onzichtbaar worden aangebracht. Hiermee wordt het gewicht ook beter verdeeld en zal de torsie in de brug afnemen.

Afbeelding

Als iemand suggesties heeft, zijn die natuurlijk van harte welkom :)


Gebruikersavatar

Onderwerp starter
Momfer
Berichten: 285
Lid geworden op: 29 okt 2020 13:13
Locatie: Zwolle

De 28BYJ-48 stappenmotor

Bericht door Momfer »

28BYJ-48 Stappenmotor
  • Specificaties: Nominale spanning 5 V
  • motortype Unipolair
  • Diameter van de as: 5,00 mm (zie ook vorige bericht)
  • Kenmerken Afgeplatte As
  • Versnellingsreductie 1/64 (zie opmerking)
  • Staphoek HALF STEP modus (aanbevolen): 0,0879° == 4096 Stappen voor een volledige omwenteling van de as
  • Staphoek FULL STEP modus: 0,176°== 2048 Stappen voor een volledige omwenteling van de as
Voor meer informatie: 28BYJ-48 gegevensblad

Belangrijke opmerking: fabrikanten specificeren meestal dat deze stappenmotoren een 64:1 versnelling hebben. Dit blijkt in de praktijk niet altijd het geval te zijn. Op verschillende sites wordt gemeld dat de werkelijke overbrenging 63.68395:1 is. Dat resulteert dan weer in 4076 stappen per volledige rotatie van de as in halve stapmodus. Het is verder niet zeker dat alle fabrikanten exact dezelfde verhouding gebruiken.

Ik wil daarom in de sketch een menu inbouwen waarmee de motor kan worden gekalibreerd in de volgende stappen:
  1. Zoek positie 0 en leg deze vast (middels magneet en hallsensor);
  2. Roteer de brug een aantal keren en sla het aantal stappen op bij het opnieuw bereiken van positie 0;
  3. Bereken het gemiddelde van de rotaties.
Bij mijn eigen stappenmotor heb ik dit al uitgeprobeerd en gemerkt dat deze op 4098 stappen lijkt uit te komen. Omdat magneet en hall-sensor nogal provisorisch zijn aangebracht, kan ik hier nog geen verdere conclusies aan verbinden.


Gebruikersavatar

Onderwerp starter
Momfer
Berichten: 285
Lid geworden op: 29 okt 2020 13:13
Locatie: Zwolle

Re: Fleischmann 9150 handdraaischijf automatiseren

Bericht door Momfer »

Inmiddels ruim een maand verder. Maar ik heb niet stil gezeten.

In de DISCORD groep van DCC-EX ben ik regelmatig actief en daar waren ook signalen dat er behoefte was aan een draaischijf oplossing. Er wordt nu gewerkt aan TurntableEX, een oplossing met een Arduino (Uno/Nano), welke middels I2C aangestuurd wordt. De oplossing integreert volledig met DCC-EX en EXRAIL en is daarmee zeer flexibel inzetbaar.

Afbeelding

Hoe en wat:
  • Op basis van Arduino, dus goedkope hardware
  • Rechtstreeks aansluiten op de DCC-EX centrale met I2C (slechts 3 draadjes)
  • Testen en uitlijnen van de posities via eenvoudig commando
  • Extra uitgang voor een led (bijvoorbeeld tbv bedieningpaneel)
  • Aansturing van 2 relais voor polarisatie van de rails brug
  • Extra pin tbv aansturing accessoires
  • Volledige integratie met EX-RAIL
  • Via EX-RAIL macro bedienbaar via Engine Driver
Afbeelding

Op dit moment nog in alpha status, maar we zijn op de goede weg. De testen laten zien dat we goede vooruitgang boeken.

Ik schrijf dus niet zelf de code, maar help met testen, debuggen en draag ideeën aan.

Binnenkort meer hierover.


Gebruikersavatar

Onderwerp starter
Momfer
Berichten: 285
Lid geworden op: 29 okt 2020 13:13
Locatie: Zwolle

Re: Fleischmann 9150 handdraaischijf automatiseren

Bericht door Momfer »

De eerste versie ondersteunt alleen de ULN2003/28BYJ-48 combinatie. Later worden extra controllers toegevoegd: A4988, DRV8825, TMC2208. Deze controllers kunnen (o.a.) overweg met de zwaardere NEMA 17 stappenmotors.

Volgens onderstaande schema zal e.e.a. worden opgebouwd, bij voorkeur met een nano I/O shield, omdat deze een externe voeding kan aansluiten

Afbeelding


Er is in eerste instantie gekozen voor de ULN2003Combo, omdat deze bij veel mensen op de plank ligt (want vaak onderdeel van Arduino starterskits) Voor de N-schaal lijkt het afdoende om een handdraaischijf, zoals in dit draadje beschreven, betrouwbaar te laten werken.

De Hall sensor (of Hall sensor module) digitaal/unipolair zijn, bijvoorbeeld een A3144 of een KY-003 Hall sensor module.

Code: Selecteer alles

Pin | Function       || Pin | Function
----|-----------------------|--------------------
 A0 | Stepper pin 1  ||  D3 | Relay 1
 A1 | Stepper pin 2  ||  D4 | Relay 2
 A2 | Stepper pin 3  ||  D5 | Hall effect sensor
 A3 | Stepper pin 4  ||  D6 | LED output pin
                     ||  D7 | Accessory output pin
 


Gebruikersavatar

Onderwerp starter
Momfer
Berichten: 285
Lid geworden op: 29 okt 2020 13:13
Locatie: Zwolle

Re: Fleischmann 9150 handdraaischijf automatiseren

Bericht door Momfer »

Zo, we zijn weer wat verder. Turntable-EX (TTEX) is bijna uit het alpha-stadium en we zijn volop aan het testen. Gisteren en vandaag heb ik onderzocht of (en hoe) TTEX is aan te sturen vanuit RocRail. Het voorlopige eindresultaat is hieronder te aanschouwen:



Korte beschrijving van de testopstelling:
  • DCC-EX versie 4.0.1 op een Arduino MEGA (een Uno of Nano hebben te weinig geheugen om EXRAIL te gebruiken)
  • Turntable-EX versie 0.2.1
  • RocRail 2.1.2438
en verder:
  • In RocRail wordt de draaischijf geconfigureerd als TT-DEC en de bijbehorende procedure.
  • In myAutomation.h (EXRAIL) wordt middels een macro de posities vastgelegd. Daardoor kan de draaischijf vanuit Engine Driver worden bediend.
Door per positie een EXRAIL-opdracht toe te voegen, kan de DCC-EX centrale de opdrachten voor de draaischijf afvangen. Per positie is een commando nodig zoals hieronder:

Code: Selecteer alles

ONDEACTIVATE(54,3) PRINT("SPOOR 8") START(TTRoute8) DONE // MADA adres 54 / poort 3 / gate 0 
ONACTIVATE(55,0)   PRINT("SPOOR 9") START(TTRoute9) DONE  // MADA adres 55 / poort 0 / gate 1
In Rocrail is de draaischijf nu te bedienen. Daarnaast is via een sensor op vpin 600 te zien wanneer de draaischijf in beweging is.

Meer over de adressering is hier te vinden:


Gebruikersavatar

Onderwerp starter
Momfer
Berichten: 285
Lid geworden op: 29 okt 2020 13:13
Locatie: Zwolle

Re: Fleischmann 9150 handdraaischijf automatiseren

Bericht door Momfer »

Turntable-EX is inmiddels in beta gegaan. Daarmee is de draaischijfsoftware voor DCC-EX beschikbaar om te downloaden en te testen.
Omdat het om een beta-versie gaat, is de ondersteuning nog niet in de reguliere DCC-EX versie opgenomen. Daarin ontbreekt (vooralsnog) het benodigde stuurprogramma.


Groet,
Rico (momfer)

Centrale: DCC++ Ex | Arduino Mega 2560 | Deek-Robot Motorshield
Besturing: EXRAIL | Traintastic | RocRail | Engine Driver | DecoderPro
Rails: Minitrix / Fleischmann Piccolo
En hier vind je de bouw van mijn kerstbaan en Starten met EXRAIL
Plaats reactie