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Thursday, November 19th 2020, 10:10am

KM-1 Drehscheibe mit Schrittmotorantrieb und Funkmodul für zusätzliche Funktionen

Da die Drehscheibe im Original mit dem ESU 3.5XL Lokdecoder und den DC Motoren eine genaue Positionierung für mich aus größerem Sichtabstand nahezu unmöglich macht, habe ich mir eine andere Lösung einfallen lassen.
Im Vordergrund stand der Wunsch, keine großen Veränderungen am Original vornehmen zu müssen, um jederzeit den Urzustand wiederherstellen zu können.

Ich habe mit recht einfachen Mitteln einen Schrittmotorantrieb unter der Drehscheibe mit Hilfe von handelsüblichen Teilen aus dem Modellbaubereich und 1 Schrittmotor (NANOTEC ST4118L) mit angeflanschtem Getriebe (NANOTEC GPLL40-14) installiert. Auf der 8mm Welle des Getriebes sitzt ein Ritzel (23z m1 von 1:5 RC-Car). Für die Krafteinleitung in die Bühne musste lediglich ein Adapter zur Aufnahme des großen Zahnrades (ALIGN 115z) gedreht werden, welcher auf das vorhandene M6 Gewinde aufgeschraubt und mit einer M6 Schraube von der anderen Seite durch Konterung gesichert wird. Das Zahnrad wird mit 2x M3 Polyamid Schrauben am Adapter befestigt, welche als Überlastsicherung dienen, im Notfall abscheren und leicht ausgetauscht werden können.

Da die Welle selbst in der Bühne drehbar gelagert ist, habe ich aus ALU Flachmaterial eine Halterung hergestellt, welche zur Krafteinleitung mit der Bühne verschraubt ist und die Welle gleichzeitg mit 2 Madenschrauben festsetzt. Das Flachmaterial ersetzt dabei ein Kugellager auf der Welle, welches beim Original nur als Abstandshalter dient. Für beide ALU Teile habe ich keine Zeichnung angefertigt, sondern einfach „aus dem Bauch heraus“ gearbeitet, da sich die notwendigen Maße von selbst ergaben.

Die Steuerung des Schrittmotors erfolgt über ein Loconet Steuer-Modul GCA145 von Peter Gilling, welches lediglich einen Referenzsensor (TLE4905) benötigt. Magnete sind ja in der Bühne schon an den Enden vorhanden, hier musste lediglich 1 Magnet entfernt werden. Der Sensor wurde einfach versenkt am Bühnenrand montiert und ist später nicht mehr sichtbar.

Zusätzlich zum GCA145 wurde ein Pibot TB6600 Stepper Driver (die Idee stammt von einem Mitglied aus dem RocRail Forum) benutzt, um eine ¼ Step Auflösung zu erhalten. Der maximale Strom wurde auf dem Pibot so eingestellt, das bei einem möglichen Hindernis eine Abschaltung erfolgt. Der Antrieb läuft völlig problemlos und mit einer Auflösung von 0,04mm pro ¼ Step sehr genau.

Nachträglich betrachtet ist das Pibot Modul nicht wirklich notwendig, da das GC145 mit ½ Schritt Auflösung bei der hohen Gesamtuntersetzung von 1:70 völlig ausreicht.

Der ursprüngliche ESU Decoder wird jetzt nur noch für die Sonderfunktionen wie Licht, Sound, Verriegelung, Sperrsignale, etc. benutzt. Die beiden DC Motoren vom Originalantrieb sind entfernt worden, diese lassen sich ganz leicht ausbauen.
Da die Bühnenwelle nicht hohl ist und sich auch leider nicht zerstörungsfrei austauschen lässt, sind keine weiteren Leitungen für Funktionen wie Belegtmelder, Rückmeldung etc. ohne Fräsarbeiten für eine zusätzliche Kontaktplatte möglich. Durch diverse andere Elektronikprojekte hatte ich noch 2 sehr preiswerte (ca. 6€ bei Eba..) und sehr kleine (27.8mm*14.4 mm*4 mm) HC11 433MHz Module herumliegen, welche sich hervorragend zur drahtlosen Übertragung von Signalen eignen. Diese Module stellen in einem besonderen Master – Slave Modus 3 Kanäle zur Verfügung, welche hier sehr gut benutzt werden können. Das Master Modul habe ich einfach mit in die Bühne gebaut. Platz dafür ist reichlich vorhanden und die 5 Volt Spannungsversorgung kann einfach vom ESU Decoder bzw. der KM-1 Grundplatine abgegriffen werden.

Nach diversen mehr oder weniger erfolgreichen Softwarelösungen wollte ich insbesondere eine echte Rückmeldung über den Zustand der Bühnenverriegelung zur Vermeidung von Schäden durch Anlauf mit geschlossener Verriegelung (Erfahrungswert  ). Hierfür habe ich 2 Microschalter an den Servos montiert und in Reihe an 1 Kanal des HC11 Master-Moduls weitergeleitet. So ist eine einwandfreie Rückmeldung möglich Die beiden übrigen Kanäle werden mit Micro-Lichtschranken zur Position der Loks auf der Bühne benutzt. Die Lichtschranken müssen noch verdeckt zwischen den Gleisen eingebaut werden. Das 2. HC11 Modul sitzt als Slave (Empfänger) unter der Drehscheibe und gibt die Signale einfach an die Steuerung bzw. Software (bei mir Rocrail) weiter.

Alles in Allem ein Umbau, welcher insgesamt nur ca. 100,-€ gekostet hat und die Drehscheibe für mich enorm aufgewertet hat.
RalfG has attached the following images:
  • IMG6.jpg
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  • IMG13.jpg
  • HC11 Modul.jpg
  • StepperCalc.jpg
Gruß
Ralf

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Thursday, November 19th 2020, 10:28am

Hallo Ralf,

ein sinnvoller und sehr professionell gemachter Umbau, Danke fürs zeigen. Schrittmotoren scheinen mir das einzig wahre für einen Drehscheiben- oder Schiebebühnenantrieb gegenüber Magnetschaltern oder ähnlichem. Allerdings muß der Antrieb dann schlupffrei sein wie bei deinem Projekt. Dein Antrieb erfordert wohl eine größere Einbautiefe?
Meine geplante Drehscheibe befindet sich über dem Schattenbahnhof, da habe ich für so eine Lösung mit Antrieb unter der Grube keinen Platz.
Gruß aus
Michael

3

Thursday, November 19th 2020, 11:57am

Es ist sicherlich ein gelungener Umbau.
Aber wieso das Verfahren das "non plus ultra" sein soll erschliesst sich mir nicht.
Da sind viele Fehlerquellen drin.

Meine Drehscheibe mit Magnetschaltern funktioniert auch mit Direktanwahl der Gleise und beliebigen Gleisanschlüssen einwandfrei.
Gruß
Frank

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4

Thursday, November 19th 2020, 12:15pm

Hallo Frank,

die Haltegenauigkeit eines Schrittmotors ist m. E. deutlich höher als mit Magnetschaltern, was aber nicht heisst daß es damit nicht geht. Schrittmotoren funktionieren nur mit einem verzahnten Antrieb während Magnetschalter unabhängig vom Schlupf der Antriebsräder den Stop auslösen. Wäre schön, wenn Du uns deine Magnetschalteranordnung zeigen könntest.
Gruß aus
Michael

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5

Thursday, November 19th 2020, 12:21pm

@ Michael,

der Steppermotor mit dem Getriebe erfordert auf jeden Fall eine grössere Einbautiefe. Alternativ wäre es auch möglich, statt Zahnrädern einen Riemenantrieb zu nehmen und den Stepper quer einzubauen. Dann wäre es nur zusätzlich ca. 45mm extra bei einem NEMA17 Antrieb.

@ Frank,

keine Ahnung, wo hier von "Non Plus Ultra" die Rede war. Ich finde einen Stepperantrieb für "meine Bedürfnisse" einfach passender.
Gruß
Ralf

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6

Thursday, November 19th 2020, 1:27pm

Hallo Einser,

passend zum Thema hat Reinhold Brenner Bilder eines "netten kleinen Bw" mit Drehscheibe in der Bildergalerie eingestellt ;-)
Danke dafür.
Gruß aus
Michael

7

Thursday, November 19th 2020, 1:57pm

Eine zwar aufwändige, aber sehr professionelle und sauber dokumentierte Lösung. Kompliment und danke für`s Zeigen.

Wird bei Richtungsumkehr das Zahnspiel korrigiert?
.

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Thursday, November 19th 2020, 2:02pm

ja, die Korrektursteps sind im GCA145 einstellbar.

Übrigens kann man die Drehscheibe in Verbindung mit dem kleinen Handgerät GCA146 auch komplett manuell ohne Loconet steuern, das mache ich so. Das Loconet dient bei mir nur zur Überwachung.
Gruß
Ralf

9

Friday, November 20th 2020, 8:13pm

Hallo Frank,

die Haltegenauigkeit eines Schrittmotors ist m. E. deutlich höher als mit Magnetschaltern, was aber nicht heisst daß es damit nicht geht. Schrittmotoren funktionieren nur mit einem verzahnten Antrieb während Magnetschalter unabhängig vom Schlupf der Antriebsräder den Stop auslösen. Wäre schön, wenn Du uns deine Magnetschalteranordnung zeigen könntest.

Hallo Michael, Hallo forum,
ich besitze eine Drehscheibe von LL.
Jeder Gleisanschluss hat einen Magneten. Hinzu kommt ein Magnet für den o-Punkt und ein Magnet zum Umpolen.
Die Sensoren und der Decoder sind in der Brücke untergebracht. Man kann jedes Gleis direkt anwählen, die Drehrichtung wählen und das Ganze mit der Ecos steuern.
Exakte Zielgenauigkeit wird durch die vom Magneten ausgelöste Verriegelung sichergestellt.
Ich habe ein Schema der Magneten angefügt.
Gruß
Frank
Wurstbrötchen has attached the following image:
  • Magnete.jpg

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Friday, November 20th 2020, 10:24pm

"...eder Gleisanschluss hat einen Magneten. Hinzu kommt ein Magnet für den o-Punkt und ein Magnet zum Umpolen.
Die Sensoren und der Decoder sind in der Brücke untergebracht. Man kann jedes Gleis direkt anwählen, die Drehrichtung wählen und das Ganze mit der Ecos steuern.
Exakte Zielgenauigkeit wird durch die vom Magneten ausgelöste Verriegelung sichergestellt...."

Na dagegen ist mein System mit dem, im Vergleich zum Magneten wirklich ungenauen, Steppermotor und exakt 1 Magneten zur Nullpunktkalibrierung aber wirklich mit Fehlerquellen gespickt.

sorry - das konnte ich mir einfach nicht verkneifen :thumbsup:


Es gibt sicherlich genügend funktionierende Systeme. Meins war nur ein nett gemeinter Vorschlag, mehr nicht.
Gruß
Ralf