04.07.2020 Eigenbau eines Loklifts (3.Teil)

Heute berichten wir zum vorerst letzten Mal über den Selbstbau eines Loklifts als 21-gleisiger Schattenbahnhof.

Wie man auf den Fotos und dem Video auf der Startseite sieht, hat der Lift nun seinen endgültigen Platz an der Anlage erhalten. Die Zu- und Abfahrten wurden fertiggestellt, so dass der Lift mechanisch nahezu fertig ist. Natürlich müssen noch Arbeiten zur endgültigern Fertigstellung vorgenommen werden, aber dieses sind eher "Verschönerungen".

Dieser Teil des Berichts befasst sich hauptsächlich mit der Integration in die TrainController Steuerung der Anlage.

Ohne Übertreibung kann man sagen, dass die TC-Programmierung hierfür doch ziemlich aufwendig und komplex war. Es bedurfte mehrerer verschiedener Lösungsansätze, von denen nur einer wirklich erfolgreich war, um den Lift in den vollautomatischen Ablauf der TC-Anlagensteuerung zu integrieren.

Die Hauptproblematik bestand darin, dass immer nur eine der 7 Ebenen angesteuert werden darf, und das bei den Ein- und Ausfahrten. Das bedeutet, dass die Bedingungen für die Zugriffe auf die verschiedenen Ebenen verhindern müssen, dass ein Zug ausfahren will, während sich noch ein anderer bei der Einfahrt befindet. Hier waren in den "Zugfahrten", wie dies im TrainController-Jargon heisst viele verschiedene Bedingungen zu berücksichtigen.

Während der Installation ist es dann auch einmal passiert, dass ein ausfahrender Zu eingeklemmt wurde, weil der Lift just in diesem Moment ungeplant die Ebene wechselte, gottseidank ist kein Schaden entstanden.

Aus diesem Grunde wurden dann sowohl die Einfahrtseite, als auch die Ausfahrtseite mit Lichtschranken so gesichert, dass der Lift-Start gesperrt ist, solange sich ein Zug bei der Ein- oder Ausfahrt befindet. Erst wenn die Züge komplett ein- oder ausgefahren sind, wird der Lift-Start wieder freigegeben.

Nun ist der Loklift so in die Anlagensteuerung integriert, das die Abläufe komplett vollautomatisch ablaufen. Ein in den Lift einfahrender Zug sorgt dafür, dass 3Minuten später ein Zug ausfährt, und zwar derjenige, der sich am längsten im Lift befindet. Die Zeitdauer von 3 Minuten Verweilzeit hat sich bisher als zweckmäßig erwiesen, das es ja in der gleichen Ebene noch einen 4-gleisigen Schattenbahnhof gibt, so dass nun ca. alle 1,5 Minuten ein Zug ausfährt. Selbstverständlich können diese Zeiten auch später jederzeit problemlos geändert werden.

Wenn man sich mit dem Thema "Anlagensteuerung" intensiv befasst, muss man einfach anerkennen, dass die heutigen Steuerungsprogramme wie TrainController und WinDigipet derart ausgefeilt sind, dass sich nahezu jedes Steuerungsproblem hiermit lösen lässt, es ist nur nicht immer so einfach den "richtigen Weg" zu finden.

Hiermit beenden wir unsere Berichtreihe über dieses Projekt. Unsere Bilder-Galerie zu diesem Thema haben wir noch um einige Fotos ergänzt.

Sollte jemand zu diesem Projekt weitere Fragen haben, so stehen wir über die Kontaktseite dieser Homepage selbstverständlich jederzeit gerne zur Verfügung.


20.05.2020 Eigenbau eines Loklifts (2.Teil)      

Wie bereits im Teil1 angekündigt, wollen wir heute, im Teil2, näher auf die Fertigstellung des Lifts an sich und auf die Steuerung eingehen.

Wie bereits im 1.Teil beschrieben, läuft der Lift seit dem Einbau der Gegengewichte problemlos. Das einzige Problem mit den Gewichten war, das diese durch die Bewegungen des Lifts pendelten und schwangen, hier musste noch eine Lösung gefunden werden. Nach Rücksprache mit Peter Göllner, der ja auch bei der Konstruktion schon maßgeblich beteiligt war, hatte dieser die "zündende Idee": die Gewichte auf der rechten und linken Seite brauchten nur eine starre Verbindung, damit wäre das Pendeln unterbunden.

Die Lösung war denkbar einfach und wurde durch eine passend geschnittene und gebohrte Holzleiste erreicht. Diese wurde mit beiden Gewichten verschraubt und das Problem war gelöst. Damit war der mechanische Teil des Lift-Baus beendet und es wurde die Steuerung in Angriff genommen.

Das Foto zeigt die Steuerung des Lifts.

 

Die Liftsteuerung besteht aus folgenden Haupt-Baugruppen:

  • der Motorsteuerung (unten rechts)
  • dem "DCC Next" für die Verbindung zwischen DCC-Zentrale und Lift-Antrieb (Mitte rechts)
  • der "Ebenen - Meldung" (oben links)
  • der "Eingabe - Einheit" für die Bedienung am Lift (oben rechts)
  • und den "Rückmelde-Modulen" für die Gleisbesetzt-Meldung (links)

Der Motor-Controller von Nanotec ermöglicht es, über externe Eingänge, bis zu 32 verschiedene Positionen anzufahren. In unserem Fall werden allerdings nur 8 Positionen (incl. Referenz-Punkt gebraucht), wofür 3 Bits ausreichend sind, hierfür sind also nur 3 Eingänge notwendig.

Der DCC Next von Arcomora, der ja im Prinzip ein "Arduino mit DCC Eingang und Spannungsversorgung" ist, eignet sich ideal für die Steuerung des Lifts und die Verbindung zur DCC Zentrale. Wie bereits beim "Arduino Workshop" beschrieben, können hiermit nicht nur die Signale für die Ansteuerung per DCC gesendet werden. Über die Möglichkeit, einzelne Pins als Eingänge zu konfigurieren, war es möglich, durch Betätigen von jeweils 2 Tastern (Ebene X + Start) eine simple manuelle Möglichkeit zu schaffen, für Einstellungen etc. direkt am Lift die einzelnen Ebenen anzufahren.

Ein weiterer wichtiger Baustein ist die Ebenen-Überwachung. Micro-Schalter steuern hierbei je Ebene ein Relais an. Diese Relais schalten einerseits nur für die Ebene die Gleis-Spannung ein, die angefahren wird. Das bedeutet, dass alle anderen Ebenen stromlos sind. Dadurch kann es nicht versehentlich passieren, dass ein Zug beispielsweise aus der obersten Ebene unkontrolliert losfährt und "ins Nirwana abstürzt". Außerdem gibt das betreffende Relais ein Signal an einen Rückmelde-Kontakt, so dass auch TrainController weis, welche Ebene sich im Zugriff befindet und aktiv ist.

Diese Micro-Schalter haben nichts mit der Positionierung der Ebenen zu tun, diese geschieht ausschließlich über den Schrittmotor, dessen Positionen mit einem optischen Encoder überwacht werden. Die Positionier-Genauigkeit des Antriebs beträgt 1/100mm, also eine Genauigkeit die wesentlich höher ist als alle anderen Toleranzen im Bereich der Modellbahn-Anlage.

Bleiben noch die 4 S88 N Rückmelde-Module von Tams. Dieses sind reine Masse-Detektoren, da es sich um 3-Leiter Betrieb handelt und deshalb keine Stromfühler, wie bei 2-Leiter-Anlagen gebraucht werden. Je Gleis sind 2 Melder vorhanden, einer zum Bremsen und der zweite als Halte-Kontakt. Für die 21 Gleise werden also allein 42 RM-Kontakte gebraucht. Das 4. Rückmelde-Modul ist für die Meldungen der Liftsteuerung und der Micro-Schalter verantwortlich.

Damit ist der eigentliche Bau des Loklifts abgeschlossen und wie man auf den Fotos sieht, hat er nun auch seine endgültige Position an der Anlage eingenommen. Was nun fehlt sind die Gleisverbindungen zur Anlage für An- und Abfahrt, die Ein- und Ausfahrtweichen, sowie die Integration in TrainController, denn Ziel ist es, dass TC vollautomatisch entscheidet und steuert, wann welche Züge in bzw. aus dem Lift fahren.

Der Bericht hierüber bleibt dem Teil 3 vorbehalten, dieser wird aber erst zu einem späteren Zeitpunkt erscheinen, denn für die Anbindung an TC gibt es zwar ein Konzept, aber es muss nun ausprobiert werden, inwiefern dies auch wie gewünscht funktioniert.

Unsere Foto-Galerie zu diesem Thema haben wir noch etwas erweitert. 

07.05.2020 Eigenbau eines Loklifts (1.Teil)

In unserem 3-teiligen Bericht, von dem wir heute den 1.Teil präsentieren, berichten wir über eine doch etwas ausgefallene Art eines Schattenbahnhofs, nämlich die in Form eines Lifts.

Unser Mitglied Carl Jaeger, dessen Anlage bisher über 2 Schattenbahnhöfe mit 4, bzw. 5 Gleisen verfügt, ging schon länger mit der Idee "schwanger", einen 3. Schattenbahnhof aufzubauen. das Problem war aber die Erreichbarkeit, denn hierzu hätte es einer Wendel bedurft, die aber auf Grund der Platzverhältnisse nur über einen 360mm Radius hätte verfügen dürfen. Außerdem hätte dieser Schattenbahnhof dann auch "nur" wieder 4 oder 5 Gleise gehabt.

Dann sah er "zufällig" die Anzeige der Fa. Digirail für deren "Loklift". Hierbei handelt es sich um einen Zugspeicher, bei dem komplette Züge in mehreren Etagen übereinander untergebracht werden.

Es wurde ein Angebot angefragt, aber dieses brachte ihn dann schnell und brutal auf den Boden der Tatsachen zurück, denn das Gerät sollte mehr als EUR 7000,- kosten.

Der Plan wurde aber nicht aufgegeben, und so reifte die Idee, einen derartigen Lift selbst zu bauen. Um das Ergebnis vorwegzunehmen: das Projekt ist gelungen, aber auf dem Weg dahin gab es viele Rückschläge.

Dank der Hilfe des MBC Vorsitzenden Peter Göllner wurde eine Zeichnung erstellt und die Vorarbeiten begannen. Folgende Parameter lagen dem Projekt zu Grunde:;

  • 3 Gleise mit je 1,7m Länge /Ebene
  • 7 Ebenen (also 21 Gleise gesamt)
  • Antrieb über Schrittmotor und Gewindespindel
  • Einbindung in das Programm TrainController

Das Grundgestell besteht aus 40 x 40mm Alu-Profilen, die mit Systemwinkeln untereinander verschraubt sind. Das Gestell welches die eigentlichen Gleisebenen trägt, besteht aus Alu-Profilen 20 x 20mm. Bei den Gleisebenen handelt es sich um Birke Multiplex Material, dieses wird seitlich rechts und links  mit Alu-Winkeln verschraubt. Diese Winkel dienen einerseits zur Stabilisierung, andererseits werden die Ebenen hierüber mit dem eigentlichen Gestell verschraubt.

Bei der Erstellung der Gleisebenen kommt es auf exakteste Maßeinhaltung an. Dies betrifft sowohl die Länge, als auch die Gleisverlegung, hier müssen die Abstände zueinander penibel eingehalten werden und dies muss in allen 7 Ebenen exakt gleich sein.Später müssen alle 7 Ebenen seitlich  und in der Länge exakt zwischen die Ein-und Ausfahrt-Gleise und deren Weichen passen. Der Abstand zwischen den Gleisen im Lift und den Ein- und Ausfahrtsgleisen darf keinesfalls mehr als 1,5-2 mm betragen, da sonst die Zugachsen in diese Lücke "fallen".

Eine besondere Herausforderung war der Antrieb. Dieser erfolgt beim Digirail-Lift über einen Getriebemotor, der das Gleisgestell mittels 2er Ketten, die sich rechts und links befinden, hebt und senkt.

Hier sollte ein anderer Weg gegangen werden, nämlich das Heben und Senken sollte über nur eine mittig angeordnete Gewindespindel erfolgen. Seitlich rechts und links wird das Gleisgestell von je 1 Linearführung mit Kugellagern spielfrei geführt.

Hierbei gab es viele Probleme verursacht durch die Instabilität, da der Erbauer das Gewicht von ca. 40Kg des Gleisgestells und die daraus resultierenden Stabilitätsprobleme der gesamten Konstruktion beim Bewegen stark unterschätzt hat.  Hier mussten immer wieder Versteifungen hinzugefügt werden, aber selbst dann tat sich der Antrieb, der eigentlich 80Kp bewegen kann schwer, weil kleinste "Verwindungen" der Konstruktion immer wieder dazu führten, dass der Antrieb klemmte.

An dieser Stelle trat eine gewisse "Denkpause" ein, in der mehrere Varianten  durchdacht wurden.

Eine Möglichkeit wäre gewesen einen stärkeren Antrieb zu verwenden, eine weitere 2 zusätztliche Linearführungen einzubauen.

Ein anderer Antrieb war die mit Abstand kostspieligste Möglichkeit, denn in diesem Fall hätte der Motor, dessen Controller, die Gewindespindel und auch das Netzteil getauscht werden müssen. Auch der Einbau zusätzlicher Linear-Führungen wäre nicht ohne größere konstruktive Änderungen möglich gewesen.

Die eigentlich sehr simple Lösung des Problems fand Carl Jaeger beim Einkauf im Supermarkt und hier bei der Fahrt mit dem Aufzug. Alle Aufzüge die wir heute kennen (auch die in Schiffshebewerken) sind auf Grund eines Tricks mit eigentlich verhältnismäßig leistungsschwachen Antrieben ausgerüstet: das Gewicht der Kabine wird durch Gegengewichte, die mit der Kabine verbunden sind, praktisch aufgehoben. Fährt der Aufzug nach oben, fährt das Gegengewicht nach unten. Dadurch muss der Antrieb prinzipiell nur das Gewicht der Personen im Aufzug bewegen, der Rest ist eigentlich gewichtslos.

Um es vorwegzunehmen, diese Idee brachte den Durchbruch. Das Gewicht des Gleisgestells von knapp 40Kg wird nahezu kompensiert durch zwei 15Kg Hantelgewichte. Diese sind rechts und links über Drahtseile mit dem Gestell verbunden und bewegen sich nach unten, wenn das Gestell nach oben fährt.

An dieser Stelle lassen wir den 1.Teil des Berichts enden.

Im 2.Teil werden wir über weitere Schritte zur mechanischen Fertigstellung und über den Auf- und Einbau einer Steuerung berichten.

Der 3.Teil wird noch etwas auf sich warten lassen und befasst sich dann mit der Einbindung des Loklifts in die TrainController PC-Steuerung der gesamten Anlage.

Die folgenden Fotos zeigen den Bauablauf, das Video zeigt die ersten funktionierenden Fahrversuche.




08.06.2019 Bau der Bahnsteige

Es ist schon einige Zeit vergangen, seit wir zum letzten Mal über die Anlage unseres Mitglieds Carl Jaeger berichteten, das wollen wir heute ändern. Der jüngste Bauabschnitt bezieht sich auf die Erstellung der Bahnsteige.

Die auf den nachfolgenden Fotos abgebildeten Bahnsteige sind komplett im Selbstbau entstanden. Basis für die Bahnsteig-Plattformen sind 10mm Sperrholzplatten. Diese wurden mit Treppen-Aufgängen, die aus dem Architektur-Modellbau stammen, versehen.

Die Sperrholzplatten wurden mit Gehweg-Platten der Fa. Auhagen belegt, die Bahnsteig-Kanten sind aus Gips und wurden mit Hilfe von Silikon-Formen gegossen.

Dann wurde die Plattformen bemalt und gealtert.

Die Träger für die Bahnsteig-Dächer wurden aufgezeichnet und aus 2mm Polystyrol-Platten ausgesägt. Bei den Dächern selbst handelt es sich um gewellte Polystyrol-Platten von Evergreen, die in der Dachmitte in H-Profile von Evergreen eingeklebt wurden.

Die Beleuchtung der überdachten Bahnsteigbereiche wurde mit Hilfe von handelsüblichen 12V-LED Stripes hergestellt, die in Online-Shops sehr preiswert zu beziehen sind. Hier kosten 3m Stripes mit 180LED´s unter 6 EUR. Diese können immer nach 3LED´s geteilt werden und sind auf Ihrer Rückseite mit einem selbstklebenden Band versehen, so dass diese leicht montiert werden können. Mit dünnen Kupferlackdrähten erfolgt die Verbindung der einzelnen Segmente. Das Foto "Bahnsteig-Beleuchtung" zeigt dies im Detail. Als Lichtfarbe wurde kaltweiß gewählt, weil dies der Beleuchtung mit Leuchtstoff-Röhren am nächsten kommt.

Für die Stand-Leuchten im nicht überdachten Bereich wurden sehr filigrane Leuchten mit einer Höhe von ca. 70mm und jeweils 2Lampenköpfen gewählt. Diese entstammen fernöstlicher Produktion und sind bei Ebay in diversen Shops sehr preiswert für ca. EUR10,- /10Stck. erhältlich.

Die Steuerung der gesamten Bahnsteig-Beleuchtung erfolgt wieder über einen ATTiny45 Microcontroller, dessen Ausgänge über MosFet-Transistoren verstärkt werden. Mit den auf dem Foto "Steuerung" zu sehenden Trimmpotentiometern kann die Helligkeit eingestellt werden. Der Microcontroller schaltet die Beleuchtungen am "Modell-Abend" ein und am nächsten "Modell-Morgen" wieder aus.

Als nächstes müssen die Beleuchtungen noch angeschlossen und das Umfeld der Bahnsteige gestaltet werden.

Wir werden wieder berichten, wenn die Beleuchtung in Betrieb genommen wird.


Die Modellbahn-Beleuchtung einer Mitglieder-Anlage

Zu der in unserem obigen Video gezeigten Modellbahn-Beleuchtung  möchten wir nachfolgend noch einige zusätzliche technische Informationen geben:

Raum-Beleuchtung:

-3 Stck. LED-Stripes - je 5m lang - 60LED´s/Meter - LED´s RGBWW

-Leistungsaufnahme14,4W/Meter

-Gesamtleistungsaufnahme 216W

-Spannung 24V

-Steuerung vom PC via Controller TC420

-Controller mit 5 Kanälen für RGBWW und ein Kanal z.B. für Steuerungsaufgaben

-jeder Kanal mit 24V/4A belastbar

Modellbahn-Beleuchtung:

-je nach Einsatz durch Led´s oder Glühbirnen (hauptsächlich Led´s)

-Steuerung mit je 1 Attiny45 Mikroprozessor/Gebäude, direkt in den beleuchteten Häusern eingebaut

-jeder Prozessor kann bis zu 5 "Zimmer" unabhängig voneinander steuern

Wie bereits im Video angesprochen hat unser "Modell-Tag" 37 Minuten. Er teilt sich also in ca. 19Minuten Nacht und 18Minuten Tag auf, hierin ist jeweils der Sonnenauf- und Sonnenuntergang enthalten.

Für jedes Gebäude gibt es einen individuellen Ablauf, mit dem der eingebaute Prozessor programmiert wurde.

Je nach Uhrzeit werden Räume, wie Werkstatt, Laden, Küche, Wohnzimmer, Bad etc. ein- und ausgeschaltet. Ab 22:30 bis ca. 24:00 erlöschen dann die Lichter in den meisten Häusern und gehen erst ab 06:00 Uhr wieder an, wenn die "Preiserlein wieder aufstehen".

Im Bahnhof, sowie im  BW bleiben die Lichter natürlich an, ebenso alle Straßenlampen. Ab ca. 07:00 morgens gehen die Lichter dann nach und nach wieder aus und bleiben bis zum Abend ausgeschaltet.

Die nachfolgenden Fotos zeigen den Controller der Raumbeleuchtung sowie einen Ausschnitt eines Led-Stripes, wo man die Led´s erkennen kann



Modellbahn-Anlage von C.Jaeger

 C.Jaeger gehört dem MBC Münden e.V. seit nunmehr 5 Jahren an. Wie viele unserer Mitglieder kam auch er kurz nach der Modellbau-Ausstellung zum MBC, nämlich der in 2012.

Die Anfänge der Anlage von C.Jaeger gehen auf das Jahr 2000 zurück. In den folgenden Jahren wurde der Anlagen-Fortschritt jedoch oft durch die berufliche Seite ausgebremst. Aus diesem Grund ist die Anlage auch nach 17 jähriger Bauzeit noch längst nicht fertig.

Diesbezüglich kommen jedoch einige Punkte hinzu, die insbesondere den Landschaftsbau immer wieder verzögert haben, wie z.B. die Steuerungs-Software, oder das Car-System.

Hier zunächst ein kurzer Anlagen-Steckbrief:

  • Abmessungen 
  • 2-gleisige Hauptbahn mit abzweigender 1-gleisigen Nebenstrecke
  • Hauptbahnhof (noch im Bau) mit 5 Durchgangs- und 2 Stumpfgleisen
  • Nebenstrecke mit 2-gleisigem Haltepunkt und Bergbahnhof (noch im Bau) mit 3 Durchgangsgleisen
  • 2 Schattenbahnhöfe mit 4 bzw. 5 Durchgangsgleisen
  • Betriebswerk(noch im Bau) mit Drehscheibe, 3 ständigem Lokschuppen, Bekohlungsanlage, Schlackengrube, Wasserkran etc.
  • Steigungen max. 3%
  • Gleis-System: 3-Leiter, Märklin K-Gleis
  • Car-System mit 2 Schattenparkplätzen - 2-spurige Strecke im Bereich Altstadt/Bahnhof - 1-spurige Strecke zum Haltepunkt und Weinberg
  • Car-System Fahrzeuge mit DCC Open-Car-Decodern über Funk 2,4Ghz gesteuert - Fahrzeugsteuerung erfolgt über Traincontroller-Street
  • Anlagen-Betrieb: komplett digital, fahren und schalten
  • Steuerung: Freiwald Traincontroller 8.0Gold

Dazu nun einige Fotos, die den derzeitigen Stand des Anlagenbaus wiedergeben:

 Diese Foto-Serie werden wir in unregelmäßigen Abständen fortsetzen. 

Demnächst werden wir hier ein Video über den Einsatz des Weinert-Hilfsbekohlungskranes zeigen.