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THEMA: DCC++EX: Motorshield 5A RailCom

THEMA: DCC++EX: Motorshield 5A RailCom
Startbeitrag
haba - 21.05.21 09:34

Umfrage-Ergebnis - Umfragezeitraum: 21. 05. 21 bis 04. 06. 21

Würdet ihr das kaufen?
Nee, sowieso kein Intresse an Selbstbauzentrale
20 Stimmen (60.61 %)

Ja, wenn es nicht mehr als EUR 30 kostet
5 Stimmen (15.15 %)

Ja, wenn es nicht mehr als EUR 50 kostet
4 Stimmen (12.12 %)

Nee, bin mit den Shields die es gibt zufrieden
2 Stimmen (6.06 %)

Ja, wenn es nicht mehr als EUR 40 kostet
2 Stimmen (6.06 %)


Insgesamt 33 Stimmen

So, ich denke ihr kennt jetzt DCC++EX: https://www.1zu160.net/scripte/forum/forum_show.php?id=1199383

Wir hatten schon lange keine Umfrage mehr

Da wir die DCC++EX entwickeln mit dem Angebot der sogenannten Motorshields nicht zufrieden sind überlegen wir ein eigenes zu bauen. Man mekt doch dass die eben nicht für die Moba sodern für andere Zwecke entwickelt wurden. Mal ist der Innenwiederstand zu hoch für RailCom, mal ist das Kurzschlussverhalten für eine Moba nicht anwendbar. Doch ist wie üblich wenn man sich sowas überlegt kommt die Frage, was lohnt sich da, ist das überhaupt ekonomisch drin? Ich befasse mich eigentlich auch lieber mit Software, da muss man nicht Geld vorstrecken für etwas das dann vielleicht nur Elektroschrott ist.

Das Motorshield ist also der Boosterteil der Zentrale in dem die ganze "dumme" Kraftelektronik sitzt. Die ganze "Intelligenz" wird auch weiterhin in einem Standard Mikrokontroller sitzen, in der ersten Version ein Arduino Mega 2560. Man muss die Teile noch zusammenstecken und die Firmware muss auf den Arduino, dann hat man eine Zentrale. Das Motorshield soll folgendes können:

* 2 unabhängige Kanäle (also fahren und programmieren gleichzeitig oder 2x fahren)
* 5A per Kanal (naja, die MOSFETS werden so gewählt dass sie bedeutend mehr abkönnen, aber wegen den Leiterbahnen auf 5A gedrosselt)
* Schutz vor Selbstzerstörung (auch wenn man was "dumm" anschließt)
* RailCom Lücke wählbar
* RailCom Detektor
* "Open", also mit Schaltplan

Der RailCom Detektor ist gedacht dass man ihn beim Programmieren anwenden kann. Weil für Automatikbetrieb bräuchte man ja einen per Gleisabschnitt und so viel ist auf dem Shield nicht drauf. Das Teil kann man natürlich auch als H-Brücke für irgendwelche Roboter anwenden, dann wäre aber der RailCom Teil für die Katz.

Macht euch über die Preise keine Illusionen. Ein "olles" Standardshield kostet um die EUR 25 und ein Shield mit MOSFET bestimmt EUR 45. Und da sind die Stückzahlen größer. Achja, wenn ihr meint "so ein Shield hat schon jemand vor euch gemacht" dann sagt es mit auch. So, jetzt kommentiert mal fleißig ob das ein guter Gedanke war oder sowieso nur alles Mist.

Grüße,
Harald.

Hallo Harald,

bei einem passenden Shield wäre ich dabei, gerne! Nur eine kleine Bitte : Plant doch gleich passende Anschlußterminals ein, damit man auch vernünftige Kabelquerschnitte mit Aderendhülsen nutzen kann. Bei den verfügbaren Motor Shield ist die die Klemme der limitierende Faktor, Aderendhülsen passen schon mal gar nicht mehr...


LG - Tom
Hallo Harald,

nach dem gescheiterten Firebox-Projekt kann ich die Motivation verstehen. Aber dadurch, daß bekanntlich die Teilnehmer auf ihrem Geld sitzengeblieben sind, ist es für so ein Projekt – zumindest als Kickstarter – natürlich schwierig.

Ich hatte mir auch mal tatsächlich (rein theoretisch) überlegt, wie ich denn so ein Shield konstruieren würde. Ich hatte mir dabei die Frage gestellt, ob ein Strom-/Spannungsmesser, ein Gleichrichter/Glättungskondensator oder gar ein regelbarer Step-Down-Converter eine sinnvolle Ergänzung wäre. Vielleicht könnte man damit zusammen auch eine interessante Lösung für Analogbahner schaffen (Impulsbreiten-Modulation mit variabler Spannung kombiniert?).

Auch z.B. noch ein Spannungsregler für die Versorgung des gewählten Microcontroller-Boards wäre integrierbar, was aber allein schon wegen der Spannung problematisch wäre (3,3V vs. 5V).

Der Verpolungsschutz via MOSFET ist sicher eine gute Sache.

Allerdings: Je mehr, je teurer wird das. Vielleicht ist dann die Konzentration auf das Wesentliche doch der richtige Ansatz.

Klaus
Hi,
ich würde es auch als Booster verwenden, wenn denn die Kurzschlussmimik eine dI/dt- Charakteristik hätte. Also nicht bei einem Schwellwert abschalten, sondern wenn zu viel Delta-Strom in zu kurzer Zeit... Und dann bitte aus gehen und nicht Pulsen.

VG, Steffen
Zitat - Antwort-Nr.: | Name:


ich würde es auch als Booster verwenden, wenn denn die Kurzschlussmimik eine dI/dt- Charakteristik hätte. Also nicht bei einem Schwellwert abschalten, sondern wenn zu viel Delta-Strom in zu kurzer Zeit... Und dann bitte aus gehen und nicht Pulsen.


Also sowas macht ja nicht das Shield sondern der Mikrocontoller. Auf dem Shield ist absichtlich nur "dumme" Logik die von der Selbstzerstörug schützt. Wenn jemand superintelligente Kurschlusserkennung programmieren will hab ich nix dagegen. Derjenige muss sich halt dann auch überlegen wie man das konfiguriert ohne da ein totales Konfigurationschaos zu bekommen, bei dem dann keiner mehr durchsteigt. Denn was nach dem Abschalten passieren soll (wieder ein oder nicht und wie lang und bla bla bla), da wollen garantiert nicht alles Anwender das gleiche, soviel haben uns unsere Anwender schon erzählt. Zur Zeit pulst die Logik, aber nicht konstant sondern zuerst kurz und dann mit immer länger werdenden Pausen bis man bei "<0.1s an" und "10s aus" angelangt ist.

Nur-Booster-Software haben wir noch nicht geschrieben aber wenn man genügend von DCC++EX wegstreicht bleibt eigentlich ein Booster übrig. Freiwillige vor

Grüße,
Harald.
Über Anschlüsse: Ich glaub die Amerikaner planen gerade mit Schraubklemmenblock für AWG16. Bekommt man da noch 1,5 Quadrat rein? Ich hab schon gesagt: Nehmt lieber AWG15 wenn geht (Platz? Ich weiss nicht).

EDIT meint ENTWARNUNG: AWG12 wird jetzt geplant. Das sollte reichen.

Grüße,
Harald.



Hallo Harald,

wenn ein Shield neu designt wird sollte wohl Platz da sein... AWG16 ist schon zu klein und bei 15 wohl nur ohne Aderendhülse. Also wenn ich die Wahl habe, kommen flexible Litzen ohne Hülse nur in Wago - Klemmen, alles andere nur mit!


LG - Tom
Hallo,
AWG16 ist 1,5 qmm und AWG 14 dann 2,5 qmm. So ist es zumindest bei den zu erwerbenden Multinorm Einzeladerleitungen.
Wenn man eine quadratisch pressende Zange sein eigen nennt sollte 1,5 in die AWG16 Klemme passen.

Grüße Jörg
Zitat

Also sowas macht ja nicht das Shield sondern der Mikrocontoller.



Trotzdem muß das Shield ja erst mal für eine Strommessung vorbereitet sein. Zumindest ein Analogsignal mit der entsprechenden Spannung proportional zum Ausgangsstrom muß dann an einen Pin des uC geführt sein, der dann AD Wandlung macht usw.


Abstimmen kann ich leider nicht, denn "meine" Option ist nicht dabei: Ein Shield was Analog & Digital kann. Eine reine Mosfet H-Brücke ist für den Analogbetrieb für mich keine Option, da man mit z.B. +/- 15V PWM einige Modelle recht schnell ermordet ( Arnold Köf z.B. ).

Zitat


Der RailCom Detektor ist gedacht dass man ihn beim Programmieren anwenden kann.



Warum nicht separat auf eigene Leiterplatte, damit man ggf. auch viele davon nutzen kann?


Gruß
Klaus
Zitat - Antwort-Nr.: | Name:


Trotzdem muß das Shield ja erst mal für eine Strommessung vorbereitet sein. Zumindest ein Analogsignal mit der entsprechenden Spannung proportional zum Ausgangsstrom muß dann an einen Pin des uC geführt sein, der dann AD Wandlung macht usw.


Ja, das ist so der Plan. Der Mega hat ja genug AD Wandler, man muss halt alles was man messen will auf 0-5V konvertieren (Auflösung 1024) so das man gescheite Messwerte bekommt und am Besten mit Begrenzung damit auch die Eingänge nicht abrauchen (der mag überhaupt nicht >5V).

Zitat - Antwort-Nr.: | Name:


Warum nicht separat auf eigene Leiterplatte, damit man ggf. auch viele davon nutzen kann?


Anderes Projekt sag ich mal. Dann zusammen mit einem ESP32 oder so.

Eine reine H-Brücke und 15V würde ich Analogloks auch nicht antun. MIt 10V-12V gehts wenn man nicht so Mimosen wie die Köf dabei hat. Ha, du brauchst eine H-Brücke und einen Linear oder DC-DC Regler. Zuerst mit dem DC-DC auf 8V runterregeln und Pulse von 0-100% und dann wenn die 100% erreicht sind den DC-DC von 8V auf 12V raufregeln. Wie der Übergang am besten passt muss man ausprobieren. Da musst ein anderes Programmierprojekt aufmachen mit etwas anderer HW. Da GPL kannst du ja gern Teile von DCC++EX nehmen die dir gefallen.

Grüße,
Harald.
Seufz, jetzt wollen die am anderen Ende des Teichs auch gern den RailCom Detektor wegrationalisieren weil das wär kein "selling point". Da merkt man wieviel Digitrax durch ihre Kombination von Marktdominans und RailCom-Verneinung kaputt gemacht haben.

Ja, wenn nicht RailCom, welchen "selling point" hätte denn dann so ein Shiled gegenüber der billigen falsch designten (merkt man ja erst später) H-Brücken aus China? Oder was meint ihr, was wäre ein oder mehrere "selling points" eines Motor Shields?

Grüße,
Harald.
Was ist eigentlich mit dem BTS 7960? Ich habe ihn als "Booster" im Einsatz (DCC++ Ex), allerdings nutze ich kein Railcom. Aber mittels Sense Anschlüssen und OP IC könnte sowas doch ausgewertet werden, oder liege ich da falsch?
Mit dem BTS7960 kann man fahren, aber für Acks auf dem Proggleis ist glaube ich der eingebaute Sense zu grob, also zu große Ungenauigkeiten bei sagen wir mal um die 20-60mA. RailCom kann man an Sense auch nicht dranhängen würd ich mal raten, aber mein Gebiet ist die Software. Aber für Kurzschlussmeldung ab 3A oder mehr (nach oben ja recht offen) reicht der Sense. Ob man dem BTS7960 Pärchen auch ne RailCom Lücke beibringen kann - wenn es so verkabelt ist dass es  "Brake" kann, dann sollte das zumindest gehen.

Grüße,
Harald.
Man kann doch das eine tun, ohne das andere zu lassen!
Vor allem soll es doch ein Open-Projekt sein...
Also würde ich vorschlagen, die Platine komplett mit RC-Detektor zu designen und eben zwei Bestückungsvarianten anbieten.
Falls die Community nicht mitzieht: forken!

Grüße
Daniel
Ja, ist ein Open-Projekt Daniel. Ich versuch ja gerade den, der das Design macht zu überreden es so zu machen (also die Leiterbahnen erst mal mit drauf hauen um dann auch einen Prototyp zu haben mit dem man alles testen kann. Ich zieh aber schon genug am Softwarestrang. Am Hardwarestrang darf jemand anderes ziehen und forken - nee also Vermehrung durch Teilung ist nicht immer ein gutes Konzept

Grüße,
Harald.
Mal sehen, wenn ich demnächst mal etwas mehr Zeit habe, teste ich mal ein bisschen mit besagtem 7960 rum und schau mal, ob man Sense mit den 20-60mA erkennen kann. Müsste eine Frage der Dimensionierung des OP bzw. seiner Beschaltung sein. Ich werde aber erst gegen Ende Juni dazu kommen.
Gruß Holger

Was mir bei den BTS7960 nicht so gefällt ist
Zitat - Antwort-Nr.: | Name: Datenblatt


4.4.6 Current sense ratio
bis zu 14000 bei IL = 5 A


und keine Angaben unter 5A, oder?

So was aus dem Sense wirklich rauskommt bei 20mA steht wohl nirgends. Einen eigenen GND Pin zum Messen vom Mosfet hat das Teil ja nicht. Doch könnte man mit einem Shunt von 0.05 Ohm oder so die totale Stromaufnahme messen per Halbbridge aber dazu müsste man bei den fertigen Platinen mit den Dingern drauf erst mal was auftrennen. Also nicht so ganz Plug-and-Play.

Grüße,
Harald.
Hallo Harald,

gibt es was neues von eurem Motor Shield? Auf dem Discord bin ich dazu irgendwie gar nicht fündig geworden - vielleicht habe ich mich da aber auch nur zu doof angestellt


VG - Tom
Das um die 5A Motorshield speziell für uns Modelleisenbahner wird es wohl bald geben, aber der die macht sitzt in Canada. Ob es Sinn macht die in die EU zu bringen - fraglich. Vielleicht kann er die irgendwo in der EU in Auftrag geben so dass sie dann von der EU aus gemacht und geliefert werden,  ich kenn mich da nicht so aus was es für Dienstleiter gibt die sowas machen und zu welchem Preis.

Der Weg heute zu mehr "Umpf" ist eine externe Mosfet H-Brücke die über eine Handvoll Kabel angeschlossen wird.

Grüße,
Harald.
Zitat - Antwort-Nr.: | Name:


aber ein Power-Shield zum Aufstecken wird für DE schon angeboten


Welches meinst du da jetzt? URL? Falls du das Pololu meinst, das hat diverse Probleme.

Grüße,
Harald.
Elna & Harald,

da habt ihr mich bzw. meine Intention hinter dieser Frage jetzt falsch verstanden: Dass es shields mit mehr Power bereits gibt ist mir durchaus bewusst. Ich hatte aber explizit nach diesem hier gefragt, weil ich zum einen Railcom mal ausprobieren möchte; ob es toll ist oder mir irgendwas bringt weiß ich noch nicht, aber deswegen würde ich es ja gerne mal testen

Zum anderen bin ich nur ungerne ein Leecher, der nur von der Leistung der anderen profitieren möchte. Meine Kenntnisse sowohl in Hardware wie auch in Programmierung reichen nicht wirklich aus, um effektiv mitzuarbeiten - reicht wohl gerade so zum Tinkerer. Aber wenn in der Community eine passende Hardware entwickelt wird kann ich so wenigstens mal irgendwie beitragen, etwas vom Verkaufserlös wird ja hoffentlich irgendwo beim Team hängen bleiben.

Die angepeilten 5A sind für mich kein Argument für dieses shield, die 2A die meines kann reichen mir in absehbarer Zeit völlig aus.


VG - Tom


Tante Edit hat sich ein i aus dem Text geholt, sie meinte das braucht es da nicht - sind so auch noch genug drin...
Das Problem mit dem BTN7960B auf dem Shield ist der Stromfühler. Bei 60mA (Ackpuls Decoder) liegen dann auf dem Analog in des Arduinos 0.0044V (60mA/8500*634Ohm) Bei Vref=5V macht da der ADC noch keinen Mux. Wenn man Vref auf 1.1V runterstellt dann vielleicht (wäre dann 4 von 1024 des ADC).

So, nee, ich find das nicht so geeignet für das was wir wollen.

RailCom Lücke: Da es keinen Eingang für "Brake" gibt müsste man die Logik selber bauen oder in Software lösen. Also ganz klar nicht "zusammenstecken, losfahren".

Grüße,
Harald.
Hallo,

ich verstehe das Problem nicht ganz. Wenn ich soetwas permanent machen wollte, würde ich mir Controller und H-Brücke mit Breadboard-kompatiblen Pins besorgen, sowie eine Leiterplatte, die von der Struktur her wie ein Breadboard aufgebaut ist (läuft gerne unter dem Stichwort Perma-Proto Breadboard PCB). Dort Sockelleisten auflöten, Verbindungskabel einlöten, Boards draufstecken.

Klaus
Es gibt immer noch Anwender die über so eine Hürde (auch wenn du da kein Problem siehst) nicht drüberkommen.

Und es ist wirklich schwer eine gescheite H-Brücke mit MOSFET und genauem Stromfühler aufzutreiben - die meisten scheinen nur an der ungefähren Stromstärke so ab 1A (nach oben am liebsten keine Grenzen) intressiert zu sein.

Grüße,
Harald.
Hallo Harald,

was die Stormmessung betrifft: Vielleicht helfen da so Bausteine wie der INA234 und Kollegen von TI mit Auflösungen zwischen 12 und 20 Bit und per SPI oder I2C auslesbar, die man vor die H-Brücke hängt. Irgendeine Variante hatte sogar einen programmierbaren Ausgang für eine Schwellwert-Überschreitung. Zudem hatten wir ja auch schon diese Schaltung des Japaners gesehen, der die Strommessung mittels eines Hall-Sensors realisiert hatte.  Die INA-Chips werden auch teilweise als Breakout-Boards angeboten, z.B. https://www.adafruit.com/product/904.

Klaus
Ich glaube nicht das gerade das Beakout-Board noch lieferbar ist. Auch muss so ein Breakout Board an der richtigen Stelle de H-Brücke eingeschleift werden. Das ist bei manchen Shields leichter, bei anderen mit Lötarbeiten verbunden (sonst misst man 2 H-Brücken auf einmal). Aber wenn ihr eigene Lösungen habt die funktionieren, dann zeigt sie doch bitte vor zum Nachbauen.

Grüße,
Harald.
Nein, ich kann nichts zeigen. Zum Einstieg experimentiere ich gerade in eine etwas andere Richtung. Der Baustein ist mir nur bei meinen Recherchen begegnet.

Klaus

Nachtrag: Der Baustein kann die Strommessung auch an der Versorgungsspannung durchführen (und dann dort auch gleichzeitig die Spannung messen). Bislang haben alle H-Brücken, die ich mir so angeschaut habe, einen extra-Versorgungsanschluß für die H-Brücke, manche erzeugen ihre eigene Versorgungsspannung daraus, aber der Verbrauch dürfte da nur minimal sein. Daß man da größere "parasitäre" Verbraucher mitmißt, halte ich für unwahrscheinlich. Was ich mir noch nicht angeschaut habe, ist, wie das mit der Geschwindigkeit und dem Timing ist (daß man also im richtigen Moment mißt).



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