SpaßCAN – Anleitung

Die vollständige Bedienungsanleitung kann zum Einrahmen auch hier heruntergeladen werden.

  SpaßCAN Komplettanleitung

 

Liebe Freundinnen, liebe Freunde der gepflegten Modellbahnerei,

im Folgenden möchten wir Euch unser SpassCAN – System zur Überwachung  jeglicher Sensorik auf Modellbahnanlagen  vorstellen. Da wir und das namengebende Spassbahnforum aus dem Großbahn-/Gartenbahnbereich kommen, bezieht sich alles hier Gesagte auch auf die große Spur, dennoch ist das System, eventuell mit Modifizierungen, natürlich auch in anderen Spurweiten einsetzbar.

Insgesamt handelt es sich um ein Open Source Projekt, das hier der Öffentlichkeit preisgegeben wird, will sagen: Ihr baut und setzt alle Module, Software wie Hard-ware, auf eigene Gefahr ein. Sollte sich also Eure gesamte Anlage bei Einsatz unserer Module in ein blaues Wölkchen aus Qualm und Atomstrom auflösen, dann macht uns bitte nicht dafür verantwortlich! Alles, was wir hier vorstellen, funktioniert auf unserer Anlage; das bedeutet aber nicht, dass es fehlerfrei auch bei Euch funktioniert muss (, obwohl wir natürlich schon davon ausgehen).

 

  1. Wer braucht das SpassCAN-System?

Um es gleich vorweg zu sagen: Dies ist nichts für Analogfahrer und nichts für Modellbahner, die noch nie mit einer gewissen Automatisierung Ihrer Anlage geliebäugelt haben.

Wer jedoch bereits mit Steuerungsprogrammen wie RocRail, Traincontroller, Railware o.ä. experimentiert hat, der weiß, dass der steuernde Computer, da blind und unwissend, über die Situation auf der Anlage per Rückmeldung von besetzten Gleisen auf dem Laufenden gehalten werden muss. Da kommt das SpassCAN-System ins Spiel, nur SpassCAN kann noch wesentlich mehr …

  • Warum CAN und nicht vorhandene Rückmeldesysteme?

Die Rückmeldung der Gleiszustände erfolgt heute auf den meisten Anlagen unter Einsatz des S88 Busses, bzw. über Littfinskis HSI, welches aber auch nur eine Zusammenführung von bis zu drei S88 Strängen ist.

Worin liegen aber die Vorteile des CAN-Busses?

  • die Buslänge bträgt bis zu 500m, das sind Strecken, die auch im Gartenbahn-bereich schwerlich zu erreichen sind
  • hohe Busgeschwindigkeit, in der langsamsten Ausführung, die wir verwenden, da sie die größte Leitungslänge erlaubt, 128Kb/Sec, was ein Vielfaches der S88 Geschwindigkeit ist
  • geringe Fehleranfälligkeit, zum einen durch die Hardware, zum zweiten durch das verwendete Protokoll und zum dritten durch die Bidirektionalität, d.h. an-geschlossene Module und die Zentrale vergewissern sich, ob ihre       Nachrichten angekommen sind und richtig verstanden wurden. So werden Übertragungs-fehler weitgehend vermieden
  • universell einzusetzen; der SpassCAN-Bus kann nicht nur zur Gleisrück-meldung genutzt werden, sondern auch für jede andere denkbare Sensorik. Wir haben bereits einen RFID-Leser und Helligkeitssensoren integriert und denken über viele andere Anwendungsmöglichkeiten nach. Sollte jemand noch zündende Ideen haben, immer raus damit, möglich ist (fast) alles …
  • die Bauteile sind preiswert; denn da es sich um einen in der Industrie, vor allem im Automobilbau, durchgesetzten Standard handelt, sind die Komponenten reichlich vorhanden und preiswert zu erwerben
  • Und was ist der CAN-Bus überhaupt?

Wer es gern technisch mag, den verweise ich zu dieser Frage auf Wikipedia, für uns Ottonormalbahner reicht es zu wissen, dass der CAN-Bus aus einer Zentrale und vielen Modulen besteht, die alle hintereinander an einem Kabel hängen. An beiden Enden wird das Kabel mit einem Abschlusswiderstand begrenzt. Auf besagtem Kabel melden die Module nun also ihre Erkenntnisse an die Zentrale. Z.B. wenn ein Gleisabschnitt besetzt wurde, eine bestimmte Lok einen bestimmten Punkt passiert oder die Lichtverhältnisse langsam das Einschalten der Wagenbeleuchtung erforderlich machen. Weil wir es hier mit einem „Multimaster“-Bus zu tun haben, werden die Module nicht von der Zentrale abgefragt, sondern jedes meldet selbständig jede Änderung seines Zustands. Da nun aber den Modulen je nach Wichtigkeit eine unterschiedliche Priorität zugeteilt wird, die Wagenbeleuchtung ist nicht so wichtig wie die Verhinderung eines Zusammenstoßes, werden die Ereignisse in der Reihenfolge ihrer Wichtigkeit von der Zentrale abgearbeitet.

  • Was braucht man für den Einsatz auf der Modellbahn?

Zunächst braucht man natürlich einen Computer mit einem Steuerungsprogramm wie zum Beispiel RocRail. Auch andere Steuerungsprogramme wie Railware, Train Controller etc. funktionieren, wenn man den SpassCan mit der HSI Emulation betreibt. Dies macht allerdings nur den halben Spaß, da das System dann eben nur zur Gleisbesetztmeldung genutzt werden kann. Zur vollen Ausnutzung aller Möglichkeiten muss nämlich das RASCII Protokoll unterstützt werden, und das kann (logischerweise) bis jetzt nur RocRail, aber vielleicht werden ja noch ein paar andere „Softwareriesen“ folgen.

Wenn der Computer läuft, benötigen wir ein Interface, d.h. einen Dolmetscher zwischen dem CAN-Bus und dem Steuerungscomputer, kurz eine weitere Platine, bei uns ein Arduino-Nano, der für ein paar Euro (maximal zehn) bei den bekannten Quellen zu erstehen ist. Die übrige Funktionalität erbringt die Interface-Platine. Das Programm dazu gibt es bei uns, gratis, die Gewährleistung dazu nirgends, siehe die Einleitung oben, aber gemeinsam kriegen wir das Ding schon zum Laufen! Um das ganze Konstrukt mit Strom zu versorgen, ist noch ein beliebiges Netzteil/Trafo zwischen 12 und 18 V DC oder AC erforderlich.

Alle übrigen Busteilnehmer, sprich: Module, werden nach Wunsch und Bedarf ergänzt. Zur Zeit gibt es Gleisbesetztmelder für 16 bzw. 24 Meldeabschnitte, RFID-Melder und S88/CAN Adapter. Allen ist gemeinsam, dass man bei Ihnen selbst Hand anlegen muss, denn es gibt sie nur als Bausatz. Somit heißt es den Lötkolben anheizen und los geht es mit dem fröhlichen Modulebraten, selbstverständlich gemäß der Bau- und Lötanleitungen.

  • Welche Kabel müssen auf der Anlage zusätzlich verlegt werden?

Diese Frage ist mit einem eindeutigen „kommt drauf an“ zu beantworten. Klar, man braucht das Kabel für den CAN-Bus. Beginnend beim ersten Modul, in der Regel dem Interface (muss aber nicht!) und endend beim letzten Modul. Merke: Vom Hauptkabel abzweigende Stichstrecken  sind nicht erlaubt! Außerdem muss natürlich von den Modulen aus eine Verkabelung je nach Art und Zweck erfolgen. In jedem Fall muss der Verlauf der Verkabelung sorgfältig geplant werden, nachträgliche Änderungen sind zwar jederzeit möglich, doch gerade im Garten auch mit einem erheblichen Aufwand verbunden, „drum prüfe, was Du auf ewig verbindest!“

Wie bereits weiter oben erwähnt, sind an beiden Enden des Buskabels Terminierungswiderstände vorzusehen. Beginnt der Strang mit dem Interface, ist auf dieser Seite nichts weiter zu tun, denn auf der Platine sind die entsprechen-den Widerstände bereits vorhanden. Wenn man diese jedoch brückt, kann das Interface auch an beliebiger Stelle im Strang eingebunden werden.

2. Die Busmodule:

SpaßCAN – Interface

SpaßCAN – Melder16

SpaßCAN – Melder24

SpaßCAN – S88

SpaßCAN – RFID

 

3. Programmierung (SpaßCAN Basic)

Die Programmierung der Busmodule geschieht über ein angeschlossenes Interface mit dem Tool ‚SpaßCAN Basic’. Das Programm kann hier heruntergeladen werden.

SpaßCAN – Basic

 

4. Rückmeldeschaltungen

Eigentlich sind der Fantasie kaum Grenzen gesetzt. Ziel des Anschlusses der SpaßCAN Melder sollte immer sein, dass die LED im Optokoppler leuchtet (sieht man nicht). Außerdem sollte die LED auch nicht kaputt gehen, weshalb man einen Widerstand vorsehen sollte.

 

  • Die Diode

Ganz klassisch, kann man die Belegung seiner Gleise über den Stromverbrauch der Züge messen. Hierzu werden in jede Polaritätsrichtung je zwei Dioden zusammengeschaltet:

 

Bauartbedingt fällt je nach angelegtem Strom an der Diode eine gewisse Spannung ab, die dann durch die LED fließt und sie zum leuchten bringt. Da die abfallende Spannung an einer Diode typischerweise bei 0,7V liegt, benötigt man zwei in serie, um die LED zu betreiben. Aus diesem Konzept ist eine handliche Platine entstanden, die Dioden mit bis zu 6 Ampere Dauerstromfestigkeit aufnehmen können.

Je nach Melder ist ein Widerstand zwischen 60Ohm und 100 Ohm bereits auf der Melderplatine verbaut. Daher kann man einfach frei drauflosverkabeln. Wie auch die Melder, sind die Dioden zu vier Ausgängen zusammengeschlossen, mit einer gemeinsamen Zuleitung.

5. RocRail

Als Steuerungssoftware kann derzeitig für den vollen Funktionsumfang ausschließlich RocRail genutzt werden.

 

  • Rocrail SpaßCAN-Einrichtung

Das SpaßCAN Interface wird in RocRail als zusätzliche Zentrale in den RocRail-Eigenschaften eingerichtet. Hierfür muss der entsprechende Schnittstellentreiber installiert sein.

Datei -> RocRail Eigenschaften

Tab: Zentrale

Neue Zentrale vom Typ ‚rascii’ hinzufügen

In den Eigenschaften der neuen Zentrale den korekten Port des Interfaces auswählen (bei Windows ein COM-Port) und Baudrate auf 9600bd sowie Hardwarehandshakes auf ‚none’ stellen.

Bestätigen mit ‚OK’ und im Anschluss RocView und RocRail Server neu starten.

 

  • RocRail: Rückmelder einrichten

Derzeitig werden die Rückmelderadressen in zwei byte-Länge gemeldet. Hierbei entspricht die Portnummer dem unteren Byte und die Moduladresse dem oberen Byte.

Wird ein Rückmeldeereignis ausgelöst, wird in Rocrail die Bytefolge: 05 MM PP SS in hexadezimal ausgegeben. MM: Moduladresse (über CV16 zu festzulegen). PP: Portnummer (Anschluss am Rückmelder) SS: Status (00 oder 01)

In den Einstellungen eines Rückmeldekontaktes in Rocrail wird unter dem Tab ‚Schnittstelle’ nun die Adresse des Ports aus den Werten MMPP eingetragen. Hier allerdings in dezimalschreibweise.

Hilfe: Rechner-App (Darstellung: Programmierer) Umrechnen zwischen Hex und Dez

Beispiel: Moduladresse: 17 (0x11). Portnummer: 5 (0x05) – Rückmelderadresse: 4357

Die Schnittstellenkennung wird auf die zuvor eingerichtete rascii-Zentrale eingestellt und der Rückmeldekontakt als Sensor bzw. RFID konfiguriert.

zur übersichtlicheren Umrechnung der Portadressen, wurde mir von Hans-Joachim Lemke ein Excelsheet zur Verfügung gestellt, mit dessen Hilfe die Einrichtung in RocRail nochmals etwas schneller von der Hand geht.

  Portadressvorschau