Marklin C-rail wissel aansturing op een klein budget

Geplaatst Op: maandag 05 februari 2024, 17:39:16

Samen met mijn kinderen ben ik een kleine (135x100) Marklin - Pfiffige Kleinanlagen (ab MM 01/2019) digitale baan aan het bouwen. Op de trein decoders na, maak ik alle elektronica/software zelf, en op een zo'n klein mogelijk budget. Voor de lol leek het mij leuk om de elektronica voor de wissels zelf te ontwerpen. Ik heb dit gedaan op basis van de goedkoopst mogelijke onderdelen en een eigen ontwerp. In een oplage van 5 stuks kom ik in onderdelen uit op zo'n 5 euro per wissel. Om de aansturing zo eenvoudig mogelijk te maken heb ik in aansturing gekozen voor een PWM servo signaal en kan dus in combinatie met bijv. een enkel PCA9685 boardje 16 wissels tegelijk aansturen (de 'baan' heeft er slechts 3

). In een Amerikaans trein forum kwam ik een post over kleine stepper motortjes tegen, deze zijn zeer stabiel, gebruiken niet teveel stroom en zijn stil. Ik gebruik een Puya ARM Cortex M0 processor (15ct per stuk) om de duty cycle van het PWM signaal uit te lezen en de stepper motor aan te sturen.

Zojuist versie 1.0 in elkaar gezet, het lijkt goed te werken. Mocht iemand meer informatie willen, dan hoor ik het graag.
Groet, Alexander

Re: Marklin C-rail wissel aansturing op een klein budget

#2

Geplaatst Op: maandag 05 februari 2024, 17:43:39

Ik denk dat hier zeker leden zijn die veel interesse hebben. Vertel vooral verder!

Re: Marklin C-rail wissel aansturing op een klein budget

#3

Geplaatst Op: maandag 05 februari 2024, 17:53:36

Hoi Alexander,
Leuk om te zien. Hoe kom je aan het plaatje waarmee de aandrijving in het wissel bevestigd is?

Re: Marklin C-rail wissel aansturing op een klein budget

#4

Geplaatst Op: maandag 05 februari 2024, 19:42:46

Laatste wijziging: maandag 05 februari 2024, 20:01:54 door wichers

@AlbertG, dat is de printplaat zelf. Deze is slechts 0.8mm dik en past in combinatie met de stepper motor exact onder de gehele wissel. De 3.3v stepper motor (10mm radius) is 5mm x 18mm, dus erg klein en is met schroeven bevestigd aan de printplaat, dit zorgt ook voor stevigheid van de print zelf. Voor de motortjes was ik slechts 94 cent kwijt (die oranje chinese website). De FPC (oranje kabel van de motor) is direct aan de print gesoldeerd. Het is niet nodig om een inkeping, of een andere voorziening in de bodem te maken.

Een stepper motor stuur je aan door een bepaald bit patroon naar de motor te sturen. Vandaar het gebruik van een extra microcontroller welke het PWM signaal mogelijk maakt en het bit patroon genereerd. Ik heb in het ontwerp ook een voltage regulator meegenomen, zodat je het geheel met +-5V het geheel kunt aansturen, voor mij een extra beveiliging en garantie dat de microcontroller en stepper motor niet warm gaan lopen. Normaal gesproken heb je iets van een schakelaar nodig om te weten in welke positie de wissel staat. Bij deze motortjes kan het geen kwaad om ze door te laten draaien, dit is uitgebreid getest en besproken in het Amerikaanse forum. Bij het opstarten van de baan bepaal je vooraf in welke stand de wissel staat, en laat je hem daarheen bewegen, zo weet je de positie. Mijn software en implementatie is compleet anders, maar ik gebruik exact hetzelfde algoritme als wat in dat forum topicbeschreven staat. In dat topic zijn ook testen gedaan waarbij de motortjes dagen achter elkaar heen en terug gaan. Op 3.3v worden ze niet warm en blijven ze erg stabiel.

Re: Marklin C-rail wissel aansturing op een klein budget

#5

Geplaatst Op: maandag 05 februari 2024, 20:30:06

Mooi gedaan!

Meine

Re: Marklin C-rail wissel aansturing op een klein budget

#6

Geplaatst Op: maandag 05 februari 2024, 21:54:06

super !

Re: Marklin C-rail wissel aansturing op een klein budget

#7

Geplaatst Op: maandag 05 februari 2024, 23:30:33

Gaan we volgen!

Re: Marklin C-rail wissel aansturing op een klein budget

#8

Geplaatst Op: maandag 05 februari 2024, 23:43:29

Bij het technische gedeelte ben je mij kwijt maar echt super knap en zeer interessant!

Mvg Stephan

Re: Marklin C-rail wissel aansturing op een klein budget

#9

Geplaatst Op: dinsdag 06 februari 2024, 07:57:18

Bedankt voor de toelichting. Waar kan ik die printplaat kopen? Of moet je die zelf laten maken?

Re: Marklin C-rail wissel aansturing op een klein budget

#10

Geplaatst Op: dinsdag 06 februari 2024, 08:20:50

Je project ziet er zeker interessant uit. Met even een korte blik op het forum dat je hebt gelinkt, zie ik een toepassing op basis van ESP32.
Dat zou ook kunnen betekenen dat deze aandrijvingen ook met Arduino of PI kunnen worden aangestuurd.

John (VT601)

Re: Marklin C-rail wissel aansturing op een klein budget

#11

Geplaatst Op: dinsdag 06 februari 2024, 08:35:21

@AlbertG, printplaten heb ik laten maken, maar zelf de componenten op gesoldeerd. In het ontwerp zitten best een aantal 0402 SMD componenten (0,4mm x 0,2mm), goed kunnen solderen is wel een vereiste.

@VT601, jazeker. Toch zit voor mij de kracht in het gebruik van het PWM signaal. Een PCA9685 boardje gaat voor +-1 euro p/s. Je kunt deze boardjes serieel aansluiten met een max van 62 stuks op dezelfde i2c interface. In potentie kun je dan 992 wissels aansturen via bijv. een esp32/arduino. Een PCA9685 is ook mooi te gebruiken om leds te dimmen en aan te sturen, heel veel mogelijkheden dus.

Re: Marklin C-rail wissel aansturing op een klein budget

#12

Geplaatst Op: dinsdag 06 februari 2024, 09:22:02

Knap gemaakt!

SMD's solderen waag ik mij maar niet aan...

Re: Marklin C-rail wissel aansturing op een klein budget

#13

Geplaatst Op: dinsdag 06 februari 2024, 09:38:11

Wat zou ik dít allemaal graag willen snappen... Maar dat zal voor een volgend leven zijn, vrees ik

. Zijn de wissels nog altijd open te rijden?

Met vriendelijke groet,
William

Re: Marklin C-rail wissel aansturing op een klein budget

#14

Geplaatst Op: dinsdag 06 februari 2024, 09:59:51

Petje af!

Mvg Marcel

Re: Marklin C-rail wissel aansturing op een klein budget

#15

Geplaatst Op: dinsdag 06 februari 2024, 12:02:51

Citaat van: wichers op dinsdag 06 februari 2024, 08:35:210402 SMD componenten (0,4mm x 0,2mm)

Heb je daar niet een iets verkeerde lengtemaat genoteerd? Wat jij noemt is nauwelijks zichtbaar. Factor tien groter lijkt mij juist.

Maar wel leuk wat je aan het maken bent, beetje omslachtig maar goed.
Iets eenvoudiger is het met servo's. Een SG9 servo koop je voor minder dan een euro en die kun je rechtstreeks aansturen met een Arduino die als DCC-decoder is geprogrammeerd. Die kunnen alleen niet zo netjes in de bedding worden ingebouwd, hangen er een beetje onderuit.

Re: Marklin C-rail wissel aansturing op een klein budget

#16

Geplaatst Op: dinsdag 06 februari 2024, 12:21:54

Citaat van: Lobomotion69 op dinsdag 06 februari 2024, 12:02:51Heb je daar niet een iets verkeerde lengtemaat genoteerd? Wat jij noemt is nauwelijks zichtbaar. Factor tien groter lijkt mij juist.

Wel groter idd, maar geen factor 10. Ik gebruik 0402 in imperiaal stelsel, ik had verkeerd gekeken. Het is inderdaad groter (1mm x 0.5mm).

Re: Marklin C-rail wissel aansturing op een klein budget

#17

Geplaatst Op: dinsdag 06 februari 2024, 19:47:38

Nou Alexander,

Ik zou heel graag willen weten hoe een en ander werkt....

Heb al een sketch (van Meine) voor een Arduino met dezelfde motortjes , maar dat is dus met een Arduino en voor 4 wissels.
Al een heel mooi werkend geheel, als ik daar aan toe kom...

Maar als ik het goed begrijp is jou oplossing zonder Arduino ?
En hoe krijgt de wissel dan zijn DCC commando ?

Maar net als een van de andere lezers, het is allemaal acrabadabra voor mij, en een volgend leven....., tja daar denk ik wat anders over

Dus wat meer uitleg, voor dummy's

, zou mooi zijn.
Heb al wat dingen opgezocht over die termen die jij noemt, maar daar snap ik niks van.
Heb al wel 3 Arduino's en 30 motortjes liggen...., ga binnenkort hiermee aan het werk (met de sketch van Meine

)
Maar zou toch ook jou project willen bekijken/snappen.
En zal vast de enigste niet zijn hier...

Re: Marklin C-rail wissel aansturing op een klein budget

#18

Geplaatst Op: dinsdag 06 februari 2024, 21:01:55

Uit nieuwsgierigheid: hoe programmeer je die puya chips? (welke SWD adapter? welke toolchain op de pc? eventuele drivers/libraries? of zit je rechtstreeks in de registers te klooien om de peripherals in te stellen? ik veronderstel dat hier geen arduino core voor gemaakt is?, ...) en hoe veel werk was het voor een simpel (bv. knipperend ledje) programma daarop draait?

Re: Marklin C-rail wissel aansturing op een klein budget

#19

Geplaatst Op: donderdag 08 februari 2024, 09:15:19

Citaat van: Laenderbahn027 op dinsdag 06 februari 2024, 09:38:11Zijn de wissels nog altijd open te rijden?

De wissels zijn niet gemodificeerd, het veermechanisme werkt gewoon nog. Alleen handmatige bediening werkt nu niet meer. Ik heb slechts 10mm speling, ik vermoed dat dit te weinig speling is voor handmatige bediening?

Citaat van: Edwin1962 op dinsdag 06 februari 2024, 19:47:38Maar als ik het goed begrijp is jou oplossing zonder Arduino ?
En hoe krijgt de wissel dan zijn DCC commando? ... Dus wat meer uitleg, voor dummy's , zou mooi zijn..

Zie mijn oplossing als niets anders dan een veredelde microservo die direct onder de wissel is geplaatst. Mijn microcontroller doet namelijk niets anders dan de servocommunicatie vertalen naar de aansturing van het stepper motortje. Voor mij een mooie oplossing om servo's aan te sturen is het gebruik van de PCA9685. In de PCA9685 boardjes is de voeding gescheiden van de aansturing, en alle kanalen kun je individueel aansturen over i2c via bijv een arduino.

Citaat van: PieterB op dinsdag 06 februari 2024, 21:01:55Uit nieuwsgierigheid: hoe programmeer je die puya chips? (welke SWD adapter? welke toolchain op de pc? eventuele drivers/libraries? of zit je rechtstreeks in de registers te klooien om de peripherals in te stellen? ik veronderstel dat hier geen arduino core voor gemaakt is?, ...) en hoe veel werk was het voor een simpel (bv. knipperend ledje) programma daarop draait?

Mooie vragen! Ik gebruik een ULINK2, heel vriendelijk, geen geklooi met definitie bestanden, aansluiten en gaan. Voor toolchain/ide gebruik ik Keil met bijbehorende compiler. Inderdaad geen arduino core. Uiteraard is veel in software op te lossen, maar ik gebruik de hardware graag waar deze voor gebouwd is. Het is niet helemaal klooien met registers, er worden twee varianten aangeboden, is volgens mij ook verplicht om ARM compatibiliteit sticker te krijgen. In Keil/ARM heb je de de HAL (verbergt complexiteit naar gebruikers) en LL (API's op registerniveau). Fabrikanten (ook een Puya) zorgen voor van allerlei voorbeelden, knipperende leds, timers, etc. Je kunt vrij snel aan de slag. Je wordt niet geforceerd om low-level bezig te zijn, maar de mogelijkheid is er wel. In bovenstaande implementatie gebruik ik LL. Voor ingewikkelde setups gebruik ik soms wizards van andere fabrikanten (bijv STM32Cube) om LL/HAL code te genereren en pas deze dan aan voor mijn eigen chip. Voor het zetten van de timers om de dutycycle van het PWM signaal te berekenen heb ik dit ook gedaan. Als je hier iets mee wil dan is mijn advies om de ARM Example packs te downloaden van de chip fabrikanten, je zult verbaasd zijn wat er allemaal voor jou als developer wordt geproduceerd.

Re: Marklin C-rail wissel aansturing op een klein budget

#20

Geplaatst Op: donderdag 08 februari 2024, 12:17:10

Laatste wijziging: vrijdag 09 februari 2024, 12:12:02 door Edwin1962

Beste Alexander,

Die microcontroller is dat die chip die op het board van de motor zit?
En die moet je zelf "programmeren" ?

Ik vind het een geweldige oplossing, helaas voor weinig mensen weg gelegd vrees ik.
Zou het in productie gooien

, denk dat er veel vraag naar is.
Wat zou het kosten om zo'n printje compleet te laten maken ?
Dus dat je alleen dat motortje er nog in moet plaatsen, en...zoals ik dan begrijp..., kan je hem dan aansturen met een servo decoder, toch....?

Groet, Edwin.

Re: Marklin C-rail wissel aansturing op een klein budget

#21

Geplaatst Op: zaterdag 10 februari 2024, 07:43:24

Laatste wijziging: zaterdag 10 februari 2024, 07:50:12 door wichers

Beste Edwin,

Echt uit liefdadigheid, het is serieus productie draaien dan, gelukkig heb ik niet al 100 projecten

. Als er bugs zijn, dan moeten die er vooraf uit. Niemand mag ontevreden zijn, de grap zit hem dan voor iedereen in de lage kosten. Ik moet daarvoor eerst een goede berekening maken.

Voor productie zou ik nog een aantal dingen willen doen:
1. Zorgen dat hoek van motor exact 90 graden is ten op zichte van wissel aansluiting.
2. Stangetje in print ontwerp meenemen, zodat men niet met ijzerdraad hoeft te werken. Ontwerp heb ik in mijn hoofd, maar moet worden gemaakt en getest.
3. Aansluiting voor verlichting ontwerpen?
4. Weten hoeveel animo hiervoor is!
5. Op alle gangbare C wissels testen, ik heb hier slechts 4 stuks (de standaard links/rechts)
7. Programmeer aansluiting wijzigen
8. ..? Testers/hulp nodig van mensen die met bovenstaande punten kunnen helpen. ik heb nu onderdelen voor twee printjes over.. Edwin, als jij mij een motortje opstuurt en postzegels voor de retour, dan krijg je er sowieso een van mij.

Software laden doe ik dan, en vooralsnog motortje plaatsen ook. Mits ik een alternatief voor die connector vindt.

Groet, Alexander

Re: Marklin C-rail wissel aansturing op een klein budget

#22

Geplaatst Op: zaterdag 10 februari 2024, 13:50:28

Animo? 40 stuks.

Re: Marklin C-rail wissel aansturing op een klein budget

#23

Geplaatst Op: zaterdag 10 februari 2024, 18:24:15

Citaat van: wichers op zaterdag 10 februari 2024, 07:43:24Stangetje in print ontwerp meenemen, zodat men niet met ijzerdraad hoeft te werken. Ontwerp heb ik in mijn hoofd, maar moet worden gemaakt en getest.

Goed idee, heb ik ook gedaan in mijn ontwerp Servosturing C rails via PCB.

Onderzijde C rail met PCB en Servo by Geert Giebens, sur Flickr

Filmpje:

Geert

Re: Marklin C-rail wissel aansturing op een klein budget

#24

Geplaatst Op: zondag 11 februari 2024, 13:51:26

Die dingen frees ik uit een stukje pertinax (PCB board).

Bovenste is origineel Märklin (nou ja, bijna dan). Onderste is pertinax.

Re: Marklin C-rail wissel aansturing op een klein budget

#25

Geplaatst Op: donderdag 22 februari 2024, 11:53:29

Laatste wijziging: donderdag 22 februari 2024, 12:01:58 door Edwin1962

Beste Alexander,

Ik heb ook wel interesse in 40 stuks....

Ik zal je een PB sturen om een motortje op te sturen, en wil me ook wel als tester aanmelden.
En kan je misschien ook voorzien in andere (slanke en gebogen)) wissels.

Groet, Edwin.

Re: Marklin C-rail wissel aansturing op een klein budget

#26

Geplaatst Op: donderdag 22 februari 2024, 12:18:23

Dit lijkt er toch ook veel op?

Re: Marklin C-rail wissel aansturing op een klein budget

#27

Geplaatst Op: woensdag 28 februari 2024, 10:56:18

Laatste wijziging: woensdag 28 februari 2024, 15:05:30 door cavey

Wat een briljant idee! Zie je mogelijkheden om je schema te delen? (github oid?)

Had nog een brainwave onderweg: ik weet niet hoeveel capaciteit de mcu heeft, maar is er ruimte in de chip om een dcc signaal uit te kunnen lezen, en aan de hand daarvan de steppermotor te laten lopen? Dan heb je een all-in-one oplossing namelijk. Die een stuk eleganter is dan de combi van relais + decoder van marklin (alleen het programmeren van het dcc adres kan even tricky zijn. Maar wellicht te doen zoals de viesmann 5212 module, met een knop om 'm in adres-programmeer-stand te zetten).

Re: Marklin C-rail wissel aansturing op een klein budget

#28

Geplaatst Op: zondag 03 maart 2024, 20:04:38

Even een update. Met dank aan Edwin1962 heb ik de gehele Marklin c-rail verzameling tot mijn beschikking, inclusief een relais en de duitse stepper motor oplossing! Mijn ambitie is om een herontwerp te maken op basis van de 74491. Ook heb ik een ffc connector gevonden waar de connector van het stepper motortje in zou moeten passen en is er ruimte onder de print om deze te monteren.

Wordt vervolgd..

Groet, Alexander

Re: Marklin C-rail wissel aansturing op een klein budget

#29

Geplaatst Op: maandag 04 maart 2024, 14:57:50

Citaat van: cavey op woensdag 28 februari 2024, 10:56:18Had nog een brainwave onderweg: ik weet niet hoeveel capaciteit de mcu heeft, maar is er ruimte in de chip om een dcc signaal uit te kunnen lezen, en aan de hand daarvan de steppermotor te laten lopen?

Dit zou inderdaad kunnen, ik weet niet wat verstandig is. In jouw voorstel zou je niet eens draden hoeven weg te werken, en blijft alles onder de rails. Toch is in mijn ogen het opsplitsen van functionaliteit wel schoner met gebruik van een of meerdere dedicated DCC servo decoders. Als hier omschreven:
https://www.eddenouden.nl/marklin/pdf/dcc-ex-centrale/modelspoor-dcc-ex-servos-pca9685-arduino.pdf

Re: Marklin C-rail wissel aansturing op een klein budget

#30

Geplaatst Op: maandag 04 maart 2024, 16:29:40

Laatste wijziging: maandag 04 maart 2024, 16:33:37 door wichers

Het meest problematisch is ondersteuning van de slanke 24711/24712 wissel. Ik heb een oplossing bedacht welke vrijwel gelijk is aan de formfactor van de 74491, op basis van alle c-rails die ik nu te leen heb ben ik vrijwel zeker dat dit gaat werken. Ik maak een opening in de print waar de stepper motor in wordt geplaatst, dit verzwakt uiteraard de print (deze is slechts 0.8mm dik). Mijn idee is dat de stevigheid van de stepper motor ervoor gaat zorgen dat de print stevig blijft. Om dit te kunnen produceren, maar ook om het handelbaar (zonder dat er iets afbreekt) te houden laat ik door de pcb fabrikant een V-cut aanbrengen (dat rechthoekige stukje onder de print), mijn idee is dat dit optioneel van de print kan worden afgebroken na het plaatsen van de stepper motor en of voor wissels die dit nodig hebben.

Wordt vervolgd..

Re: Marklin C-rail wissel aansturing op een klein budget

#31

Geplaatst Op: maandag 11 maart 2024, 09:35:49

Geniaal wat je daar bedacht hebt, complimenten!
Zelf hou ik het toch maar op een simpel ontworpen DCC/ Arduino printje met een servo eraan voor hooguit een paar euro per wissel. Omdat het er allemaal al in zit.
Maar ik volg je.

Re: Marklin C-rail wissel aansturing op een klein budget

#32

Geplaatst Op: zaterdag 16 maart 2024, 13:28:22

Hoi Alexander, Ik lees met veel bewondering jouw draadje.
Op mijn te bouwen modelbaan maak ik gebruik van CS2 alleen voor besturing van de treinen.
De wissels worden analoog via mijn schakelkast geschakeld.

Kan deze wissel aansturing ook analoog (2 drukknoppen) aangestuurd worden?
Indien dat mogelijk is heb ik ook wel interesse:
Ik heb 22 wissels (geen slanke wissels), 2 kruiswissels, en 1 driewegwissel (waarschijnlijk 2 aansturing units nodig?), in totaal dus 26 units.

Groet, Andre

Re: Marklin C-rail wissel aansturing op een klein budget

#33

Geplaatst Op: woensdag 20 maart 2024, 16:36:01

Vandaag het nieuwe ontwerp ontvangen, zie hieronder het nieuwe design, maar nu met geïntegreerde arm. Op de 24630 drieweg wissel na (ik heb hier wat fouten gemaakt bij opmeten), past het ontwerp zoals het 74491 origineel. V-cut was uiteindelijk niet nodig, de print is al sterk genoeg voor productie.

Citaat van: AndreS op zaterdag 16 maart 2024, 13:28:22Kan deze wissel aansturing ook analoog (2 drukknoppen) aangestuurd worden?

Zou geen probleem moeten zijn om dit mee te nemen in het ontwerp, dit zal ik doen.

Citaat van: cavey op woensdag 28 februari 2024, 10:56:18Had nog een brainwave onderweg: ik weet niet hoeveel capaciteit de mcu heeft, maar is er ruimte in de chip om een dcc signaal uit te kunnen lezen, en aan de hand daarvan de steppermotor te laten lopen?

Vandaag de repository van Zimo met DCC/MM1/MM2 gevonden, dit motiveert mij om ook nog een geïntegreerd decoder ontwerp te maken.

Wordt vervolgd..

Re: Marklin C-rail wissel aansturing op een klein budget

#34

Geplaatst Op: woensdag 20 maart 2024, 17:12:26

In een woord; GEWELDIG !

Nog een beetje fine tune dus, maar resultaat mag er zijn hoor, top man !

Geven de contacten geen sluiting op de metalen plaat van de wissel ?
En is het probleem met de drieweg wissel alleen wat nokjes weg halen ?

Ben heel benieuwd of , en hoe.., het werkt.

Re: Marklin C-rail wissel aansturing op een klein budget

#35

Geplaatst Op: donderdag 21 maart 2024, 20:04:13

Wowzers! Dit ziet er wel heel netjes uit!

Re: Marklin C-rail wissel aansturing op een klein budget

#36

Geplaatst Op: vrijdag 22 maart 2024, 12:49:06

Dat ziet er gelikt uit. Mooi.

Groet, Andre

Re: Marklin C-rail wissel aansturing op een klein budget

#37

Geplaatst Op: donderdag 01 augustus 2024, 09:37:34

Hoi Alexander,

Zijn er nog vorderingen ?

Groet, Edwin.

Re: Marklin C-rail wissel aansturing op een klein budget

#38

Geplaatst Op: donderdag 29 augustus 2024, 18:56:59

Hoi Alexander,

Al even geen update meer gezien?
Zou je ons kunnen updaten waar je nu staat?
Ik heb grote interesse echter zou de wisselaansturing redelijk snel nodig hebben

Groetjes, Andre