Zur alten Anleitung (v2.1): zur Vorgängerplatine

Die Zugzielanzeiger sind ein eigenständiges Projekt neben der MobaLedLib.
Von der Idee bis zur heutigen Umsetzung vergingen zehn Jahre. Aus dem ursprünglichen Thread entwickelten sich auch andere Lösungen, wie beispielsweise das RocMQTTdisplay von Chrisweather, welches aber zwingend die Kommunikation per MQTT voraussetzt (z. B. mit Rocrail).

• Nur ein ESP32 steuert 32 OLEDs
• Bis zu 20 Displays gleichzeitig mit Lauftext
• 32 Displays gleichzeitig mit Lauftext bei verringerter Geschwindigkeit möglich
• Über 200 Ziele vordefiniert
• Anzahl der Gleise frei wählbar
  (z. B. 4 Gleise à 8 Displays oder 16 Gleise à 2 Displays)
• Unterschiedliche Anzahl an Displays je Gleis möglich (z. B. 8 Displays an Gleis 1 und je 4 Displays an Gleis 2-7)
• Ansteuerung per DCC oder per CAN
• Anschluss eines LDR für weitere Spielereien am Sketch vorbereitet
• Platine mit optionalen Testanschlüssen (abtrennbar)
• Anschluss der Displays 100% abwärtskompatibel zur ZZA-Steuerung v2.1 (Wannenstecker 10-polig)

Der absolute Clou der Neuauflage ist die Art und Weise, wie der überarbeitete Sketch die Displays aktualisiert. Ziel war es, sich von den Slave Displays zu befreien. Alle angeschlossenen Displays sollten als Master angeschlossen werden, um die Kommunikation auf dem I²C-Bus nicht zu stören. Die größte Hürde war dabei die Zeit, die ein Arduino oder auch ein ESP32 benötigt, um die 4.096 Pixel des OLED-Displays neu zu „zeichnen“. Dafür benötigen beide Prozessoren 20ms. Wenn die Aktualisierung jedes einzelnen OLEDs jedoch länger als 100ms dauert, läuft der Lauftext nicht mehr flüssig.
Das bedeutet, dass beide Prozessoren spätestens nach dem fünften Display wieder das erste neu zeichnen müssen, damit der Lauftext in Bewegung bleibt. Doch hier kommt der neue Sketch ins Spiel. Die verwendeten OLED-Displays sind intern in vier Bereiche (Pages) unterteilt, die einzeln aktualisiert werden können. Nach vielen Versuchen gelang es uns, diesen Bereich separat anzusprechen.
Nun müssen nur noch 1.024 Pixel neu gezeichnet werden, was ein ESP32 ich knapp 5ms erledigt. Erst wenn das OLED ein anderes Ziel anzeigen soll, werden alle 4.096 Pixel neu gezeichnet.

Als klar wurde, dass der ESP32 ohne Probleme 20 OLEDs mit Lauftext betreiben kann, war die Lösung über MOSFETs hinfällig. Man hätte dafür 20 freie Pins oder einen zusätzlichen IC zur Umschaltung der MOSFETs benötigt. Daher entschieden wir uns für vier Multiplexer, die selbst auch über den I²C-Bus umgeschaltet werden. An diesen vier Multiplexern lassen sich 32 OLEDs betreiben, die natürlich alle mit Lauftext funktionieren würden, allerdings nur mit einer Refresh-Rate von 160ms. Wem das zu langsam erscheint, kann bei mehr als 20 OLEDs auf eine zweite Steuerung „upgraden“.

Da die neue Schaltung keine Slaves mehr ansteuert, sondern nur noch Master und sich jeweils zwei SDA-Leitungen eine SCL-Leitung teilen, funktioniert das Ganze sowohl mit den Kofferplatinen von Hardi als auch mit den OLED-Adaptern von Michael, selbstverständlich mit vorder- und rückseitigem Lauftext.

Nachfolgend findet man die Stückliste der notwendigen Bauteile.

Die 40poligen Buchsenleiste für A1 und A2 wird per Säge auf die notwendigen Teilstücke abgelängt (jeweils etwa 1mm hinter dem letzten benötigten Bein absägen). Aus einer 20poligen Leiste wird eine 15-polige Buchsenleisten erstellt.

Es empfiehlt sich, folgende Reihenfolge bei der Bestückung einzuhalten:

Sofern nicht die SMD-vorbestückte Platine erworben wurde, müssen zunächst die SMD-Bauteile aufgelötet werden.

1) Dioden D1 bis D18

2) Widerstände R9 bis R16 und R19 (rot) sowie Widerstände R17 und R18 (grün)

3) Widerstände R1 bis R8

4) Keramikkondensatoren C1 und C2

Nun geht es mit der Bestückung der THT-Bauteile weiter:

5) IC-Fassung für Optokoppler 6N137

6) Spannungsregler LD1117v33 mit Wärmeleitpaste, Schraube M3x5 und Mutter M3 anbringen, dann löten

7) Mosfets BS170

8) Anschlussklemmen +5V und DCC (Bild 1) und Buchsenleisten A1 und A2 (Bild 2)

9) 10-polige Wannenstecker Leader + Follower (rot), 8-poliger Wannenstecker Switch (grün)

10) Kondensatoren C3 und C4 (Bild 1), LEDs 1-8 (Bild 2) inkl. 3D Abstandshalter

11) Taster

Noch bevor die OLEDs abgeschlossen werden, sollte an dieser Stelle der erste Funktionstest durchgeführt werden. Das Programm schaltet nach dem Anlegen der Versorgungsspannung die acht LEDs nacheinander an, beginnend mit dem Pärchen für Gleis 4, dann 3, 2 und schließlich 1. Die beiden LEDs für Gleis 1 bleiben am Ende an. Nun sollten sich die LEDs mit dem Taster „R“ rotierend durchschalten lassen (1>2>3>4>1>…).

Das oben gezeigte Anschluss-Schema gilt für alle sechs Wannenstecker. Auf diese Weise können bis zu 24 Displays an die Steuerung abgeschlossen werden.

Der ursprüngliche Sketch wurde für die Verwendung mit der Display-Steuerung leicht modifiziert. Statt der ursprünglichen fünf Taster verwendet die hier gezeigte Platine sechs Taster und vier statt drei Displays.
Zudem arbeitet die Platine direkt mit zwei Arduinos, welche unterschiedliche Sketches benötigen. Da dieser modifizierte Sketch speziell auf die hier gezeigte Platine abgestimmt ist, steht er alternativ (bald) im Github zum Download zur Verfügung.

Ohne Anpassung des Sketches hätten die anzuzeigenden Texte (TextMessages.h) zudem immer in zwei Programmen gepflegt werden müssen - einmal für die vorwärts und einmal für die rückwärts gerichteten Displays. In der Praxis wird man nicht alle 100 Texte auf einmal pflegen, sondern immer dann, wenn einem ein besonderer Zug in die Finger gerät und man mit diesem spielt. Das ist der richtige Zeitpunkt zur Anlage seines Textes. Das hätte das Einpflegen der Texte und das Programmieren der Arduinos zum Geduldsspiel gemacht.

Hier greift der Sketch nun auf eine Besonderheit der Platine zurück. Beide Arduinos sind bis auf einen Unterschied identisch angeschlossen. Arduino 1 wird an Pin „A0“ auf GND gezogen. Das fragt der Sketch ab und setzt die Gleisnummer automatisch nach links oder nach rechts.

Bei der Ersteinrichtung müssen die auskommentierten Zeilen nach Wunsch aktiviert werden, indem die beiden Schrägstriche in der jeweiligen Zeile entfernt werden (1). Der Sketch ist zunächst für ein OLED Panel konfiguriert und eignet sich in der Form für einen ersten Test mit einem über ein Breadboard angeschlossenen Display. Dies ist in der Regel der erste Test, den man nach dem Zusammenbau durchführt.

Wenn man den Arduino Sketch offen hat, sieht man oben die Reiter für die einzelnen Bestandteile. Einer davon ist die Sammlung der Anzeigentexte (TextMessages.h). Hier legt man einen passenden Text für den Zug seiner Wahl an. Dabei empfiehlt es sich, die Beispieltexte auszukommentieren oder bei Nichtgebrauch zu löschen. Texte sollten unbedingt von 1 bis 100 fortlaufend ergänzt werden und nicht im Nachgang sortiert werden. In den meisten Fällen wird man den soeben angelegten Text mit seiner Zeilennummer einem Zug zuweisen. Ergänzt man nachträglich oberhalb dieser Zeile einen weiteren Text oder sortiert die Texte um, gehen diese direkten Verknüpfungen aus Zug und Zeilennummer verloren.

Als nächstes den Adressbereich in der „Configuration.h“ über die Arduino IDE einstellen und den Sketch auf beide Arduinos laden. Für den vollen Funktionsumfang (100 Texte) werden 56 DCC-Adressen benötigt (im gezeigten Beispiel ⇒ 355 bis 410 = 56).

Die Displays sind empfindlich und man muss beim Zusammenbau sehr sorgfältig arbeiten. Hier eine Auflistung der häufigsten Fehlerursachen.

Der größte Clou der Zugzielanzeiger ist die Möglichkeit, den Anzeigentext vom einfahrenden Zug steuern zu lassen.

Mit der oben gezeigten Tabelle ist das Erstellen einer Regel ganz einfach. Die Verknüpfung wird hier am Beispiel von iTrain gezeigt. Zur Erstellung einer „Wenn/Dann-Regel“ in anderen Programmen muss deren Anleitung zu Rate gezogen werden.

• Im Zubehöreditor von iTrain (Strg+F8) wird ein neues Zubehör vom Typ „Aspekt“ erstellt. Diesem gibt man einen frei wählbaren, sinnvollen Namen (z.B. „ZZA Hauptbahnhof“ oder wie im Bild „ZZA0“).
• Als Adresse wählt man „Bereich (1…N)“ und trägt bei 1 die zuvor in der Arduino IDE definierte Adresse „355“ und bei N die Adresse 410 ein. Es werden automatisch 56 DCC Adressen reserviert.
• Als nächstes müssen alle 112 Aspekte aktiviert werden. Ich kenne keinen Weg, wie man alle auf einmal aktivieren kann. Am schnellsten geht es daher, mit den Pfeiltasten zur zweiten Zelle in der Spalte „Aktiviert“ zu navigieren und die Leertaste zu drücken. Dann kann man im Wechsel den Pfeil nach unten und die Leertaste drücken, bis alle 112 Aspekte aktiviert sind.
• Hat man bis hierher alles richtig gemacht, sollte der Zustand „Aspekt A0“ auf Ausgang „1 = 355 : Grün“ liegen und „Aspekt A1“ auf Ausgang „2 = 355 : Rot“. Wir benötigen es aber genau umgekehrt. „Aspekt A0“ muss auf Ausgang „2 = 355 : Rot“ und „Aspekt A1“ auf Ausgang „1 = 355 : Grün“. Das Vertauschen ist einfach. Man wählt zunächst den „Aspekt A0“ per Mausklick aus, dann bei gedrückter Umschalt-Taste (Shift) den letzten Aspekt („Aspekt A111“) und drückt die Taste „S“. Alternativ kann man über die rechte Maustaste das Kontextmenü aufrufen und „Vertausche die Ausgänge (S)“ wählen.
• Wer jetzt noch die Muse hat, kann die vorgegebenen Bezeichnungen „Aspekt A0“ bis „Aspekt A111“ in der Spalte „Zustand“ per Doppelklick umbenennen. Hier empfiehlt es sich, die Namen der Funktion zu verwenden. Diese befinden sich im MobaLedLib-Wiki. Das Umbenennen muss nur einmal gemacht werden. Für eine zweite Display-Steuerung mit anderem Adress-Bereich kann das Zubehör „ZZA0“ kopiert werden. Im Anschluss kann einfach ein anderer Adressbereich für das Duplikat definiert werden.

In einer Aktion werden nun die Bedingungen und die Ausführung miteinander verknüpft.

Beispiele für die Bedingung:
- ein bestimmter Block ist belegt
- im Block befindet sich ein bestimmter Zug (DCC-Adresse)
- die Fahrtrichtung ist vorwärts/rückwärts
- die folgenden Weichen führen zu einen bestimmten Gleis

Alle oben genannten Bedingungen sollten in einer „Und-Bedingung“ erfasst werden, sodass nur ausgeführt wird, wenn alle Anfragen mit „Ja“ beantwortet werden.

Die Ausführung schaltet lediglich zwei DCC Adressen. Auch hier ein Beispiel: An Gleis 3 soll der Text Nr. 1 angezeigt werden. Dazu wird zunächst die DCC Adresse n+5 auf Rot gesetzt (entspricht Aspekt 10) und mit einer kurzen Verzögerung die Adresse n+7 auf Rot (entspricht Aspekt 12). Im folgenden Beispiel wird für den Zug „DB642“ die Bedingung definiert, dass der Zug rückwärts fahrend den Block „Hbf_EN“ in Richtung Bahnhof belegt und die Weiche „Hbf_G3N“ auf gerade steht.

Sind alle vier Bedingungen erfüllt, wird der Aspekt „ZZA0“ auf den Zustand „10 (OLED3 auswählen)“ und mit einer Sekunde Verzögerung auf den Zustand „12 (Textblock 1 auf aktuellem OLED anzeigen)“ eingestellt. Das sorgt im Hintergrund dafür, dass die angeschlossene Zentrale die DCC-Adresse 360 auf Rot setzt und eine Sekunde später die DCC-Adresse 361 auf Rot. Der Arduino interpretiert diese beiden Signale, schaltet auf Display 3 um und zeigt dort Text 1 an. Für den vorwärts fahrenden „DB642“ wählt man beispielsweise Zustand „13 (Textblock 2 auf aktuellem OLED anzeigen)“. Auf Gleis 4 wählt man Zustand 14 und 15. So fährt derselbe Zug nicht immer zum selben Ziel.

Eignung für 3D-Drucker: