lokplatinen:uebersicht_lokplatinen:modellbahn_geschwindigkeitsmesser [MobaLedLib Wiki]

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====== Modellbahn Geschwindigkeitsmesser ======

Die Platine **Jm_017_02_05** habe ich für die Geschwindigkeitsmessung auf der Modellbahn entwickelt. \\
Auf die Idee bin ich durch [[https://www.h0-modellbahnforum.de/t336070f19606-Bau-einer-Geschwindigkeitsmessanlage.html|Diesen Beitrag]] gekommen. \\
Nach und nach sind aber immer mehr Funktionen in die Software gewandert... \\
Hier geht es wieder zur [[lokplatinen:uebersicht_lokplatinen|Übersicht]].

{{bilder:lokplatinen:Jm_017_02_05.png}}
===== Funktionsumfang =====

  * Geschwindigkeitsmessung in __km/h__ (umgerechnet auf den Maßstab 1:1)

  * Passend für __HD44780 Displays__ mit 2 x 16 Zeilen

  * Ausgelöst werden kann die Schaltung durch z.B. handelsübliche __Lichtschranken__, die einen 5V Pegel liefern.

  * __10ms Abtastung__ der Sensor-Eingänge für exakte Ergebnisse selbst bei kurzen Messstrecken (es gilt aber weiterhin: je länger die Messstrecke, desto genauer das Ergebnis)

__Menü__ mit folgenden Einstellmöglichkeiten:
  - Maßstab einstellbar (Z, N, TT, H0, 0, 1, 2)
  - Messdistanz einstellbar (10mm bis 4000mm in 1mm Schritten) \\ Dadurch können die Lichtschranken in einem beliebigen Abstand montiert werden. \\ Es gilt jedoch: je größer der Abstand, desto genauer kann die Messung durchgeführt werden.
  - Polarität der Lichtschranke umstellbar (high- oder low-aktiv)
  - freier Maßstab einstellbar (1:1 bis 1:500 in 0,1er Schritten)
  - MAX und AVG aktiv \\ Zeigt auf dem Display neben der zuletzt gemessenen auch die Maximal- und Durchschnitts-Geschwindigkeit an.
  - Blockierzeit (0,5s bis 10s in 500ms Schritten) \\ Dadurch wird verhindert, dass eine kurze Lücke (zwischen zwei Wagen) die nächste Messung auslöst. \\ Wird während der Blockierzeit eine solche Lücke erkannt, dann wird erneut die volle Blockierzeit gewartet.
  - Blockierzeit fest oder adaptiv \\ Wenn fest, gilt die im vorherigen Menüpunkt eingestellte Zeit. \\ Wenn adaptiv, gilt die im vorherigen Menüpunkt eingestellte Zeit bei 100km/h. \\ Bis 200km/h wird diese Zeit linear verkleinert und bis 50km/h linear vergrößert. \\ Dadurch wird bei einem schnellen Zug nicht unnötig lange blockiert und bei einem sehr langsamen nicht zu kurz.
  - SW-Info zeigt die Software-Version

  * Die Menüeinstellungen werden alle im __EEPROM__ über das ausschalten der Schaltung hinweg gesichert.

  * Direkt auf der Platine kann optional eine 5V Spannungsversorgung eingebaut werden. \\ Versorgt wird sie über einen Gleichrichter, der an AC- und DC-Gleisen angeschlossen werden kann. \\ __Ich habe die Spannungsversorgung jedoch direkt in das Gleisbett eingebaut und kann das nur empfehlen:__

{{bilder:lokplatinen:dc-dc_3.jpg}}

Die Messplatine wird hier über eine der beiden Sensor-Leitungen mit 5V versorgt. \\
Dadurch reduziert man eventuelle Störungen auf ein Minimum, da an der Messplatine nicht direkt Gleisspannung anliegt. \\
Versuche haben gezeigt, dass sich Störungen auf die Signalleitungen einkoppeln, wenn diese über eine zu große Strecke parallel mit der Gleisspannung geführt werden.
==== Anschlussmöglichkeiten ====

Auf der Platine befinden sich Stecker für:
  * 2 x Sensoren (GND, Vcc, Logik-Signal)
  * Externes Display (optional)
  * ISP Programmier-Schnittstelle
  * Gleisanschluss (Rechts, Mitte, Links)
  * Pads für Pullup- und Pulldown-Widerstände (ich empfehle jedoch, diese direkt an den Lichtschranken anzubringen)
  * 14-pin Stecker für Flachkabel (enthält ebenfalls die 2 Sensoren und die Gleisspannung)

Hier sieht man den 2,2kΩ Pull-Up Wiederstand, der bei den TCRT5000 Lichtschranken benötigt wird. \\
Er wurde direkt am Stecker der Lichtschranke angelötet:

{{bilder:lokplatinen:messung_28.jpg}}

Diese Pull-Up Wiederstände fehlen auf den TCRT5000 Platinen und sind unbedingt notwendig. \\
Kommt es trotzdem noch zu Störungen, muss der Pull-Up Wiederstand eventuell noch weiter verkleinert werden. \\
Mit der Spannungsversorgung direkt im Gleisbett und 2,2kΩ Pull-Up Wiederständen, hatte ich jedoch keine Störungen mehr.

Je nach Art der Lichtschranke (low oder high aktiv) müssen natürlich Pull-Up __ODER__ Pull-Down Wiederstände eingebaut werden.
==== Bauteile ====

2 x __Lichtschranken__ mit 5V-Pegel (z.B. TCRT5000) \\
1 x __HD44780 Display__ mit 2 x 16 Zeilen \\
1 x __Trimmer__ 10kΩ für den Display-Kontrast (Reichelt 64Y-10K oder ACP 6-S 25K) \\
3 x __Eingabetaster__ (Reichelt DT 6 WS) \\
2 x __Wannenstecker 6-Pol__ für die Programmierung (Reichelt HAN 506 6324) \\
1 x __Buchsenleiste und Stiftleiste__ RM2,54mm für das Display (Reichelt BL 1X20G8 2,54 und SL 1X50G 2,54) \\
4 x __Distanzhülsen 12mm__ (Reichelt DK 12MM) \\
4 x __Schrauben und Muttern M3__ \\
1 x __Atmega328PB__ mit 20MHz \\
2 x __Transistor__ (Reichelt BC 817-40 SMD) \\
1 x 20MHz __Quarz__ (verschiedene Gehäuseformen sind möglich: HC-49 normal und SMD, 5032, Keramik Quarz Oszillator 3213) \\
Falls ein Oszillator mit internen Kondensatoren verbaut wird, ist die nachfolgende Position nicht nötig: \\
2 x __Kondensator__ 22pF 0603 \\
2 x __Kondensator__ 100nF 0603 \\
1 x __Kondensator__ 10nF 0603 \\
1 x __Kondensator__ 1μF 0805 \\
2 x __PLCC LED__ Farbe z.B. rot und grün (Power und Aktivity) \\
6 x __Widerstand__ 10kΩ 0603 \\
2 x __Widerstand__ 4,7kΩ 0603 \\
2 x __Widerstand__ 2,2kΩ 0603 \\
Auf der Platine sind 4 vorhanden, da je nach Lichtschranken-Typ Pull-Up oder Pull-Down Widerstände benötigt werden. \\
Ich empfehle jedoch die Widerstände direkt an der Lichtschranken-Platine einzubauen (siehe oben) \\

Optional, hatte ich vorrätig und auch die passende Zange:

2 x __Stecker für Lichtschranken__ (Reichelt PSS 254/3W) \\
2 x __Buchse für Lichtschranken__ (Reichelt PSK 254/3W) \\
6 x __Pins__ (Reichelt PSK-KONTAKTE) \\

==== Bilder vom Prototyp mit ATmega32A ====

{{bilder:lokplatinen:messung_1.jpg}}

{{bilder:lokplatinen:messung_2.jpg}}

{{bilder:lokplatinen:messung_3.jpg}}

==== Die Finale Version mit Atmega328PB ====

{{bilder:lokplatinen:messung_23.jpg}}

{{bilder:lokplatinen:messung_24.jpg}}

Auf dem vorherigen Bild sieht man (links mittig) einen Keramik Quarz Oszillator 3213 für den ich keine Lötpads vorgesehen habe, der aber trotzdem problemlos eingelötet werden kann.

{{bilder:lokplatinen:messung_25.jpg}}

Und hier noch ein Messvergleich zur vorherigen Version im MAX/AVG-Modus:

{{bilder:lokplatinen:messung_26.jpg}}

Durch diesen Federstahl-Draht kommen auch Loks mit den kürzesten Schleifern in der kleinsten Fahrstufe problemlos über die entstandene Lücke im Mittelleiter:

{{bilder:lokplatinen:messung_27.jpg}}
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