Minicomputer Arduino, Raspberry, 3D Druck von Peter Jacobs

Arduino, Raspberry, 3D Druck Ohne Computer geht heute nichts mehr. Das stimmt nicht so ganz, in vielen Bereichen ist der Computer aber ein unverzichtbares Hilfsmittel. Im Folgenden wollen wir einen Abriss über die bei uns eingesetzten Techniken geben und anhand von Beispielen erläutern. Sicherlich gibt es noch weitere und auch bessere Lösungen, gerne freuen wir uns über ein Feedback. Computer ist nicht gleich Computer. In der Modellbahnwelt ist dies in sehr unterschiedlicher Form anzutreffen. Wir erheben an dieser Stelle nicht den Anspruch eine Art Wiki für dieses Thema zu formulieren, das können andere besser. Umfangreiche Programme/Sketche oder ähnliches werden nicht zum Download bereitgestellt, zu unterschiedlich sind Anforderungen und Wünsche. Wir sind gerne bereit, im persönlichen Kontakt unser Wissen zu teilen oder Ideen aufzunehmen. Das hilft, Missverständnisse zu vermeiden. Einfach eine Email schreiben oder – noch besser – an unserem Clubabend (jeden Dienstag ab 18:30 h) vorbeikommen. a) digital versus analog Ausschließlich analoge Anlagen ohne Digitalzentrale sind heute eher selten anzutreffen. Auch wir fahren digital im DCC Format mit einer Uhlenbrock Zentrale Intellibox II und entsprechenden Decodern. b) automatisch oder manuell Hier sind die Diskussionen schon heftiger. Wir fahren ausschließlich manuell, d.h., automatische Steuerungen mit Computerprogrammen wie z.B. RocRail, Traincontroller u.a. werden nicht eingesetzt. Grund hierfür ist, dass einerseits sich die erforderlichen Kenntnisse auf wenige Mitglieder beschränken würde und andererseits eine automatische Steuerung eine Ausrüstung mit vielen im Gleis verbauten Meldern erfordern würde, die aktuell nicht vorhanden sind. Die Nachrüstung der Clubanlage wäre nur mit hohem Aufwand und erheblichen Kosten möglich, aber man soll ja nie Nie sagen… c) elektronische Helferlein Während in der Vergangenheit eigene Kreationen mit selbst geätzten Platinen und Transistorschaltungen für so manche optische und teilweise auch akustische Effekte sorgten, so wird das heute mit Ein-Platinen Computern aus der Arduino-Welt oder auch bei anspruchsvollen komplexen Aufgabestellungen mit Raspberry Pi realisiert. Beispiele sind Steuerung von Schranken, Mühlen, Blinklichter, Hausbeleuchtung (belebte Strassen) usw.. Aber auch Stellpulte, Weichensteuerung mit Servos, Drehscheiben, Kräne, Feldbahn etc. zählen zu diesem Themenkreis. Unsere Projekte werden nach und nach auf diesen Seiten im Detail vorgestellt. Unabdingbar sind Grundkenntnisse im Programmieren, um die erforderlichen Programme (hier Sketch genannt) zu erstellen. Glücklicherweise ist vieles Freeware, eine unermüdliche Community sorgt für Weiterentwicklung und neue Möglichkeiten. Mit dieser Technik gelingt es auch, z.B. Schnittstellen zu digitalen Systemen selbst herzustellen oder auch entsprechende Bausätze zu erwerben. Zahlreiche Erläuterungen zu Techniken und der nötigen Hardware stehen im Internet, das Thema ist extrem umfangreich und schnelllebig. Beispielhaft sei hier nur die zunehmende Verbreitung der ESP Module in der Arduino-Welt genannt. Sie erlauben eine Steuerung via Wlan, was ungeahnte weitere Möglichkeiten eröffnet. Die Preisentwicklung gestaltet sich erfreulich, ein Arduino Nano gibt es für wenige Euros zu erstehen, ATTinys sind mittlerweile unattraktiv. d) 3D Druck 3D Druck und Arduino wird gerne in einem Kontext genannt, auch bei uns sind die Wechselwirkungen angekommen und werden genutzt. So haben wir beispielsweise für Weichen passend für das Microservo SG90 einen Halter mit zwei integrierten Microschaltern für die Herzstückpolarisierung inkl. einer Anschlussplatine mit 6-Pol Stecker entworfen. Eine fertig montierte Einheit liegt in der Schublade und kann im Falle eines Defektes ohne Lötarbeiten unter der Anlage zügig ausgetauscht werden. Die intuitive Bedienoberfläche eines neuen Stellpultes aus dem 3D Drucker mit Gleisbild, Start-Ziel Tastern und rund 220 LEDs zur Fahrwegsausleuchtung einschließlich richtungsabhängigen korrekten Signalbildern ersetzt das alte „Klingelbrett“. Gesteuert wird die Geschichte von einem Arduino Mega 2560, der mit 4500 Zeilen Programmcode gerade mal zu 17% ausgelastet ist. Ein großer Vorteil ist, dass sich „Verbrauchsmaterial“ wie Zaunanlagen, Telegrapfenmasten, Bahnsteigkanten, Lampenhalter usw. extrem kostengünstig und individuell quasi auf Knopfdruck produzieren lassen, für Clubanlagen ein deutlicher Vorteil. Von Mitgliedern mit privaten Heimanlagen ist häufig ein „Kannste mal…“ zu hören. Aber erst mal die Basics: Beim 3D Druck wird unterschieden zwischen Resin (Harz) und Filament – Druckern. Während Filament Drucker gerne für größere Bauteile – größer bedeutet ab 0,4 mm Druckauflösung aufwärts - verwendet werden sind Harz Drucker für sehr detaillierte oder filigrane Objekte besser geeignet. Allerdings verschwimmen mit zunehmenden technischen Fortschritt die Grenzen. Neben einem 3D Drucker sind Kenntnisse in einem 3D CAD Programm wie z.B. den kostenfreien im Bowser online laufenden „Tinkercad“ oder „Fusion“ erforderlich. Am Ende steht der sogenannte Slicer. Der erklärt dem Drucker was zu tun ist. Relevante Plattformen und Hunderte YouTube-Videos erläutern detailliert technische (Drucker) und produktive (Software) Details. Aktuell gehen für unsere Kreationen ausschließlich Filament Drucker zu Werke, aber auch hier gilt, wer weiß was morgen kommt. Aktive Communities auf Plattformen wie z.B. „Thingiverse“ , „Printable“ oder „makerworld“ stellen Tausende nicht nur für die Modellbahn geignete sowohl kostenfreie als auch kostenpflichtige Modelle bereit, einfach mal surfen und staunen. Wir freuen uns über persönlichen Austausch und laden Interessierte zu einem Besuch am Clubabend des MEC Bergheim ein, alternativ stehen elektronische Kommunikationsmöglichkeiten zur Verfügung.