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THEMA: Eigenbau Geschwindigkeitsmesswagen

THEMA: Eigenbau Geschwindigkeitsmesswagen
Startbeitrag
Knallfrosch - 24.10.26 14:23
Hallo zusammen, ich würde gerne ein neues Projekt von mir vorstellen und etwas Feedback einsammeln. Und zwar habe ich einen Messwagen für Spur N entwickelt.

Hintergrund war das nervige Einmessen neuer Fahrzeuge auf der Anlage. Ich habe zwar einen Messabschnitt, aber das war wenig praktikabel: Entweder ließ ich die Loks eine ganze Runde fahren (ca. 15 Meter), oder das Zurückfahren bzw. manuelle Umsetzen der Fahrzeuge.

Einige Wochen war das Ganze nur ein Hirngespinst, auf dem ich hin und wieder drauf rumgedacht habe, aber irgendwann war dann doch der Warenkorb beim Elektronikhändler meines Vertrauens gefüllt.

Mein Ansatz war das Zählen der Radumdrehungen. Dafür verwende ich einen kleinen Infrarot-Sender, der auf eine modifizierte Achse gerichtet ist. Für diese Achse entwarf ich am PC eine kleine Rolle für meinen 3D-Drucker (eine Hälfte schwarz, die andere Seite weiß) und klebte sie auf.

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Um den Aufbau einfach zu halten, verwendete ich einen Einheitstaschenwagen von Fleischmann. Ohne Container hat man ein fast freies Sichtfeld auf einer der vier Achsen. Ich habe dann ein 3D-Modell eines Containers erstellt, in dem ein Mikrocontroller, der Infrarotsensor, eine Platine mit zwei Widerständen und ein Akku Platz finden.

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Der Mikrocontroller wertet die Anzahl der Umdrehungen aus und sendet die Geschwindigkeit per Bluetooth an mein Smartphone. Eine eigens dafür entwickelte Android-App liest via RailCom die Geschwindigkeit der ausgewählten Lok aus und vergleicht diese mit den Daten des Messwagens.

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Eigentlich sollte der Messwagen nur ein Proof of Concept werden, aber das Auswerten der Daten funktioniert tadellos. Der Akku wird über einen USB-C-Anschluss auf der Rückseite geladen. Genauere Erfahrungswerte zur Laufzeit habe ich noch nicht, aber drei bis vier Stunden sollte er auf jeden Fall durchhalten.

Aktuell ist der Container noch recht groß und von der Höhe nicht maßstabgetreu, ob ich das noch optimiere weiß ich noch nicht. Optisch will ich ihn auf jeden Falls noch etwas aufwerten.

Zurzeit kämpfe ich noch mit kleineren Bugs und die UI gefällt mir noch nicht wirklich. Auch bekomme ich Probleme bei Geschwindigkeiten über 120 km/h. Eventuell verbaue ich noch einen kleinen Display, aber das steht etwas weiter hinten auf der Featurelist.

Wenn jemand einen Wagen kennt, wo man vom Inneren freies Sichtfeld auf die Achse hat, wäre ich sehr dankbar. Am besten ohne Drehgestell, also nur zwei Achsen. Nur ungern will ich anfangen an einem Wagen rum zu sägen, oder zu bohren.

Schöne Grüße
Samuel



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Hallo Samuel,

interessantes Projekt. Ich hatte auch schon mal über so etwas nachgedacht, ich könnte das mal in ferner Zukunft brauchen (für mein eigenes Projekt). Mich würde noch interessieren, was genau Du mit der Achse gemacht hast. Kannst Du vielleicht bei Gelegenheit noch ein Foto von der Unterseite machen? Das mit der Höchstgeschwindigkeit wundert mich etwas. Nutzt Du für die Messung Hardware des Microcontrollers? Und welcher ist das? Normalerweise lassen sich Timer nicht nur für die Generierung von Impulsen nutzen, sondern auch zur Messung, entweder über direkte Messung des Intervalls oder über die Zählung von Impulsen über ein Intervall.

Gruß
Klaus


Hallo Klaus, es ist einfach nur eine Zylinderform mit Loch. Mit dem 3D-Drucker als zwei separate Teile gedruckt. Danach zusammen geklebt. Gerade klein genug um ohne Mühe über die Weichen zu kommen.

Bezüglich der Geschwindigkeit. Ich habe mich bisher noch null damit auseinander gesetzt. Vielleicht ist auch nur ein Parameter falsch gesetzt. Über 120 km/h stolpert er manchmal und zeigt unplausibel Daten an.

Gruß
Samuel

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Hallo Samuel,

danke für das Foto. Ich wünsche noch viel Erfolg bei der Fehlersuche. 10-20 Impulse pro Sekunde sollten einen heutigen Microcontroller ja nicht überfordern

Klaus
Hallo Samuel,

interessante Lösung.

Ein Meßwagen war auch schon einmal in meinen Gedanken, nur fehlten mir ein paar Ideen für deren Umsetzung - ich werde Deinen Ansatz daher weiterhin verfolgen.


Zitat - Antwort-Nr.: 2 | Name: Knallfrosch

Über 120 km/h stolpert er manchmal und zeigt unplausibel Daten an



Was mir auffällt, daß die 2 aufgeklebten Wellenhälften recht glänzend sind - nicht das Du dadurch unerwünschte Reflektionen bekommst.

Über welchen µC läuft das ?

Grüße Enrico
Interessantes Projekt! So ein Wagen würde mich auch brennend interessieren. Wäre echt cool, wenn es da mal was fertiges zu kaufen gäbe. Wie du sagst ist das Einmessen mit Strecke ein Krampf. Die verfügbaren Rollenprüfstände sind mist. Ich habe mir zwar selber mal viel bessere Abnehmer für einen Rollenprüfstand gebaut aber A fehlt mir dazu Software und B ist das auch nicht die 100% Lösung.

Ich habe auch gleich an den hier denken müssen: https://www.1zu160.net/scripte/forum/forum_show.php?id=1344346 Der basiert auf Arduino, WiFi, und Hall-Sensor mit Magnet an der Achse, benötigt aber viel mehr Platz als ein 40ft. Container in 1zu160.

Für einen "getarnten" Messwagen ohne Drehgestell ist es zunächst eine Frage der Epoche. Was recht modernes sind die "Isover"-Großraumwagen von Lilliput (z.B. L260159). Die habe ich allerdings nicht und weiß nicht, ob man da ohne weiteres ein Loch in den Wagenboden machen kann oder ob da z.B. die Kulissen im Weg sind. Für ältere Epochen vielleicht ein dreiachsiger Gepäckwagen oder ein "Stückgut-Schnellverkehr"-Kombi, wo die Hardware auf beide Wagen aufgeteilt wird. Was "größeres" ohne Drehgestell wird dann schwierig wenn man nicht mehrere Wagen zusammenhängen will.

Gruß
Andi
In meinem Messwagen erfolgt die Achsabtastung magnetisch. Auf der Achse sind zwei Magnete 180° versetzt aufgeklebt, die Nord- und Südpol bilden. Diese haben 1 mm Durchmesser. Abgetastet wird mit einem analogen Hallsensor SS49E, der sich unter der liegenden Leiterplatte im Wagenkasten des Zweiachsers befindet. Das Magnetfeld geht also durch den Kunststoff und reicht bis zu 7 mm. Funktioniert bis über 500 km/h.

Die Leiterplatte ist in den offenen Wagenkasten eingelegt und kann sofort entnommen werden. Ist praktisch Ladung.

http://fstramp.com/Messwagen.mp4

Gruß von Aron

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Zitat - Antwort-Nr.: 4 | Name: pumann

Über welchen µC läuft das ?



Hallo Enrico, ich verwende einen Esp32c6 von Seeed Studio mit Entwicklerboard. Dass ist als Prototyp ganz praktisch, weil sie die Kabel bequem auf einer PIN-Leiste anstecken lassen. Allerdings ist dieses Board der Grund für die große Bauhöhe des Containers.

Zitat - Antwort-Nr.: 6 | Name: aron

In meinem Messwagen erfolgt die Achsabtastung magnetisch



Auf die Möglichkeit mit dem Magneten bin ich gar nicht erst gekommen. Wo hast du dir die Platine fertigen lassen?

Gruß
Samuel
Zitat - Antwort-Nr.: 6 | Name: aron

In meinem Messwagen erfolgt die Achsabtastung magnetisch. Auf der Achse sind zwei Magnete 180° versetzt aufgeklebt, die Nord- und Südpol bilden. Diese haben 1 mm Durchmesser. Abgetastet wird mit einem analogen Hallsensor SS49E, der sich unter der liegenden Leiterplatte im Wagenkasten des Zweiachsers befindet. Das Magnetfeld geht also durch den Kunststoff und reicht bis zu 7 mm. Funktioniert bis über 500 km/h.



Hallo,

kann man so einen Wagen bei dir kaufen?

Gruß Tobi
Hallo Aron,

ich schließe mich der Frage von Tobi an.

Zitat - Antwort-Nr.: 6 | Name: aron

Funktioniert bis über 500 km/h.



Mir würde aber auch eine Version bis 250 km/h reichen, halber Preis 🤣?

Gruß aus Nordertown

@Samuel
Die leere Platine ist von JLCPCB und gelötet habe ich selbst. Das Meiste ist grober 0805 Kram, bis auf Controller, OPV und Lichtsensor. Übrigens, für den Magnetsensor braucht man einen 12 Bit ADC. Mittels Jumper ausgewählt, kann der Wagen auch die Effektivspannung am Ende der Stromabnehmer anzeigen. Für die Verfechter niedriger Digitalspannung ist der Anblick ein Schock.

@Tobi
Es ist noch zu früh. Noch möchte ich etwas an der Firmware herumfeilen. Und wenn überhaupt, würde ich nur die teil- oder vollbestückte Leiterplatte plus Rohblech und Magneten verkaufen. Dazu die Konstruktionszeichnung des Wagen. Den Wagen, Fleischmann 8216K mit Bremserhaus, oft bei eBay zu finden, sollte ein Modellbauer selbst umrüsten können. Bei Interesse, kannst du mir eine PN schicken, damit ich dich finde, wenn das spruchreif ist.

Gruß von Aron

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Fährt einer hier Shikansen? Obwohl, die Weißen Flitzer sind schon geil, besonders wenn man selbst mitfährt.

Also die Idee mit den Magneten ist nicht verkehrt, ich melde mal Interesse.
Hallo zusammen,
ist es auch möglich nur die zurückgelegte Strecke anzuzeigen? Sollte eigentlich, da dies ja zu Geschwindigkeitsermittlung notwendig ist. Falls dies auch geplant ist, hätte ich auch Interesse.
Grüße
Hubert
Zitat - Antwort-Nr.: 12 | Name: hudin

zurückgelegte Strecke anzuzeigen?



Das ist nicht möglich.
Zum einen wäre der Messwert zu unsicher, weil in der Anfahrt/Brems-Phase unter 10 km/h der Messfehler zu groß ist. Zum anderen ist kein Platz mehr vorhanden, um einen Schalter oder Jumper für die Auswahl dieses Messwert unterzubringen.

Was aber geht ist: Auf der Unterseite der Leiterplatte sind 3 Lötbrücken, für 8 Größen, des im Wagen verbauten Raddurchmesser. Dabei stehen die gebräuchlichen Durchmesser der Spurweiten N/TT/H0 zur einmaligen Auswahl.

JP1, JP2, JP3, SCALE, WHEEL
o   o   o      N     6.2 mm
x   o   o      N     5.6 mm
o   x   o      N     5.2 mm
x   x   o      TT    8.3 mm
o   o   x      H0   11.4 mm
x   o   x      H0   11.0 mm
o   x   x      H0   10.4 mm
x   x   x      H0    9.0 mm

x steht für geschlossene Lötbrücke.

Gruß von Aron

Hallo Aron,

habe dir eine private Nachricht geschickt.


Gruß Tobi
Zitat - Antwort-Nr.: 3 | Name: KMal

danke für das Foto. Ich wünsche noch viel Erfolg bei der Fehlersuche. 10-20 Impulse pro Sekunde sollten einen heutigen Microcontroller ja nicht überfordern



Tatsächlich war es nur eine Parameter. Er wollte für 30 ms ein eindeutiges Signal (hell oder dunkel), sonst hat er es verworfen. Jetzt arbeitet er mit 10 ms und funktioniert weiterhin bestens. Bei ca. 350 km/h ist dann aktuell schluss.

Zitat - Antwort-Nr.: 12 | Name: hudin

ist es auch möglich nur die zurückgelegte Strecke anzuzeigen? Sollte eigentlich, da dies ja zu Geschwindigkeitsermittlung notwendig ist. Falls dies auch geplant ist, hätte ich auch Interesse.



Ich weiß nicht, ob die Frage an mich gerichtet ist. Aber ja die Gesamtdistanz lässt sich mit dem Mikrocontroller ermitteln.

Das Projekt ist aktuell auf einem Stand, bei dem der Messwagen seinen Zweck voll erfüllt. Ich bin gerade am Überlegen, ob und wie ich weitermachen will. Mir wurde über private Nachrichten Hilfe angeboten, unter anderem beim Fertigen von Platinen oder beim Erstellen eines passenden Rungenwagen.

Mit einer fertigen Platine wäre so ein Messcontainer schnell zusammengesteckt und könnte voll funktionsfähig versendet werden. Die Kosten ohne Wagen, für den Container mit Messelektronik, Mikrocontroller, Platine und Akku, würde ich auf ca. 20 Euro schätzen. Die Kosten für den 3D-Drucker bzw. das Filament belaufen sich auf wenige Cent.

Wenn größeres Interesse besteht, würde ich das Projekt etwas weiter treiben und zumindest noch ein Display für die Geschwindigkeits- und Akkuanzeige verbauen. Optisch wird der Container allerdings kein Hingucker werden. Um ihn im Originalmaßstab zu fertigen, wäre der Aufwand um ein Vielfaches höher. Unten noch ein Größenvergleich, ganz vorne ein maßstabgetreuer 40-Fuß Container von Modellbahn-Union und in der Mitte ein Fleischmann-Container. Länge und Höhe könnte man mit etwas Aufwand noch verringern.

Sollte ernsthaftes Interesse bestehen, lasst es mich wissen.

Gruß
Samuel




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Guten Tag,

eine interessante Bastelei - in der Tat. Aber wozu ist sie gut?

Während der Fahrt auf der Anlage können angezeigte Messergebnisse der geringen Displaygröße wegen jedenfalls nicht abgelesen werden.

Freundlicher Gruß

Hannah

Zitat - Antwort-Nr.: 15 | Name: Knallfrosch

Optisch wird der Container allerdings kein Hingucker werden.



Design ist Nebensache, die Funktion steht hier im Vordergrund. Meine Meinung.

Gruß aus Nordertown
Wenn das auf einem Programmiergleis, also eher Kreis gemacht wird, sollte es eigentlich egal sein. Zumal der schlupf recht gering ist.

Und bei genügend Besteller wird das Projekt auch richtig tragbar. Also für jedem.  
Zitat - Antwort-Nr.: 15 | Name: Knallfrosch

die Gesamtdistanz lässt sich mit dem Mikrocontroller ermitteln.



Servus,

dann müsstest du eigentlich ziemlich auf den mm genau die Längen von Rückmeldeabschnitten ausgeben können?

VG Freetrack
Zitat - Antwort-Nr.: | Name:

eine interessante Bastelei - in der Tat. Aber wozu ist sie gut?



Bastelei um zu beweisen, daß es funktioniert.

Für mich reicht eine Stopuhr und eine Tabelle.

Viele Basteleien sind sinnfrei und eine gute Beschäftigungstherapie -Aktivierung der grauen Zellen

Grüße Michael Peters
Hallo,
ich sehe es mehr dafür das man seine Loks besser auf die Max.-Geschwindigkeit einstellen kann.

Gruß Tobi
Ich würde mal gerne an der Stelle die drei Projekte der Übersichtlichkeit halber vergleichen (bitte korrigieren, falls ich was falsch verstanden habe):

Nr. 1 von Samuel (Knallfrosch): In einem Container auf einem Taschenwagen (aktueller Stand), nimmt das Signal optisch ab, verbindet sich per Bluetooth mit einem Handy. Auf dem Handy ist eine spezielle Software (selber geschrieben) die sich auch über das Netzwerk und Rückmeldern Daten von Railcom holen kann. Diese Kombination kann prinzipiell auch andere Werte wie zurückgelegte Strecke auswerten. Die Stromversorgung erfolgt über einen Akku, geladen wird über eine USB-C-Buchse.

Nr. 2 von Aron: sehr kompakt in einem zweiachsigen Hochbordwagen. Nimmt das Signal mit Hallsensor und Magneten an der Achse ab. Der Strom kommt vom Gleis, die Anzeige erfolgt direkt mit einem Display auf dem Wagen. Konfiguriert wird mit Jumpern (Raddurchmesser). Eine Verbindung zu Handy und co. gibt es nicht, andere Anzeigewerte sind auch nicht vorgesehen. Dafür ist das System komplett unabhängig.

Nr. 3 von Ronnie (hier: https://www.1zu160.net/scripte/forum/forum_show.php?id=1344346). in einem Roco Hilfszug-Gerätewagen. Nimmt das Signal mit Hallsensor und Magneten an der Achse ab. Der verbaute Arduino IoT braucht viel Platz, beherrscht aber WiFi und kann als AccesPoint dienen oder sich mit einem Heimnetz verbinden. Die Daten werden in einem Browser angezeigt. Und der Arduino kann darüber sogar gesteuert werden (z.B. Kalibrierung). Somit ist das mit quasi allen internetfähigen Anzeigegeräten kompatibel. Der Arduino hat außerdem ein 6-achs-Gyro, das ermöglicht die Auswertung von Steigung/Gefälle. Die Stromversorgung erfolgt mit Akku, geladen wird über eine USB-C-Buchse. Das ganze ist allerdings recht teuer.

Ich finde, jedes Projekt ist hochinteressant und hat seine Vorzüge! Ich bin noch nicht ganz sicher, welcher es für mich wird. Vielleicht sogar mehrere :D

Gruß
Andi
Hallo Aron,

den Fleischmannwagen habe ich schon besorgt.
Bin bereit wenn du es bist. Dann kann die Bastelei los gehen.

Gruß Tobi
@Aron

Der passende Hänger kam heute an. Hast du da die Räder getauscht?
Bei mit müssen die auf jeden Fall getauscht werden. Sind Speichenräder mit Kunststoffspeichen.

Gruß Tobi
@Tobi
Du setzt mich unter Druck ohne abzuwarten wie sich das Projekt entwickelt. Es zeigt sich nämlich ein Problem, welches ich wohl nicht beseitigen kann. Um das Display flackerfrei zu machen, ist die 5V Betriebsspannung mit Supercap Kondensatoren gepuffert. Das ist notwendig, weil das Display mehr Strom braucht als ein Spur N Motor. Diese Kondensatoren benötigen nach dem Einschalten der DCC Spannung 60 Sekunden zum aufladen. In den ersten 30 Sekunden kommt es dabei zu massiven Störungen der Messung. Wenn man diese Aufwärmzeit nicht gewillt ist zu warten, ist das ein Ausschlusskriterium.

Ja ich habe die Achsen ausgetauscht. 2 x Modellbahnmarkt24.de , 15,1 x 6,2 mm, einseitig isoliert.
https://modellbahnmarkt24.de/Praezisions-Radsat...schmann-Spur-N-1-160

Gruß von Aron

Hallo,

Nein nein will hier keinen unter Druck setzen.
Nicht stressen lassen.
Die eine Minute Aufwärmzeit ist verkraftbar und eigentlich normal. Vorallem wenn man die Leistung gleich wieder abruft. Da bricht wahrscheinlich fast das ganze System ein.

Gruß Tobi
Zitat - Antwort-Nr.: 25 | Name: aron

Wenn man diese Minute Aufwärmzeit nicht gewillt ist zu warten, ist das ein Ausschlusskriterium.



Moin,

also wer diese Zeit nicht abwarten kann, hat wohl andere Prioritäten.
Modellbahn ist ein Hobby. Wenn das Hobby in Stress ausartet, machst Du was verkehrt. Dann lass die Finger davon.
Außerdem glaube ich kaum, dass man unmittelbar nach dem Aufgleisen dieser "Messeinheit" schon für die anstehende Messeaufgabe gedanklich vorbereitet ist.
Es heißt doch auch "Gut Ding will Weile haben" und "in der Ruhe liegt die Kraft"
Also gönnt euch die Minute und konzentriert euch auf das Kommende.

Ohmmm...👻🫨

Gruß aus Nordertown
Was ist mit einem OLED-Display?
Ich gebe noch einmal ein kleines Statusupdate. Der Messwagen und die dazugehörige App sind komplett fertiggestellt und ausführlich getestet. Ich musste die Platine noch etwas erweitern, damit ich die Akkuspannung bzw. die verbleibende Akkukapazität auslesen kann. Die App wurde ebenfalls noch etwas erweitert. Die Idee von Hubert bezüglich der zurückgelegten Strecke ist ebenfalls mit eingeflossen. Ein Screenshot der App ist angehängt.

Da ich die Personen, die Interesse bekundet haben an einer Hand abzählen kann, bleibt der Messwagen erst einmal ein Prototyp. Die größte Hürde ist momentan, dass der elektrische Schaltplan von mir per Hand gezeichnet ist und ich vom Entwerfen einer Rasterplatine gar keine Ahnung habe. Wenn mir dabei jemand helfen möchte, kann ich das Projekt weiter vorantreiben.

Gruß
Samuel

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Zitat - Antwort-Nr.: 20 | Name: Michael Peters

Für mich reicht eine Stopuhr und eine Tabelle


Hi

Also erstmal chapeau an euch alle und noch viel Spaß und Erfolg

Mir selbst reicht es eigentlich auch mit Stopuhr. Was mich evtl interessieren würde ist etwas kleines was ich in ein Schuppen vor dem Einmessgleis einbauen kann, aber nichts mit Handy. Also sowas

https://ebay.io/m/M6bhgx

aber dann mit Kabeln so das ich die Sensoren in Häusle neben der Einmessstrecke verstecke, das Gehäuse unter der Platte befestige und an den Moba Strom gleich anschliesse, und die Anzeige seitlich in die Wand des Segments einbauen kann, am besten mit einen ON/OFF Schalter neben an..

LG ChristiaN

PS. Sehr fruchtig die rechte Ecke ganz oben auf der Seite von https://tramfabriek.co.uk/
🤣🫶

Hallo Samuel,
ich find es echt ein spannendes Projekt von Dir.
Ich hab von sowas jedoch überhaupt keine Ahnung.

In H0 gibt es ja sowas kommerziell zu kaufen.

Für das einmessen von meinen Loks. Hatte ich mir damals RZ TEC die Speedbox gekauft.

https://rztec.de/Shop/?cat=c2_Speedbox-speedbox.html


LG Marco


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