Stellpult für XpressNet

Einleitung

Neben dem Fahrpult habe ich ein Stellpult für den XpressNet-Bus entwickelt, das mit bis zu 64 Tasten und 128 LEDs ausgestattet werden kann.

Seit vielen Jahren steuere ich die Lokomotiven auf meinen Ausstellungsplatten mit der Roco Multimaus. Der Rest wird mit Rocrail gesteuert. Einziger Nachteil: entweder braucht man ein gutes Gedächtnis, um sich all die Weichenadressen merken zu können oder einen laufenden PC.

Genau hier setzt das Stellpult an: Weichen oder Signale können mit einfachem Tastendruck gestellt und die aktuelle Lage angezeigt werden.

 

Übersicht

Funktionalität

• maximal 64 Tasten
• maximal 128 LEDs
• Konfiguration auf Micro-SD-Karte
  • Weichenbelegung
  • LED-Adressen
• optional 4-zeiliges, beleuchtetes LCD-Display
• per Multimaus gestellte Weichen werden ebenfalls auf dem Stellpult korrekt angezeigt

Anschluss

Das Stellpult wird an den XpressNet-Bus angeschlossen. Die beiden folgenden Abbildungen zeigen den Anschluss des Stellpultes an die Roco-Zentrale 10764 und an die Digikeijs-Zentrale DR5000.

 

Bedienung

Die Bedienung ist intuitiv. Für Weichen wird jeweils eine Taste verwendet, die zwischen Gerade und Abzweig hin- und herschaltet. Bei Signalen sind verschiedene Varianten möglich: entweder über eine Taste oder aber je Signalbegriff eine Taste.

 

 

 

 

 

Display

Optional kann ein 4-zeiliges LCD-Display angeschlossen werden, auf dem die jeweiligen Befehle angezeigt werden, die gerade vom Stellpult abgesetzt, bzw. auf dem XpressNet-Bus z.B. durch eine Multimaus abgesetzt wurden.

Einen wirklichen Mehrwert bietet das Display nicht. Lediglich im Falle von Störungen lassen sich einige Infos hierrüber anzeigen.

 

Gleisspannung, Not-Aus

Im Stellpult können zwei Tasten zum Ein- und Ausschalten der Gleisspannung eingebaut werden. Sollte also einmal ein Zug außer Kontrolle geraten, kann die Taste gedrückt werden und die Gleisspannung wird abgeschaltet. Ein Druck auf den anderen Taster schaltet die Spannung wieder ein. Welcher Taster diese Funktionalität übernimmt, wird über die Konfigurationsdatei definiert.

 

Bau

Der Bau des Stellpults umfasst das Bestücken der Shield-Platine (diese wird anschließend auf ein Arduino Mega-Board aufgesteckt) und dem Bestücken von bis zu 2 LED-Platinen. Anschließend erfolgt der Einbau in ein passendes Gehäuse.

Platinenbestückung

Als Bestellhilfe habe ich eine Artikellisten bei Reichelt hinterlegt. Leider musste ich feststellen, dass es in letzter Zeit immer öfter vorkommt, dass bestimmte Artikel recht schnell wieder aus dem Programm verschwinden. Dies war früher mal anders. Da konnte man jahrzehntelang einen Artikel nachbestellen. So traf es die von mir ursprünglich vorgesehenen Steckverbinder in 4-, 5- und 7-poliger Ausführung. Stattdessen kann man nun einen 32- oder 64-poligen Verbinder entsprechend ablängen.

Shield

Die Shield-Platine wird überwiegend mit Stiftleisten und sonstigen Steckverbindern bestückt. Als SMD-Bauteile sind das Schnittstellen-IC MAX485 sowie Widerstände, LEDs und Kondensatoren zu bestücken.

Reichelt Artikelliste für das Shield: https://www.reichelt.de/my/1840189

 

 

 

 

 

LED-Platine

Die LED-Platine kann maximal 2x an das Shield angeschlossen werden und steuert die LEDs im Multiplexing-Verfahren an. Insgesamt können so 128 LEDs an das Stellpult angeschlossen werden.

Reichelt Artikelliste für die LED-Platine: https://www.reichelt.de/my/1840199

 

 

 

 

 

Tastatur- und LED-Frontplatte

Zur Aufnahme der Taster und LEDs verwendete ich eine Sandwich-Konstruktion aus Acrylglas, Papier und Polystyrol.

Die verwendeten Taster erlauben eine Frontplattenstärke von ca. 4mm. Ich habe mich daher für 2mm dickes Acrylglas und 1,5mm dickes Polystyrol entschieden.

 

 

 

 

 

Mit Hilfe eines Grafikprogramms habe ich den Gleisplan in schematischer Darstellung gezeichnet und dabei mit sehr dünnen Linien auch die Mittelpunkte markiert. Das ganze wurde auf normalem Papier ausgedruckt.

Das Papier habe ich zwischen die Acrylglasplatte und die Polystyrolplatte gelegt und das Paket mit Klebeband fixiert. Es folgte das Bohren der Löcher für die Taster mit 6,9mm und zunächst 3mm für die LEDs. Der eingelegte Gleisplan sorgte mit den Zentriermarkierungen für exakte Positionierung der Löcher. Nachdem alle Bohrungen vorgenommen waren, wurde das Paket wieder auseinandergenommen und nun nur in der Polystyrolplatte die Löcher für die LEDs auf 4mm vergrößert. Die LEDs würden sonst zu tief in den Löchern sitzen.

Anschließend werden die Platten wieder mit dem Gleisplan vereint und die Taster eingesetzt und verschraubt.

Reichelt-Artikelliste für Taster und LED: https://www.reichelt.de/my/1840213

Verkabelung der Taster und LEDs

Die Verkabelung der Taster erfolgt in maximal acht Gruppen zu je acht Tastern. D. h. für eine Gruppe von acht Tastern werden neun Leitungen benötigt. Für die LEDs gilt das gleiche.

 

Einbau in ein Gehäuse

Der Einbau erfolgte in ein selbst gebautes Gehäuse aus Holz.

Ich habe dazu in die vier Teile jeweils eine passende Nut gefräst un die Teile quasi um die Frontplatte herum gebaut und verleimt.

 

 

 

 

 

 

 

Konfiguration

Die hier im folgenden beispielhaft abgebildete Konfigurationsdatei enthält zahlreiche Kommentare, die eine Anpassung an eigene Bedürfnisse möglich machen sollten.

Befehle

Einer im Stellpult befindlichen Taste wird hierdurch ein Befehl zugeordnet, der dann durch Absenden von Befehlen auf dem XpressNet-Bus einsprechende Schaltvorgänge auslöst.

Zur Zeit sind folgende Befehle implementiert:

U (Umschalten)	U:21	Jeder Druck auf die Taste schaltet die Adresse von Abzweig auf Gerade bzw. umgekehrt. Der erste Druck auf die Taste nach dem Einschalten sendet einen “Gerade”-Befehl
	U:-21	wie vor, jedoch ist die erste Schaltstellung zu Beginn “Abzweig”
S (Schalten)	S:21A S:21G	Ein Druck auf die Taste führt den angegeben Schaltbefehl aus. Hier also Adresse 21 Abzweig, bzw. Adresse 21 Gerade
G (Gruppe)	G:21A,33G,33A	Ein Druck auf die Taste sendet den nächsten in der Reihe angegebenen Befehl. Zu Beginn wird also 21 Abzweig gesendet, beim nächsten Druck 33 Gerade, dann 33 Abzweig und dann schließlich wieder 21 Abzweig. Auf diese Weise können z.B. auch mehrbegriffige Signale mit einer Taste gesteuert werden.
W (Weichenstrasse)	W:21A,22G,23G,24G	Schalten einer kompletten Weichenstrasse. Alle im Befehl angegebenen Adressen werden nacheinander gesendet.
K (Kommando)	K:INIT	Nach Druck auf diese Taste werden alle angegebenen Adressen einmal geschaltet.
	K:GO	Dem XpressNet-Bus wird der Befehl zum Einschalten der Gleisspannung gesendet
	K:STOP	Dem XpressNet-Bus wird der Befehl zum Abschalten der Gleisspannung gesendet.

Konfigurationsdatei

Die auf der Micro-SD-Karte gespeicherte Konfigurationsdatei beinhaltet im wesentlichen die Weichenbelegung.

# Konfigurationsdatei für Arduino-XPressnet-Stellpult
# 26.08.2020 / 26.04.2021
#
# Änderungen:
# - 22.05.2021
#   - Änderung DKW (Tasten 27/28)

# Konfiguration des Kunden
[kunde]
	# Name des Kunden (max 20 Zeichen)
	name = Andreas Schulze
	# Name der Anlage (max 20 Zeichen)
	anlage = Messe-Stellpult


# Konfiguration des XPressnet
[xpressnet]
	# Basisadresse dieses Moduls am XPressnet 
	# zu dieser Adresse wird die am Codierschalter eingestellte Adresse addiert
	adresse = 10
	
	# Offset für Weichenadresse (ggf. notwendig bei Roco)
	offset = -1
	
# Konfiguration der Tasten 
# Aufbau:
# linke Zahl: Tastennummer (1 bis 64)
# rechts: Befehl mit Parametern wie nachstehend beschrieben
#   1 = U:21                Umschalten Weiche 21
#   1 = U:-21               Umschalten Weiche 21 invertiert
#   1 = S:21A               Schalten Weiche 21 abzweig
#   1 = S:21G               Schalten Weiche 21 gerade
#   1 = G:13A,13G,14G       Gruppe, z.B. für Signal. Schaltet die Adressen wie bei 
#                           Weichen, lediglich die LED-Ausgänge werden zunächst 
#                           allesamt abgeschaltet. Die erste Adresse wird bei 
#                           Tastendruck geschaltet und die zugehörige LED einge-
#                           schaltet. Die folgenden Adressen werden nicht geschal-
#                           tet, sondern die zugehörige LED ausgeschaltet
#   1 = F:21G,33A,34A,36G   Fahrstraße schalten 21 gerade, 33 abzweig usw
#   1 = K:GO                Kommando Fahrstrom einschalten
#   1 = K:STOP              Kommando Nothalt
#   1 = K:INIT              Kommando alle Weichen in definierte Lage bringen
[tastenkonfig]
	# Zeile 1 (Tasten 1-8)
	1  = 
	2  = U:33
	3  = U:34
	4  = U:37
	5  = U:36
	6  = 
	7  = 
	8  = 
	
	# Zeile 2 (Tasten 9-16)
	9  = U:35
	10 = U:41
	11 = U:42
	12 = U:61
	13 = U:62
	14 = U:43
	15 = U:51
	16 = 
	
	# Zeile 3 (Tasten 17-24)
	17 = 
	18 = U:45
	19 = 
	20 = U:26
	21 =
	22 =
	23 =
	24 =
	
	# Zeile 4 (Tasten 25-32)
	25 = K:STOP
	26 = U:23
	27 = U:24
	28 = U:25
	29 = K:INIT
	30 = U:21
	31 = U:11
	32 = K:GO
	
	# Zeile 5 (Tasten 33-40)
	33 =
	34 =
	35 =
	36 =
	37 =
	38 =
	39 =
	40 =
	
	# Zeile 6 (Tasten 41-48)
	41 =
	42 =
	43 =
	44 =
	45 =
	46 =
	47 =
	48 =
	
	# Zeile 7 (Tasten 49-56)	
	49 =
        50 =
	51 =
	52 =
	53 =
	54 =
	55 =
	56 = 
	
    # Zeile 8 (Tasten 57-64)
	57 =
	58 =
	59 =
	60 =
	61 =
	62 =
	63 =
	64 =

	
# Konfiguration der LED-Adressen
# pro Weiche werden in der Regel zwei LED-Adressen benötigt. 
# linke Zahl: Weichenadresse mit Suffix (A)bzweig oder (G)erade
# rechte Zahl: LED-Adresse
[ledadressen]
        11G = 15
	11A =  8
	21G = 18
	21A = 17
	23G = 16
	23A = 23
	24G = 21
	24A = 22
	25G = 20
	25A = 19
        26G = 14
	26A = 11
	33G = 27
	33A = 28
	34G = 29
	34A = 30
	35G = 36
	35A = 35
	36G = 33
	36A = 34
	37G = 31
	37A = 24
	41G = 38
	41A = 37
	42G = 32
	42A = 39
        43G = 42
	43A = 41
	45G = 13
	45A = 12
        51G = 44
	51A = 43
	61G = 46
	61A = 45
	62G = 40
        62A = 47
	
# Ende der Konfiguration

 

Software und Dokumentation

Ich stelle hier die Software und eine Dokumentation für den Nachbau zur Verfügung.

Aufbauanleitung (als pdf)	Download
Software (inkl. notwendiger, externer Libraries)	Download

 

Ausblick

Die Software ist weitestgehend funktional. Der Befehl (G)gruppe ist derzeit noch nicht implementiert, dies kommt in Kürze.

Ich würde mich freuen, wenn mir Erweiterungen auf meiner Software basierend per eMail mitgeteilt werden. Dann kann die Erweiterungen einpflegen und hier wieder bereitstellen.