Das Einrichten von Weichen

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• Ansteuerung der Weichen ⇒ Eine OneControl ist optimal zum Ansteuern Weichen geeignet, weil sie alle dafür benötigten Schnittstellen bietet (8 Servo-Ports, 16 GPIO-Ports und 16 Power-Ports). Dazu können je nach aufgespielter Firmware beispielsweise 48 Makros und 24 Accessories definiert werden.
• Weichenantriebe durch Servos ⇒ Da diese Antriebsart originalgetreue langsame Stellvorgänge erlaubt, werde ich mich in weiterer Folge darauf beschränken.
  • Tipp: Mit Digital-Servos lässt sich das "Einschaltzucken" analoger Servos vermeiden
• Rückmeldungen der Weichenlage ⇒ Da es bei Modellweichen äußerst schwierig wäre, die tatsächliche Lage der Weichenzungen zu erfassen, muss man einen Kompromiss eingehen. Abhängig von der verwendeten Antriebsmechanik muss eine geeignete Stelle gefunden werden, an der Endlagesensoren sinnvoll angebracht werden können. Sinnvoll bedeutet in diesem Zusammenhang, dass eine Fehlerquelle zwischen den Sensoren und den Weichenzungen nach Möglichkeit auszuschließen ist. Dazu kommen je Weiche zwei TLE4905 Hallsensoren zum Einsatz, angeschlossen an entsprechend konfigurierte GPIO-Ports der OneControl.
• Herzstückpolarisierung ⇒ Abhängig von der Weichenlage soll das Herzstück polarisiert werden. Obwohl auch Rocrail diese Funktionalität anbietet, werden die Befehle dafür hier beispielhaft in Makros mit aufgenommen. Das Umschalten wird dann mittels Herz8Addon realisiert. Man kann aber auch ein RelaisAddon verwenden, wobei in diesem Fall pro Herzstück 2 Relais benötigt werden, da es sich dabei um keine Umschaltrelais handelt.
  • Vorsicht: Herz8Addons dürfen nur an GPIO-Ports angeschlossen werden und RelaisAddons nur an Power-Ports
• Funktionsfähige Weichenlaternen ⇒ Weichenlaternen für Normalweichen werden mechanisch vom Servo mitangetrieben und müssen daher nicht speziell konfiguriert werden. Um eine funktionsfähige DKW-Laterne entsprechend ansteuern zu können, werden die Lageinformationen der DKW-Weichen-Rückmelder direkt den Eingängen einer NeoControl zugeführt, da diese Baugruppe unter anderem die LEDs aller Weichenlaternen ansteuert. Für den Nachtbetrieb kann die Helligkeit der Laternen von Rocrail aus auf einen beliebigen Wert gedimmt werden (ab Firmware-Version 1.06.00).

Es macht durchaus Sinn, vorab gewisse "Standards" zu definieren und sich danach auch konsequent daran zu halten. So habe ich folgendes festgelegt:

• 0% Servowinkel entspricht gerader und 100% abzweigender Weichenstellung
• Accessory-Begriff 0 definiert die gerade Weichenstellung und Begriff 1 die abzweigende Weichenstellung
• Für jede Weiche wird in Rocrail eine sichere Weichenlage (Vorzugslage) festgelegt
• Bei Vorzugslage ist das jeweilige Relais zur Herzstückpolarisierung in Ruhestellung (Relais-LED am Herz8Addon ist ausgeschaltet)

Da man im BiDiB-Wizard für Ports, Makros und Accessories eigene aussagekräftige Name vergeben kann, halte ich mich auch diesbezüglich an einen selbstdefinierten "Standard":

• Servos: Prefix "SV_" + Weichenname, also z.B. "SV_W41"
• Rückmelder der Weichenlage: Prefix "RM_" + Weichenname + Suffix "_G" bzw. "_A" für Gerade bzw. Abzweig, also z.B. "RM_W41_G" bzw. "RM_W41_A"
• Ausgänge zur Herzstückpolarisierung: Prefix "Herz_" + Weichenname, also z.B. "Herz_W41"
• Makros: Weichenname + Suffix "_G" bzw. "_A" für Gerade bzw. Abzweig, also z.B. "W41_G" bzw. "W41_A"
• Accessories: erhalten lediglich den Weichennamen, also z.B. "W41"
  • Anmerkung: Unbedingt Leerzeichen in den Namen vermeiden!

Die folgende beispielhafte Konfiguration der Weiche W41 kann auch 1:1 auf andere mittels Servo betätigte Modellbahnobjekte, wie z.B. Gleisperren, Lokschuppentore, Wasserkräne usw. übertragen werden. Der Fantasie des Modellbahners sind dabei keine Grenzen gesetzt.

• Die Vorzugslage der Weiche W41 wurde in Rocrail als "Abzweigend" definiert.

• Wie zu sehen ist, wurde das Servo für die Weiche W41 an Port 03 angeschlossen und der Anschluss entsprechend meiner Namenskonvention benannt
• Als Stellgeschwindigkeit für Weichen finde ich den Wert 8 optimal. Kleinere Werte führen zu einer schnelleren Servobewegung, größere Werte verlangsamen den Stellvorgang
• Die Justierwerte für unten und oben sind von sehr vielen Faktoren abhängig und müssen für jede Weiche experimentell ermittelt werden. Zum Finden der passenden Werte bietet sich der Zielwert-Schieber an. Bei 0% soll sich die Weiche mit fest anliegender Zunge in gerader Stellung befinden und bei 100% soll ein Schienenfahrzeug die Weiche abzweigend sicher befahren können
  • Tipp: Es wird empfohlen, den Stellweg des Servos hier in diesem Menü durch die Justierwerte einzugrenzen und nicht später bei den Makros durch Limitieren der %-Werte des Stellwinkels
• Mit dem Zielwert-Schieber lässt sich der durch die Justierwerte eingegrenzte Stellweg des Servos jederzeit kontrollieren

• Das Relais zur Herzstückpolarisierung der Weiche W41 wurde am Port 19 angeschlossen und der Anschluss entsprechend meiner Namenskonvention benannt
• Alle weiteren Felder können auf den Standardwerten belassen werden
• Unter Status sieht man den aktuellen Zustand des Ausgangs
• Mit der >-Taste ganz rechts kann man den Ausgang toggeln (jedes Anklicken ändert den Zustand des Ausgangs)
  • Anmerkung: Da alle GPIO-Ports für die Lage-Rückmeldungen der Weichen verwendet werden, wird das Herz8Addon im diesem Fall über eine selbstgebaute Interface-Platine mit invertierenden Puffern¹⁾ an einem Power-Ausgang angeschlossen. Deshalb werden hier Einzel-Schaltausgänge verwendet und keine Schaltausgang-Paare
  • Vorsicht: Ein Herz8Addon niemals direkt an einen Power-Ausgang anschließen!

• Dieses Bild zeigt, dass die beiden Rückmelder der Weiche W41 an den OneControl-Ports 30 und 31 angeschlossen sind. Natürlich wurden auch sie entsprechend meiner Namenskonvention benannt
• Das I/O Verhalten muss für TLE4905 Sensoren, die auf einer LCsensor-Platine verbaut sind, auf Aktiv Low eingestellt sein
• Am Status-Symbol ganz rechts lässt sich der aktuelle Status des Eingangs erkennen. Daraus ist ersichtlich, dass die Weiche W41 momentan auf Abzweig steht

Das Makro W41_G zeigt die Befehlsfolge, welche abgearbeitet wird, sobald Rocrail den Befehl zum Stellen der Weiche W41 für die gerade Fahrtrichtung an die OneControl sendet. Es ist sehr kurz und besteht nur aus 3 Zeilen (= 3 Befehle):

• Zu allererst wird das gegenteilige Makro W41_A (welches die Weiche W41 auf Abzweig stellt) angehalten, sollte es aus irgendeinem Grund ausgeführt werden. Dies ist eine reine Sicherheitsmaßnahme weil dieser Fall höchst wahrscheinlich nie eintreten wird. Ist aber gute Programmiertechnik
• Im nächsten Schritt wird dann unmittelbar darauf dem Servo der Weiche W41 der Befehl erteilt, zur Position 0% zu drehen. Dies entspricht – wie zuvor definiert – der geraden Weichenstellung. Wie ersichtlich gibt es auch für die Ports Drop-down Menüs – man muss sich also keine Portnummern merken, sondern kann sie bequem aufgrund der selbst vergebenen Namen auswählen
• Zuletzt wird noch nach einer kurzen Wartezeit von 50 Ticks (1 Tick = 20 ms) das entsprechende Relais eingeschaltet und somit das Herzstück der Weiche W41 korrekt polarisiert

In analoger Weise wird das Makro W41_A für die abzweigende Weichenlage erstellt:

• Zuerst wird das Makro W41_G angehalten
• Dann wird dem Servo SV_W41 der Befehl erteilt, zur Position 100% zu drehen
• Abschließend wird nach 1 s das Relais ausgeschaltet, um die korrekte Polarisierung des Herzstücks für eine abzweigende Fahrt über die Weiche W41 herzustellen

Es wird nun ein Accessory W41 angelegt. Als Begriff 0 wird das Makro für die gerade Weichenstellung definiert und als Begriff 1 jenes für die abzweigende Weichenstellung. Mittels >-Tasten ganz rechts können die beiden Begriffe auf ihre korrekte Funktionsweise überprüft werden. Die Nummer dieses Accessories notiert man sich nun, wir werden sie anschließend bei der Konfiguration in Rocrail noch brauchen.

Funktioniert alles wie gewünscht, ist die Konfiguration im BiDiB-Wizard abgeschlossen und nun geht es in Rocrail weiter …

Voraussetzung: Es muss bereits eine BiDiB-Zentrale eingerichtet sein mit selbstgewählter Schnittstellenkennung (in meinem Fall "GBM").

• Um auf Baugruppen am BiDiB-Bus zugreifen zu können, ist deren Unique ID (UID) erforderlich, welche auf dem Aufkleber der Baugruppe in hexadezimaler Form aufgedruckt ist. Rocrail benötigt im Schnittstellen-Tab der Baugruppe die UID jedoch in dezimaler Schreibweise. Man muss die Umrechnung aber nicht selbst vornehmen, Rocrail hat dieses Feature im BiDiB-Untermenü des Programmieren-Tab bereits integriert. Die UID wird hier als "Eindeutige Kennung (Knoten-ID)" bezeichnet.
  • Anmerkung: Durch die Umrechnung können sich auch negative Werte ergeben.
    
• In diesem Menü kann man den Baugruppen zur besseren Übersicht auch selbst definierte Usernamen zuweisen.

• Die Kennung der Weiche wird gemäß der Namenskonvention eingetragen
• Block-Kennung und Fahrstraßen-Kennungen können eingetragen werden, damit das Weichensymbol im Gleisplan entsprechend ausgeleuchtet wird
• Als Typ natürlich Weiche auswählen
• Die Untergruppe auf Standard belassen
• Mit der Richtung wird die korrekte Lage der Weiche im Gleisplan von Rocview eingestellt. Einfach ausprobieren, ob Links oder Rechts zutreffend ist
• In der rechten Spalte kann man noch eine Sichere Weichenlage sowie weitere Optionen definieren. Muss man aber nicht unbedingt

• In den ersten beiden Zeilen sind die Werte Schnittstellenkennung, Knoten-ID und UID-Name so einzutragen, wie im Schritt 2a herausgefunden bzw. eingegeben wurden
• Als Adresse wird nun die Accessory-Nummer + 1 eingetragen.
  • Erklärung: Warum + 1? Weil BiDiB bei 0 zu zählen beginnt und Rocrail bei 1
• Als Port den Wert 0 eintragen. Dadurch erkennt Rocrail dass es sich um FADA-Adressierung handelt
• Einzel-Ausgang ist anzuhaken
• Unbedingt Zubehör anhaken
  • Erklärung: Man ist zwar verleitet, Zubehör nicht auszuwählen und Servo zu selektieren, da man die Weiche ja mittels Servo betätigt. Das ist in diesem Fall jedoch falsch, da Rocrail dann nur die reinen Servobefehle senden würde. Die Herzstückpolarisation würde in diesem Fall nicht ausgeführt werden. Accessory bedeutet auf Deutsch Zubehör. Wird daher Zubehör angehakt, ruft Rocrail das Accessory auf und da in den Makros des Accessory die Servobefehle und die Befehle zur Herzstückpolarisierung definiert sind, wird auch beides ausgeführt
    

• Jetzt werden noch die beiden Rückmelder der Weiche im Gleisplan angelegt. Es macht eventuell Sinn, diese auf einer eigenen Ebene anzulegen. Schnittstellenkennung, UID-Name und Knoten-ID sind wie schon im Schritt 2c in die entsprechenden Felder des Schnittstellen-Tab einzutragen
• Als Adresse wird wieder die Nummer des GPIO-Ports + 1 eingetragen. RM_W41_G ist an GPIO-Port 30 angeschlossen, die Adresse ist daher 31. Analog ist auch der Rückmelder RM_W41_A an Port 31 mit Adresse 32 anzulegen
• Als Typ jeweils Sensor auswählen
• Den beiden Rückmeldern im Allgemein-Tab ihrer Eigenschaften Kennungen gemäß der Namenskonvention zuweisen
  

• Im Verkabelungs-Tab der Weichen-Eigenschaften die beiden Rückmelder wie in dem Screenshot gezeigt eintragen
  

Fertig.

Wenn im Ansicht-Tab von Rocrail "Zeige anstehende Weichen" aktiviert ist, dann wird der Hintergrund einer Weiche rot dargestellt, wenn die befohlene Weichenstellung (ersichtlich am Gleisplan) mit der aktuell zurückgemeldeten Weichenstellung der Anlage nicht übereinstimmt. Dies habe ich im folgenden Screenshot bei der Weiche W31 simuliert. Wie zu erkennen ist, wurde die Weiche W31 auf Geradeausfahrt gestellt. Da der Rückmelder der Weiche W31 jedoch noch auf Abzweig steht, konnte die befohlene Weichenlage offensichtlich aus irgendeinem Grund nicht eingenommen werden.
Eine über diese Weiche führende Fahrstraße kann daher nicht "verriegelt" werden, ein eventuell vorhandenes Signal bleibt auf rot und eine Lok erhält keinen Fahrbefehl.

• Hinweis: Damit Rocrail Weichenrückmeldungen auswertet, muss im Automatik-Tab der Rocrail-Eigenschaften die Option "Weichenrückmeldung aktivieren" angehakt sein.

Dreiwegweichen werden in der Regel von 2 Servos angetrieben und daher gilt das für Normal- und Bogenweichen beschriebene Verfahren. Es sind nur 2 Weichen entsprechend zu konfigurieren. Obwohl Rocrail ein eigenes Gleissymbol für Dreiwegweichen bereitstellt, verwende ich jedoch 2 unmittelbar hintereinander angeordnete Normalweichensymbole.

Ob EKW oder DKW macht bei der Einrichtung keinen Unterschied. Da ich zur Zeit keine DKW im Einsatz habe, werde ich die Konfiguration anhand der EKW W21ab erklären.
Eine solche Weiche besitzt 2 unabhängige Weichenzungen die man theoretisch mit einem einzigen Servo bedienen und so die EKW entweder auf Geradeausfahrt (wie eine normale Kreuzung) oder auf Abzweig stellen könnte. Praktisch ist dies jedoch wegen der Herzstückpolarisierung nicht machbar. Daher kommen hier 2 Servos (SV_W21a und SV_W21b - je Weichenzunge eines) zum Einsatz. Dies vereinfacht auch die korrekte Darstellung der Weichenlage auf einer funktionsfähigen DKW-Laterne.

• Als Vorzugslage soll ein "horizontales" Durchfahren der EKW definiert werden. Dazu ist W21a auf Abzweig und W21b auf Geradeausfahrt zu stellen

Warum muss W21a in Vorzugslage auf Abzweig stehen? Weil bei einer solchen Weiche zu beachten ist, dass die Lage der jeweiligen Weichenzunge immer für die Polarisierung des gegenüberliegenden Herzstücks ausschlaggebend ist. Die folgende Skizze soll dies am Beispiel der EKW W21ab verdeutlichen:

Die Konfiguration im BiDiB-Wizard erfolgt analog zu den oben stehenden Ausführungen für Normalweichen (Schritte 1a bis 1e).
Alles jedoch zweifach - einmal für W21a und einmal für W21b. So wie das ist in den jeweiligen Screenshots auch ersichtlich ist.

• Option: Soll auch eine funktionsfähige DKW-Laterne angesteuert werden, so bietet es sich an, die 4 Segmente der DKW-Laterne durch die 4 Weichen-Rückmelder anzusteuern.
  Dazu werden diese nicht zu den GPIO-Ports der OneControl sondern direkt zu den Eingängen der NeoControl geführt und entsprechend ausgewertet, sodass die DKW-Laterne die korrekte Weichenstellung anzeigen kann. Details dazu weiter unten unter "Ansteuerung der DKW-Laterne".
  

• Wie für Normalweichen

• Die Kennung der Weiche wird gemäß der Namenskonvention eingetragen
• Block-Kennung und Fahrstraßen-Kennungen können eingetragen werden, damit das Weichensymbol im Gleisplan entsprechend ausgeleuchtet wird
• Als Typ wird sowohl bei DKWs als auch bei EKWs Doppelte Kreuzung selektiert
• Die Untergruppe bestimmt, ob es sich um eine DKW oder eine EKW handelt. Für DKWs Standard auswählen und für EKWs entsprechend Links oder Rechts
• Mit der Richtung wird die korrekte Lage der Weiche im Gleisplan von Rocview eingestellt. Einfach ausprobieren, ob Links oder Rechts zutreffend ist
• In der rechten Spalte kann man noch eine Sichere Weichenlage sowie weitere Optionen definieren. Muss man aber nicht unbedingt

• In den ersten beiden Zeilen sind die Werte Schnittstellenkennung, Knoten-ID und UID-Name so einzutragen, wie im Schritt 2a herausgefunden bzw. eingegeben wurden
• Als Adresse wird nun die jeweilige Accessory-Nummer + 1 eingetragen.
  • Erklärung: Warum + 1? Weil BiDiB bei 0 zu zählen beginnt und Rocrail bei 1
• Als Port immer den Wert 0 eintragen. Dadurch erkennt Rocrail dass es sich um FADA-Adressierung handelt
• Einzel-Ausgang ist anzuhaken
  • Hinweis: Wenn in Rocview eine Seite einer DKW/EKW umgestellt wird, muss sich der jeweils real gegenüberliegende Antrieb bewegen. Ist das nicht der Fall, müssen die Adressen von Antrieb 1 und 2 getauscht werden. Anschließend kann dann bei Bedarf über die Option Umkehren bei beiden Antrieben die Darstellung in Rocview angepasst werden.
    Nur bei richtiger Zuordnung der Adressen ist eine korrekte Darstellung in Rocview zu erreichen. In manchen Fällen ist auch eine Änderung der Richtung (Tab 'Allgemein') und/oder der Ausrichtung (Kontextmenü) der Weiche nötig.
• Unbedingt Zubehör anhaken
  • Erklärung: Man ist zwar verleitet, Zubehör nicht auszuwählen und Servo zu selektieren, da man die Weiche ja mittels Servo betätigt. Das ist in diesem Fall jedoch falsch, da Rocrail dann nur die reinen Servobefehle senden würde. Die Herzstückpolarisation würde in diesem Fall nicht ausgeführt werden. Accessory bedeutet auf Deutsch Zubehör. Wird daher Zubehör angehakt, ruft Rocrail das Accessory auf und da in den Makros des Accessory die Servobefehle und die Befehle zur Herzstückpolarisierung definiert sind, wird auch beides ausgeführt
    

• Jetzt werden noch die vier Rückmelder der EKW im Gleisplan angelegt. Es macht eventuell Sinn, diese auf einer eigenen Ebene anzulegen. Schnittstellenkennung, UID-Name und Knoten-ID sind wie schon im Schritt 2c in die entsprechenden Felder des Schnittstellen-Tab einzutragen
• Als Adresse wird wieder die Nummer des Eingang-Ports + 1 eingetragen. Die 4 Rückmelder sind an den NeoControl Eingang-Ports 00 bis 03 angeschlossen, als Adressen ist daher in Rocrail 1 bis 4 einzutragen
• Als Typ jeweils Sensor auswählen
• Den 4 Rückmeldern im Allgemein-Tab ihrer Eigenschaften Kennungen gemäß der Namenskonvention zuweisen
  

• Im Verkabelungs-Tab der Weichen-Eigenschaften die 4 Rückmelder wie in dem Screenshot gezeigt eintragen
• Musste bei einem oder beiden Antrieben zur korrekten Darstellung die Option Umkehren gewählt werden, so sind die entsprechenden Kästchen für die Rückmelder dieses Antriebs auch hier anzuhaken
  

Fertig.

Um eine vorbildgetreue mechanische Lösung mit koaxial drehbaren Blenden in H0 zu realisieren, müsste man Uhrmacher sein. Daher ist hier ein guter Kompromiss gefragt.
Als DKW-Laterne bietet sich der Bausatz 7229 der Firma Weinert an. Dieser ist standardmäßig weder funktionsfähig noch beleuchtet, optional wäre nur eine simple Beleuchtung aller Segmente mittels Glühbirne vom Hersteller vorgesehen.

Da dies jedoch nicht meinen Vorstellungen entspricht, ist hier Selbstbau angesagt. Jedes Laternensegment soll durch eine eigens ansteuerbare LED ausgeleuchtet werden, was aufgrund der engen Platzverhältnisse jedoch eine große Herausforderung darstellt. Es hat sich gezeigt, dass sich dieses Vorhaben lediglich mit SMD LEDs der Baureihe 0603 (1,6 x 0,8 mm) verwirklichen lässt und selbst damit wird es ziemlich eng 8 LEDs in dem kleinen Gehäuse unterzubringen.
Um die LEDs richtig platzieren zu können, wurde eine Halterplatte für je 4 LEDs konstruiert und mit einem Ø 0,5 mm Fräser aus einer 1 mm starken Polystyrol-Platte gefräst. Dies hat zwar prinzipiell gut funktioniert, allerdings hat sich gezeigt, dass Polystyrol für diesen Zweck ungeeignet ist, weil es zu lichtdurchlässig ist. Auch wenn eine LED mit nur 2 mA betrieben wurde, konnte ein Durchscheinen zu den benachbarten LEDs nicht vermieden werden. Daher wurden die beiden Halterplatten letztlich aus einer 1 mm starken CFK-Platte gefräst, welche absolut lichtdicht ist.
Da die Leuchtflächen der verwendeten warmweißen LEDs gelb sind, wurde zwischen der Halterplatte mit den LEDs und der Laternenblende noch eine Abdunklungsfolie aus dem KFZ-Zubehörhandel angebracht. Somit erscheinen die nicht ausgeleuchteten Laternensegmente vorbildgerecht in tiefem schwarz.

Die Ansteuerung der einzelnen Segment-LEDs erfolgt direkt von den 4 Weichen-Rückmeldern zu 4 Eingängen der NeoControl.
In der NeoControl sind dann noch 4 Makros anzulegen, die auf die entsprechenden Eingänge reagieren. Nachfolgend als Beispiel das Makro für das DKW-Segment von W21a_G.
Es wird gewartet bis der Eingang EKWLat_W21a_G auf 1 geht und dann werden die jeweiligen LEDs auf- bzw. abgedimmt. Wenn man die Werte für Vorglühen und Nachleuchten der Drehgeschwindigkeit des Servos entsprechend anpasst, dann gehen die LEDs synchron zur Bewegung der Weichenzunge weich an bzw. aus. Dadurch lässt sich die mechanische Blende des Originals perfekt imitieren.