Akkubetrieb + Esp8266 WLAN Steuerung

little.yoda
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Akkubetrieb + Esp8266 WLAN Steuerung

Beitrag von little.yoda » Sa 10. Dez 2016, 11:09

EDIT: Eine Zusammenfassung ist hier zu finden.

Hi

Mein erster Prototyp einer akkubetrieben und per WLAN steuerbaren Lok (Piko Taurus) ist fertig, wie man in diesem Video sehen kann.
(das Video ruckelt ein wenig. Die Lok fuhr sehr gleichmäßig)
20161210_104340.jpg
Mit dem aktuellen Aufbau werde ich sicherlich keinen Schönheitswettbewerb gewinnen.

Zum Einsatz kommen:
  • H-Bridge IBT 2 basierend auf zwei BTS7960 (10€)
  • ESP8266
    In diesem Fall ein Nodemcu V3 (2,80€) und das passende Entwickler-Board (2,50€) von Lolin. Jeder andere ESP8266 mit min. drei nutzbaren GPIO funktioniert auch.
  • Step-Up Regler 4A (5A max), LM2587 (2,50€)
    (Nicht gegen Verpolung geschützt, wie ich gerade feststellen durfte)
  • eine alte Powerbank
    notgedrungen, da die neuen Akkus noch nicht geliefert wurden (nur unter Aufsicht zu nutzen, da z.B. kein Schutz gegen Tiefentladung so vorhanden ist)
Funktionsweise
Der Step-Up-Regler wandelt die Akku Spannung zur Zeit in 16 Volt um. Die 16 Volt versorgen einmal die H-Bridge und das ESP8266 Entwicklerboard.
Auf der ESP8266 läuft der gleiche Sourcecode, wie er bei meinem Weichendekoder zum Einsatz kommt, nur um eine PWM-Klasse erweitert. Über den integrierten Webbrowser kann man dann die Geschwindigkiet (0 bis 100%) einstellen.

Da die Alkus in der Powerbank parallel geschalten sind, benötige ich zur Zeit den Step-Up-Regler. Mit den neuen Akkus, die ich in Serie schalten werde (den Vorschlag von Michael abgewandelt), könnte die Spannung evtl. reichen, um die Motoren direkt zu betreiben. Dann würde ich nur noch einen 5 Volt Strang benötigen.

Todos
  • Totmanschaltung (bei Verbindungsabruch Stop)
  • Von der Z21 Befehle per WLAN empfangen
    Danach macht es für den Nutzer keinen Unterschied mehr, ob er eine DCC oder eine WLAN-Lok anspricht. Die gleichen Apps und die gleichen Regler können dann genutzt werden.
  • Vernünftige Montage der Platinen gewährleisten
  • Warmeentwicklung prüfen (ggf. nochmal Bauteile austauschen)
  • Platz für einen austauchbaren Akku finden (ggf. im Reinigungswagen)
  • Vernünftige PWM-Frequenz finden (ggf. noch ein IC für die PWM, statt den softbare-basierten Ansatz bei der ESP8266)
  • Spannungsregler für einen 5V Strang
Zuletzt geändert von little.yoda am Sa 7. Jan 2017, 21:14, insgesamt 3-mal geändert.
bin jetzt mehr hier zu finden.

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Re: Akkubetrieb + Esp8266 WLAN Steuerung

Beitrag von HaMuKiBahner » So 11. Dez 2016, 22:27

Hallo Sven,
dein Projekt finde ich echt super. Ich habe zwar einige Loks auf RC umgestellt, aber deine Steuerung gefällt mir auch. Könnte mir vorstellen auch was mit deiner Steuerung zu machen wenn deine ToDos durch sind.
Gruß
Andreas

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gatzi
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Re: Akkubetrieb + Esp8266 WLAN Steuerung

Beitrag von gatzi » Mo 12. Dez 2016, 01:18

Hallo,

bei mir und einer Reihe anderer Akku-Gartenbahner leisten diese Akkus gute Dienste, auf Wunsch auch mit Lötfahnen:
https://www.akkuteile.de/samsung-icr-18 ... /a-100609/

Da diese Zellen ohne jeglichen Schutz kommen, nutzen wir Computerladegeräte mit Balancer und als Tiefentladeschutz Lipo/LiIonen-Warner, die bei einer einstellbaren minimalen Zellenspannung akkustisch und visuell Alarm geben. Die aktuelle jeweilige Zellen- und Gesamtspannung wird fortlaufend angezeigt.

Beispielhafte Umbauten mit diesen Zellen sind auf meiner Website zu finden.
Meine Gartenbahn-Website >>>
Mein Gartenbahn- und Modellbau-Blog >>>
Schmalspur 1:22,5 im Garten, Regelspur 1:160 im Haus

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Re: Akkubetrieb + Esp8266 WLAN Steuerung

Beitrag von little.yoda » Mo 19. Dez 2016, 13:32

Ein kleines Update:
  • PWM: Ich bin jetzt erstmal bei 100 HZ gelandet.
  • die Kopplung an die z21 ist fertig und getestet
    Die Akku-Lok kann jetzt z.B. über die Z21-App gesteuert werden.
  • Totmannschaltung ist auch aktiv und getestet
    Wenn länger als x Sekunden (zur Zeit eine) kein Paket von der z21 kommt, hält die Lok an.
  • Temperaturentwicklung des aktuell genutzen Step-Up ist leider definitiv ein Problem. Nach einer Minute unter Last ist er so heiß, dass man sich die Finger verbrennt.
    Lösungsansätze:
    - Spannungsdifferenz zwischen Eingang und Ausgang reduzieren (Motoren wurden testweise nur mit 12 Volt angesprochen). Ohne Erfolg
    - Kühlkörper (ist bestellt)
    - Step-Up mit mehr Leistung (ist bestellt)
    - Wenn die Spannung des Akkus-Packs hoch genug ist, auf den Step-Up verzichten (wegen Flexibilität bzgl. Akku-Packs möchte ich diesen Weg nicht beschreiten)
  • Akkus: Ich habe mich jetzt für geschütze LiIon-Akkus von Keeppower in der Bauform 26650 entschieden.
    Die Lieferung der Akkuhalterungen lässt auf sich warten.
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Re: Akkubetrieb + Esp8266 WLAN Steuerung

Beitrag von little.yoda » Mo 26. Dez 2016, 19:08

Hi

die ganzen Einzelteile (Step-Up, H-Bridge, Nodemcu) habe ich jetzt auf eine Plastikplatte geschraubt. So passt sie bequem in die Lok.
IMG_20161226_133044_r.jpg
IMG_20161226_133044_r.jpg (59.61 KiB) 17334 mal betrachtet
Aktuelles Setup besteht aus 4 geschützten Keeppower 26650. Die Spannung liegt zwischen 16.8V und 11.0V. Der Step-UP macht daraus 18V. (Spannung muss 1V höher sein, als die maximale Eingangsspannung)

Ich habe heute die ersten Tests im Garten erfolgreich absolviert.
Bei dieser Spannungsdifferenz (18V vs. 15V) bleibt der Step-Up bislang ganz kühl. Ich muss noch testen, wie er sich verhält, wenn die Akkus Richung 11V gehen.

Die Kommunikation läuft komplett über WLAN und die Akku-Lok kann so gesteuert werden, als wäre sie eine DCC Lok. Das folgende Video zeigt ein Test mit der Roco-App und einer z21:
https://www.open4me.de/spurg/Lokdekoderv1.mp4


Akkuhalter:
Damit andere Leute nicht den gleichen Fehler machen. Geschütze Akku sind ein paar Millimeter länger als ungeschützte Akkus. Daher passen die meisten Akkuhalter nicht.


Stichwort DCC to WLAN Converter
Mal als Idee für die nicht z21-Nutzer, die eine ähnliche Funktionalität haben wollen, aber ihre Zentrale mit ihren Handgeräten nutzen wollen:

Man könnte meine Weichendecoder-Platine nehmen und sie als DCC Dekoder nutzen. Der ESP8266 wurde das DCC in der Nähe der Zentrale abgreifen und könnte dann mit dem ESP8266 in der Lok die Befehle austauschen.
Um den Programmieraufwand gering zu halten, müsste man auch überlegen, ob man eine z21 simulieren kann. Ansätze gibt es mehrere (https://github.com/schabauerj/Roco_Z21_Java oder http://pgahtow.de/wiki/index.php?title= ... e#Download .
Vielleicht findest sich ja ein Interessierter.


Gruß,
Sven
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Re: Akkubetrieb + Esp8266 WLAN Steuerung

Beitrag von little.yoda » Di 3. Jan 2017, 12:52

Ich habe die Lok jetzt mit einer Strombuchse versehen, damit der Akku im Reinigungswagen unter kommen kann. Genügend Platz in der Lok wäre zwar, aber ich wollte den Akku leicht entnehmbar machen.
20161231_161116_2.jpg
Und so sieht es aus:
20170103_103045.jpg
Um mehr Ordnung in die Lok zu bekommen, lasse ich mir gerade eine passende Platine fertigen. Auf dieser Platine finden die genutzen Komponenten Platz und es ist noch Platz für Spielereien (mehr GPIO, Schaltkreis für DCC Decoder, ...)


Und damit es etwas dokumentiert ist, eine einfache Skizze der Schaltung. (Mit inkscape erzeugt, da bei Fritzing die ganzen Komponenten nicht vorhanden sind)
Skizze.jpg
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Re: Akkubetrieb + Esp8266 WLAN Steuerung

Beitrag von little.yoda » Fr 3. Feb 2017, 21:18

Als Zwiscehnstand:

Die Platinen, die ich bei Elecrow fertigen gelassen haben, sind 17 Tage nach der Bestellung bei mir angekommen.
Für 10 bestellte Platinen (9,5 x 10 cm) und 12 gelieferte Platinen habe ich jetzt knapp 15€ bezahlt
20170202_145116_resized.jpg
Bin leider bislang noch nicht dazugekommen, die Platine zu bestücken.
bin jetzt mehr hier zu finden.

Norbert
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Re: Akkubetrieb + Esp8266 WLAN Steuerung

Beitrag von Norbert » Fr 3. Feb 2017, 21:42

Hallo Sven,
das sind ja wirklich Friedenspreise, da kann man absolut nicht meckern, freut mich für dich.
Wenn ich da allein nur an die häusliche, elende Bohrerei denke, die mir altersbedingt inzwischen einige Schwierigkeiten bereitet....

Leider ist deine Schaltung nichts für mich, aber ich verfolge dennoch sehr interessiert weiter.
Wer weiß, wofür es gut ist, evtl. kann ich davon doch mal was in Abwandlung verwenden...

Viel Erfolg weiterhin,
Norbert

Norbert
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Re: Akkubetrieb + Esp8266 WLAN Steuerung

Beitrag von Norbert » Mo 31. Jul 2017, 09:37

Hallo Sven,

wird der Thread hier noch weiter geführt?

Rein zufällig habe ich beim Stöbern in einem anderen Forum einen aktuelleren Stand der Dinge gesehen.
Da ich die Sache gerne weiterhin verfolgen möchte, wäre es für mich angenehm, wenn ich wüsste, wo man es jetzt möglichst lückenlos sehen kann,
die Verteilung auf div. Foren macht es äußerst schwierig für mich, am Ball zu bleiben, denn ich bin nicht in div. Foren angemeldet.

Auch hier muss man immer erst in deinen Aktivitäten suchen, um das Thema wiederzufinden,
schön wäre eine separate Rubrik!

Hast du evtl. eine eigene Seite, die aktuell gehalten wird, dann könnte ich mir die einfach als Lesezeichen setzen.

Beste Grüße
Norbert

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Re: Akkubetrieb + Esp8266 WLAN Steuerung

Beitrag von little.yoda » Mo 31. Jul 2017, 11:24

Hallo Nobert,

In diesem Thread gab es kein Update, da ich diese Platine noch nicht weiter getestet habe.


Ja. Ist gerade etwas sehr verteilt. Die komplette Dokumentation versuche ich gerade auf der github-Seite zu sammeln.
Die beste Übersicht gibt es im Moment im Wiki auf der github-Seite:
https://github.com/littleyoda/littleyod ... i/Platinen

Wenn der Admin hier einen ESP8266 Bereich anlegt, würde ich für jedes Projekt man einen eigenen Thread anlegen und hier im Forum dann eher die technsiche Seite pflegen.


Aber hier mal eine Zusammenfassung, was ich bislang gemacht habe:

Lokdekoder (BTS7960)
Ein einfacher Lokdekoder, der eine fertige H-Bridge nutzt und der hier im Thread präsentiert wurde.
Die Befehle werden entweder per DCC von den Schienen empfangen oder per WLAN von einer Z21.
http://spurg.open4me.de/wordpress/786/Lokdekoder

Stand: Der Test der fertigen Platine steht noch aus.
Da die H-Bridge erst bei knapp 30 A abschaltet, muss hier noch eine Sicherung eingefügt werden.

Weichendecoder
Ein einfacher Weichendecoder, der zwei Weichenmotoren ansteuern kann.
Die Befehle werden entweder per DCC von den Schienen empfangen oder per WLAN von einer Z21.
http://spurg.open4me.de/wordpress/784/Weichendecoder

Stand: Im Einsatz


Lokdekoder (DRV8870)
Ein einfacher Lokdekoder, der einen oder zwei DRV8870 als H-Bridge nutzt.
Bedingt durch die Bauform des DRV8870 nicht so ganz einfach zu löten.

http://gartenbahn-45-mm.phpbb8.de/allge ... ml#p105953

Stand: Im Einsatz [für einen DRV8870)
Test noch ausstehend [für die Nutzung von zwei DRV8870 für zwei Motoren]


WLAN nach DCC Decoder
Ein Deocder, der ein DCC Signal generiert, mit denen klassische DCC-Decoder betrieben werden kann.
Sinnvoll, wenn man auf die Funktionalität von klassischen DCC-Decodern (Sound, ...) nicht verzichten will, aber DCC über Schienen nicht nutzen will.

http://gartenbahntechnik.de/forum/viewt ... f=22&t=418

Stand: Prototyp


Software Framework
Alle Platinen setzen auf die gleiche Software auf. Der ESP8266 wird dann per JSON konfiguriert.

Neben DCC können die Befehle auch von einer z21 empfangen werden. Außerdem kann eine Z21 simuliert werden, so dass die Software mit Hlfe der z21-App oder eine Roco WLAN-Maus gesteuert werden kann.
Zuletzt geändert von little.yoda am Mo 31. Jul 2017, 20:38, insgesamt 1-mal geändert.
bin jetzt mehr hier zu finden.

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