RailFX-Raumbeleuchtung: Tag und Nacht für die Modellbahn

Dieses Modul des RailFX-Systems steuert die Raumbeleuchtung der Modellbahn-Anlage. Dazu wird ein RGBW-LED-Strip als Lichtquelle verwendet. Natürlich ist auch dieses Modul vom Miniatur-Wunderland inspiriert :-) Schaltplan Der LED-Strip besteht aus vier Parallelschaltungen von LEDs (Rot, Grün, Blau, Weiß). Bei meinem Strip sind Rot, Grün und Blau in einem LED-Gehäuse zusammengefasst, während die weiße LED ein Extra-Bauteil ist. Alle LEDs teilen sich die Anode (Plus-Pol). Man nennt sie Common-Anode (gemeinsame Anode). Beim Kauf muss man also auf den Verbindungsstellen der LED-Strips irgendwo einen Hinweis finden, z.B. ein +, ein 5V+ oder ein 12V+. Mein LED-Strip hatte Female-Pinheader als Anschluss, die sehr leicht mit Patch-Kabeln verbinden ließen. Wie im Schaltplan zu sehen, muss der GND des externen Netzteils mit dem GND des Arduino-Boards verbunden werden. Der Plus darf dagegen nur mit dem LED-Strip verbunden werden! Gesteuert werden die LEDs nun durch N-Channel MOS-FET-Transistoren. Ich verwende hierfür die IRF630N Transistoren. Sie benötigen im Gegensatz zu normalen Transistoren keine Vorwiderstände. Die Beinchen heißen Gate, Drain und Source. Der Source-Anschluss wird mit dem GND verbunden. Der Drain-Anschluss ist mit der jeweiligen LED-Farbe verbunden und würd über das Gate gesteuert. Das Gate ist mit den PWM-Pins des Arduino-Nano-Boards verbunden (D6 – Blau, D9 – Grün, D10 – Rot, D11 – Weiß). Achtung: Am Pin A4 ist das Control-Signal des RailFX Control-Moduls angelegt. Es steuert die Tageszeit und ist zwingend erforderlich. Bauteile 1x RGBW-Set 1x DC-Buchse zum schrauben 4x MOS-FET IRF630 Einstellungen im Code Es werden vier Phasen des Raumlichts durchlaufen: Sonnenaufgang, Tag, Sonnenuntergang, Nacht. Im Code lassen sich mehrere Einstellungen vornehmen. Diese sind in dem Code-Abschnitt näher erläutert. Es handelt sich um die Lichtfarben der jeweiligen Phasen und die Geschwindigkeit des Übergangs (frameSpeed). /* ***** ***** Einstellungen ***** ***** */ int frameSpeed = 100; // Verzögerung der Lichtübergänge (je höher, desto langsamer) float lichtFarben[4][4] = { {200.0, 50.0, 0.0, 0.0}, // Sonnenaufgang {0.0 , 0.0 , 0.0, 255.0}, // Tag {150.0, 0.0, 60.0, 50.0}, // Sonnenuntergang {0.0 , 0.0 , 60.0, 0.0} // Nacht }; Beim Upload muss man darauf achten, dass das richtige Board im Arduino-Menü ausgewählt ist. Dazu muss ebenfalls im Werkzeuge-Menü im Unterpunkt Prozessor »ATmega328P (Old Bootlaoder)« ausgewählt sein. Der folgende Programmcode kann mit den oben erwähnten Änderungen einfach kopiert und auf das Arduino-Nano geladen werden. Code für das Modul: RailFX-Raumbeleuchtung /* Rail-FX Raumbeleuchtung StartHardware.org */ /* ***** ***** Einstellungen ***** ***** ***** ***** ***** ***** ***** ***** ***** ***** ***** ***** */ int frameSpeed = 100; // Verzögerung der Lichtübergänge (je höher, je langsamer) float lichtFarben[4][4] = { {200.0, 50.0, 0.0, 0.0}, // Sonnenaufgang {0.0 , 0.0 , 0.0, 255.0}, // Tag {150.0, 0.0, 60.0, 50.0}, // Sonnenuntergang {0.0 , 0.0 , 60.0, 0.0} // Nacht }; /* ***** ***** Ab hier beginnt der Programmcode, der nicht angepasst werden muss ***** ***** ***** ***** */ int bluePin = 6; // an diesem Pin ist der blaue Kanal der RGBW-LEDs angeschlossen int greenPin = 9; // an diesem Pin ist der grüne Kanal der RGBW-LEDs angeschlossen int redPin = 10; // an diesem Pin ist der rote Kanal der RGBW-LEDs angeschlossen int whitePin = 11; // an diesem Pin ist der weiße Kanal der RGBW-LEDs angeschlossen /* Variablen für Lichtfarben*/ float aktuelleFarbe[4]; float farbSchritte[4][4]; int samples = 255; int frameNumber = 0; long frameTimer = 0; boolean transitionDone = false; int phase = 3; /* Variablen vom Controlmodul um die Uhrzeit festzustellen*/ boolean receive = false; boolean receiveStarted = false; int receiveTimeout = 10; long receiveTimer = 0; int receivedTime = 0; int receivePulse = 0; int lastReceivePulse = 0; int receivePin = 18; int myTime = 23; int myOldTime = 0; #define PAYLOAD_SIZE 2 // nötig für die Kommunikation zum Master int uhrzeit = 0; // speichert die uhrzeit vom Master-Modul (0 und 255) byte nodePayload[PAYLOAD_SIZE]; // speichert die Daten vom Master-Modul zwischen void setup() { Serial.begin(115200); // started die serielle Kommunikation pinMode(receivePin, INPUT); // Empfangspin vom Control-Modul for (int i = 0; i < 4; i++) { if (phase != 3) { if (lichtFarben[phase][i] < lichtFarben[phase + 1][i]) { farbSchritte[phase][i] = (lichtFarben[phase + 1][i] - lichtFarben[phase][i]) / 255; } else if (lichtFarben[phase][i] > lichtFarben[phase + 1][i]) { farbSchritte[phase][i] = (lichtFarben[phase][i] - lichtFarben[phase + 1][i]) / -255; } } else { if (lichtFarben[phase][i] < lichtFarben[0][i]) { farbSchritte[phase][i] = (lichtFarben[0][i] - lichtFarben[phase][i]) / 255; } else if (lichtFarben[phase][i] > lichtFarben[0][i]) { farbSchritte[phase][i] = (lichtFarben[phase][i] - lichtFarben[0][i]) / -255; } } Serial.println(farbSchritte[phase][i]); } } void loop() { receiveFunction(); // Führe Anweisungen für Empfang aus if (receiveStarted == false) { // Falls gerade keine Daten empfangen werden: if (myTime == 20) { // ***** Sonnenuntergang ***** if (myOldTime != myTime) { // wenn die Stunde umschaltet phase = 1; // setzt Übergangsphase transitionDone = false; // Übergangsphase wird ausgeführt Serial.println("Sonnenuntergang"); } } else if (myTime == 6) { // ***** Sonnenaufgang ***** if (myOldTime != myTime) { // wenn die Stunde umschaltet phase = 3; // setzt Übergangsphase transitionDone = false; // Übergangsphase wird ausgeführt Serial.println("Sonnenaufgang"); } } } if ((frameTimer + frameSpeed < millis()) && (transitionDone == false)) { for (int i = 0; i < 4; i++) { if (phase != 3) { aktuelleFarbe[i] = map(frameNumber, 0, 255, lichtFarben[phase][i], lichtFarben[phase + 1][i]); } else { aktuelleFarbe[i] = map(frameNumber, 0, 255, lichtFarben[phase][i], lichtFarben[0][i]); } } frameNumber++; if (frameNumber > samples) { frameNumber = 0; if (phase == 3) { // Automatischer Übergang von Sonnenaufgang zu Tag phase = 0; } else if (phase == 1) { // Automatischer Übergang von Sonnenuntergang zu Nacht phase = 2; } else { transitionDone = true; } } frameTimer = millis(); } analogWrite(redPin, aktuelleFarbe[0]); // Setzen der LED-Farbe analogWrite(greenPin, aktuelleFarbe[1]); // Setzen der LED-Farbe analogWrite(bluePin, aktuelleFarbe[2]); // Setzen der LED-Farbe analogWrite(whitePin, aktuelleFarbe[3]); // Setzen der LED-Farbe myOldTime = myTime; } void receiveFunction() { // Empfängt die Uhrzeit vom Control-Modul receivePulse = digitalRead(receivePin); // Lies den Empfangspin aus if ((receiveTimer + receiveTimeout < millis()) && (receiveStarted == true)) { // Bei Timeout und aktivem Empfang receiveStarted = false; // beende aktiven Empfang myTime = receivedTime - 1; // speichere die empfangene Zeit receivedTime = 0; // setze die Hilfsvariable zum Zeitempfang zurück Serial.println(myTime); // serielle Ausgabe } // falls ein Puls am Empfangspin erfasst wird, der vorher nicht da war if ((receivePulse == 0) && (lastReceivePulse == 1)) { receiveTimer = millis(); // starte Timer neu if (receiveStarted == false) receiveStarted = true; // starte aktiven Empfang, wenn noch nicht geschehen receivedTime++; // es gab einen Puls, also erhöhe die Hilfsvariable zum Zeitempfang } lastReceivePulse = receivePulse; // aktuellen Zustand am Pin für nächsten Durchlauf merken } Alle RailFX-Module Ansehen » Der Beitrag RailFX-Raumbeleuchtung: Tag und Nacht für die Modellbahn erschien zuerst auf Arduino Tutorial.

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Aktualisiert: 21.7.2024

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