Bis die Beleuchtung des Empfangsgebäudes fertig installiert war kam es zuvor zu einer ganzen Reihe von Überlegungen, Versuchen und auch Überraschungen. Diese möchte ich mit diesem Beitrag teilen.
Einiges möchte ich aber schon vorweg verraten:
– Auch wenn in diesem Beitrag von Mikrocontrollern, Erweiterungsplatinen und sonstiger Hardware und Software gesprochen wird, so mündet das Ganze in einer Lichtsteuerung die von jedem, der sich zutraut seine Modellbahn selbst zu verkabeln, zusammengebaut werden kann. Dies mit Bauteilen die sich jeder ohne Probleme bei einem Elektronikhändler oder über Amazon besorgen kann.
– Der Preis beträgt etwa 60€ für die ersten 16 LED’s, dann werden etwa 10€ pro 16 zusätzliche LED’s fällig. Mein Bahnhofsgebäude wird mit 59 LED’s beleuchtet und so kostete mich die Hardware rund 100€.
– Die benötigte Software hat einer meiner Söhne selbst entwickelt, und sie zur freien Benutzung ins Netz gestellt. Mittels dieser Software können alle handelsüblichen LED’s gesteuert werden, und dies nicht nur auf der Modellbahn.
– Eine genaue Beschreibung der Hardware und der Software, Schaltpläne sowie die zugehörigen Links finden der Leser am Ende des Beitrags.
Schon während der Planung des Gebäudes stand für mich fest dass dieses später eine Innenbeleuchtung mittels LED’s erhalten sollte.
Einer meiner Söhne, welcher mich auch schon bei meinen ersten 3D-Druckversuchen begleitete, bot an die passende Steuerung zu entwickeln. Diese Steuerung sollte es mir ermöglichen die einzelnen LED’s ein und ausschalten, in der Helligkeit zu regeln, sowie auf Wunsch, in einzelnen Zimmer in unregelmäßigen Abständen automatisch ein- und auszuschalten.
Der anfängliche Plan sah vor dass die Steuerung mittels eines „Arduino Uno R3“ Microcontrollerboards und je nach Anzahl der LED’s mehreren „16 Kanal 12 Bit PWM Servotreiberbords“, einem Drehschalter zur Bedienung sowie einem 2 Zeilen Display zur Anzeige getätigt werden würde. Die Steuereinheit sollte in einem separaten Gehäuse am Rand der Anlage installiert werden.
Als ich dieses Angebot (Ende 2022) dankbar annahm wussten weder mein Sohn noch ich wohin das Ganze uns führen würde.
Um die verschiedenen Räume vorbildgetreu einzeln beleuchten zu können wurden im Inneren des Bahnhofsgebäudes Einsätze eingebaut in welche sämtliche Trennwände und Decken nach Plan eingezogen wurden.
Da man mit LED’s die Möglichkeit hat verschiedene Farbtemperaturen für verschiedene Räume zu verwenden, wollte ich auch von diesem Umstand profitieren, um z. B. die Gaststätte sowie den Wartesaal mit kalt-weißen LED’s, die Wohnbereiche jedoch mit warm-weißen LED’s zu erhellen.
So ging es zuerst auf die Suche nach passenden Leuchtmitteln. Meine ersten Versuche mit sehr kleinen LED’s stellten mich nicht zufrieden. Da LED’s nur einen begrenzten Abstrahlwinkel haben, muss man sie schon ziemlich genau positionieren um eine gleichmäßige Ausleuchtung der Räume zu erhalten. Mit Mini-LED’s die am dünnen Draht baumeln war dies nicht zufriedenstellend zu bewerkstelligen.
Nach etlichen Versuchen fand ich folgende beide Modelle:
Viessmann 6048 – LED für Etageninnenbeleuchtung weiß,
Viessmann 6046 – LED für Etageninnenbeleuchtung warmweiß
Dieses sind quadratische SMD- LED’s die mittels Sockel an die Decke in der Mitte des Raums befestigt genau nach unten ausgerichtet eine gleichmäßige Ausleuchtung ermöglichen.
Leider sind die weißen LED’s für meinen Geschmack zu weiß, und die warm-weißen sind mir zu gelb.
Mitte Dezember 2023 war mein Sohn wieder zu Besuch und brachte auch einen etwas anderen Lösungsvorschlag betreffend die Steuerung der LED’s mit.
Anstelle von Drehschalter und zwei Zeilen-Display sollte nun ein Arduino MKR WiFi 1010 (Preis etwa 38€) per WLan mittels Browser angesprochen werden. Dieser Ansatz versprach gleich mehrere große Vorteile:
– die Verkablung kann reduziert werden, da die Steuerungseinheit entfällt
– die LED’s können leicht mit dem Smartphone oder PC bedient werden
– Der Name jeder LED kann ohne Neuinstallation der Software geändert werden
– Aktionen wie automatisches Ein- und Ausschalten können leicht programmiert werden.
– es können ohne großen Aufwand weitere Aktionen gespeichert und ausgelöst werden
Da ich, wie oben erwähnt, mit keiner LED-Farbe richtig zufrieden war, haben mein Sohn und ich in einem Raum probehalber je eine weiße sowie eine warm-weiße LED zusammen befestigt. Dieser Versuch war ein voller Erfolg. Auch wenn sich hierdurch der Bedarf an LED’s und Erweiterungs-Boards mit einem Schlag verdoppelte, so konnten mit 2 LED’s pro Raum auch noch die gewünschte Farbtemperatur für jeden Raum gesondert eingestellt werden.
Bei den ersten Test stellte ich schnell fest, dass diese Art der Beleuchtung sehr überzeugend funktionierte – sogar zu gut – was zum nächste Problem führte. Auf einmal konnte man in die Räume hinein sehen, und was man sah war nicht sehr ansprechend. So wurde kurzerhand beschlossen alle Räume entsprechend ihrer Benutzung auszumalen, und später auch mit passenden Möbeln auszustatten. Diese zusätzliche Arbeit hat auch einiges an Zeit verschlungen 😉 das Resultat werde ich in einem nächsten Beitrag veröffentlichen.
Wenn man sich das oben stehende Bild ansieht, ist es bloß die hohe Anzahl an Kabeln die etwas Verwirrung stiftet. Sämtliche LED’s wurden ohne Vorwiderstand und ohne Diode direkt an das Treiberboard angelötet. Nur die LED’s aus dem Obergeschoss des Nebengebäudes wurden per aufgekrimpten Stecker angeschlossen, um sie (sollte man das Gebäude auseinandernehmen wollen) einfacher lösen zu können. Die einzelnen Boards sind untereinander und mit dem Arduinoboard über die „Wago“-Klemmen mittels jeweils vier Drähten verbunden.
Da unter der Bahnsteigüberdachung auch eine Beleuchtung angebracht werden sollte, stellte sich nun die Frage wie ich die Kabel dieser Lampen unsichtbar bis unter das Gebäude verlegen könnte.
Durch das Gebäude selbst hindurch zu fahren hätte bedeutet dass man das Gebäude später zu Unterhaltszwecken nie mehr auseinander bauen könnte. Aus diesem Grund musste ich es irgendwie fertig bringen die Kabeln durch die Tragsäulen der Überdachung hindurch zu ziehen.
Da die Säulen aus dem 3d-Drucker jedoch nicht hohl sind, und es auch so schon sehr schwierig war diese in annehmbarer Qualität und Stabilität herzustellen beschloss ich neue Säulen aus 2mm Messingrohr mit 0,5mm Wandstärke herzustellen.
Um die Verdickungen der Säulen herzustellen versuchte ich zuerst diese an geeigneter Stelle mit Schrumpfschlauch zu überziehen. Das Resultat war jedoch unbefriedigend.
Als nächstes versuchte ich eine Verdickung durch auflöten zu erzielen. Auch hierbei war das Resultat sehr ungleichmäßig.
Schlussendlich habe ich eine etwas aufwendigere Methode versucht – die folgenden Bilder erklären mein Vorgehen:
Da zum Abheben der Gebäudehülle zuerst die Bahnsteigüberdachung abgenommen werden muss, durfte die Beleuchtung nicht direkt an der Überdachung befestigt werden. So erstellte ich zunächst ein Hilfsgerüst an welchem die LED’s festgeklebt werden, und auf welcher dann die Überdachung aufliegt.
Der Clou der ganzen Beleuchtung ist jedoch die Steuerungs-Software, welche von meinem Sohn stammt. Beim Programmieren ist er weit über das von mir gesetzte Ziel hinausgeschossen, dies immer mit der Begründung dass die Software so weit-gefächert wie möglich sein sollte. Dies damit sie nicht nur auf mein Projekt, sondern auch auf ähnliche Anforderungen passen soll, bei denen jemand LEDs ansteuern, an/aus-schalten dimmen, flackern u.s.w. lassen will.
Hier die Möglichkeiten welche mir persönlich am wichtigsten sind:
- Man kann mit jedem Gerät welches über einen Browser verfügt, und sich im Heimnetzwerk befindet, durch einfaches Eingeben der IP-Adresse den Webserver aufrufen, welcher sich auf dem „Arduino“ befindet. Über diesen Webserver kann man dann die LED’s einstellen und steuern, ohne irgendwelche zusätzlichen Programme zu installieren.
- So ist es möglich jeder LED einen eindeutigen Namen zuzuweisen, welcher ausreichend lang sein kann.
- Jede LED kann einzeln sowie als Gruppe angesprochen werden.
- Für jede LED kann der Status beim Start (an/aus), sowie die Grund-Helligkeit eingestellt werden.
- Für jede LED oder LED-Gruppe kann eingestellt werden wie oft sie per Zufall aus oder eingeschaltet werden soll, um auf diese Weise ein gewisses Leben in den Wohnräumen zu simulieren.
- Der Bahnhof ist nur mit einem 5 Volt, 3 Ampere Netzteil verbunden.
Hier einige Screenshots des Programms, welches sich in den fünf Sprachen
deutsch, französisch, englisch luxemburgisch und niederländisch, installieren lässt. (Ich habe natürlich luxemburgisch gewählt)
Abschließend noch die verwendeten Bauteile sowie die Links zur Software.
Als Bauteile kamen zur Anwendung:
- 1 x Arduino MKR WiFi 1010
- 4 x AZDelivery PCA9685 16 Kanal 12 Bit PWM Servotreiber
- 1 x AZDelivery IOT 4 Kanal IIC I2C Premium Quality Pegelwandler | Bi-direktionales Modul 5V zu 3.3V
- 1 x Hailege AT24C256 I2C Interface 256k Bits EEPROM Memory Module
Wie schon oben erwähnt bietet mein Sohn die passende Software unter freier Lizenz zum Download sowie die zugehörige komplette Aufbau-Anleitung an:
Hier der Link zu seiner Homepage: https://olivier.berlin/
Nachfolgend ein Link zu einem Video welches er erstellt hat. Dieses Video in englischer Sprache, zeigt sehr schön die verschiedenen Möglichkeiten der Steuerung:
In der Überschrift dieses Artikels steht „Beleuchtung der Bahnhofsgebäude“ in der Mehrzahl. Dies wird später der Fall sein, da ich beabsichtige sämtliche Gebäude am Bahnhof sowie die Bahnsteigleuchten mittels vieradrigem Kabel mit dem Hauptgebäude zu verbinden, und so mit einer einzigen Browser-Adresse sämtliche Lichter des Bahnhofs bedienen zu können.
Sollte jemand von dieser Möglichkeit der Beleuchtung mittels LED Gebrauch machen wollen, so stehe ich gerne für weitere Infos zur Verfügung, und würde mich über jede Rückmeldung freuen.
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