Technik:

 

JMRI bei der ...

Um bei Ausstellungen unabhängiger zu sein als mit verkabelten Handreglern, ist das Projekt "JMRI bei der D&KJ" gestartet worden.

JMRI steht für "a Java Model Railroad Interface" und ist OpenSource-Software, mit der man eine Anlage digital per Computer steuern sowie DCC-Controller programmieren kann.

Bei der DoKJ wird nur die Funktion der Lokseuterungen zum Einsatz kommen, also keine Programmierung, keine Weichensteuerung etc.

Wozu das Ganze ?

  • Einsatz von preiswerten gebrauchten Handys als "Funkregler" => keine Kabel am Regler
  • leichte Auswahl der gewünschten Lok auf dem Regler (mit Foto, Namen etc)
  • einfach zu bedienen - übersichtliche Darstellung der für die Lok verfügbaren Funktionen (-Tasten)
  • flexibel und ausbaubar
  • das System ist zuverlässig und ausfallsicher
  • um mal was anderes auszuprobieren - Software/Hardware ist nicht nur mein Job sondern auch mein Hobby ;-)

Software:

  • RASBIAN (Linux für Raspberry Pi), Version "Jessie"
  • Win32DiskImager
  • Java Version 1.8
  • JMRI, Version 4.1.4
  • Android-App "Engine Driver", Version ???

Geräte:

Zu der frei verfügbaren Software benötigt man noch etwas Hardware (wen wundert's):

  • ein Computersystem, z.B. ein ausgedientes Notebook, ein PC, ein Mac oder ... ein Raspberry Pi
  • ein passendes Betriebssystem wie z.B. ein altes Windows XP oder ein aktuelles Windows oder Linux oder auch ein Mac-OSX (für Apple-Computer)
  • eine Schnittstellenbox, die den Computer entweder direkt mit den Schienen oder einer DCC-Zentrale verbindet
  • einen WLAN-Router
  • ein oder mehrere Handys mit Regler-App
  • evt. eine DCC-Zentrale, JMRI unterstützt da so einige.
  • eine Stromversorgung, d.h. ein Trafo
  • je nach Größe der Anlage ggf ein oder mehrere Booster

Vorhandene Geräte können meist verwendet werden.


Systemaufbau

Auf dem Computersystem läuft die Steuerungssoftware. Für alle Loks sind verschiedenen Daten und ggf Bild auf dem System hinterlegt, d.h. man muss vor der Nutzung einer Loks diese erst im System definieren. Die Regler-Apps auf den Handys verbinden sich über das TCP/IP-Portokoll mit dem JMRI-System. Die Regler-Handys werden dazu mit dem JMRI-eigenen WLAN-Router verbunden. Die Steuerung der Fahrzeuge von JMRI erfolgt entweder über ein Schnittstellenmodul (meist über USB an den Computer angeschlossen), welches mit einer DCC-Zentrale verbunden ist (Lösung 1) oder mit einem Schnittstellenmodul direkt mit der Schiene (Lösung 2).

 

Hier werden exemplarisch zwei mögliche Lösungen beschrieben ...

Lösung 1: mit DCC-Zentrale


Die Verbindung zwischen dem JMRI-System und der Zentrale wird hierbei über ein Interface, wie z.B. dem Lenz-USB-Interface LI101F hergestellt.


Diese Lösung hat den Vorteil, dass man neben den "Funkreglern" (Handys) noch verdrahtete Handregler verwenden kann.

Lösung 2: ohne DCC-Zentrale

 

Hier wird die Zentrale und das USB-Interface durch ein SPROG (SPROGIIv3 oder SPROG3 oder SPROG nano + SBOOST) ersetzt.

 

Der Vorteil hierbei liegt in der geringeren Anzahl der notwendigen Geräte und das die Zentrale frei ist für Programmieraufgaben.

Systembeschreibung

Computer:

Bei beiden Lösungen ist das JMRI-System auf einem Raspberry Pi 2 Model B installiert. Dieser ist kostengünstig, klein () und das notwendige Betriebssystem (RASBIAN = Linux für Raspberrys) ist frei verfügbar.

Die Installation des Betriebssystems ist etwas komplizierter als bei einem Windows-System. Ist aber erstmal ein lauffähiges Mustersystem erstellt, kann man dieses einfach durch Kopieren der Micro-SD-Karte für ein weiteres System doppeln und anschliessend anpassen. Bei Windows- oder MAC-OSX-basierten Systemen ist hier eine neue Installation fällig.

Auch ist eine komplette Systemsicherung sehr einfach zu bewerkstelligen. Ist man also mit der Installation eines Betriebssystems und weiterer Software nicht so versiert, dann muss man nur jemanden fragen, der das alles schon erledigt hat und um eine Kopie der SD-Karte bitten ... ;-)

 

Im normalen Betrieb benötigt der "Pi" gar keinen Bildschirm (mit HDMI-Anschluss), Maus oder Tastatur (beide USB) um betriebsbereit zu sein. Man nennt dieses den "headless"-Modus von JMRI.

Für die Konfiguration können diese aber angeschlossen werden oder man greift von einem PC oder einem über WLAN angeschlossenem Tablet über eine Fernverbindung (via RDP oder ssh) auf die Oberfläche des Raspberry Pi zu. Auch ist der Computer im normalen Betrieb nicht mit dem Internet verbunden. Für Wartungs- und Aktualisierungszwecke wird dazu eine gesonderte Verbindung hergestellt.

Als "Schmankerl" leistet sich die D&KJ das Motorola Atrix Netdock, eine Bildschirm- / Tastatur-Kombination, die wie ein kleines Netbook aussieht und perfekt zum Raspberry Pi passt.

Noch eine nette Sache: der "Pi" hat eine Reihe von Ein-/Ausgabe-Anschlüssen (GPIO), die prima für Mess- und Steuerungszwecke genutzt werden können. Mehr dazu hier..

JMRI:

Im JMRI-System werden zentral die Lokdaten verwaltet (Lokadressen, Funktionstastenbelegung etc) und die Regler angeschlossen.

Das System ist in der Programmiersprache Java programmiert, was es dadurch auf verschiedenen System einsatzfähig macht (Windows, MacOSX, Linux) und es wird laufend weiterentwickelt. Neben Loks können auch Weichen, Signale etc gesteuert werden, was aber bei der D&KJ nicht zum Einsatz kommt.

 

Auf dem JMRI-Server (der Computer) werden alle Fahrzeuge mit den folgenden Eckdaten im sogenannten "roster" (= Liste / Dienstpaln) erfasst:

  • Lok-ID = eindeutig im System vergebene Nummer
  • DCC-Decoder-Adresse
  • Lok-Informationen wie Hersteller, Name, Modell, Eigner, Kommentare
  • Decoder-Informationen wie Hersteller, Modell, Kommentare
  • Funktionstastenbelegung
  • es kann ein Bild hinterlegt werden, das auf dem Regler angezeigt wird

siehe dazu JMRI-Roster


Alle Definitionen lassen sich ex- und wieder importieren und so leicht von einem auf ein anderes System übertragen bzw sichern.

Über die Software lassen sich die Decoder programmieren (vorausgesetzt man hat die richtige Zentrale, siehe Abschnitt DCC-Zentrale), die Loks und andere digital angeschlossene Geräte wie Weichen und Signale steuern, sogar eine kompltt automatisierte Anlagensteuerung mit virtuellen Stellwerken (Beispiele siehe hier) ist möglich.

WLAN-Router

Dieser dient als zentraler "Verteiler" für das JMRI-Netzwerk (es handelt sich hier um ein sog. TCP/IP-Netzwerk, auf ein solches basiert auch das Internet und das Heimnetzwerk).

Über LAN-Buchsen (RJ45) kann ein Gerät, z.B. der Computer direkt per LAN-Kabel angeschlossen werden. Über das WLAN können die Handys als Regler drahtlos mit allen anderen angeschlossenen Geräten und dem JMRI kommunizieren.

Es sollte ein WLAN-Router mit 300 MBit/sek sowie 4 LAN-Schnittstellen, d.h.mit  einen integrierten 4 Port Switch

besorgt werden. Einige Modelle zur Auswahl:

  • PHICOMM FIR302B
  • TPLINK TL-WR841N
  • Edimax EDI BR-6428NSV3
  • D-LINK DIR-615
  • jede Fritzbox  mit WLAN

Vielleicht liegt aber auch noch irgendwo vom letzten Provider-Update (z.B. von DSL 8 MBit auf 100Mbit) ein alter WLAN-Router rum - so wie bei uns (ein Vigor-8MBit-Router). Den kann man natürlich noch verwenden.

Konfiguration:

Es sollte eine Verschlüsselung einstellt sein, die Netzwerkkennung, die sogenannte SSID, kann öffentlich sein und sollte nicht zu kompliziert gewählt werden, damit man sie im WLAN-Wirrwar einer Ausstellung leicht wiederfindet.

Bitte auf jeden Fall ein Passwort vergeben. Dieses wird nur den teilnehmenden Lokführen für deren Handy bekannt gegeben. Man kann dieses auch vor jeder Ausstellung neu vergeben.

Ggf sollte der Sendekanal fest eingestellt werden, da es sonst beim Einsatz vieler Router (z.B. bei einer Ausstellung) während des Betriebes zum häufigen Wechsel auf den jeweils optimalen Kanal kommt und da kann es schon mal sein, das die Handys nicht so schnell mit dem Wechseln nachkommen, d.h. beim Wechsel des Kanals durch das Handy kann die Lok ggf mal unkontrolliert durch die Gegend fahren. Um den optimalen, d.h. den am wenigsten genutzten Kanal zu finden, bietet sich eine entsprechende App auf einem der Regler-Handys an, z.B. WiFi Analyzer von farproc (mehr dazu im Abschnitt Regler-Handys).

Ach ja: um auf Nummer sicher zu gehen, kann man auch gleich zwei Router identisch konfigurieren - falls mal einer während des Betriebes kaputt geht (so geschehen auf der NUSSA 2015 bei der LAW-Anlage)...

Regler-Handys:

Bei Ausstellungen sollen dabei (ausgediente) Android-Handys zum Einsatz kommen. Derzeit werden zwei Huawei Handys (U8510 = Ideos X3) eingesetzt. 3,5 Zoll lassen sich gut einhändig bedienen, das Ganze läuft noch unter Android 2.3. Die Handys gibt's preiswert bei ebay. Auch von Samsung gibt es auf dem Gebrauchtmarkt preiswerte kleine Handys.

Ggf muss man einen neuen Akku besorgen, wenn der alte zu schwach ist bzw sich zu schnell entlädt.  Den muss man übrigens ca alle 4 Jahre neu kaufen, da die verwendten Lithium-Ionen-Akkus altern - und zwar mit oder ohne Nutzung. D.h. beim Kaufen daruf achten, dass man neu erstellte (max 1/2 Jahr alt !) und keine alte Lagerware bekommt.

 

Dazu wurde noch eine Ladeschale gebaut, in der gleichzeitig bis zu 4 Handys aufgeladen werden können.

 

Installierte Apps

  • Engine Driver, die Regler-App (s. Bild), für Apple-Geräte gibt es die App "WiThrottle"
    mehr dazu hier
  • WiFi Analyzer von farproc zum Auffinden des optimalen WiFi-Kanals zur Einstellung auf dem WLAN-Router
  • interne Webbrowser-App mit Ablegen des Lesezeichens für den JMRI-Webserver auf dem Homescreen, z.B. für Fahrplan, Beriebspläne, Uhren
  • Merkzettel-Apps, wo man mal eben die eigenen Ideen ablegen kann
  • eingebaute Kamera-App, um Schnappschüsse zu machen

Für die Installation wird übrigens gar kein Anschluss an den Google-Store benötigt und auch keine SIM-Karte. (D.h. aber auch: man kann mit diesen Geräten während des Betriebes weder telefonieren noch ins Internet.)

Die Installationsdateien können auch vom PC aus auf das Handy übertragen und dann installiert werden.

 

Den sogenannten Homescreen habe ich nach Möglichkeit von allen nicht benötigten Apps und Widget befreit (um ehrlich zu sein habe ich beide Handys gerootet - bei Apple-Geräten heißt das "jailbraken" - und auch noch alle überflüssigen aber fest ausgelieferten Apps deinstalliert). Auf den Homescreen liegen dann nur die Icons der benötigten Apps (s.o.).

Über den internen Webbrowser kann man auf die JMRI-Webseiten zugreifen. Dort kann man zum Beispiel Fahrpläne, eine eigene Uhr oder weiteren Informationen hinterlegen.

a) XpressNet-Interfacebox und DCC-Zentrale

Als Interfacebox (XpressNet computer interfaces) verwenden wir das USB-Interface LI101F von Lenz und als DCC-Zentrale die Compact von Lenz. Es werden aber auch zahlreiche andere Geräte (14 Xpressnet-Interfaces !) unterstützt. U.a. Roco Lokmaus 2, Roco Miltimaus, Lenz LZ(V) 100 u.v.a. . Eine komplette Liste befindet sich hier.


JMRI unterscheidet 3 Modi, die die einzelnen Zentralen mehr oder weniger unterstützen:

  • Operation - der Betrieb der Anlage
  • Programming - Programmierung der Decoder
  • Feedback - Rückmeldung der Decoder-CV-Werte

Welche (Lenz)-Hardware welchen Modus unterstützt findet man hier. Auch für alle anderen Zentralen finden sich derartige Angaben auf den Webseiten.

(Für die D&KJ reicht es aus, wenn das System die Funktion "Operation" unterstützt, die Programmierung der ZIMO-Decoder erfolgt getrennt über einen Computer und den Programmer MXDEC.)

b) SPROG

Ohne DCC-Zentrale und XPressNet-Interface kommt man bei der Verwendung eines SPROG aus. (Informationen dazu siehe hier.)

Man kann verschiedene SPROG-Konfigurationen nutzen, alle werden über USB an den Raspberry Pi angeschlossen:

  • SPROG II V2, max 1,5 A + Trafo 12-15V min 1,5 A
  • SPROG 3, max 2,5 A + Trafo 12-18V min 2,5 A
  • beide mit einem oder mehreren SBOOST (a 2,5 A) + je ein Trafo 12-18V min 2,5 A
  • SPROG nano + SBOOST + Trafo 12-18V min 2,5 A

Quellen

Kosten

Komponente Lösung 1
Lösung 2
Preis ca
Raspberry Pi 2 Model B
 x x
38 €
5V 2A Netzteil
x
x
9 €
Micro-SD-Karte 8 GByte
x
x
6 - 20 €
Bildschirm + Tastatur
[x]
[x]
70 €
WLAN-Router
x
x
15 - 40 €
Lenz LI101F USB-Interface
x
---
???
SPROG IIV3, SPROG3, SPROG nano, SBOOST
---
x
65 € / 85 € / 35 € / 85 €
Trafo 15-18V, 1,5-3 A
x
x
???


Erweiterungen

Ideen für Erweiterungen sind schon einige vorhanden:

  • über den JMRI-Webserver und einen am Raspbarry Pi angeschlossenen Monitor
    • eine Info-Show anzeigen
    • eine Betriebs-Uhr + Fahrpläne anzeigen
  • Abrufen von Fahrplänen und Betriebs-Uhrzeit über die Apps

wenn mehr Details zum einen oder anderen Abschnitt gewünscht werden oder wenn Rechtschreibfehler im Text gefunden werden ... bitte melden ! Oder hier direkt die gewünschten Themen eingeben (Kommentare werden erst nach Prüfung freigeschaltet):

Kommentar schreiben

Kommentare: 0

Wer mit uns Kontakt aufnehmen möchte schreibt bitte an 0eclubhh@live.de