/ ElektronikTechnologieRaspberry PiKünstliche Intelligenz

Teil 3: Elektronik, Plexiglasabdeckung und Fertigstellung des Baumodells

Im letzten Teil zeigen wir euch die Elektronik, die in dem Baumodell steckt.

Bereits im ersten Teil hatten wir euch erklärt, was die Idee hinter dem Baumodell ist. Damit einzelne Störfälle darin simuliert werden können, muss die Tunnelbeleuchtung in unserem Vorführmodell steuerbar sein. Dies und weitere Rahmenbedingungen (z. B. Größe und Transportfähigkeit des Baumodells) nahmen Einfluss auf die Wahl der Elektronikkomponenten.

Für den Monitor wird ein HDMI / DisplayPort benötigt, für die steuerbare Tunnelbeleuchtung eine steuerbare Stromquelle, für die Lichtsensoren analoge Eingänge und Anschlüsse für Knöpfe. Außerdem brauchen wir genug Rechenpower, damit die Darstellung auf dem Monitor schnell und schön ist und die Daten der Sensoren schnell ausgewertet werden. Wir haben uns deshalb für einen Raspberry Pi entschieden, da wir persönliche Erfahrung mit diesem haben. Durch die Etablierung des Pi in der Bastler-Szene, gibt es viele Programmierbibliotheken und eine große Community.

Leider hat der Pi ein paar Einschränkungen für unseren Fall. Er ist nur mit digitalen Eingängen ausgestattet, weswegen wir einen Analog-Digital-Wandler (MCP3008 AD-Wandler; s. Bild unten) zwischen Pi und den Lichtsensoren schalten mussten. Es sind auch die 4 Transistoren zu sehen, welche uns erlauben die 4 LEDs im Tunnel ein- und auszuschalten.

resized005

Auf einer anderen Platine (s. Bild unten) befindet sich ein Step-Up Wandler. Dieser regelt die 5V des Netzteils auf die passende Spannung des Zugs hoch, welche einstellbar ist, damit die Zuggeschwindigkeit reguliert werden kann.

resized006

Daneben haben wir noch weitere Transistoren, MOSFETs, usw. verwendet, um den Zug zu starten und zu stoppen. Es gibt auch noch weitere LEDs. Eine befindet sich z. B. in einem Modellhaus auf der Basis und dient als Indikator dafür, ob Strom auf den Schienen ist.

Kommen wir nun noch zum Software Stack:
Durch die relativ hohe Rechenpower des Pi waren wir bei der Auswahl der benutzten Software und Sprachen sehr frei. Für einfache Software-Updates, auch wenn das Modell eventuell auf einer Messe steht, verwenden wir Container. Container sind quasi verpackte Programme, die alle notwendigen Bibliotheken mit sich führen, so dass man auf dem ausführenden System nichts installieren muss. Es gibt einen Container mit der Sprache Python und der Bibliothek gpio, der sich komplett um die Knöpfe, Steuerung der LEDs und Weitergabe der Lichtsignale kümmert. Ein weiterer Container mit Nodejs/Javascript wertet die Signale aus und berechnet, wo sich der Zug befindet. Das ist unsere Künstliche Intelligenz! Zuletzt gibt es noch einen Container mit Javascript und Vue, der sich um die graphische Oberfläche kümmert.

So viel zur Elektronik und Software. Kommen wir nun zur Fertigstellung des Baumodells.
Im nächsten Schritt wird auf die Grundplatte ein Grasteppich aufgeklebt. Da hier keine Belastungen auf den Boden wirken, ist die Wahl des Klebers nicht wichtig. Auf den Grasteppich werden dann die Schienen, der Tunnel, das Haus und andere Dekoelemente befestigt.
Im letzten Schritt wird die Plexiglasabdeckung auf der Grundplatte montiert. Die Plexiglasabdeckung besteht aus 4 Plexiglasscheiben, die mit einem UV-härtenden Kleber verklebt werden. Der Einsatz einer UV-Lampe ist zu empfehlen. Eine Seite der Plexiglasabdeckung bleibt offen, da sie an dieser Stelle an das Brett mit dem Monitor abschließt.

resized001
resized012
_4052451
IMG_0386

    Christian Seyda

    Christian Seyda

    Software engineer working on mass data backend challenges. He studied computer sciences with focus on data mining and care to implement applications to support healthy living.

    Read More
    Benjamin Seyda

    Benjamin Seyda

    Technologist and a passionate handicraft enthusiast who also loves to ride a motorcycle and to dive into the world of RPGs and anime.

    Read More