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ARDUINO Verkehrsampel
07.08. Ampelanlage für eine Kreuzung mit Blinkfunktion |
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![]() Abb.1 |
Durchaus reizvoll ist eine funktionsfähige Ampelanlage auf der
Modellbahn. Sicher gibt es dies auch im Handel, aber man kann sich eine
solche Ampelanlage inklusive Schaltung auch selber preiswert mit nur
wenigen Bauteilen bauen. Hier beschreibe ich eine Schaltung zur Ansteuerung von 4 Ampeln an einer Kreuzung. Die Ampeln schalten vorbilgerecht von Rot über Gelb nach Grün und wieder zurück, wobei die Dauer der einzelnen Phasen individuell einstellbar sind. Zudem ermöglicht ein Umschalter von Normalbetrieb auf Blinkbetrieb zu wechseln; dies beispielsweise um eine Störung zu simulieren, oder nachts bei wenig Verkehr. Zur Schaltungsrealisierung reicht ein ARDUINO NANO vollkommen aus und es werden lediglich noch 1 Umschalter, 5 Widerstände und 12 LEDs benötigt. Der ARDUINO kann mit 5 bis 20 Volt Gleichspannung versorgt werden. |
![]() Abb.2 |
Die linke Abbildung 2 zeigt das
Listing für den ARDUINO-Sketch (Sketch = Programm), welche so in einen
ARDUINO-UNO oder ARDUINO-NANO geladen werden kann. Hinter den jeweiligen
Befehlen habe ich Kommentare eingefügt, die Erläuterungen dazu geben.
Die Pfeile veranschaulichen die 2 Schleifen: Wenn der Umschalter nicht
geschlossen ist, wird die Schleife mit den Pfeilen in Magenta-Farbe
kontinuierlich durchlaufen => Normalbetrieb.![]() Abb.3 Vergleiche mit Abb.2 die Schleife "if(digitalRead (Schalter)== HIGH". Die Abbildung 3 zeigt graphisch die einzelnen Ablaufphasen 1 bis 8 der Schleife (loop) für den Normalbetrieb. Die Ziffern von 4 bis 9 bezeichnen die ARDUINO-Pins an denen die LEDs angeschlossen sind. In den beiden Tabellen ist informativ angegeben wie dabei die Ausgänge geschaltet werden: H für HIGH = +5V, L für LOW = 0V. Ist der Umschalter geschlossen, so wird die Schleife mit den Pfeilen in der braunen Farbe kontinuierlich durchlaufen => Blinkbetrieb, d.h. nur die gelben LEDs aller Ampeln blinken. Wird vom Normalbetrieb in den Blinkbetrieb umgeschaltet, so werden automatisch erst die Schaltfolgen des Normalbetriebs durchlaufen, bis alle Ampeln Rot zeigen, erst dann erfolgt der Blinkbetrieb! |
![]() Abb.4 |
Die linke Abbildung 4 zeigt den Testaufbau der Schaltung auf einem
Testboard. Über jeweils 220 Ohm-Widerstände werden jeweils 2 parallel geschaltete LEDs mit 5 Volt an ihren Anoden-Anschlüssen (Plus) versorgt. Alle Kathoden-Anschlüsse (Minus) sind mit GND (Ground = Masse = 0 Volt) verbunden. Der schwarze Umschalter legt den Pin 3 auf Masse, um in den Blink-Modus umzuschalten. Ist der Umschalter geöffnet, so ist der Pin 3 im Prinzip H (HIGH). Bei langer Leitungsverbindung zwischen Pin 3 und dem Umschalter, könnte es aber zu Störungen kommen, sodass hier an Pin 3 sicherheitshalber ein 1 K-Ohm Widerstand nach +5V eingefügt wird. So ist das Potential an Pin 3 stets wohldefiniert. Statt des hier abgebildeten ARDUINO-UNO kann selbstverständlich auch ein preiswerter ARDUINO-Nano verwendet werden. Am Sketch (Programm) und an den Pin-Belegungen ändert sich dabei nichts. Lediglich beim Hochladen des Sketch muss im Programm zum Hochladen der entsprechende ARDUINO ausgewählt werden! Bei einer Modellbahnanlage entfällt natürlich das Testboard und die Anschlüsse führen über die Vorwiderstände direkt zu den Ampel-LEDs und die gemeinsame Masse-Rückleitung wieder zu ARDUINO. |
![]() Abb.5 |
Die Verkehrsampel mit einem ARDUINO NANO
![]() Abb.6 |
Zur Schaltungsentwicklung verwende ich einfachheitshalber stets einen ADRUINO UNO (sofern dieser nicht ausreichensollte, einen ADRUINO MEGA). Nach Entwicklungsabschluss stellt man nicht selten fest, dass ein kleinerer und damit preiswerterer Baustein auch ausreichen würde. So kann hier auch ein ARDUINO NANO verwendet werden. Der Testaufbau ist in Abbildung 5 links dargestellt. Der Sketch zum hochladen bleibt unverändert, nur muss man beim Hochladen statt den UNO den NANO wählen! Nachfolgend stelle ich noch den Schaltplan und und einen Platinenentwurf ein. Natürlich wird man die LEDs nicht auf der Platine bestücken, sondern hier Steckverbindungen für die Ampel-LEDs auf der Anlage verwenden. |
![]() Abb.7 Schaltplan für ARDUINO NANO |
![]() Abb.8 Platine für ARDUINO NANO |
Download
ARDUINO
Sketch Verkehrsampeln Auf meiner ARDUINO-Startseite finden Sie weitere und grundsätzliche Informationen rund um das ARDUINO-Thema. Verkehrsampeln mit LEDs ohne Softwareansteuerung findet man auch im Handel. Aber mit etwas Geschick kann man auch dies selber bauen. Damit die Ampeln im H0-Maßstab filigran ausfallen, sind hier sogenannte SMD-LEDs angebracht. Es erfordert dann natürlich etwas mehr Übung, um dünne lackisolierte Drähtchen an die winzigen SMD-LEDs zu löten. |