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Fernsteuerung: Internet am Beispiel Internet Modellbahn Konrad Froitzheim, TU Freiberg, Germany Internet Modellbahn Grundlagen: Motorsteuerung.

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Präsentation zum Thema: "Fernsteuerung: Internet am Beispiel Internet Modellbahn Konrad Froitzheim, TU Freiberg, Germany Internet Modellbahn Grundlagen: Motorsteuerung."—  Präsentation transkript:

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2 Fernsteuerung: Internet am Beispiel Internet Modellbahn Konrad Froitzheim, TU Freiberg, Germany Internet Modellbahn Grundlagen: Motorsteuerung Steuerprogramm Videoübertragung im Internet /TU Freiberg/Internet Multimedia/Konrad Froitzheim

3 /Internet Modellbahn/Vorführung

4 /TU Freiberg/Internet Multimedia/Konrad Froitzheim /Internet Modellbahn/Einzelteile Modellbahnanlage –digital gesteuert Steuercomputer –Kommandos an Modellbahn –Zusammenstöße verhindern Videocomputer Internetanschluss –Daten in Paketen Browser –Anzeige des Steuerpultes –Video zeigen –Eingabe von Aufgaben Internet

5 /TU Freiberg/Internet Multimedia/Konrad Froitzheim /Grundlagen/Elektromotor Stromquelle –Batterie, Netzteil, Trafo, … Magnet –festes Magnetfeld (Nordpol, Südpol) –Anziehung: N-S –Abstoßung: N-N, S-S Spule: Elektromagnet –Strom fließt durch die Spule –Magnetfeld entsteht –Abstoßung/Anziehung mit Magnetfeld der Spule Bilder: Wikipedia N S N S N S NS N S S N Spannung

6 /TU Freiberg/Internet Multimedia/Konrad Froitzheim /Grundlagen/Analoge Motorsteuerung Elektrizität –Spannung [Volt] –Strom [Ampere] Spannung steuert Drehzahl –Stellknopf am Trafo Fahrtrichtung –Pole vertauschen –Positive Spannung => vorwärts –Negative Spannung => rückwärts Zeit 0 Spannung schnell langsam stop Zeit 0 Spannung rückwärts vorwärts stop

7 /TU Freiberg/Internet Multimedia/Konrad Froitzheim /Grundlagen/Digitale Motorsteuerung Digitale Computer –geben direkt 0 und 1 aus –nur null Spannung oder volle Spannung –also keine genaue Spannungsregelung –andere Größen (0,12; 0,73 …) müssen simuliert werden Pulsbreitensteuerung –AN AUS... in schneller Folge –Trägheit des Motors gleicht Impulse aus –1 = AN = 18V; 0 = AUS = 0V –Verhältnis AN/AUS bestimmt Spannung –1:1 => 9V, 1:2 => 6V Richtungssteuerung –negative und positive Spannung wechseln ab –Verhältnis + und - Zeit 0 1 Spannung Zeit 0 1 Spannung

8 /TU Freiberg/Internet Multimedia/Konrad Froitzheim /Gerätesteuerung/Computer in jedem Gerät Steuercomputer in jeder Lok –Motorsteuerung mit Pulsbreitensteuerung –Lampen ein/aus –Hupe? Kommandos empfangen –Fahrtrichtung –Geschwindigkeit regeln –weitere Funktionen ein/aus Verstärker

9 /TU Freiberg/Internet Multimedia/Konrad Froitzheim /Gerätesteuerung/Kommandopakete Kommando-Pakete auf der Schiene –Adresse der Lok (0 bis 80) –Werte für Geschwindigkeit (0 bis 15) –Bsp: Lok 19, Licht an, Geschw. 12 Pakete werden im Computer zusammengestellt –aus Bits (0 oder 1) –Adresse 19 ( ) –Funktion ein (11) –Geschwindigkeit 12 ( ) –Paket: Alle Loks empfangen Pakete –Adresse im Paket = eigene Adresse? –Nein? Nichts ändern –Ja? Dann Licht an und Motorspannung auf 12 regeln Ähnliche Ideen im Ethernet / LAN –Pakete, Adressen, verteilte Verarbeitung

10 /TU Freiberg/Internet Multimedia/Konrad Froitzheim /Gerätesteuerung/Rückmeldung Anlage ungenau –Loks verschieden schnell –Weichen schalten nicht immer –Zug am Ziel? Messfühler –durch Lok ausgelöst –Signal 1: Lok da, 0: keine Lok –Spezialschiene mit 2 Kontakten –2 Kontakte: Fahrtrichtung Steuercomputer fragt Kontakte ab –144 auf der Anlage –Bsp: Kontakt 17 => Lok fährt auf Gleis 8 –welche Lok? –Programm kennt fahrende Loks –Programm schätzt Position

11 /TU Freiberg/Internet Multimedia/Konrad Froitzheim /Gerätesteuerung/Logik Fahraufträge aus dem Internet –Browser: Gleisplan und Standorte –Auftrag: Zug B nach Station 2 –Berechnung der Fahrtroute Fahrt steuern –Fahrbefehl an Lok => Zug fährt –Kontakte überprüfen –Haltebefehl an Lok Mehrere Züge auf der Anlage –gleichzeitig fahren –Zusammenstoß an Weichen? Unfälle verhindern –steht auf dem Weg ein Zug? –kreuzt der Zug einen anderen Zug? –Fehler erkennen und beheben 1 2

12 /TU Freiberg/Internet Multimedia/Konrad Froitzheim /Grundlagen/Video Aufnahme –Kamera –Beleuchtung kritisch Digitalisierung –Sensor (CCD) mit hoher Auflösung (Punkte) [Pixel] –8 Bit jeweils für Rot, Grün und Blau –TV Bild ~ 10 Millionen Bits Auch Video ist digital –viele Bilder werden ganz kurz gezeigt: 25 Bilder/s –pro Sekunde 250 Millionen Bit = 250 Mbit/s –DSL-Anschluss heute nur 16 Mbit/s Kompression –Überflüssiges weglassen –Details weglassen –JPEG, MPEG, DivX, … Pixel

13 /TU Freiberg/Internet Multimedia/Konrad Froitzheim /Internet/Video WebCam –Videokamera –Digitalisierung –Kompression –Verpacken in Internet-Pakete Viele Zuschauer in der ganzen Welt –langsame und schnelle Internetanschlüsse –pro Zuschauer ein Videostrom –viel Rechenleistung für Kompression CESC [Wolf, Froitzheim] –Video-Bausteine vorkomprimieren –individuell zusammenpacken –jeder Zuschauer bekommt das Bestmögliche

14 /TU Freiberg/Internet Multimedia/Konrad Froitzheim /Internetfernsteuerung/Anwendungen Haussteuerung –Heizung, Backofen, Waschmaschine, … –Videorekorder –aus Wohnzimmer, Büro, Urlaub Industrieanlagen Roboter Gemeinsamkeiten –Motoren, Ventile, Heizelemente, … –Messwerte –Rückmeldung: Video, Audio, … Beispiel Internetmodellbahn –ca. 2 Millionen Besucher in 10 Jahren –Steuerprogramm, Webserver –WebCam-Software –Studentenprojekte Network Computing Server Videoserver Webserver Datenbank Kontroll- programm Kontroll- programm Interface Gerät/ Anlage Gerät/ Anlage Internet WWW


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