🚡 3S-Seilbahn Modellsteuerung (3S Ropeway Model Controller)

Ein professionelles, verteiltes Mikrocontroller-Steuerungssystem für ein funktionsfähiges 3S-Dreiseilbahn-Modell (Dreiseilbahn / 3S Gondola Ropeway) mit Dual-ESP32-S3, drahtloser ESP-NOW Synchronisation, automatischer Gondelabstandshaltung, Lichtschrankenauswertung und einem modernen WebUI-HMI Leitstand.

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🌟 Features

• Dual ESP32 Architecture (Master/Slave):
  • Antriebsstation (AST) - Master: Steuert den Hauptseilmotor, Reibräder-Verzögerung/Beschleunigung, hostet das HMI WebUI auf FreeRTOS Core 0 und verarbeitet Benutzerbefehle.
  • Gegenstation (GST) - Slave: Steuert 9 Stepper-Motoren (Reibräder & Wende), wertet Stations-Lichtschranken aus und regelt den Ausfahrtsabstand der Gondeln autonom.
• Drahtlose Synchronisation via ESP-NOW:
  • Latenzfreie Funkverbindung zwischen AST und GST per espNOW.
  • Automatische Verbindungsüberwachung mit Failsafe: Verbindungsabbruch führt automatisch zum Nothalt.
• Autonome Gondelabstandshaltung (Distance Control):
  • Überwachung des Mindestabstands zwischen aufeinanderfolgenden Kabinen an der Gegenstation.
  • Automatische Halte- & Ausfahrtsverzögerung an der Lichtschranke (Left4 / Right4), bis der geforderte Seilabstand erreicht ist.
• Echtzeit-Standortverfolgung (Odometer & Zonen):
  • Live-Verfolgung aller Gondeln in den Zonen AST, GST, leftTrack und rightTrack inkl. Fortschrittsprozenten.
• Sicherheits- & Betriebsmodi:
  • Betriebsarten: Anwurf- & Abfahrt-Sequenz (Zweistufige Freigabe), Regulärer Halt, Nothalt, Sicherheitsbremse, Langsamfahrt (20% / 10%).
• WebUI HMI Leitstand:
  • Hostet ein Dashboard mit Drehregler (Soll-Geschwindigkeit), Tachometer (Echtzeit-Motor-Ist-Geschwindigkeit ab 0.5 m/s), Betriebs-LEDs, Richtungswechsel und Gondel-Übersicht.

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🏗️ Systemarchitektur

graph TD
    Browser["💻 Browser / HMI WebUI"] <-->|HTTP REST / WebSocket| AST["🧠 AST ESP32-S3 Master"]
    AST <-->|ESP-NOW Wireless| GST["⚙️ GST ESP32-S3 Slave"]
    
    subgraph AST_Group ["Antriebsstation (AST)"]
        AST --> MotorRope["Seilmotor - Hauptantrieb"]
        AST --> MotorAST["4x Reibräder-Förderer + Wende"]
        AST --> SensorsAST["2x Lichtschranken Station"]
    end

    subgraph GST_Group ["Gegenstation (GST)"]
        GST --> MotorGST["8x Reibräder-Förderer + 1x Wende"]
        GST --> SensorsGST["2x Lichtschranken Station"]
    end

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🛠️ Hardware- & Pin-Belegung

Antriebsstation (AST - Master)

• ESP32-S3 Controller
• Motoren (6 Stepper via Step/Dir Treibern e.g. TMC2209 / A4988):
  • STEP_PINS: GPIO 3, 4, 5, 6, 7, 8 (Förderräder, Wende, Seilmotor)
  • ACTUAL_DIR_PIN: GPIO 1 (Gemeinsames Richtungs-Signal)
  • ENA_PIN: GPIO 2 (Driver Enable / Haltemoment)
• Lichtschranken:
  • Links: GPIO 11
  • Rechts: GPIO 10
• Status-LED: NeoPixel GPIO 48

Gegenstation (GST - Slave)

• ESP32-S3 Controller
• Motoren (9 Stepper):
  • STEP_PINS: GPIO 4, 9, 7, 8, 5, 10, 6, 3, 11 (4x Links, 4x Rechts, 1x Wende)
  • ACTUAL_DIR_PIN: GPIO 1 (Invertiertes Richtungs-Signal)
  • ENA_PIN: GPIO 2
• Lichtschranken:
  • Links: GPIO 14
  • Rechts: GPIO 13
• Status-LED: NeoPixel GPIO 48

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📂 Projektstruktur

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├── AST_esp_code/           # Quellcode für die Antriebsstation (Master)
│   ├── AST_esp_code.ino    # Hauptdatei, Webserver Setup & FreeRTOS Tasking
│   ├── Ropeway.h           # Basisklasse Station & AntriebsStation Logik
│   ├── Gondel.h            # Gondel-Klasse & Odometer-Tracking
│   ├── Messages.h          # ESP-NOW Nachrichtenstruktur
│   ├── Zone.h              # Enum der Streckenabschnitte
│   ├── WebUI.h             # Gecodete HTML/JS-Oberfläche (generiert)
│   └── index.html          # Quell-Weboberfläche (HTML5/CSS3/JS)
│
├── GST_esp_code/           # Quellcode für die Gegenstation (Slave)
│   ├── GST_esp_code.ino    # Hauptdatei & ESP-NOW Empfänger
│   ├── Ropeway.h           # GegenStation Logik & Abstandshaltersteuerung
│   ├── Gondel.h            # Gondel-Klasse
│   ├── Messages.h          # ESP-NOW Nachrichtenstruktur
│   └── Zone.h              # Enum der Streckenabschnitte
│
├── pack_webui.py           # Python-Skript zum Komprimieren von index.html in WebUI.h
└── README.md               # Dokumentation

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🚀 Installation & Inbetriebnahme

1. Abhängigkeiten

Folgende Arduino-Bibliotheken werden benötigt (via Bibliotheksverwalter installierbar):

• AccelStepper (v1.61+)
• ArduinoJson (v7.x)
• Adafruit NeoPixel

2. MAC-Adressen anpassen

Trage vor dem Flashen die MAC-Adressen deiner beiden ESP32-S3 Boards in AST_esp_code.ino und GST_esp_code.ino ein:

const uint8_t GST_MAC[6] = { 0x14, 0xC1, 0x9F, 0x2B, 0x33, 0xEC };
const uint8_t AST_MAC[6] = { 0x44, 0x1B, 0xF6, 0xFF, 0x51, 0x60 };

3. Kompilieren & Flashen

1. AST_esp_code auf den Master-ESP32 hochladen.
2. GST_esp_code auf den Slave-ESP32 hochladen.
3. Nach dem Start verbindet sich die AST mit deinem WLAN (SSID in AST_esp_code.ino konfigurierbar).
4. Ruf die angezeigte IP-Adresse der AST im Browser auf, um das HMI-Leitstand WebUI zu öffnen.

4. WebUI anpassen (index.html)

Falls du Änderungen am WebUI in AST_esp_code/index.html vornimmst, führe im Projektverzeichnis einfach das Pack-Skript aus:

python3 pack_webui.py

Dies aktualisiert automatisch die WebUI.h Header-Datei für den ESP32.

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📜 Lizenz

Dieses Projekt steht unter der GPL-3.0 license. Frei nutzbar, anpassbar und weiterverbreitbar für Modellbau-Enthusiasten und Open-Source-Projekte.