Z góry muszę przyznać, że mam niewielką praktyczną wiedzę na temat współczesnych mikrokontrolerów i ich oprogramowania - znacznie lepiej znam energetykę i duże silniki (45 lat).
Teraz moje pytanie: staranie się, aby wnuki były zachwycone elektroniką. Uwielbiają modelowe koleje, więc budujemy system monitorowania pociągu krok po kroku.
Aktualny problem: Aby wykryć odległość (opcjonalnie prędkość) lokomotywy od określonej lokalizacji toru, bez bałaganu z mocą toru.
Platforma sterowania: Launchpad Stellaris
Rozważane opcje:
* TSOPxxxx z „głupim” oscylatorem o stałej częstotliwości i diodą LED RF na loco - Jak uzyskać informacje o prędkości?
* TSOPxxxx i emiter przytorowy, odbicie od lokomotywy - może uzyskać prędkość według czasu lotu, może
* 5 woltów czerwonych laserów i wykrywanie przerw przez czerwoną diodę LED jako czujnik (dzieci uwielbiają lasery, więc ...) - brak prędkości detekcja bez wielu urządzeń na lokalizację detekcji
* znaczniki RFID i cewka na torze (zidentyfikuje konkretną lokomotywę, co jest plusem) - brak informacji o prędkości
* Ultradźwiękowe czujniki odległości - Wszechobecne i dobrze obsługiwane przez internautów, ale podejrzewam, że kąt zasięgu jest zbyt szeroki
* Jeden z wielu gotowych modeli kolejowych - niezgodny z celem tego ćwiczenia
Więc które z tych podejść, czy jakiekolwiek inne, przyniosą mi najmniejszy żal po stronie oprogramowania, a jednocześnie zapewnią wystarczającą okazję, aby zaangażować osoby w wieku 8-12 lat w projektowanie elektroniczne z rezultatami, których mogą doświadczyć? Na jakie pułapki trzeba uważać (oprócz rozlanej coli)?
Pociągi są w skali N (skala 1: 160).
źródło
Odpowiedzi:
Inne odpowiedzi zapewniły doskonałe dane wejściowe; Moja odpowiedź koncentruje się wyłącznie na wykrywaniu bliskości (i obecności) modeli pociągów, bez identyfikacji, w skalach, którymi się interesuję, w małych skalach N i T.
Pamiętając o potrzebie prostoty oprogramowania, kombinacja nadajnika podczerwieni z czujnikiem będzie najłatwiejsza. Wspomnienie o urządzeniach TSOP wskazuje, że już oceniasz tę ścieżkę. Zastanów się zamiast tego TSSP4P38, który został zaprojektowany specjalnie do wykrywania zbliżeniowego za pomocą podczerwieni o częstotliwości 38 kHz:
Stwierdzenie, co może być dla Ciebie oczywiste: Wykrywanie odległości w czasie lotu fal elektromagnetycznych (IR, radar itp.) Jest niepraktyczne dla twoich celów: Biorąc pod uwagę prędkość światła, rozdzielczość w femtosekundach lub niższa jest potrzebna dla 0 do 10 centymetrowe odległości docelowe, z którymi prawdopodobnie pracujesz (w skali 1: 160 N). Spekuluję, że w ścieżkach tranzytowych w „prawdziwym świecie” wspomnianych w komentarzu odległości mogą być większe.
Mechanizm czujnika odbijającego podczerwień stosowany w modelowych kolejach zwykle wiąże się z intensywnością odbijanego sygnału podczerwieni, który wzrósłby według prawa odwrotności kwadratu przy zbliżaniu się lokomotywy.
Twoje urządzenie musiałoby mieć diodę IR LED, taką jak TSAL6200 i TSSP4P38, umieszczoną na czymś podobnym do schematu na stronie 5 arkusza danych TSSP. Kombinacja byłaby montowana między krawatami na twoim torze, jedna skierowana w każdą stronę. Jeśli zamontujesz go wystarczająco nisko i skierujesz prawie równolegle do ścieżek, odbicia obiektów zewnętrznych zostaną zminimalizowane, a ścieżki będą działały jak migacze.
Sygnał wyjściowy TSSP jest logicznym impulsem o czasie trwania proporcjonalnym do odbitego IR. W miarę zbliżania się lokomotywy kolejne impulsy stają się dłuższe, więc odczyty co najmniej 2 kolejnych impulsów, najlepiej kilku kolejnych, zapewnią zestaw czasów trwania impulsu, a tym samym wskazanie prędkości. Z arkusza danych:
Jeśli pozostaniesz przy praktycznych wymaganiach dotyczących precyzji urządzenia, możliwe jest „szybkie” kontra „wolne”, „zbliżające się” i „cofanie” oraz oczywiście obecność lokomotywy w zasięgu czujnika.
Będziesz musiał bazować na systemie, aby uwzględnić odbicia statyczne, np. Od scenerii. Ponadto, kalibracja rzeczywistej prędkości względem kolejnych długości impulsu zapewni mapowanie zakresu „szybkiego” / „wolnego”.
Czas trwania impulsu można zmierzyć za pomocą wejścia timera / licznika na wybranym mikrokontrolerze. W Internecie jest kilka przykładów robienia tego na Arduino, ale jak wspomniałeś zamiast tego za pomocą Launchpada Stellaris, mogą być potrzebne pewne badania.
Jest to ogólny przegląd rozwiązania, możesz zapytać, czy konkretne aspekty wymagają wyjaśnienia. Domyślając się, biorąc pod uwagę Twoje pochodzenie, nie będzie to projekt na noc, ale można go osiągnąć w okresie wakacyjnym. Niektóre z gotowych modeli kolejowych , o których wspomniałeś, wykorzystują ten mechanizm.
W celu bardziej ogólnej dyskusji na temat odległości należy spojrzeć na odpowiedź z wcześniejszego pytania.
źródło
Jeśli I były automatyzację model kolej chciałbym umieścić etykiety z kodem kreskowym na dnie wagonów. Następnie rozłóż na całej ścieżce umieściłem czytniki kodów kreskowych, skierowane do góry między szynami.
Dzięki temu możesz wykryć pozycję, prędkość i tożsamość samochodów. Każdy samochód miałby swój unikalny kod kreskowy, nie tylko lokomotywę.
Wykrywanie pozycji tej metody jest bardzo oczywiste, ponieważ zależy od tego, kiedy pociąg przejeżdża nad czujnikiem. Ale powinno działać dobrze w przypadku większości rzeczy. Zawsze możesz umieścić więcej czujników w ważnych punktach toru i mniej czujników, gdzie nie ma to większego znaczenia.
Ogromną zaletą tej metody jest to, że cena za wagon jest bardzo niska, tylko etykieta, którą można wydrukować na drukarce laserowej lub atramentowej. Złożoność na wagon jest bardzo niska. A waga dodana do każdego samochodu jest również bardzo niska.
Zaimplementowałbym to za pomocą IR LED i fototranzystora jako czujnika (istnieją elementy z obydwoma wbudowanymi), i podłączyłem je do mikrokontrolera. Każdy czujnik ma własny mikrokontroler. Różne czujniki można następnie połączyć razem za pomocą prostej sieci (np. Magistrali RS-485). W przypadku diod IR diody trudno byłoby dostrzec gołym okiem. Całkowity koszt czujnika + MCU może wynosić poniżej 3 USD, nie licząc małej płytki drukowanej.
źródło
Zacznę od metody przerywacza optycznego lub odbłyśnika po obu stronach przejazdów drogowych, aby zasygnalizować zbliżanie się do pociągów i włączyć migającą CZERWONĄ diodę LED. Zdalne śledzenie może być również połączone z mapą pociągu ze wskaźnikami przejazdu pociągu oraz bezpośredniej i prędkości.
Skaner kodów kreskowych jest zwodniczo prosty, dopóki nie będziesz musiał poradzić sobie z bezpieczeństwem wiązki laserowej, szybkościami śledzenia prędkości etykiet i obliczaniem odstępu czasu między pasami, aby obliczyć prędkość i sprawdzić zawartość kodu w celu ustalenia bezpośredniego jonu w oprogramowaniu.
Podział projektu na;
IR może wykryć przerwanie sygnału najłatwiej po obu stronach lub odbicie sygnału z tej samej strony dzięki szerszemu zakresowi wykrywania. Sekwencja z dwoma sąsiadującymi detektorami informuje, w którym kierunku i odstępie czasu wskazuje prędkość. Można to zmierzyć metodami analogowymi lub cyfrowymi.
Skanery kodów kreskowych na podczerwień polegają na kodzie przechodzącym obok detektora ze stałą prędkością lub odbijaniu emitera przez kod kreskowy w celu wykrycia przez rozproszenie światła lub pochłanianie czarnego węgla. Stałe wiązki laserowe skierowane w górę musiałyby zostać optycznie zmienione, aby obniżyć moc do bezpiecznego poziomu lub rozprzestrzenić się, a następnie skupić się na krótkiej ścieżce, aby zmniejszyć gęstość mocy światła rozproszonego.
źródło