Model demiryollarında mesafe ve hızı tespit etmek için iyi bir yaklaşım nedir?

Önde modern mikrodenetleyiciler ve yazılımları hakkında çok az bilgi sahibi olmalıyım - güç mühendisliğini ve büyük motorları çok daha iyi biliyorum (45 yıl).

Şimdi sorum: Torunların elektronik konusunda heyecanlı olmasına çalışıyorum. Model demiryollarını seviyorlar, bu yüzden yavaş yavaş bir tren izleme sistemi kuruyoruz.

Güncel sorun: Bir lokomotifin belirli bir pist konumundan mesafesini (isteğe bağlı olarak hız) pist gücüyle uğraşmadan tespit etmek.

Kontrol platformu: Stellaris Launchpad

Seçenekler göz önünde bulundurulur:
* "Aptal" sabit frekanslı osilatör ve lokomotif RF LED ile TSOPxxxx - Hız bilgisi nasıl alabilirim?
* TSOPxxxx ve pistte verici, lokomotiften yansıma - belki uçuş süresi ile hız alabilir, belki
* 5 Volt kırmızı lazerler ve sensör olarak kırmızı LED ile mola tespiti (çocuklar lazerleri sever, bu yüzden ...) - hız yok algılama konumu başına birden fazla cihaz olmadan algılama
* RFID etiketleri ve ray kenarında bir bobin (bir artı olan belirli bir lokomotifi belirleyecektir) - hız bilgisi yok
* Ultrasonik mesafe sensörleri - Her yerde ve netizenler tarafından iyi destekleniyor, ancak çok geniş bir kapsama açısı şüpheliyim
* Birçok hazır model demiryolu ürününden biri - bu egzersizin amacına karşı

Peki, bu yaklaşımlardan hangileri veya başkaları, bana yazılım sonunda en az keder verecek ve yine de 8 ila 12 yaş arası gençlere yaşayabilecekleri sonuçlarla elektronik tasarım konusunda el ele vermeleri için yeterli fırsat sağlayacaktır? Dikkat edilmesi gereken tuzaklar nelerdir (dökülen kola dışında)?

Trenler N ölçeğindedir (1: 160 ölçeği).

Diğer cevaplar gereksiniminizi mükemmel girdiler sağlamıştır; Cevabım sadece model trenlerin yakınlık (ve mevcudiyet) algılaması üzerine yoğunlaşıyor, kimlik tanımlamıyorum, ilgilendiğim ölçeklerde, küçük N ve T ölçeklerinde.

Yazılım basitliğine olan ihtiyacınızı göz önünde bulundurarak, doğranmış kızılötesi verici / sensör kombinasyonu en kolayı olacaktır. TSOP cihazlarından bahsetmeniz, bu yolu zaten değerlendirdiğinizi gösterir. Bunun yerine, 38 KHz doğranmış kızılötesi kullanarak yakınlık algılama için özel olarak tasarlanmış TSSP4P38'i düşünün :

Sizin için açık olan şeyleri belirtmek: Elektromanyetik dalgaların (IR, radar vb.) Uçuş süresi boyunca mesafe algılama sizin için pratik değildir: Işığın hızı göz önüne alındığında, 0'dan 10'a kadar femtosaniye veya daha düşük çözünürlük gereklidir. muhtemelen birlikte çalıştığınız santimetre hedef mesafeleri (1: 160 N-ölçeği). Bir yorumda bahsettiğiniz "gerçek dünya" transit yollarında mesafeler daha büyük olabilir, tahmin ediyorum.

Model demiryollarında kullanılan bir IR yansıtıcı sensör mekanizması, tipik olarak, bunun yerine, lokomotif yaklaşımı ile ters kare yasasına göre artacak yansıyan IR sinyalinin yoğunluğunu içerir.

Cihazınızın , TSSP veri sayfasındaki Sayfa 5'deki şemaya benzer bir şekilde yerleştirilmiş TSAL6200 ve TSSP4P38 gibi bir IR LED'e sahip olması gerekir . Kombinasyon, parkurunuzdaki bağlar arasına, her yöne bakacak şekilde monte edilir. Yeterince alçak bir şekilde monte ederseniz ve parkurlara neredeyse paralel bir şekilde işaret ederseniz, dış nesne yansımaları en aza indirilir, parkurlar yanıp söner.

TSSP'nin çıkışı, yansıyan kızılötesi ile orantılı bir mantık düzeyinde süre darbesidir. Lokomotif yaklaştıkça birbirini izleyen darbeler uzar, bu nedenle en az 2 ardışık darbenin, tercihen birkaç tanesinin okunması bir dizi darbe süresi ve dolayısıyla bir hız göstergesi sağlayacaktır. Veri sayfasından:

TSSP4P38'in çıkış darbe genişliği, yayıcının mesafesi veya yansıtıcı bir nesnenin mesafesi ile neredeyse doğrusal bir ilişkiye sahiptir. TSSP4P38, enerji tasarruflu floresan lambalardan neredeyse tüm sahte darbeleri bastırmak için optimize edilmiştir.

Cihazınız için uygulanabilir hassas gereksinimlerle kalırsanız, "hızlı" - "yavaş", "yaklaşan" veya "geri çekilme" ye ve tabii ki sensör aralığında bir lokomotifin bulunması mümkündür.

Manzara gibi statik yansımaları hesaba katmak için sistemi temel almanız gerekir. Ayrıca, gerçek hızın ardışık darbe uzunluklarına göre kalibrasyonu "hızlı" / "yavaş" aralık eşlemelerini sağlayacaktır.

Darbe süresi, seçtiğiniz mikrodenetleyicinizde bir zamanlayıcı / sayıcı girişi kullanılarak ölçülebilir. Arduino'da bunu yapmak için web'de birkaç örnek var, ancak bunun yerine Stellaris Launchpad'i kullandığınız gibi, bunun için bazı araştırmalar gerekebilir.

Bu, bir çözümün üst düzey genel görünümüdür, lütfen belirli yönlerin açıklığa ihtiyacı olup olmadığını sormaya çekinmeyin. Bir tahminde, belirttiğiniz arka plan göz önüne alındığında, bu bir gece projesi olmayacak, ancak bir tatil sezonunda gerçekleştirilebilir. Bahsettiğiniz hazır model demiryolu ürünlerinden bazıları bu mekanizmayı kullanır.

Daha genel bir uzaktan algılama tartışması için, lütfen daha önceki bir sorudan bu cevaba bakın .

Eğer ben bir model demiryolu otomatik hale edildi tren arabaları diplerine barkod etiketleri koyardı. Sonra ray boyunca yayılmış ben barkod okuyucuları yukarı bakacak şekilde, ray boyunca yayılır.

Bununla otomobillerin konumunu, hızını ve kimliğini tespit edebilirsiniz. Her arabanın sadece lokomotifi değil, kendine özgü bir barkodu olurdu.

Bu yöntemin konum algılaması çok seyredir, çünkü bir tren bir sensörün üzerinden geçtiğinde güvenir. Ancak çoğu şey için iyi çalışmalıdır. Pistteki önemli noktalara her zaman daha fazla sensör ve çok önemli olmadığı yerlerde daha az sensör koyabilirsiniz.

Bu yöntemin büyük bir avantajı, tren arabası başına fiyatın çok düşük olması, sadece lazer veya mürekkep püskürtmeli yazıcınıza yazdırabileceğiniz bir etiket olmasıdır. Tren vagonu başına karmaşıklık çok düşüktür. Ve her araca eklenen ağırlık da süper düşük.

Bunu bir IR LED ve Fototransistör kullanarak sensör olarak uygulayacağım (bunların her ikisinde de bileşenler var) ve bunları bir mikro denetleyiciye bağlarım. Her sensörün kendi mikro denetleyicisi vardır. Farklı sensörler daha sonra basit bir ağ (RS-485 veri yolu gibi) kullanılarak birbirine bağlanabilir. IR LED'lerle, çıplak gözle sensörün görülmesi zor olacaktır. Sensör + MCU başına toplam maliyet, küçük bir PCB dahil olmak üzere 3 ABD dolarının altında olabilir.

Yaklaşan trenlere sinyal vermek ve yanıp sönen KIRMIZI LED'i açmak için Yol geçişlerinin her iki tarafındaki optik kesici veya reflektör yöntemiyle başlardım. Uzaktan izleme, tren geçişi, direkt ve hız göstergeleri ile bir tren haritasına da bağlanabilir.

Barkod tarayıcı, lazer ışını güvenliği, etiket hızı izleme oranları ve hızı hesaplamak için hesaplama çubuğu boşluk aralığı süresi ve yazılımdaki doğrudan iyonu belirlemek için kod içeriğini doğrulayana kadar aldatıcı basittir.

Projeyi;

• sistem fonksiyonel tasarım
  • girdiler, süreçler, çıkışlar (yanlış tetikleme reddi dahil)
• elektronik tasarım
  • şematik, ürün ağacı, düzen
• optik yol tasarımı
  • yayıcı ve dedektör yolları ve menzil, frekans yanıtı, gürültü reddi
• inşaat ve test
  • raydan güç kesilen kablolama, gürültü filtreleme ve mekanik, elektriksel detaylar

IR, daha geniş bir algılama aralığı ile en kolay taraftaki sinyalin kesintisini veya aynı taraftan sinyalin yansımasını tespit edebilir. Bitişik iki dedektör dizisi hangi yönü ve zaman aralığının hızı gösterdiğini söyler. Bu analog veya dijital yöntemlerle ölçülebilir.

IR barkod tarayıcıları, ya sabit bir hızda dedektörden geçen koda ya da ışığın saçılması veya siyah karbonun emilmesi ile tespit edilecek olan barkodun ötesine yansıtılan vericiye güvenir. Gücü güvenli bir düzeye veya yayılmaya indirmek için yukarı bakan sabit lazer ışınlarının optik olarak değiştirilmesi ve daha sonra başıboş ışığın güç yoğunluğunu azaltmak için kısa bir yol uzunluğuna odaklanması gerekir.