Прежде всего, я должен признать, что мало знаком с современными микроконтроллерами и их программным обеспечением - я знаю энергетику и большие двигатели гораздо лучше (45 лет назад).
Теперь мой вопрос: пытаюсь увлечь внуков электроникой. Они любят модельные железные дороги, поэтому мы постепенно строим систему мониторинга поездов.
Текущая проблема: определить расстояние (необязательно, скорость) локомотива от определенного местоположения пути, не влияя на мощность пути.
Платформа управления: Stellaris Launchpad
Рассматриваемые варианты:
* TSOPxxxx с "немым" генератором с фиксированной частотой и светодиодом RF на локомотиве - Как получить информацию о скорости?
* TSOPxxxx и излучатель на дорожке, отражение от локатора - может получить скорость в зависимости от времени полета, может быть
* 5-вольтовые красные лазеры и обнаружение обрыва по красному светодиоду в качестве датчика (дети любят лазеры, так что ...) - нет скорости обнаружение без нескольких устройств в каждом месте обнаружения
* RFID-метки и катушка на дорожке (будет определять конкретный локомотив, который является плюсом) - нет информации о скорости
* Ультразвуковые датчики расстояния - Повсеместно и хорошо поддерживаются сетями пользователей, но я подозреваю, что слишком широкий угол охвата
* Один из многих готовых моделей железнодорожных продуктов - в противовес цели этого упражнения
Итак, какой из этих подходов или какие-либо другие принесут мне наименьшее горе в программном обеспечении, и, тем не менее, предоставят достаточную возможность для того, чтобы привлечь детей от 8 до 12 лет к разработке электронного дизайна с результатами, которые они могут получить? На какие подводные камни стоит обратить внимание (кроме пролитой колы)?
Поезда в масштабе N (1: 160).
источник
Ответы:
Другие ответы предоставили превосходные входные данные для вашего требования; Мой ответ сосредоточен исключительно на ощущении близости (и присутствия) модельных поездов, а не на идентификации, в масштабах, которые меня интересуют, в крошечных N и T шкалах.
Принимая во внимание вашу потребность в простоте программного обеспечения, комбинация передатчика и датчика с прерывистым инфракрасным излучением будет самой легкой. Ваше упоминание об устройствах TSOP указывает, что вы уже оцениваете этот путь. Вместо этого рассмотрим TSSP4P38, который разработан специально для зондирования близости с использованием прерывистого инфракрасного излучения 38 кГц:
Заявление о том, что уже может быть для вас очевидным: измерение расстояния через время прохождения электромагнитных волн (ИК, радар и т. Д.) Нецелесообразно для ваших целей: учитывая скорость света, для значений от 0 до 10 необходимо разрешение в фемтосекундах или ниже. сантиметровые целевые расстояния, с которыми вы, вероятно, работаете (по шкале 1: 160). Я полагаю, что в транзитных путях "реального мира", которые вы упоминаете в комментарии, расстояния могут быть больше.
Механизм ИК отражательного датчика, используемый в модельных железных дорогах, обычно включает в себя интенсивность отраженного ИК сигнала, которая будет увеличиваться по закону обратных квадратов при приближении к локомотиву.
Ваше устройство должно иметь инфракрасный светодиод, такой как TSAL6200 и TSSP4P38, размещенный в чем-то вроде схемы на странице 5 таблицы TSSP. Комбинация будет установлена между галстуками на вашем пути, по одной в каждую сторону. Если вы установите его достаточно низко и направите его почти параллельно дорожкам, отражения от внешних объектов будут сведены к минимуму, и дорожки будут мигать.
Выходной сигнал TSSP представляет собой импульс логического уровня длительностью, пропорциональной отраженному ИК-сигналу. По мере приближения локомотива последовательные импульсы становятся длиннее, поэтому показания по меньшей мере 2 последовательных импульсов, предпочтительно еще нескольких, обеспечат набор длительностей импульсов и, следовательно, индикацию скорости. Из таблицы данных:
Если вы придерживаетесь практически точных требований к точности вашего устройства, выполнимо «быстрое» по сравнению с «медленным», «приближающееся» по сравнению с «отступающим» и, конечно, наличие локомотива в пределах диапазона датчика.
Вам нужно будет настроить систему для учета статических отражений, например, от пейзажа. Кроме того, калибровка фактической скорости в зависимости от длительности последовательных импульсов обеспечит отображение «быстрого» / «медленного» диапазона.
Длительность импульса может быть измерена с помощью входа таймера / счетчика на выбранном вами микроконтроллере. В Интернете есть несколько примеров того, как сделать это на Arduino, но, как вы уже упоминали, вместо этого использовали Launchpad Stellaris, для этого могут потребоваться некоторые исследования.
Это общий обзор решения, пожалуйста, не стесняйтесь спрашивать, нуждаются ли разъяснения по конкретным аспектам. Предположительно, учитывая ваше заявленное прошлое, это не будет ночной проект, но достижимый в праздничный сезон. Некоторые из упомянутых вами готовых моделей железных дорог используют этот механизм.
Для более общей дискуссии по дистанционному зондированию, пожалуйста, посмотрите на этот ответ из предыдущего вопроса.
источник
Если бы я автоматизировал модельную железную дорогу, я бы поставил этикетки со штрих-кодом на днище вагонов. Затем по всей дорожке я расставлял считыватели штрих-кода между рельсами вверх.
При этом вы можете определить местоположение, скорость и личность автомобилей. У каждого автомобиля будет свой уникальный штрих-код, а не только локомотив.
Определение положения этого метода является очень простым, поскольку оно основывается на том, что поезд проходит через датчик. Но это должно работать нормально для большинства вещей. Вы всегда можете разместить больше датчиков в важных точках трека и меньше датчиков, где это не так важно.
Огромным преимуществом этого метода является то, что цена за вагон очень низкая, только этикетка, которую вы можете распечатать на своем лазерном или струйном принтере. Сложность на вагон очень низкая. И вес, добавленный к каждой машине, также очень низок.
Я бы реализовал это, используя ИК-светодиод и фототранзистор в качестве датчика (есть компоненты с обоими встроенными), и подключил бы их к микроконтроллеру. Каждый датчик имеет свой микроконтроллер. Различные датчики могут быть соединены вместе с помощью простой сети (например, по шине RS-485). С инфракрасными светодиодами датчик будет трудно увидеть невооруженным глазом. Общая стоимость одного датчика + MCU может составлять менее 3 долларов США, не включая небольшую плату.
источник
Я бы начал с метода оптического прерывателя или отражателя по обе стороны пересечения дорог, чтобы сигнализировать о приближающихся поездах и включить мигающий КРАСНЫЙ светодиод. Дистанционное отслеживание также может быть связано с картой поездов с индикаторами пересечения поездов и направления и скорости.
Сканер штрих-кода обманчиво прост до тех пор, пока вам не придется иметь дело с безопасностью лазерного луча, скоростями отслеживания скорости меток и временем интервала между вычислениями штрих-кодов, чтобы вычислить скорость и проверить содержание кода, чтобы определить прямое попадание в программное обеспечение.
Разбивка проекта на;
ИК может обнаружить прерывание сигнала на любой стороне легче или отражение сигнала на той же стороне с более широким диапазоном обнаружения. Последовательность к двум соседним детекторам указывает, какое направление и временной интервал указывают скорость. Это может быть измерено с помощью аналоговых или цифровых методов.
Инфракрасные сканеры штрих-кода либо используют код, проходящий мимо детектора с постоянной скоростью, либо излучатель, отражаемый за штрих-кодом, который обнаруживается путем рассеяния света или поглощения черного углерода. Постоянные лазерные лучи, обращенные вверх, необходимо будет оптически изменить, чтобы снизить мощность до безопасного уровня или распространить их, а затем сфокусировать на короткую длину пути, чтобы уменьшить плотность мощности рассеянного света.
источник