Railnet

Bodová detekce obsazení pro Loconet

DCC | Zdeno Janeček, 30. 09. 2020 (192 zhliadnutí)

Mám jiný problém s liniovou detekcí pomoci indukčních členů, kdy se to nedá použít všude a hlavně na určení směru jízdy a následné řezání kolejí na malé kousky. Taky zabudování dalších detekcí do hotového kolejiště může dělat problémy. Proto jsem se nechal inspirovat od řešeni Pater, kde popisuje tuto detekci na bázi analogu pomocí komparátorů. Ten to převzal zase od Geoffa Bunzy. Výhoda tohoto řešení spočívá v neexistenci budícího světla a využívá běžné denní světlo.

Já jsem to zkusil upravit pro procesor Atmega328, kde jsem zabudoval tři foto detekce a výstup na Loconet. Teda to posunul na trošku vyšší úroveň pro použití na kolejišti. Původně jsem vyzkoušel Attiny85, ale to bylo špatné, protože ta má jen dva 8-bitové čítače a to na tuto aplikaci nestačilo. Potřebujeme totiž aspoň 255 priorit na vysílání do Loconetu a to se na 8-bitovém čítači nedá udělat. Cena nehraje roli, je to pár centů.

Eagle nemá značku pro foto odpor, tak jsem použil značku snímací diody.

Popis zapojení

Obvod se skládá z procesoru, usměrněni DCC, stabilizátoru, snímání foto a výstup na Loconet. Není to nic extra, ale podle mých zkušeností, čím jednodušší obvod, tím jsou s tím větší problémy. První, co mne napadlo je použít LED diody, které dokáží vyrobit elektrické napětí podle světla a teda by stačilo snímat napětí na ADC vstupech. To byl ale úplný krok vedle, protože rychlost LED diod je daleko nad úrovní 50 Hertz a teda schopnost snímat kolísání na kmitočtu neonek a LED světel, to cele posunulo do kytek. Zkusil jsem foto tranzistory a ten samý problém. Tak jsem objednal foto odpory od Aliepress s kódem 5506. To je označení rozsahu odporu pro rozsah světla. Odpor se pohybuje od 200k za tmy, do 500 Ohmů za plného světla. Řídící odpor jsem odhadnul na 1k2, teda napětí na vstupu ADC se pohybuje reálně od 1.5V do 5V. Rychlost je vyhovující a ještě se to zpomaluje vyhlazovacími kondíky 100nF. Ty se nedaly použít u LEDek, protože ty mají tak malý vnitřní odpor, že ty kondíky jako by tam ani nebyly. Foto odpor ma dost veliký vnitřní odpor a teda jeho hystereze je vhodná a použitelná.

Popis funkce

Jsou to tři snímače světla a každé je samostatně odchytávané a změřené. Čidla ADC1 a ADC2 jsou v kolejišti a čidlo ADC3 je mimo kolej a je referenční. Pokud je reference nižší nebo rovno, než ty v kolejišti, tak se nic neděje. To je klidový stav.

Pokud dojde k poklesu napětí na ADC1 nebo ADC2, teda jsou zacloněny snímací odpory, tak se to vyhodnotí a pošle se paket B2 o zjištěné detekci obsazení. Na tomto místě neřeším směr jízdy, to musí vyhodnotit nadřízeny program podle pořadí příchodu paketů. Musím upozornit, ze foto odpory nejsou symetrické a zaleží na natočení a rozdíl mezi polohami o 180 stupňů je značný. Taky rovina osvětlení je citlivá a je nutné udržet foto odpory nenakloněné ve všech směrech.

Programové vybavení

Dalo mi docela zabrat zpracovaní bezrozměrné veličiny výstupu ADC, kde číslo od 0 do 1023 vyjadřuje osvětlení prvku. Je to sice lineární a celkem přesné, ale protože každý foto odpor je trosku jiný, tak to není snadné zpracovat. Taky hystereze, teda zabránění oscilování okolo nějaké hodnoty, dalo docela přemýšlení.

Každé čidlo je snímáno 48x v plné 10-bitové hodnotě a sčítávám je. Potom je vydělím 48x (aritmetický průměr) a teda mi vyjdou tři průměrné hodnoty od každého čidla, v čase asi 50mS. Je tam zvláštnost u výpočtu reference, kdy dělím 56x na získání hystereze a maličké tolerance. Ta získává na významu hlavně tehdy, když samotné vozidlo zacloní referenční snímač. Pokud tam bude jedno bodové osvětlení, tak to nemusí fungovat vůbec, protože zaclonění všech tří prvků bude srovnatelné.

Výroba

Plošáčik je vyrobený systémem dělících čar, který je odolný proti pájení pistolovkou. Teda obvod není složitý a měl by ho zvládnout i začátečník. V zásadě je nutné ohlídat polaritu foto odporů a jejich rovinnost. Jiná zrada tam není.

Používám Atmegy328 proto, že je používám skoro všude a cena opravdu není rozhodující. Navíc dostatek periferií usnadňuje programování. Při výrobě plošáku by bylo vhodné rozšířit plošáčik na šířku, aby ho bylo za co chytit do konstrukce. Myslím, že by stačilo na obě strany přidat po 1cm. Foto odpory se můžou nechat na dlouhých nohách anebo je připájet ze strany spojů.

Plošáčik je ze strany součástek.

Testování

Obvod celkem splnil očekávání, jediný dost velký problém, je současné zaclonění všech tří foto odporu, teda nedojde k načtení. Proto je nutné mít víc bodové osvětleni.

Vpravo jsou dva zmetky, které se nedají použít. První je s použitím LED diod, teda extrémně rychlé. Druhé ma jen 60 priorit, což by někde nemuselo stačit.

Je to příliš živé, bude třeba to dobře otestovat. Kdo bude mít zájem, tomu poskytnu podklady.

[Akt. známka: 5,00 / Počet hlasov: 2] -      + 

K tomuto článku nebol doposiaľ priradený žiadny komentár!

Pridať nový komentár