Slut oktober og start november – vendesløjfe
Toget rundt om juletræet skal være en vendesløjfe, dvs. en lille meter ligeud skinne, der grener sig ud i et sporskifte, hvor de to “grene” af sporkiftet forbindes med en “cirkel” rundt om juletræet. Den allerede programmerede styring vil lade toget starte på det lige stykke, køre med uret rundt om juletræet og tilbage på det lige stykke, hvor toget standses med front og bag byttet om. Dernæst rundt (baglæns) samme vej, hvorefter det hele er tilbage til udgangspunktet. Jeg håber at få det til at være nogenlunde underholdende vha. lange tilfældige pauser.
Som tidligere nævnt er en vendesløjfe en udfordring i to-skinne sammenhæng, fordi den kortslutter de to skinner. Derfor skal det lige stykke inklusive sporskiftet elektrisk isoleres fra selve vendesløjfen, som skal strømforsynes via fire dioder (en brokoblet ensretter), så vendesløjfen altid er polariseret til kørsel med uret. Det sidste stykke af vendesløjfen, hvor toget kører tilbage mod sporskiftet og det lige stykke kan yderligere isoleres og strømforsynes med kun en enkelt diode per skinne, så der kun er strøm på, når det lige stykke er polariseret til kørsel væk fra vendesløjfen. Det skal tjene til sikkerhed, så et manuelt kørt tog stopper der indtil man vender polariseringen rigtigt, fremfor at drøne hen og skabe en uønsket kortslutning, når forreste hjul rammer det lille gab i isoleringen mellem vendesløjfe og sporskifte.
Jeg gør det dog lige en tand simplere: Jeg deler kun banen i to dele, nemlig selve vendesløjfen og resten af banen, altså sporskiftet og stykket udenfor. Og jeg behøver ingen dioder, for jeg forsyner blot selve vendesløjfen med strøm direkte fra strømforsyningen, og den anden del med strøm fra polvender-relæet.
De allerede 3D-printede isoleringsstykker kræver, at man fjerner skinnelaskerne, hvor skinnerne skal isoleres. Det var med en vis bæven, at jeg fjernede den første. Men det er nu ikke så svært: Den yderste svelle skal “klipses af” fordi lasken går lodret ned igennem svellen og låser det hele sammen. Plastmaterialet er relativt fleksibelt, så det er ganske nemt. Dernæst er det blot at tage godt fast med en spidstang og hive bestemt og beslutsomt uden at vrikke med lasken.
Uden skinnelasker sidder skinnerne ikke særlig godt sammen. I hvert fald ikke med de isoleringsdimser, jeg har fået 3D-printet. Så de skal bindes sammen med et eller andet. De dimser, der er med i startsættet, er en millimeter for korte. De er ikke beregnet til at give plads til isoleringsstykket. Men så kan man jo heldigvis få 3D printet nogen, der er 1,5 mm længere 🙂
En anden mekanisk udfordring er, at der skal sættes en reed switch under en svelle, og ikke mindst en magnet midt på toget til at aktivere denne switch. Midt på toget, fordi jeg har tænkt mig blot at lade toget køre et fast antal sekunder fra switchen er aktiveret og til det standses.
Reed switch montering: Jeg har købt reed switche i plast (normalt er det glasrør). Og sådan en gør jeg fast med en poselukker rundt om svellen.
Magnet montering: I første omgang har jeg sat en lille meget flad men kraftig magnet (fra Aliexpress) under hver kobling på en af vognene vha. dobbeltklæbende tape.
4. november – Styringen
Jeg har loddet styringen sammen. Dog har jeg (se godt efter) sparet lidt på stikkene til servoer. Indtil videre skal jeg kun bruge en af de i alt seks:Allersværest var at vende connectorerne på relæmodulerne om, så disse kunne loddes på hovedprintet. Heldigvis havde jeg fire relæmoduler, for det lykkedes mig at ødelægge det ene. Men ved det tredje forsøg fandt jeg en god måde at afmontere en stribe connectorer: Først anvendes en tinsuger til at fjerne så meget tin som muligt. Dernæst klippes plasten omkring connectorpindene i stumper og stykker. Sluttelig hives de enkelte pinde ud ved at varme det resterende tin samtidig med at der hives forsigtigt med en lille tang. Så er der klar til at lodde en ny connectorstribe på den anden side. Under hele operationen havde jeg relæmodulet spændt forsigtig fast i en lille skruestik.
Det fungerer sådan set som det skal. Men jeg vil dog ikke tage styremodulet i brug, før jeg har løst det lille problem, at 7805 komponenten bliver meget varm. Det er ikke så sært. Den skal brænde (20 – 5) volt • 0,2 ampere = 3 watt af. (De 0,2 ampere er et slag på tasken). Og hvis servoerne kører, så en hel del mere.
Det hænger sammen med den måde en spændingsregulator som f.eks. 7805 virker på: Den hiver den nødvendige strøm igennem sig, altså “tapper” f.eks. de 0,2 ampere fra de 20 volt. Og så leverer den samme strømstyrke, men kun ved 5 volt. Derved er der et spild på de førnævnte 3 watt, som bliver til varme inde i spændingsregulatoren.
Den skal nok holde til det, men jeg bryder mig ikke om at en komponent bliver så varm, at jeg ikke kan holde på den.
Der findes flere løsninger:
- Større køleplade. Måske skal der en blæser på. Måske vandkøling?
- Supplere med en 7812, så halvdelen af effekten brændes af i den.
- Udskifte 7805 med en ekstern 5 volt forsyning (en USB lader).
Nummer 1 bliver meget kluntet. Nummer 2 er muligvis ikke tilstrækkelig. Nummer 3 vil fungere. Lidt kluntet måske at skulle have to strømforsyninger i stikkontakten. Men det fungerer, fordi en 5 volt forsyning vil indeholde en transformator, der stort set uden effekttab (og dermed varmeudvikling) omsætter 220 volt til 5 volt.
Så jeg kan lige så godt hoppe ud i det. Jeg vil dog lige prøve med en 7,5 volt forsyning først. Jeg fandt nogen stykker i en affaldscontainer på arbejde for nylig. Der vil derfor stadig være brug for 7805’eren. Men den vil kun skulle fyre (7,5 – 5) volt • 0,2 ampere = 0,5 watt af til gråspurvene. Og det må den kunne gøre uden at blive alt for varm.
Og det virker. Så godt, at jeg vovede en prøvekørsel:Det afslørede dog, at polvenderen i form af omskifter-relæet ikke fungerer pålideligt. Det er som om det ikke rigtigt bliver trukket. Det kan jo skyldes nøjagtig det samme som jeg tidligere opdagede med SD-kortlæseren, nemlig at de er beregnet til 5 volt og ikke 3,3 volt, som jeg forsyner dem med nu. Jeg må have opstillingen skilt ad igen og få forsynet dem med 5 volt. I morgen. Specifikationerne for relæerne er i øvrigt klare nok på aliexpress.com. De kan sagtens bruges med 3,3 volt logik, selvom de forsynes med 5 volt:Det mest spændende var ellers, om selve strømforsyningen fungerer med toget. Det gør den heldigvis. Bare mest pålideligt, når toget bakker, og relæet ikke er trukket. Eller inde i vendesløjfen, hvor jeg tager strømmen før polvender-relæet. Jeg skal dog have testet kortslutningssikringen.
Jeg har ikke rigtigt kunne konstatere, om automatisk kørsel fungerer. Umiddelbart skete der noget underligt med at sporskiftet stilles forkert og toget starter i forkert retning. Men det må prøves af når/hvis jeg får relæet til at fungere. Og så skal timingen selvfølgelig justeres. Det vil tage mere end de 15 sekunder, som toget lige nu har til at komme rundt i vendesløjfen.
Jeg har fået anbragt reed switchen. Jeg har blot lagt den ind i et stykke krympeflex (den skulle nødig få elektrisk forbindelse med skinnen) og under en svelle. Og den fanger tilsyneladende magneterne under den midterste vogn.
En anden midlertidig løsning ses her:Jeg ejer kun det ene sæt klamper til at strømforsyne skinnerne. Og der skal bruges to – inde i og udenfor selve vendesløjfen. For det er ikke muligt at lodde en ledning på skinnerne. De er af messing. Og det kræver sølvlodning ved højere temperaturer end en ledning kan tåle. Men så er det jo godt, at jeg har nok prøveledninger med krokodillenæb.
5. november – så kører toget!
5 volt til relæerne var løsningen på alle problemer – næsten.
Der var dog også lige det, at anbringelse af reed switchen under en svelle ikke rigtigt fungerer. Afstand mellem magnet og switch blev for lang til at switchen blev aktiveret hver gang. Og magneten kan ikke sænkes. Den er helt nede og røre ved skinnerne, når den magnetbefængte vogn skal passere sporskiftet. I stedet blev dette løsningen indtil videre:Reed switchen er anbragt oven på svellerne og gjort fast med et par poselukkere. Det fungerer inde i stuen. Men jeg forventer ikke, at hverken det eller fastgørelse af magneterne med dobbeltklæbende tape vil være robust nok til havebrug. Der må vi nok ud i en limløsning.
Disse problemer fik i øvrigt testet kortslutningssikringen, idet toget kørte hen over et isoleret punkt, hvor polariseringen var modsat på de to sider. Og bingo: Det virkede. Strømmen blev afbrudt øjeblikkeligt.
Derudover var det egentlig blot at justere tiden fra reed switchen bliver aktiveret og til toget standses op fra 15 sekunder til 40,25 sekunder. Og så alligevel ikke helt. Det er som om toget kører bedre jo mere det får lov til at køre. Og derfor kører den pludselig 10 cm længere på de 40,25 sekunder. Jeg må nok indføre endnu en reed switch, som jeg anbringer der, hvor toget skal standse.
Og så er der krafttransistoren i strømforsyningen, som bliver ret varm. Det skyldes sandsynligvis, at jeg kører toget ved en meget lav spænding for at det skal køre langsomt. Hvis jeg skruer op for fart og spænding vil spændingsfaldet over transistoren og dermed den afsatte effekt i samme transistor blive mindre. Men selv i kravlefart tror jeg ikke, at der er fare for afbrænding. Jeg har jo monteret en nogenlunde køleplade.
Så alt i alt er det småting. Jeg ser det hele som en stor stor succes.
6. november – Stop sensor
Jeg satte farten lidt op. Nu bliver heller ikke transistoren særlig varm.
Og jeg tilføjede endnu en sensor og ændrede på softwaren tilsvarende.
Det fungerer alt sammen fint. Tilbage er en HTML side, der ikke er alt for responsiv. Men det kan skyldes, at jeg har et par eksemplarer kørende – en på en iPad og en på en PC.
Jeg leger muligvis videre med at styre automode fra Domoticz og lignende.
Men ellers skal fokus til at være på min rigtige bane, hvor jeg skal have lavet en ramme, hvorpå to eller tre aftagelige moduler skal hvile. Modulerne skal udfylde et hul på ca. 50 x 220 cm og skal udgøre landskabet i midten af banen, hvorpå Skive og omegn med en landevej til min Faller bil skal anlægges:Hvert moduler skal bestå af en ramme, som beklædes med kyllingetråd eller en anden form for net, hvorpå jeg vil placere et par lag aviser (papmache) og/eller noget hjemmelavet Sculptamold (dvs. toiletpapir opløst i lim og med noget gipspulver rørt i). For jeg har ikke kunnet finde nogen, der sælger den originale vare i Danmark.
Bemærk, at selvom det ser simpelt ud på tegningen, så gør hældninger og krumninger af banen det mindre simpelt i virkeligheden. Men det er altsammen et spørgsmål om at save listerne i småstykker og skrue og lime dem sammen igen.
Eller også laver jeg simpelthen modulerne helt plane (tyndt krydsfiner) i højde med den øverste plade (dvs. Spøttrup Station). Det er kun 6 cm højere end Skive Station. Så kan modulerne gå i et med Spøttrup Station, dvs. hvile på de samme træstykker. Og jeg skal kun lave den ovenfor beskrevne dobbeltramme nogle få centimeter fra bagkanten af Skive Station, hvorved jeg opnår den skrænt, som den virkelige stationsbygning i Skive er bygget på:Billedet snyder lidt pga. beplantningen på skråningen. Højdeforskellen svarer til 2 etager på stationsbygningen, idet indgangen fra parkeringspladsen (nu om dage busholdeplads), som er ovenfor skråningen, er på den etage, der er næstøverst på billedet.
Jeg har ingen intention om at bygge en eksakt kopi af selve stationsbygningen. Men Heljans moderne station, der med lidt god vilje ligner de to øverste etager, måske suppleret med noget plasticcard til at illustrere de nederste etager kommer til at gøre det. I hvert fald i første omgang, dvs. mange år fremover.
Og selvom Skive og Vestsalling ikke er fuldstændig fladt, så er det heller ikke just en bjergegn. Så landskabet er muligvis lettest at bygge vha. lidt papmache og/eller spartelmasse på en krydsfiner plade.
En lille mock-up, som nok er svær for alle andre end undertegnede at forstå:Det ser ikke super vanskeligt ud. Basalt set skal der “bare” sættes et par lodrette stykker træ på rammen, så en liste kan udgøre forkanten, hvor modulerne kan hvile på. Og så skal der anskaffes tre krydsfinerstykker på ca. 50 x 70 cm til at udgøre modulerne. Måske med lidt lister limet nedenunder for at stive dem af. Og så selvfølgelig lave skrænten ved Skive station vha. net og papmache.
23. november
Tilbage til have/juletoget: Det kører ikke stabilt i auto-mode. Af en eller anden årsag standser det nogen gange for tidligt og andre gange slet ikke. Og problemet er, at jeg ikke kan debugge noget som helst, for ESP32 er ikke forbundet til min PC, når toget kører.
Derfor bliver jeg nødt til at få etableret en mulighed for at debugge. Jeg har implementeret en Log funktion i ESP32 koden, som kan skrive information på websiden.
Til det formål bruger jeg WebSockets jvf. denne side https://www.hackster.io/brzi/nodemcu-websockets-tutorial-3a2013, som anvender dette library https://github.com/Links2004/arduinoWebSockets
Men ganske typisk, så kan jeg nu ikke få automatikken til at fejle.
Efterskrift
Jeg fik automatikken til at virke ved at polle sensorerne i stedet for at interrupt styre dem.
Og da jeg skulle sætte toget op i 2020 var jeg i tvivl om sensorerne. Til orientering for mig selv:
TD-1 svarer til ben 36 på ESP32. Det er sensoren inde i loopet. Det er de øverste to ben på connectorerne. Sensoren er anbragt således på skinnerne:
TD-2 svarer til ben 34 på ESP32. Det er stop-sensoren. Det er de næste to ben på connecrorerne. Den er anbragt således på skinnerne:
Og så har jeg også fundet ud af, at elektronikken åbenbart er følsom overfor elektromagnetisk stråling. Den fungerer i hvert fald ikke stabilt, når strømforsyningerne bliver pakket tæt sammen med printpladen i en lille papkasse. Så starter og stopper toget mærkelige steder, og sporskiftet bliver sat midt på osv.