모형 철도에서 거리와 속도를 감지하는 좋은 방법은 무엇입니까?

나는 현대의 마이크로 컨트롤러와 소프트웨어에 대한 실질적인 지식을 인정해야한다. 나는 전력 공학과 큰 모터를 훨씬 잘 알고있다 (45 년).

이제 제 질문은 손자가 전자 제품에 열광하도록 노력하는 것입니다. 그들은 모델 철도를 좋아하므로 기차 모니터링 시스템을 비트 단위로 구축하고 있습니다.

현재 문제 : 트랙 파워를 엉망으로 만들지 않고 특정 트랙 위치에서 기관차의 거리 (선택적으로 속도)를 감지합니다.

제어 플랫폼 : Stellaris Launchpad

고려 사항 :
* loco의 "dumb"고정 주파수 발진기 및 RF LED가있는 TSOPxxxx-속도 정보는 어떻게 얻습니까?
* 트랙 사이드의 TSOPxxxx 및 이미 터, loco에서의 반사-비행 시간에 따라 속도를 얻을 수 있습니다.
* 5V 적색 레이저 및 적색 LED로 센서 감지 (아이들은 레이저를 좋아하므로 ...)-속도 없음 감지 위치 당 여러 장치가없는 감지
* RFID 태그 및 트랙 사이드 코일 (특수 위치를 식별 할 수 있음)-속도 정보 없음
* 초음파 거리 센서-유비쿼터스 및 네티즌이 잘 지원하지만 커버리지 각도가 너무 넓음
* 많은 기성품 철도 제품 중 하나-이 연습의 목적에 맞지

그렇다면이 중 어떤 접근 방식이나 다른 방법을 사용하더라도 소프트웨어 측면에서 가장 슬픔을 느끼게되지만 8 ~ 12 세의 전자 설계 전문가가 경험할 수있는 결과를 얻을 수있는 충분한 기회가 필요합니까? 주의해야 할 함정은 무엇입니까 (콜라를 흘린 것 외에)?

열차는 N 규모 (1 : 160 규모)입니다.

다른 답변은 귀하의 요구 사항에 우수한 입력을 제공했습니다. 내 대답은 순전히 N 및 T 스케일에 관심이있는 스케일에서 모델 트레인의 근접성 (및 존재) 감지, 식별 불능에 집중합니다.

소프트웨어 단순성에 대한 요구를 염두에두고 잘게 잘린 적외선 송신기 / 센서 조합이 가장 쉽습니다. TSOP 장치에 대한 언급은 이미 해당 경로를 평가하고 있음을 나타냅니다. 대신 38KHz의 잘게 잘린 IR을 사용한 근접 감지를 위해 설계된 TSSP4P38 을 고려하십시오 .

이미 눈에 띄는 내용 설명 : 전자기파 (IR, 레이더 등)의 비행 시간을 통한 거리 감지는 비현실적입니다. 광속을 고려할 때 펨토초 이하의 해상도는 0에서 10까지 필요합니다 센티미터 목표 거리 (1 : 160 N-scale). 의견에서 언급 한 "실제 세계"운송 경로에서는 거리가 더 클 수 있습니다.

모델 철도에 사용되는 IR 반사 센서 메커니즘은 일반적으로 기관차 접근법으로 역 제곱 법에 따라 증가하는 반사 된 IR 신호의 강도를 포함합니다.

장치 에는 TSSP 데이터 시트 5 페이지의 다이어그램과 같은 TSAL6200 및 TSSP4P38 과 같은 IR LED가 있어야합니다 . 조합은 트랙의 타이 사이에 각 방향을 향하도록 장착됩니다. 충분히 낮게 장착하고 트랙과 거의 평행을 향하면 외부 물체 반사가 최소화되고 트랙이 깜박임으로 작동합니다.

TSSP의 출력은 반사 된 IR에 비례하는 지속 기간의 로직 레벨 펄스입니다. 기관차가 접근함에 따라, 연속적인 펄스는 더 길어 지므로, 적어도 2 개의 연속적인 펄스, 바람직하게는 몇 개 이상의 펄스의 판독은 일련의 펄스 지속 시간 및 이에 의해 속도 표시를 제공 할 것이다. 데이터 시트에서 :

TSSP4P38의 출력 펄스 폭은 이미 터의 거리 또는 반사 물체의 거리와 거의 선형 관계가 있습니다. TSSP4P38은 에너지 절약 형광 램프의 거의 모든 가짜 펄스를 억제하도록 최적화되었습니다.

장치의 실행 가능한 정밀 요구 사항을 유지하는 경우 "빠른"대 "느린", "접근"및 "후진"및 센서 범위 내에서 기관차가있을 수 있습니다.

예를 들어 풍경에서의 정적 반사를 설명하기 위해 시스템의 기준을 설정해야합니다. 또한 실제 속도와 연속 펄스 길이의 교정은 "빠른"/ "느린"범위 매핑을 제공합니다.

선택한 마이크로 컨트롤러의 타이머 / 카운터 입력을 사용하여 펄스 지속 시간을 측정 할 수 있습니다. 웹에는 Arduino 에서이 작업을 수행하는 몇 가지 예가 있지만 대신 Stellaris Launchpad 사용을 언급했듯이 약간의 연구가 필요할 수 있습니다.

이것은 솔루션의 개괄적 인 개요이므로 특정 측면에 대한 설명이 필요하면 언제든지 문의하십시오. 추측 한 바에 따르면, 명시된 배경을 감안할 때 이것은 야간 프로젝트가 아니지만 휴가철 내에 달성 할 수 있습니다. 언급 한 기성품 철도 제품 중 일부는 이 메커니즘을 사용합니다.

보다 일반적인 거리 감지 토론에 대해서는 이전 질문 에서이 답변 을 보십시오 .

경우 내가 모델 철도 자동화 된 나는 기차 차량의 바닥에 바코드 라벨을 둘 것입니다. 그런 다음 트랙을 가로 질러 바코드 리더를 배치하고 레일 사이에서 위로 향하게합니다.

이를 통해 차량의 위치, 속도 및 신원을 감지 할 수 있습니다. 각 차량에는 기관차뿐만 아니라 고유 한 바코드가 있습니다.

이 방법의 위치 감지는 열차가 센서를 통과 할 때 사용되기 때문에 매우 당연합니다. 그러나 대부분의 경우 잘 작동합니다. 트랙의 중요한 지점에 더 많은 센서를 배치하고 중요하지 않은 센서를 더 적게 배치 할 수 있습니다.

이 방법의 가장 큰 장점은 열차 차량 당 가격이 매우 낮고 레이저 또는 잉크젯 프린터에 인쇄 할 수있는 레이블 만 있다는 것입니다. 열차 차량 당 복잡도는 매우 낮습니다. 그리고 각 차에 추가되는 무게도 매우 낮습니다.

IR LED와 Phototransistor를 센서로 사용하여 (이 둘 모두 내장 된 구성 요소가 있음)이를 구현하고이를 마이크로 컨트롤러에 연결합니다. 각 센서에는 자체 마이크로 컨트롤러가 있습니다. 그런 다음 RS-485 버스와 같은 간단한 네트워크를 사용하여 서로 다른 센서를 함께 연결할 수 있습니다. IR LED를 사용하면 육안으로는 센서를보기가 어려울 수 있습니다. 센서 + MCU 당 총 비용은 작은 PCB를 포함하여 3 달러 미만일 수 있습니다.

나는 도로 건널목의 양쪽에서 옵티컬 인터럽터 또는 리플렉터 방법으로 시작하여 다가오는 열차에 신호를 보내고 깜박이는 RED LED를 켭니다. 열차 추적과 직행 및 속도 표시가있는 열차 추적에 원격 추적을 연결할 수도 있습니다.

바코드 스캐너는 레이저 빔 안전, 라벨 속도 추적 속도 및 계산 바 간격 간격 시간을 처리하여 속도를 계산하고 코드 내용을 검증하여 소프트웨어에서 직접 이온을 결정해야 할 때까지 믿을 수 없을 정도로 간단합니다.

프로젝트를 세분화하십시오.

• 시스템 기능 설계
  • 입력, 프로세스, 출력 (거짓 트리거 거부 포함)
• 전자 디자인
  • 회로도, BOM, 레이아웃
• 광로 설계
  • 이미 터 및 검출기 경로 및 범위, 주파수 응답, 노이즈 제거
• 건설 및 테스트
  • 트랙 전원 끄기, 노이즈 필터링 및 기계적, 전기적 세부 사항을 사용한 배선

IR은 넓은 범위의 감지로 가장 쉬운 쪽의 신호 중단 또는 같은 쪽의 신호 반사를 감지 할 수 있습니다. 두 개의 인접 검출기에 대한 순서는 방향과 시간 간격이 속도를 나타냅니다. 이것은 아날로그 또는 디지털 방법으로 측정 할 수 있습니다.

IR 바코드 스캐너는 일정한 속도로 검출기를 지나가는 코드에 의존하거나 빛을 산란 시키거나 블랙 카본을 흡수하여 바코드를 통해 반사되는 이미 터를 감지합니다. 위쪽을 향한 꾸준한 레이저 빔은 광학 레벨을 변경하여 전력을 안전한 수준으로 낮추거나 확산시킨 다음 짧은 경로 길이에 초점을 맞추어 미광의 전력 밀도를 줄입니다.