Một cách tiếp cận tốt để phát hiện khoảng cách và tốc độ trong đường sắt mô hình là gì?

Trước mắt tôi phải thừa nhận ít kiến ​​thức thực hành về vi điều khiển hiện đại và phần mềm của họ - Tôi biết kỹ thuật điện và động cơ lớn tốt hơn nhiều (45 năm về nó).

Bây giờ, câu hỏi của tôi: Cố gắng để có được cháu ngoại say mê về điện tử. Họ yêu thích mô hình đường sắt, vì vậy chúng tôi đang xây dựng một hệ thống giám sát tàu từng chút một.

Vấn đề hiện tại: Để phát hiện khoảng cách (tốc độ tùy chọn) của đầu máy từ một vị trí theo dõi cụ thể, mà không gây rối với công suất theo dõi.

Nền tảng điều khiển: Stellaris Launchpad

Các tùy chọn được xem xét:
* TSOPxxxx với bộ dao động tần số cố định "câm" và đèn LED RF trên định vị - Làm cách nào để tôi có được thông tin tốc độ?
* TSOPxxxx và bộ phát ở trackside, phản xạ từ loco - có thể tăng tốc theo thời gian bay, có thể
* 5 Volt laser đỏ và phát hiện phá vỡ bằng đèn LED đỏ như cảm biến (những đứa trẻ thích laser, vì vậy ...) - không có tốc độ phát hiện mà không có nhiều thiết bị trên một vị trí phát hiện
* Thẻ RFID và cuộn dây ở cạnh (sẽ xác định vị trí cụ thể là điểm cộng) - không có thông tin về tốc độ
* Cảm biến khoảng cách siêu âm - Được cư dân mạng ủng hộ và hỗ trợ tốt, nhưng góc rộng của phạm vi tôi nghi ngờ
* Một trong nhiều sản phẩm mô hình đường sắt sẵn sàng - đi ngược lại mục đích của bài tập này

Vì vậy, phương pháp nào trong số các phương pháp này, hoặc bất kỳ phương pháp nào khác, sẽ mang lại cho tôi ít đau buồn nhất ở phần mềm, và sẽ có cơ hội đủ để tham gia vào các thiết kế điện tử 8 đến 12 tuổi với thiết kế điện tử với kết quả mà chúng có thể trải nghiệm? Những cạm bẫy cần chú ý (ngoài cola bị đổ) là gì?

Các đoàn tàu có tỷ lệ N (tỷ lệ 1: 160).

Các câu trả lời khác đã cung cấp đầu vào tuyệt vời yêu cầu của bạn; Câu trả lời của tôi tập trung hoàn toàn vào sự gần gũi (và sự hiện diện) của các mô hình tàu hỏa, không có nhận dạng, trong các thang đo mà tôi quan tâm, các thang đo N và T nhỏ.

Hãy ghi nhớ nhu cầu của bạn về tính đơn giản của phần mềm, kết hợp bộ phát / cảm biến hồng ngoại cắt nhỏ sẽ dễ dàng nhất. Việc bạn đề cập đến các thiết bị TSOP cho thấy bạn đã đánh giá đường dẫn đó. Thay vào đó, hãy xem xét TSSP4P38 được thiết kế dành riêng cho cảm biến độ gần bằng cách sử dụng IR cắt 38 KHz:

Nói rõ những gì có thể rõ ràng với bạn: Cảm biến khoảng cách qua thời gian của sóng điện từ (IR, radar, v.v.) là không thực tế cho mục đích của bạn: Với tốc độ ánh sáng, độ phân giải tính bằng giây hoặc thấp hơn là cần thiết cho 0 đến 10 khoảng cách mục tiêu centimet mà bạn có thể đang làm việc với (tỷ lệ 1: 160 N). Trong đường dẫn chuyển tiếp "thế giới thực" mà bạn đề cập trong một nhận xét, khoảng cách có thể lớn hơn, tôi suy đoán.

Một cơ chế cảm biến phản xạ hồng ngoại được sử dụng trong đường sắt mô hình thường bao gồm, thay vào đó, cường độ của tín hiệu IR phản xạ, sẽ tăng theo luật bình phương nghịch đảo với phương pháp đầu máy.

Thiết bị của bạn sẽ cần phải có đèn LED hồng ngoại như TSAL6200 và TSSP4P38, được đặt trong một cái gì đó giống như sơ đồ trên trang 5 của biểu dữ liệu TSSP. Sự kết hợp sẽ được gắn giữa các mối quan hệ trên đường đua của bạn, mỗi bên phải đối mặt. Nếu bạn lắp nó đủ thấp và chỉ gần như song song với các rãnh, phản xạ của đối tượng bên ngoài sẽ được giảm thiểu, các rãnh hoạt động như nhấp nháy.

Đầu ra của TSSP là xung mức logic có thời lượng tương ứng với IR được phản ánh. Khi tiếp cận đầu máy, các xung liên tiếp sẽ dài hơn, do đó, đọc ít nhất 2 xung liên tiếp, tốt nhất là nhiều xung nữa, sẽ cung cấp một tập hợp các khoảng thời gian xung và do đó chỉ thị tốc độ. Từ biểu dữ liệu:

Độ rộng xung đầu ra của TSSP4P38 có mối quan hệ gần như tuyến tính với khoảng cách của bộ phát hoặc khoảng cách của một vật thể phản chiếu. TSSP4P38 được tối ưu hóa để triệt tiêu hầu hết các xung giả từ đèn huỳnh quang tiết kiệm năng lượng.

Nếu bạn tuân thủ các yêu cầu chính xác thực tế cho thiết bị của mình, thì "nhanh" so với "chậm", "tiếp cận" so với "rút lại" và tất nhiên sự hiện diện của đầu máy trong phạm vi cảm biến là khả thi.

Bạn sẽ phải căn cứ vào hệ thống để tính đến các phản xạ tĩnh, ví dụ như từ khung cảnh. Ngoài ra, hiệu chuẩn tốc độ thực so với độ dài xung liên tiếp sẽ cung cấp ánh xạ phạm vi "nhanh" / "chậm".

Thời lượng xung có thể được đo bằng cách sử dụng đầu vào bộ đếm thời gian / bộ đếm trên bộ vi điều khiển bạn chọn. Có một số ví dụ trên web để thực hiện điều này trên Arduino, nhưng như bạn đã đề cập bằng cách sử dụng Stellaris Launchpad thay vào đó, một số nghiên cứu có thể cần thiết cho nó.

Đây là một tổng quan cấp cao về một giải pháp, xin vui lòng hỏi nếu các khía cạnh cụ thể cần làm rõ. Theo phỏng đoán, dựa trên nền tảng đã nêu của bạn, đây sẽ không phải là một dự án qua đêm, nhưng có thể đạt được trong một kỳ nghỉ lễ. Một số sản phẩm mô hình đường sắt readymade mà bạn đề cập sử dụng cơ chế này.

Đối với một cuộc thảo luận về khoảng cách tổng quát hơn, xin vui lòng xem câu trả lời này từ một câu hỏi trước đó.

Nếu tôi đang tự động hóa một mô hình đường sắt, tôi sẽ đặt nhãn mã vạch ở dưới cùng của những chiếc xe lửa. Sau đó trải đều trên đường đua tôi sẽ đặt đầu đọc mã vạch, hướng lên từ giữa đường ray.

Với điều này, bạn có thể phát hiện vị trí, tốc độ và danh tính của những chiếc xe. Mỗi chiếc xe sẽ có mã vạch riêng, không chỉ đầu máy.

Cảm biến vị trí của phương pháp này là rất tất nhiên, vì nó dựa vào khi một đoàn tàu đi qua một cảm biến. Nhưng nó sẽ hoạt động tốt cho hầu hết mọi thứ. Bạn luôn có thể đặt nhiều cảm biến hơn tại các điểm quan trọng trong đường đua và ít cảm biến hơn khi điều đó không quan trọng lắm.

Một lợi thế rất lớn của phương pháp này là giá mỗi chiếc xe lửa rất thấp, chỉ có một nhãn mà bạn có thể in trên máy in laser hoặc máy in phun của bạn. Độ phức tạp trên mỗi toa tàu rất thấp. Và trọng lượng thêm vào mỗi chiếc xe là siêu thấp.

Tôi sẽ thực hiện điều này bằng cách sử dụng IR LED và Phototransistor làm cảm biến (có các thành phần có cả hai trong số này được tích hợp) và kết nối chúng với một vi điều khiển. Mỗi cảm biến có vi điều khiển riêng. Các cảm biến khác nhau sau đó có thể được kết nối với nhau bằng một mạng đơn giản (như bus RS-485). Với đèn LED hồng ngoại, cảm biến sẽ khó nhìn thấy bằng mắt thường. Tổng chi phí cho mỗi cảm biến + MCU có thể dưới 3 đô la Mỹ, không bao gồm một PCB nhỏ.

Tôi sẽ bắt đầu với phương pháp ngắt quang hoặc phương pháp phản xạ ở hai bên đường giao nhau để báo hiệu các đoàn tàu đang đến gần và bật đèn LED ĐỎ nhấp nháy. Theo dõi từ xa cũng có thể được nối với một sơ đồ với các chỉ số của các chuyến tàu băng qua và trực tiếp và tốc độ.

Máy quét mã vạch rất đơn giản cho đến khi bạn phải xử lý an toàn chùm tia laser, tốc độ theo dõi tốc độ nhãn và thời gian khoảng cách giữa thanh máy tính để tính tốc độ và xác thực nội dung mã để xác định ion trực tiếp trong phần mềm.

Chia nhỏ dự án thành;

• thiết kế chức năng hệ thống
  • đầu vào, quy trình, thông số (bao gồm từ chối kích hoạt sai)
• thiết kế điện tử
  • sơ đồ, BOM, bố trí
• thiết kế đường dẫn quang
  • đường dẫn và bộ phát và phát, tần số đáp ứng, loại bỏ nhiễu
• xây dựng & thử nghiệm
  • hệ thống dây điện tắt nguồn, lọc tiếng ồn và các chi tiết cơ, điện

IR có thể phát hiện sự gián đoạn tín hiệu ở hai bên dễ nhất hoặc phản xạ tín hiệu từ cùng một phía với phạm vi phát hiện rộng hơn. Trình tự đến hai máy dò liền kề cho biết hướng nào và khoảng thời gian biểu thị tốc độ. Điều này có thể được đo bằng phương pháp tương tự hoặc kỹ thuật số.

Máy quét mã vạch IR dựa vào mã đi qua máy dò ở tốc độ aconstant hoặc bộ phát được phản xạ qua mã vạch để được phát hiện bằng cách tán xạ ánh sáng hoặc hấp thụ carbon đen. Các chùm tia laser ổn định hướng lên sẽ cần phải được thay đổi về mặt quang học để giảm công suất xuống mức an toàn hoặc lan rộng và sau đó tập trung trong một chiều dài đường đi ngắn để giảm mật độ năng lượng của ánh sáng đi lạc.