Zdravím všechny příznivce modelové železnice. Dovolím si představit můj nejnovější počin. Digitální pulzní regulátor pro analogového náročného železničního modeláře. Ikdyž budu pochybovat že se najde někdo podobně („šílený“) jako já. Prostě se mi zdálo že ovládání modelové železnice pomocí „kolečka“, myšleno potenciometru, je pod moji modelářskou úroveň a nutně musím vymyslet něco jiného. Takže modelovou železnici neovládám jedním , ale hned, světe div se, dvěma potenciometry…., možná je to pokrok, ale spíš počínající stádium šílenství :-). Vlastní nápad je opravdu starý už ho mám v hlavě řadu let, ale teprve díky 3D tisku se mi podařilo celý projekt realizovat do funkčního vzorku. Projekt je založen na Arduinu NANO, s nahraným vlastním ovládáním, dvou potenciometrů coby ovládací prvky, z H můstku, který je výkonovým prvkem a hromady LED diod, které mají signalizovat jednotlivé provozní stavy.
Při konstruování jsem se volně inspiroval stanovištěm lokomotivy ČSD řady T458 ( 721 ). Je to sice hodne freeelance model a jde hlavně o funkci ovladače a to se mi vcelku povedlo. Samotný ovládač se zkládá z několika částí.
Kontrolér s ovládací pákou a přepínači směru, brzdič s krokovou regulací brzdového účinku, panelu přístrojů se signalizací a rozvaděče, kde má být uložená kompletně elektronika. Všechny části až na rozvaděč, vyšly dle plánu, rozvaděč se trochu vymknul kontrole a budu muset ještě provést rozměrové a vzhledové úpravy. Původně jsem předpokládal že bude rozvaděč tvořit základnu pro ostatní části ovladače, ale asi to vymyslím nějak jinak, zatím to je jenom klubko drátů a nepájivé kontaktní pole.
Kontrolér s přepínači směru, jeho úkolem je ovládat zvyšování rychlosti, velikost zrychlení, ve dvou rychlostech a částečně i zpomalování a směr jízdy. Směr jízdy se ovládá tlačítky a je signalizován konrolkama na panelu přístrojů. V originále se pro volbu směru používá páka s rukojetí, konstrukčně je to na mě moc složité, proto jsem zvolil variantu tlačítek a změnu směru jízdy jen při nulové rychlosti modelu jsem ošetřil v arduinu. Stupnice kontroléru je s malou nepřesností, jelikož jsem omezil velmi nízké rychlosti, tak nulová poloha potenciometru se nekryje s nulou na stupnici kontroléru, ta je i v reálu od ostatních jízdních stupňů trochu vzdálená. Přestavením páky kontroléru z nuly, dojde k rozjezdu modelu. Velikost zrychlení jde ve dvou rychlostech, standardní zrychlování „po jednom stupni“ signalizováno zeleným podsvícením „ampérmetru“, nebo po „více stupních“ signalizováno zelenou a žlutou ledkou na „ampérmetru“. Maximální rozdíl mezi aktuálním a jízdním stupněm jsou tři jízdní stupně, při rozdílu více než tří jízdních stupňů, dojde k přerušení akcelerace z důvodu „skluzu dvojkolí“, přičemž je nutno páku kontroléru přestavit na nižší jízdní stupeň v případě rozjezdu vrátit páku kontroléru zpět na nulu. V opačném případě se aktivuje funkce „záchranná brzda“ a dojde k zastavení. Po dosažení jízdních stupňu 7 a 8 ji ž není potřeba dále přestavovat páku kontroléru, je aktivována funkce automatického zrychlování až do hodnoty maximální rychlosti. Při dosažení požadované rychlosti modelu, se páka kontroléru musí přestavit na nižší jízdní stupeň než 5, požadovaná rychlost je udržována až do přestavení páky kontroléru do stupně 1. Při poloze páky kontroléru na nule se aktivuje režim „výběhu“ a dochází k velice pozvolnému snižování aktuální rychlosti modelu, tento stav se kdykoliv dá přerušit přestavením páky kontroléru pro udržení rychlosti na stupeň 1 – 5, přápadně pro zrychlení na stupně 7 – 8, pořád platí stejné pravidlo jako při rozjezdu, pozor na „skluz dvojkolí“.
Brzdič. Je svojí funkcí nadřazený kontroléru, lze tedy brzdit nezávisle na poloze páky kontroléru. Ovládá se rukojetí, má polohu pro jízdu, je signalizovaná zeleně podsvětleným manometrem, následují tři stupně intenzity brždění ty nejsou indikovány ( pouze zhasne zelené podsvícení manometru na panelu přístrojů) a polohou pro okamžité zastavení „záchranná brzda“je signalizována na panelu přístrojů červenou kontrolkou. Brždění lze kdykoliv přerušit ( mimo použití záchranné brzdy ) přestavením rukojeti do jízdní polohy brzdiče, v závislosti na poloze páky kontroléru pak dojde opět k opětovnému zrychlení podle pravidel pro ovládání rychlosti včetně „skluzu dvojkolí“. Po aktivaci záchranné brzdy je pro opětovné zprovoznění ovladače, přestavit všechny ovládače do základní polohy, vyčkat “ než kompresor natlačí vzduch do potrubí“ cca 5 sekund a znovu zvolit směr jízdy.
Panel přístrojů. Nelíbila se mi představa nějaké destičky s ledkama, tak jsem to pojal jako přístroje z lokomotivy. To jsem byl chvíli přesvědčen že ty přístroje udělám funkční, nedostatek volných pinů na Arduinu mě naštěstí vyvedl z omylu. Takže jsou „skoro reálné“ přístroje jenom podsvětleny LED diodama. Ikdyž mi to při plánování připadalo super, teď když už s tím můžu fyzicky „pracovat“ uznávám že to má drobné nedostatky. „Ampérmetr“ zeleným podsvětlením signalizuje polohu páky kontorléru 1 – 8, žlutým podsvětlením „dvojnásobnou“ rychlost akcelerace a červeným podsvětlením “ skluz dvojkolí“. „Voltmetr“ zeleným podsvětlením signalizuje přítomnost napětí v kolejích, tady je prostor pro zlepšení, pro podsvícení je použitá jedna LED dioda, což je při tomhle způsobu ovládání ne zcela dostačující. Takže se musí doplnit ještě kontrola reálného napětí v kolejích nejlépe na výstupu z H-můstku. „Teploměr“ původně jsem chtěl omezit jízdu „na plný plyn“ tím že by po určitém čase došlo k „přehřátí motoru“, ale zatím si nejsem jist, když to používám i k ovládání modelů parních, motorových i elektrických lokomotiv. „Manometr“ pro brzdu se dvěma ručičkama, zeleným podsvícením signalizuje polohu rukojeti brzdiče v základní poloze pro jízdu. Tady se nabízí možnost zlepšení, zelenou ledku přehodím doprostřed, kde bude signalizovat „dostatečný tlak v brzdovém potrubí a vlevo přidám žlutou která bude signalizovat úbytek tlaku a tím režim brždění a zhasnutý manometr bude signalizovat použití záchranné brzdy, „Kontrolky směru“, (zelené LED) tady to je jasné. „Kontrolka !“ (červená LED) signalizuje použití záchranné brzdy, taky měla signalizovat přehřátí a po zapnutí ovládače, upozorňuje že nejsou ovládací prvky v základní poloze a tím je blokováno spuštění regulátoru. „Kontrolka skluzu“ (žlutá LED) upozorňuje na překročení největšího dovoleného zrychlení.
To by bylo ke vzhledu asi všechno, důležitější jsou jízdní vlastnosti. Každý kdo se o něco podobného pokusil ví že arduino a PWM jsou trošku zádrhel. Kódům pro arduino moc nerozumím, ale na netu se dá spousta věcí najít od odborníků a pak jen stačí poupravit a poskládat části a testovat a upravovat. PWM s originální frekvencí je nepoužitelné, to má ještě horší jízdní vlastnosti než historická FZ1 od Pika. Frekvence PWM se dá snížit ale jen cca na 30Hz což ještě není úplně to nejlepší, chtělo by to ještě nižší frekvenci. Zkusil jsem dokonce napsat vlastní kod pro nižší frevenci, ale bylo to příliš náchylne k cukání, ikdyž pro nízké rychlosti (třeba pro posun ) by se to dalo použít hlavní nevýhodou byl malý počet jízdních stupňů cca 30, zatím co při zachování PWM z arduina je k dispozici 254 jízdních stupňů, což je zásadní rozdíl pro plynost při rozjezdu nebo brždění. To byl taky důvod proč jsem vlastní úsilí v tomhle směru ukončil. Po ořezání nejnižších i nejvyšších jízdních stupňů mám stále k dispozici 220 jízdních stupňů i za cenu slabších rozjezdů, kdy je vidět že ty motorky by přeci jenom snesly menší frekvenci, prostě to není rozjezd od mini „tikání“ ale je vidět že se „to utrhne do nějaké malé rychlosti“. Nebudeme detailisti třeba někdo vymyslí pro inspiraci něco lepšího. Druhý drobný problém tvoří opotřebení potenciometrů, to se projeví zákmity měřených hodnot, to se do jisté míry dá ošetřit vhodně napsaným kódem pro arduino, což budu muset dodělat.
I přes nedokonalosti to je úplně jiní zábava a hlavně je potřeba se s tím naučit „pracovat“, vůbec to není jako ovládat modely „kolečkem“.
Za mizernou kvalitu videa může jednoznačně nedostatek místa….
Modelaření zdar a hodně modelářských úspěchů v Novém roce
ČerTT