2013. július havi bejegyzések

Arduino

Ezt a bejegyzést egy kicsit későbbre szántam, de annyira tetszik a technológia, ráadásul friss sikerélményem is van, ezért előbbre hoztam egy picit.

Szóval Arduino. Ha röviden akarnék válaszolni a “Mi ez?!” kérdésre, azt válaszolnám, Wikipedia!

Ha bele kívánnék menni a részletekbe, azt mondanám, Arduino.cc! Mivel itt inkább angol nyelven lehet elolvasni a technikai paramétereket, a nyelvet nem beszélőknek inkább javasolnék egy másik blog oldalt, ahol eléggé kivesézik – magyarul! – a technológia előnyeit.

Végül ajánlanék egy 15 perces TED-előadást, amiben ugyan angolul beszél az előadó, de magyar felirattal is meg lehet tekinteni.

Most, hogy már mindent tudunk a nyílt forráskódú mikrokontrollerekről, lássuk, az én projektemhez miért is lesz hasznos egy ilyen kis kütyü:

Az utcán szaladgáló járműveket irányítani kell. Most nem a vezérlésükre gondolok, az egy másik, bonyolultabb téma, mert pici helyre – amilyen például egy 1:160-as méretarányú jármű – nagyon nehéz bármiféle vezérlést begyömöszölni (de tervbe van véve!). Viszont a járműveken kívül is el kell helyezni jó néhány elektronikai elemet, amellyel többek között:

  • megállapíthatjuk a jármű helyzetét (vagy az útvonalának bizonyos szakaszát)
  • megállíthatjuk a járművet egy bizonyos ponton (buszmegálló, kereszteződés, parkoló, közlekedési lámpa)
  • ha már itt tartunk, szabályozhatjuk a közlekedési lámpák fényeit
  • sorompókat nyithatunk/zárhatunk
  • meghatározhatjuk, melyik sávban haladjon, hol forduljon el a jármű

Elektronikai szakember legyen a talpán, aki a fentieket összehangoltan elő tudja állítani néhány kapcsoló, relé és más elektronikai elem összekapcsolásával. Mivel gépészmérnök végzettséggel rendelkezem, én inkább a mechanikai elemek között mozgok otthonosan, de természetesen a XXI. század második évtizedében már elengedhetetlen a számítógéppel támogatott megoldások használata, a programozáshoz is érteni kell egy keveset. Nos, ez a kevés éppen elég ahhoz, hogy a fent bemutatott Arduino-hoz néhány soros programokat írjunk. Szerencsére – ha az Arduino telepítőjében található oktató programok kevésnek bizonyulnának – tele van az internet jobbnál-jobb példaprogramokkal, amiket áttanulmányozva, egy-két sort átmásolva percek alatt előállíthatjuk a számunkra szükséges programokat. A következő videón életem negyedik Arduino-programjának eredménye látható (az első három is tegnap készült, de ennél lényegesen egyszerűbbek voltak).

Ez ismét csak egy tesztkörnyezet, mint már megszokhattátok. 🙂 De lassan minden összeáll ahhoz, hogy elinduljon a valódi terepasztal megépítése!

A második tesztasztal – rétegelt lemezen

Előző bejegyzésemben ígértem egy részletesebb leírást, már ami az asztalba történő horonykészítést illeti. Ezt a második tesztasztalom elkészítésének lépéseiben mutatom be.

Először is megterveztem a már bemutatott CAD-szoftverrel a vonalvezetést.

A terv

A terv

A pályát úgy igyekeztem kialakítani, hogy a különböző hosszúságú (és szerelvényű) járművek fordulási tulajdonságait tesztelhessem majd. A legnagyobb fordulókör sugara 130 mm, amiről 70 mm-ig 20 mm-es lépésekben csökkentettem az ívek sugarát, majd 10 mm-es csökkenésre váltottam egészen 40 mm-ig. A FALLER katalógusában 150 mm az ajánlott minimális fordulókör sugara, nekem azonban ez az érték túl magas. Egy kereszteződésben való beforduláshoz ennél jóval kisebb ívet kellene tartania a járműveknek. Másrészt a katalógus véleményem szerint inkább H0 méretre íródott, csak néha említik az N méretarányt, ahol ívekről van szó, ott viszont diszkréten hallgatnak. Ezért is készült a második tesztasztal.

Vegyünk elő egy rétegelt lemezt és készítsük ki a szükséges szerszámokat:

A vonalzó, a körző és a ceruza mellett látható az a szerszám, amire esett a választásom a horony bevéséséhez: ez az üvegvágó! Többféle típust is lehet kapni barkácsáruházakban, melyeket összehasonlítva a képen látható példánynál maradtam. Ennek alig mozog, nem billeg tengelyirányban a görgője, ezért úgy gondoltam, megfelelően vékony hornyot tudok préselni vele a rétegelt lemezbe. Ami a horony mélységét illeti, úgy gondolkoztam, hogy teljesen belenyomom a lemezbe a vágót, így nagyjából egyenletes vájat-mélységet kapok.

A folyamat következő lépése a vonalvezetés átrajzolása a rétegelt lemezre. Ehhez letakartam a fa lapot a tervrajzzal és a jellegzetes pontokat körzővel átszurkáltam. Ezek a pontok nem csak a körívek középpontjai, hanem az ív-egyenes, esetleg ív-ív találkozások.

Az átpontozás után jöhetett a vonalvezetés megrajzolása:

Vonalvezetés a lapon

Vonalvezetés a lapon

Következett az egyenesek, majd az íves szakaszok bevésése:

Az egyenesek vésése – milyen meglepő – könnyebb, azt vonalzó mellett is meg lehet tenni. Azért ez sem annyira egyszerű, mert az üvegvágó leszorítására is koncentrálni kell. Néha elfordul a kézben tartott vágó, de ezt rögtön korrigálni lehet, a legmélyebb vonalvezetés fog úgyis számítani. Azt pedig többszöri áthúzással érhetjük el.

Jöhet a drót lefektetése, amihez az itt látható szerszámokat használtam:

Szerszámok drótozáshoz

Szerszámok drótozáshoz

A drót fektetését bentről kifelé haladva végeztem. Most is igyekeztem egyben lefektetni nagy részét. Közvetlenül a huzal leragasztása után így nézett ki az asztal:

Drótozás és leragasztás után

Drótozás és leragasztás után

Látható, hogy a legkisebb sugárral már nem bírt a horony, ezeken a helyeken  – amennyiben a kisebb járműveknek nem lesz problémájuk az R40-es, R50-es ívekkel – külön és előre hajtogatva kell lefektetni a drótot.

Fél nap után ismét ránéztem a tesztasztalra, vajon hogy bírja a huzal a nagyobb ívekben:

R40-ből kiugrik

R40-ből kiugrik

Meglepően jól bírják. Továbbra is csak az R40-nel volt probléma.

Nézzük, hogy bírta a teherautó az íveket:

Mindkét irányban az R60-as ívtől kezdődtek a gondok, bár az asztal jobb felső sarkában lévő ugyanekkora ívvel még meg tudott birkózni. Konklúzió: 180°-os ívekben ennél a járműnél legalább R70 sugárral kell számolni, 90°-os íveknél alkalmazható az R60-as is.

Az első tesztasztal – rétegelt lemezen

Elérkezett a nagy nap: egy igazi tesztasztal elkészítése!

Elővettem az egyik A3 méretű rétegelt lemezt és átjelöltem az előzőleg kinyomtatott vonalvezetés jellegzetes pontjait. Hogy hogyan? Ehhez a következő bejegyzést kell majd elolvasni! 🙂

Az átjelölés után következett a vonalvezetés teljes átrajzolása.

A FALLER a vezető drót lefektetéséhez egy speciális, ezért igen drága horonyvágó szerszámot javasol (kb. 30.000 Ft!). Sokat agyaltam, hogyan is lehetne egy kicsit fárasztóbb, több verejtékkel járó munkával, de lényegesen olcsóbban beleimádkozni az asztalba a hornyot. A sniccerrel történő próbálkozást kissé balesetveszélyesnek tartottam. Csavarhúzóval vésni nem egy szép munka lenne. Kaphatók olcsóbb mini gravírozó szerszámok is, de ezekről sem hiszem, hogy egyenletes mélységet tudnék velük az alapba vágni. Márpedig a car system hibamentes működésének egyik legfontosabb feltétele, hogy a vezető drót végig azonos magasságba mélységbe legyen lefektetve. A sok töprengés végül meghozta megoldást! Nézzük az eredményt:

Amint látható, ezúttal – még – nem furkáltam át a rétegelt lemezt szakaszonként. Tesztelni szerettem volna ugyanis azt, milyen hosszan tudom lefektetni ilyen módszerrel ezt az elég makacs, merev, hajlíthatatlan drótot. Ezért 4-5 centiméter lefektetése után egy ugyanilyen hosszú celluxot ragasztottam a horony fölé, majd következett az újabb 4-5 centiméteres szakasz, egészen addig, amíg az első kereszteződéshez nem értem. A maradék kis szakaszokat már önálló darabokként ragasztottam a helyükre. A ragasztás meglepően jól bírja, egy hónap után is szinte tökéletes. Egyedül a kezdő szakaszokra kell odafigyelni, előre meghajlítani, mert ott egy idő után felfeszíti a celluxot a drót.

Az első körről készült videó itt látható:

Modul-tervek

Év elején felvettem a kapcsolatot egy baráti társasággal, a 424-es Vasútmodellező Klubbal.

Tőlük a sok jó tanácson kívül kaptam egy leírást is, milyen paraméterekkel kell rendelkeznie egy modulnak ahhoz, hogy azt csatlakoztatni lehessen a klub rendszeréhez. A részletes leírás többek között azt is tartalmazta, hogy a modul alapja 12 mm vastag rétegelt lemezből, teteje pedig 4 mm vastag rétegelt lemezből kell legyen. Már csak meg kellett tervezni a lapok szabását, hogy minél kevesebb hulladék keletkezzen. Természetesen ezt sem bíztam a véletlenre: egy tervező szoftvert hívtam segítségül. A költségvetést áttekintve egy ingyenes példány mellett döntöttem: DraftSight Ez a szoftver kísértetiesen hasonlít az ismertebbik tervező program (AutoCAD) néhány verzióval korábbi változatára – legalábbis ami rajzoló parancsait illeti.

A 1,5×1,5 m méretű lapokból két teljes modulegység állítható össze, a maradék anyagból pedig 3 db A3-as lap méretű tesztasztalt is össze tudok állítani.

Íme a tervek:

És íme a leszabott elemek:

A nulladik tesztasztal

A sikeres tesztkör után megrendeltem a bútorlapszabászaton a modul megépítéséhez szükséges elemeket (erről majd a következő bejegyzésben írok). Az egyhetes átfutási időt azonban nem tudtam kivárni. Szerencsére akadt otthon egy papírdoboz, amit felhasználtam kísérletezésemhez.

Két kérdés foglalkoztatott:

  • mennyi ideig bírja a kis akkumulátor a ponyva alatt
  • milyen pontosan kell lefektetni a drótot egy kereszteződésben ahhoz, hogy megfelelő biztonsággal a kívánt irányban haladjon a kisautó

Még az adatgyűjtés időszakában találtam az interneten egy jó kis tesztpályát (sajnos most nem találom a forrást, de amint tudom, pótolom a hiányosságot). Ezt készültem első lépésben megalkotni. Egy apró hibája volt a dolognak: a doboz 20 milliméterrel rövidebb volt a tervezettnél. Így a “nagyon első” tesztasztalon változtattam egy keveset.

Körzővel, vonalzóval megrajzoltam a vonalvezetést. Az íveknek megfelelően meghajlítgattam a drótot, két végére egy-egy 90°-os pöcköt hajtottam, így bele tudtam szúrni a kartondobozba.

A kezdetleges építés meglepően jól sikerült. Szépen szaladt a teherautó a kijelölt útvonalon:

http://www.youtube.com/watch?v=0DMgjvTqke0

Piros vonallal jelöltem a módosított útvonalat.

Az éles szeműek azért észrevehetnek egy érdekes jelenséget: a jármű az egyik kereszteződésben felváltva választott útvonalat. Nem véletlenszerűen, hanem az első megközelítésben balra fordult, a másodikban pedig egyenesen haladt tovább.

Íme a kritikus kereszteződés közelebbről:

A kritikus kereszteződés

A kritikus kereszteződés

Látható, hogy néhányszor alakítottam rajta. Először az egyenes szakasz egyben volt, de akkor mindig lefordult róla a jármű balra. Ezért kellett külön választanom a kereszteződésnél.

A furcsa jelenség ellenére sikerült elvégeznem a hosszútávú futástesztet is. Tízpercenként mértem egy teljes kör idejét. Több, mint 3 órán keresztül forgolódott a kis autó, majd pihentettem 2 órát (kényszerszünet volt). Az újraindítást követően csak néhány körre gyorsult vissza picit. Végül a teszt 400. perce után megállt.

A köridőket a működési idő függvényében grafikonosan is ábrázoltam:

Futásteszt grafikonon

Futásteszt grafikonon

A teszt eredménye: az akkumulátor teljes feltöltése után a teherautó 4 órán keresztül képes nagyjából azonos sebességgel közlekedni megállás nélkül. A működési idő parkolókban, kereszteződéseknél való várakozás esetén – reményeim szerint – növelhető, azonban távolabbi cél, hogy világítás és vezérlés is kerül a ponyva alá, ami a működési időt csökkenteni fogja. Meg kell tehát oldani az akkumulátor gyors cseréjét is.

FALLER Car System kezdőcsomag

A viszonylag hosszúra nyúlt infó-gyűjtést és töprengést tett követte. Májusban beszereztem egy FALLER Car System kezdőcsomagot.

A dobozban egy Mercedes Benz ponyvás teherautó lapult néhány kiegészítővel:

A jármű ponyváját “felhajtva” egy kis motort találunk, amihez egy VARTA akkumulátor szolgáltatja a szükséges energiát (kapacitásáról egy következő bejegyzésben számolok be). Az akkumulátor alatt található egy nyomtatott áramkör, amihez a ki/be kapcsoló és a reed-érzékelő is csatlakozik. Ez utóbbi szükséges ahhoz, hogy a mozgó jármű automatikusan meg tudjon állni a kívánt pozíciókban (később erről is bővebben írok).

A jármű alján, hátul található az a három csatlakozó nyílás, amelybe (eltéveszthetetlenül, azaz bármilyen irányból) a töltőt illeszthetjük.

Ezek mellett a hátsó tengelyen lévő csigakerék figyelhető meg. A kis motorok ugyanis meglehetősen pörgősek tudnak lenni, a nagy fordulatszámot leghatékonyabban csiga-csigakerék hajtással lehet lelassítani.

Előrébb haladva, a jármű menetirány szerinti bal oldalán található a ki/be kapcsoló, jobb oldalon pedig a már említett reed-érzékelő.

A jármű elejéhez érve jutunk el a legérdekesebb részhez: a kormányzott első futóműhöz. A futóművet egy alatta elhelyezkedő réz lemez, pontosabban ezen a lemezen elhelyezett kis mágnes “vezérli”. A mágnes ugyanis az útfelületbe fektetett lágyvas huzalt igyekszik követni, ezáltal elfordítja a réz lapocskát. A lapocska össze van kötve a futóművel, így az első kerekek vele együtt fordulnak. A leírás alapján a működése kissé bonyolultnak tűnhet, ezért egy későbbi bejegyzésem biztosan erről fog szólni – képekkel kiegészítve.

Végül nem marad más hátra, mint a próba. No, de hogyan? Nincs terepasztal, nincs útfelület, nincs lefektetett huzal. Akkor szimulálunk! A kezdőcsomagban 10 méter huzal található. Ebből fél méternyit lecsípve pont egy akkora teljes kört kapunk, ami egy A4 méretű papírlap alá éppen behelyezhető. Motor bekapcs, autó ráhelyez és már indulhat is a próbakör:

És íme az első körök mozgóképen is:

A kezdet…

Nem ismerek olyan embert – nemtől, kortól függetlenül – akinek nem csal mosolyt az arcára egy-egy minivonat zakatolásának látványa. Magyarországon is évente több lehetőség van modellvasút kiállításokat látogatni és ezeken a kiállításokon szinte tülekedni kell, hogy oda férjünk az asztalok mellé. Népszerű hobbi – ugyankkor drága szórakozás is. Főleg, ha teljesen élethű alkotásokat akarunk összeállítani.

Magam is gyerekkorom óta ábrándoztam, hogy egyszer majd építek egy szép kis terepasztalt – egészen 2011. májusáig. Ekkor ugyanis történt valami:

Hamburgban átadták a világ legnagyobb teljesen működő repülőtér-terepasztalát!

Innentől a fókuszom a vasútról átterelődött a közúti forgalomra (a légi forgalom még csak távlati terv). Természetesen végignéztem az összes Knuffingen Repülőtérről szóló Youtube videót. Majd még egyszer! Most már kijegyzetelve a fontosabb információkat.

Közben elkezdtem felfedezni a magyar terepasztalosok világát és kiállításait is. A tavalyi legnagyobbról és az idei elsőről videót is készítettem.

Természetesen ahogyan a valóságban, úgy a mini világban sem lehet elkülöníteni a vasutat a közúttól. Célom az, hogy egy-egy asztalon a vasút-közút aránya az előbbi túlsúlyáról az utóbbira billenjen át.

A kiállításokon kívül természetesen a Netet is túrtam mindenféle hasznos kütyüért. A fentebb említett repülőtér költségvetésénél lényegesen kevesebb áll rendelkezésemre (majd kiteszek egy DONATE-gombot az olvasók adományainak gyűjtésére). Ráadásul a hamburgi modell-repülőtér “H0” (1:87) méretarányával szemben nekem az “N” építési nagyságra (1:160) esett a választásom. Egyrészt ezzel a mérettel azonos nagyságú asztalon jóval nagyobb terület építhető meg, másrészt kihívás is van a dologban: a kisebb járművekbe sokkal nehezebb belepakolni az automatikus irányításhoz szükséges eszközöket: motort, világítást, kormányozható első futóművet, a vezérlésért felelős áramköröket, adó-vevő egységet. Szóval nem lesz egyszerű a feladat…