Microstepper motoren voor armseinpalen

[bask185]

Kijk nou eens wat ik vind, een versie die met en zonder FPC conenctor geleverd wordt



Bas

[Eric v C]

Bas,

Grappig, dat doorzoeken op Ali lijkt te lonen.

De beschrifting is fout (maar dat lijkt niet erg wanneer we de connector eraf solderen en hergebruiken)
Ik vind deze wel wat fragiel ogen qua geleiding en de slag van 31 mm is wat overgedimensioneerd.
De inbouwmaat van 38 a 40 mm x 8 a 10 mm daarentegen is wel aantrekkelijk.

Testen lijkt de moeite waard.

Eric

[AP3737]

TrueLess true. Die aliexpress steppers zijn nagenoeg allemaal 2-fase bipolaire steppers als ik al de afbeeldingen en beschrijvingen zo bekijk.

Als ik de aansluiting van de door jouw gestuurde stepper vergelijk met mijn eerdere (https://images.beneluxspoor.net/bnls_2023/Microstepper-bovenkant-afmetingen-6522ecd0bede2.jpg), dan lijken ze toch verschillend. Ook meen ik dat ik hier en daar verschillende aansluitbreedtes heb gezien. Maar ik kan me vergissen, en misschien is dát juist wel weer gestandaardiseerd.

Ik zou een voorstander zijn van verschillende printjes voor verschillende doelen. Op het Duitse stummiforum kan je bijdragen vinden hoe je ze in Märklin C-Gleis kan inbouwen. Als je ze in Roco geoline wilt inbouwen heb je waarschijnlijk weer andere afmetingen nodig. Als je een maal een basis print hebt met bijbehorende software is het maken van een variant niet heel moeilijk.

Wat relais betreft kies ik tegenwoordig vaak een andere oplossing: gewoon een AliExpress relais print. Op mijn eigen print heb ik dan alleen de aansluiting voor deze externe print.

Nog een opmerking betreffende voeding: deze microsteppers kunnen probleemloos vanuit DCC gevoed worden. Voor NEMA 17 zou ik dat nooit doen. Dus ook daarvoor zou ik een andere print ontwerpen.

Tenslotte nog een opmerking over de door Bas gevonden microstepper. Mijn ervaring is dat het meeneem (dus het bewegende deel) vaak heel verschillend is qua vorm. Een 3D houder past dus op een specifieke microstepper, maar waarschijnlijk niet op een andere.

Groet, Aiko

[bask185]

Wat relais betreft kies ik tegenwoordig vaak een andere oplossing: gewoon een AliExpress relais print.

Dat zou je toch niet zeggen? 


Ik weet dat het iets duurder is om relais zo uit te voeren. Maar deze ontwerpen heb ik immers al in zowel THT als SMD uitvoering. En ze zijn compatibel met de servo decoder en spoeldecoder. En bovendien, ik vind dit gewoon een veel mooiere oplossing    Ze zijn ook berekend op spanning van 12V - 18V. Die blauwe SRD relais alie dingen, de 5V variant wil je niet omdat die 75mA per stuk kunnen trekken. Op 5V wil je dat al niet. Dus die 12 V versie zou misschien een optie kunnen zijn. Ook omdat je dan een kant en klare 4 voudige zou kunnen kopen. Ik heb echter 1 klein probleem met die dingen:

Deze dingen zijn de duivel.

Ik heb een praatplaatje gemaakt. Leeg schema en connectoren.


Ik zat nog even naar die grotere motortjes te kieken. Die gebruiken ook JST kabels. Alleen 1 maatje groter. Dus als we die ook aanhouden, dan is de decoder print geschikt voor.. bijna alles wat we willen?

Mvg,

Bas

[Eric v C]

Bas, Aiko,

Jullie ontwerp- en selectieproces gaat snel.

Ik heb vandaag wat zitten freubelen om de seinvoet waar de steppers en PCB's in mogen met OpenScad te ontwerpen.
- Om te zien of het in de Wattenschaschacht gaat passen
- Om een parameter gestuurd 3D CAD ontwerp te krijgen (zodat je de seinvoet eenvoudig kan aanpassen op de gebruikte seinen resp. steppers.)

Ben maar begonnen met het Schneider 2 Vleugelsein en de steppers die ik heb liggen.

Maar wel gelijk met parameters gewerkt.
Dit is de oogst van vandaag V0 versie
 


2 steppers iets versprongen onder elkaar geplaatst, opgelijnd aan de maten van de seinvoet-opening voor de seinstangen.
Nu nog een schematische denkbeeldige verbinding tussen seinstang en de heugel van de stepper.

De rode plakjes laten de beweging zien van onder naar boven.
En die resulteert boven uiteindelijk in de vleugelbeweging.
Maar daar heb ik (in analogie van wat Aiko eerder toonde) wel een beeld bij hoe dat deugdelijk en onderhoudsvrij zou kunnen.



En de seinpaal zelf met de uitslag van de vleugels.

Nog geen mechanisch werkend 3D model maar een impressie.
Hoewel de de fysieke stops en verplaatste posities wel op basis van de parameterwaarden van de SLAG van de stepper irt het SEIN zijn gemodelleerd.



En de Wattenschneider koker 35x35 dik 2 mm eromheen.
Er blijft mi genoeg ruimte voor de schakel PCB's.
Met deze positionering kan je bij de stel/borgboutjes voor de seinstangen.

Eric

[AP3737]

Dat zou je toch niet zeggen? 

Daarom schreef ik dat de servo decoder af was, maar dat er nog nieuwe printen met wat aanpassingen gemaakt moesten worden 

Ik ben het overigens wel met je eens dat, als je weet dat je toch relais gaat gebruiken, met mooier is ze meteen op de print erbij te zetten.
Aiko

[AP3737]

Hi Eric

Precies. Zoiets staat me ook voor ogen. Beide steppers onder elkaar.
Wel vermoed ik dat beide trekdraden bij de Schneider seinen een net wat andere afstand hebben dan de Viessmann seinen. Bovendien heeft Viessmann een klik verbinding, en Schneider niet.
Veel tijd ben ik trouwens kwijt geraakt om de “meenemer” die vast klikt aan het bewegende deel van de microstepper passend te krijgen. Daarvoor heb ik toch meerdere 3D proefstukjes moeten printen.

Voor wat betreft de schacht, zit ik aan een buitendeel te denken, die ik vanaf de bovenkant op de plaat monteer, en een binnendeel, waaraan de microsteppers gemonteerd worden.

Heb jij al microsteppers gekocht? Ik heb er indertijd een heleboel in 1 keer van gekocht, zodat ik zeker wist dat ze allemaal dezelfde afmetingen hadden.
Groet, Aiko

[Eric v C]

Aiko, Bas,

Ik heb hier 5 steppers of zo liggen.
Dus welke het uiteindelijk worden, we gaan het zien.

NB. Ik heb hier ook een paar Viesmann signalen liggen en die wil ik uiteraard ook benutten.

Spiegeleieren
In de Schneider Formsignalen zitten relatief klassieke LED's achter de gekleurde "spiegeleieren" van het sein.
Het precies plaatsen blijkt niet eenvoudig.
Ik denk dat ik beter Neopixel WS2812B SMD kan toepassen en die gelijk vanuit de print bijv via I2C kan aansturen.
Deze hebben afmetingen van 2.5 bij 3 mm.
Er is immers op de PCB bekend wat de signaalstand is.
Dan weet ik zeker dat deze "spiegeleieren" ook fraai werken.

Alleen vier aansluitdraden van de WS2812B SMD dat kan wel eens lastig worden.
Wellicht lakdraden gebruiken en in een dunne stijgbuis 
Een 2.5 mm micro carbonfiber buis met een binnendiameter van 1.5 mm is mogelijk groot genoeg,
En die past ook logisch langs de seinmast denk ik.
Eerst maar een kijken hoe de verhouding dan wordt.

Meenemer
De 'meenemer' die ik voor ogen heb kent een uitholling die overeenkomt met de heugel aan de stepper.
Dat werkte in mijn eerste prototype goed.
De fysieke stops aan onder- en bovenzijde werken ook prima wanneer de benodigde slag bepaald is.
Die behoeven geen stelboutjes maar kunnen vast 3D-geprint worden.

Borgen en afstellen seinstangen
Het borgen van de  seinstangen met een schroefje werkt.
Maar ik heb gemerkt dat het afstellen niet eenvoudig is omdat de stang gemakkelijk meebeweegt bij het vastdraaien.
Ik was bezig met een soort draadklem die met een boutje te borgen is.
Maar denk nu aan een sleuf in de meenemer waar de seinstang doorheen past.
En daarin een borgbout hexagon 3 mm die je van buiten kan borgen.

Schacht
Hoe de schacht als montagerek voor het geheel moet werken weet ik nog niet.
Enerzijds zou je denken dat een U-profiel goed beschermd.
Maar anderzijds kan je er dan lastig bij.
Of omdenken en alles op/regen een platte strip monteren en dan het U profiel ter bescherming erom heen?

Denk- en Ontwerpproces wordt vervolgd.  Eric

[bask185]

Neopixels gebruiken geen I2C, het is een soort schuifregister protocol wat er doorheen gaat. En doet wordt zo rete snel geklokt dat alle interrupts tijdelijk uitgezet moeten worden. Die adafruit library gebruikt zelfs inline assembly om de klus te klaren. digitalWrite is te traag.  Ik weet eigenlijk niet of daar aparte dedicated chips voor zijn. Eigenlijk moet je gewoon een goede chip pakken voor die neopixels zijn die atmega en attinys zijn dat eigenlijk niet.
Maar het kan wel. En je hebt maar 3 draden nodig en geen 4. Die 4e, dataout, is als je er nog een of 100 neopixels achter wilt hangen.

Een ander nadeel is dat ze op 5V draaien. Als we het sein met 12VDC voeden, waarvan ik denk dat dat een goede spanning is voor de steppers, dan moeten we wellicht een iets dikkere spanningsregulator gebruiken.

Dat sein afstellen, is misschien iets wat we in software kunnen oplossen. Bij het opstarten kan je het sein laten home'n  en dan naar een ingeleerde default positie laten draaien. Je moet er dan alleen opletten dat het sein niet fysiek stuk wordt gehome'd. Misschien dat er iets van een half stugge veer in de aandrijfstang kan?

Mvg,

Bas

[Mar-Cas]

Neopixels
Een ander nadeel is dat ze op 5V draaien.

Je loopt achter Bas, ze zijn er al van 12 en 24 volt formaat 2020.

[bask185]

dat wist ik idd niet, I stand corrected 

[AP3737]

Hallo Eric

Voor wat trucs hoe je de Schneider signalen kan bouwen, moet je even over de grens kijken: https://www.stummiforum.de/t84822f64-RE-Ein-elektromechanisches-Stellwerk-Fdl-VIDEO-Teil-2.html#msg1164658

Vooral Bijdrage #65, van 5/3/2014.
Tegenwoordig kan je trouwens ook microleds (0402) bij Ali en anderen kopen, met daaraan al geïsoleerd draad gesoldeerd.

Maar goed dat je ons even eraan herinnert dat we ook LEDs op de print moeten aansluiten. Mijn idee is hiervoor de Analoge uitgangen van de processor te gebruiken, zodat we (PWM) softwarematig de helderheid kunnen instellen. Voor de zekerheid natuurlijk wel nog een serie weerstand, die de maximale stroom begrenst tot een paar mA. We moeten even uitzoeken welke pinnetjes waarvoor gebruikt moeten worden. Voor DCC-in heb ik een ingang nodig die aan een TCB gehangen kan worden. Waarschijnlijk (event systeem) kan iedere pin daartoe dienen.

Groet, Aiko

Groet, Aiko

[AP3737]

Borgen en afstellen seinstangen
Het borgen van de  seinstangen met een schroefje werkt.
Maar ik heb gemerkt dat het afstellen niet eenvoudig is omdat de stang gemakkelijk meebeweegt bij het vastdraaien.

Bij mij gaat het vastzetten met een schroefje uitstekend. Wel heb ik een inkeping in de 3D houder gemaakt, zodat de seinstang niet naar buiten gaat.

Mijn instelling is als volgt: basis stand = halt. Microstepper zit dan helemaal tegen het metaal. Dat is ook de positie om bij startup met brute-force tegenaan te “homen”. Als je de seinstang aan de goede kant van het schroefje laat lopen, kan het zich niet bewegen als je het schroefje vast draait.

Groet, Aiko

[bask185]

Je komt met software PWM sws best ver. Maar PWM pinnen kunnen geen kwaad  . Ik stel voor om gewoon hele kleine dubbele npn transistors te gebruiken. Je hebt ze met ingebouwde basis weerstand. Dan kan de print ook lampjes aansturen waar al een weerstand aanhangt of zelfs een gloeilampje aansturen. Het 5V circuit zal onder de 5mA zijn, die attiny1616 trekt ~2.5mA op 8MHz. Dat 5V circuit moeten zoveel mogelijk niet lastig vallen. We kunnen wel voor de collector nog een weerstand plaatsen met aan de onderkant een soldeerpad, mocht iemand die ooit willen bypassen. Dan zetten we die op (12V - 1.3V) / 0.005mA = ~2k2 Ohm. 5mA is zat if not overkill en met PWM kunnen we verder dimmen.

Maar hoeveel leds moet een decoder aan kunnen sturen? 1 voor elk sein?(2) Er is ook nog het probleem van aansluiten. Ik denk dat we er goed aan doen om terug te vallen naar 1.0mm (in ieder geval kleiner dan 2.54mm) connectoren met meer polen (8 ofzo) zodat we tot 3 leds per stepper kunnen aansluiten. De leds tesamen met de motor kunnen vast gesoldeerd ed aan de sein print en de sein print prik je met de JST op de decoder print. Pennies for your thoughts?

Mvg,

Bas

[AP3737]

Hi Bas

En sein kan 2 vleugels, en dus ook 2 LEDs hebben. PWM geeft ons inderdaad flexibiliteit, en de mogelijkheid de lichtsterkte later alsnog aan te passen. Ik denk ook dat iets tussen 2 en 5 mA voldoende is. Maar als je ze toch kan dimmen, zou 5mA mijn voorkeur hebben.

Zoals je al hebt begrepen, wil ik de sein decoder zo klein mogelijk hebben, omdat die als unit vast aan het sein komt te zitten en in een zo klein mogelijk schacht moet passen. Daarom dat ik ook de LED draden rechtstreeks op de print wil solderen, zonder stekkers.

Ik begrijp echter ook dat jij misschien een wat generiekere stepper decoder wilt. Dat is prima; wat mij betreft kunnen we best verschillende printjes maken, maar laten we proberen het basis schema zo veel mogelijk gelijk te houden.

Ik begrijp echter niet goed waarom je de processor op 8Mhz wilt draaien. Ik zou gewoon voor de 20Mhz gaan die dat ding kan. Of wil je de stroomafname van de AVR-Tiny laag houden? Waarom zou je dat willen? Dat ding hangt toch continue aan de DCC lijn? Een paar mA meer is toch geen probleem?

Ik begrijp daarom je wens om een transistor uitgang voor de LEDs te nemen ook niet helemaal. Wil je soms de 5V voeding zo min mogelijk belasten, en daarom de LEDs aan de  gelijkgerichte DCC voeding hangen? Dat zou ik begrijpen. Een 78L05 zou eigenlijk voldoende moeten zijn, maar we zouden eens moeten rekenen hoeveel die dan verstookt. Een gewone 7805 kan veel meer verdragen, maar wordt, net als step-down converters, wat groot op de print.

Stroomafname is sowieso wel een punt. Als we DCC dubbelzijdig gelijkrichten (wat volgens de RCN moet), krijgen we toch best wel een hoge spanning. Ik heb daar nog onvoldoende over nagedacht. Wat denk jij? Of toch een kleine step-down converter?

Groet, Aiko (vanaf het meer van Lugano :-)