Tachowagon

[Wummeke]

Om maar meteen met de deur in huis te vallen, Dit issum:


Nou ja, inmiddels verworden tot het prototype.

Al een jaar of vier ben ik af en en aan bezig met dit project. Aangezien ik zelf nauwelijks ruimte heb voor een modelspoorbaan, hou ik mij vooral bezig met kleinere projecten (qua fysieke omvang). Een daarvan begon als een ideetje nadat ik een Loc-je van mijn oom gedigitaliseerd had we zochten naar een beetje een realistische snelheid. Piko heeft natuurlijk een messwagon, maar tegen een behoorlijke prijs en ik vond dat ik het zelf beter kan. Ik vond destijds wat andere hobby projecten, waar ik een (groot) deel van mijn inspiratie uit geput heb.
Zoals deze via Stummiforum en de Pacowagon uit hetzelfde Stummiforum-topic.

Ik wilde het anders in ieder geval en heb gebruik gemaakt van een Lolin D32 development board, een 3144 hall sensor en een MPU6050 inclinometer. Als basis van de wagon heb ik via marktplaats voor een habbekrats een Jouef of Lima Martini-wagon op de kop getikt, hier in gedeeltelijk gedemonteerde staat:



Het principe is vrij simpel. Op een asje is een magneet(je) geplakt. iedere keer dat de magneet voorbij gaat aan de hall sensor, heeft het wiel een volle ronde gedraaid. Meet de diameter van je wiel met een schuifmaat, pak je BINAS er bij en zoek de fomule van de omtrek van een cirkel erbij (Das 2*pi*straal) en je kunt uitrekenen hoeveel centimeter het wiel bij en volle ronde heeft afgelegd. Als je dat elke seconde deelt door 100 weetje de meters per seconde. Doe je de afgelegde cm's maal 0,00087 dan heb je de snelheid in H0-schaal KM's. Terwijl ik met dit projectje bezig was zag ik een Youtubefilmpje van Chadwick Modelrailway waarin Charlie met een digitaal metertje hellingshoeken aan het opmeten was. Ik bedacht me toen dat ik dat ook wel in mijn wagon kon bouwen. Vandaar dus de toevoeging van de MPU6050.

De ESP32 doet dat al het reken en meetwerk verdomde rap gelukkig en kan het ook allemaal op een webpagina'tje laten zien:


Maar de Piko wagon heeft een schermpje, dat wilde ik ook! Maar dan niet aan de zijkant, want dat lijkt mij onhandig. Gelukkig kun je bij een zekere chineese webshop voor weinig een smal OLED  schermpje krijgen. Ook leek het me leuk om een paar waarschuwingsledjes toe te voegen.

Omdat ik de originele opbouw van de wagon niet zo mooi vond (daar had ik hem ook niet voor gekocht) en het dak sowieso niet ging passen door het schermpje, heb ik zelf een opbouw getekend en geprint. Uiteindelijk ziet het er na een paar iteraties dit moment er zo uit: https://youtu.be/vWc-Kj9dO68

Binnenkort een verhaaltje over verdere plannen Ook zal ik mijn code eens een beetje opkuisen en op Github zetten, voor de liefhebbers.

[Wummeke]

Hierbij nog wat detail plaatjes:

van Links naar rechts in de wagon:
Een simpele USB connector, alleen voor 5V power
Een Lolin D32 ESP32 module
Een 1000 mAh Lithium accu
Een printje voor wat pins van en naar de hall sensor en om het aantal 5V en GND pinnen uit te breiden (die zitten er niet zoveel op dit development boardje)
Een aan/uit schakelaartje die tussen de accu en het boardje aangesloten zit.

En een blik bovenop, met het extra dakje verwijderd:

tussen de 2 oranje ledjes zit de MPU6050 inclinometers voor het meten van de (eventuele) hellingshoek en verkanting (X en Y assen van de wagon) en een OLED schermpje.

Ook heb ik de code op GitHub gezet: https://github.com/Wummeke/Tachowagon

Dit is nu hoe de wagon er nu bij staat. Maar eigenlijk heb ik een paar wensjes, die ik nav mijn ervaringen met KiCAD (zie dit topic: https://forum.beneluxspoor.net/index.php?topic=109429.0)
denk ik nu op wil pakken:
Ten eerste gebruikt de wagon nu een accu, terwijl deze normaal gesproken op spoor rijdt waar ergens tussen de 12v en de 25v oid doorheen loopt. Dus had ik bedacht dat ik daar gebruik van wil maken.
Ten tweede, als ik dan toch spanning van de rails af neem, kan ik de wagon ook wel commando's geven via DCC, dat is maar een paar componentjes meer.
daarnaast, ik heb nog een kale ESP32-S3 module liggen, die ik ergens voor wil gebruiken en ik wil wel eens een bestuckt printje bestellen bij JLCPCB
Ook heb ik sinds kort een nieuwe 3D-printer, die volgens mij beter is en wil ik een nieuwe behuizing tekenen en printen. De huidige behuizing is hier en daar kromgetrokken (waarschijnlijk al tijdens of vlak na het printen). Dat alles heeft mij er vorige week toe gebracht, dat ik maar weer nieuw KiCAD project gestart ben 



Mijn idee is zoals gezegt door JLCPCB te laten bestucken met SMD componenten.
In eerste instantie had ik gedacht om een soort van 40ft container te maken met (bijna) alle electronica er in met in de bodem een 6 pins-header (M/V) met 2 pins voor het DCC signaal en 3 pinnen voor de Hall sensor (5v, GND en Data). Na wat meten denk ik dat een standaard containermaat in H0 net te smal is. Ik geloof dat de binnenmaat op iets van 25mm uit komt terwijl ik minimaal 27 nodig heb. De behuizing wordt dus wel iets anders dan een container, maar de 6 pins header heb ik nog wel in het ontwerp zitten. Ik vind het wel handig om 1 plug te hebben tussen de componenten op het chassis en de print.
De ESP32-S3 werkt op 3,3V. In eerste instantie wilde ik direct van de rail spanning naar die 3,3V gaan, maar zag in het datasheet dat de hallsensor 5V nodig had. Ook de 6N137 werkt op 5V. Vandaar twee LDO's, de LM2937 voor de 5V en daarachter nog een AMS1117 om van 5V naar 3,3V te gaan.
De USB-C connector is er eigenlijk alleen voor het programmeren van de ESP32-S3. Ik twijfel nog een beetje of ik daar niet gewoon een UART-pinheader voor op het board zal zetten. Eigenlijk is dat wel een gemakkelijkere en iets goedkopere optie. De code updaten doe ik over het algemeen OTA, tenzij ik door een bugje in mijn code de ESP niet meet in OTA ontvangst mode krijg 
Waar ik ook nog over twijfel is over condensator C1. Dat is nu een stevige 470uF en ook een flinke jongen qua formaat. Natuurlijk moet de ESP een ononderbroken stoomvoorziening hebben, want bij elk spannings verlies start-ie opnieuw op. Maar wellicht is die 470uF echt overkill? Ik vind het lastig om daar goede informatie over te vinden, wat nu goede waardes zijn.

Voel je vrij om er op te schieten, ik sta open voor advies en feedback!

[ruudns]

Leuk project .

[nighttrain1]

Leuk ding, makkelijk te vinden wagen op beurzen, ze liggen er met bosjes te gelijk, voor niet al te duur..
Lima koelwagens, zijn er in diverse opdrukken. Wijze keuze.
Heb er ook nog van liggen, denk dat ik er ook een voor opoffer.
En 3D printen lukt mij ook nog wel.

Ga je volgen!

[Bert55]

Mooi project, volgen aan!

Wat betreft de elko, denk uitproberen of hij kleiner kan, het is wel een gebruikelijke waarde.
Je zou een tantaal elco kunnen toepassen, die zijn kleiner.

[Wummeke]

Bedankt Bert. Ik denk dat ik kijk of 220 uF voldoende is. Tegenwoordig bestudeer ik ieder PCB'tje dat ik onder ogen krijg iets naukeuriger. Gisteren zag ik op een OpenTherm gateway (een apparaat om je CV ketel aan te kunnen sturen) dat daar een 220uF voor en een 100uF na een LDO zat. Die LDO zette 24V om naar 5V voor een ESP-devboardje. Al komt die 24V direct uit een voeding en is daarmee wellicht stabieler is dan voeding van de rails voor mijn wagon.

[Mar-Cas]

Begrijp ik dat je 2 ESP's (Lolin D32 ESP32 module & ESP -C3 module) wil inbouwen?

Persoonlijk zou ik zeggen laat die kleine ESP-C3 al het werk doen ik de wagen en houd de lolin ESP32 erbij ,  handhold met de batt aansluiting, als uitlees module! Geen tlf meer nodig

Ik volg je wel, leuk id
Caspar

[Wummeke]

Hi Caspar,

Nee. De huidige iteratie van mijn Tachowagon heeft een Lolin D32 devboard er in zitten. En ik ben een PCB aan het ontwerpen dat een ESP32-S3 gebruikt als kloppend hart.

Als uitlees module zitten er nu al meerdere opties in de code. Het eenvoudigste is op een telefoon of laptop oid via de webbrowser. Maar je kunt ook als een soort API een JSON file opvragen me de meest recente data. En volgens mij had ik ook al MQTT geimplementeerd.

Zelf had ik al iets geknutseld met een schermpje van mijn oude 3D-printer en de JSON file.

[Wummeke]

Ik ben even bij JLC aan het kijken wat het allemaal gaat kosten om een PCB te maken voor de wagon. Bij de stap om de positionering van de componenten te checken, zie ik bij best veel componenten een zwart/wit geblokt vlakje:



Weet iemand wat dat betekend? Naar mijn weten heb ik alleen componenten gekozen die op voorraad waren  (maar goed, dat was een week of wat geleden...)

Oh en klopt het dat er bijna geen basic components meer zijn? Ik moest bijna overal extended components kiezen, wat uiteindelijk 36 euro extra aan fees kost

[Bert55]

ik heb veel ervaring met bij JLC bestelde printen maar 0 ervaring in het laten bestukken...

[Wummeke]

Ik heb weer wat aanpassingen gedaan aan mijn ontwerp. Ten eerste heb ik de USB-poort vervangen voor een UART header. Ik ben toch van plan om eventuele firmware update OTA (over the air) naar de ESP32 te sturen, dus het zal toch niet zo vaak nodig zijn om de print aan te sluiten op de computer. De boot en reset knoppen heb ik wel er op gelaten, dat is gewoon veel gemakkelijker met flashen. Ten tweede heb ik het aantal extended components terug weten te brengen van 12 naar 5. Geen idee waar ik de vorige keer heb zitten kijken, maar nu vond ik wel een hoop basic components. Dat scheelt toch al gauw 20 euro aan componentkosten. De pin headers en de 6N137 soldeer ik zelf er wel op. Die laatste zou ik ook nog weg kunnen laten, als ik toch geen DCC aansturing toevoeg.

Het schema is nu als volgt:


En JLCPCB maakt er dit van:


Ik blijf het gek vinden dat JLC voor weerstand R7, diodebrug D1 en condensator C1 een blokje toont. Zo kan ik toch lastig bepalen of de positie van die componenten goed zijn?

[bask185]

Ze hebben naar het schijnt niet van alles 3D modellen. Ik kom die zwarte witte blokjes ook wel eens tegen. Ze zijn daar trouwens niet achtelijk ofzo, ze kijken wel daadwerkelijk naar hoe wat waar staat en of het past. Ik word wel vaak gemailed dat ze niet zeker weten of de diodes en gelijkrichters goed om staan. Lief bedoeld, maar ik vind het irritant. Ik heb hem vandaag weer.  Handig is het om bij Elco's, diodes, leds en gelijkrichters een extra + en - teken in de silk laag te stoppen. Met name gelijkrichters.

Ten tweede heb ik het aantal extended components terug weten te brengen van 12 naar 5

(met een korrel zout) Not good enough!!  Dit is onacceptabel!!  We kunnen nog meer van jouw geld besparen 

Die Lm2937-5, tenzij je een erg specifieke rede heb om die te nemen, zou ik hem weg doen en iets uit deze lijst kiezen. Die AMS1117-3.3 staat hier ook als AMS1117-5 tussen.


Wat ik overigens heb gedaan, ik heb gezocht op 'LDO' en dan basic en in stock aangevinkt. Als je dan nog meer specificaties nodig heb, kan je die onderste zoekbalk gebruiken en als het van toepassing is

Kun je me vertellen wat je nog meer 'verkeerd' heb gekozen? Volgens mij op die elco na, is de rest zeker weten als basic beschikbaar. En om de een of andere duistere rede zit er een THT optocoupler op? Neem een SOP-8 (wel in 2.54mm pitch) en zoek op dit nummer LCSC: C110020. Dat is degene die je wilt hebben 

Naast basic parts heb je ook de preferred extended parts. Die kan je herkennen aan een blauw duimpje. Die dingen die waren ooit basic of gaan het ooit worden. Hoedan ook rekenen ze niet die 3$ feeder loading fee. Je kan alleen niet specifiek hier op zoeken dus dan moet je basic wel uitvinken.

Normale diodes en een handje vol bruggelijkrichters zijn ook als basic te vinden en weerstanden moet je bijna altijd wel een basic vinden, tenzij je zo'n exotische waarde heb. Zelf gebruik ik meestal 0805 of 0603 weerstanden. Daar hebben ze het er meest van.

Je kan ook je project in een zip folder stouwen en mij toemailen, dan kan ik even meekijken. E-mail staat in dat vlinder icoon, mijn website heeft ook een E-mail die ook binnen komt bij mij.

Dus lets save you some money $.$ 

Mvg,

Bas

[Joz]

Interessant project. Ik heb er zelf ook wel eens over gedroomd.

De ultieme functionaliteit zou volgens mij zijn om de tachowagen te kunnen gebruiken om je locomotieven te ijken.

Bedenk wat een tijdwinst je hebt, als je niet hoeft te wachten tot de locomotief bij lage snelheden de melder aan het eind van je ijkspoor bereikt heeft. Met de tachowagen is voor elke snelheidsstap de werkelijke snelheid binnen enkele seconden bekend!

Dit principe is ook bedacht en uitgewerkt door Hans Tanner, zie https://www.youtube.com/watch?v=u_VjYLT28Q0 "One Minute Speed Profiling"

En die "purplehat" waar hij het over heeft, bevat overigens ook wel erg interessante hardware voor de snelheidsmeting.

[Wummeke]

@Bas, bedank voor de Tips! Ik heb me weer een uurtje zitten vermaken met KiCad vanavond ;-)

Ik heb het aantal Extended parts weten te verminderen tot drie: Alleen de Cap, de diodebrug en de optocoupler. Dank voor de LDO suggesties (de 3.3v die ik in eerste instantie gekozen had was ook extended). De totale extended component fee is nu nog maar €5.34 

De troughhole optocoupler die ik in mijn ontwerp had zitten had ik gekozen omdat ik die nog had liggen. Maar ik heb die nu toch ook vervangen voor de SMD variant die je suggereerde

Inderdaad Jos, het idee is inderdaad dat je altijd en overal langs de baan de snelheid, hellingshoek en verkanting kunt zien!

[bask185]

de diodebrug

(pssst  -> C2488)