Autodráhový multifunkční ovladač - AUTODRĂHA ON-LINE / SLOTCARSWORLD.CZ

AUTODRĂHA ON-LINE / SLOTCARSWORLD.CZ - Internetovďż˝ server o autodrďż˝hďż˝ch

ĂšvodnĂ strĂˇnka :: ÄŚlĂˇnky :: Seznam krĂˇtkĂ˝ch zprĂˇv :: DiskuznĂ fĂłrum :: Fotogalerie :: Ke staĹľenĂ :: Odkazy :: VyhledĂˇvĂˇnĂ

December 26 2024 20:27:52

Kalendář

Září 2024

Po	Út	St	Čt	Pá	So	Ne
						1
2	3	4	5	6	7	8
9	10	11	12	13	14	15
16	17	18	19	20	21	22
23	24	25	26	27	28	29
30

Narozeniny:

AVATAR lukowicz

AVATAR kuba s

ZÁVODY

1:32
Porsche Cup
Krušnohorský pohár
Moravská liga
Slovakia Cup

Analog Devices Visual DSP Plus Plus 5.0 download oem buy cheap

POSLEDNÍ ČLÁNKY

Test Corvette C5R Fl...

Aston Martin DBR9 – ...

Test TATRA T602 Tatr...

Porsche 997 RSR od F...

Test TATRA 607/2 (FA...

VW Golf Gr.2 "KAMEI"...

Jak vznikají modely ...

Slotlandia 2011

Dodge Charger 500 od...

Scaleauto Porsche 91...

Flyslot cars Ferrari...

SCX Volkswagen Touar...

SCX Aston Martin DBR9

SCX Aston Martin - p...

GSLOT - Nová značka ...

KLUBY A KROU®ŽKY

AMC Podbaba 132
Česká Třebová
DDM Hradec Králové
MC SRC Most
Praľský klub SCX
SCRC - Praha 7
SRC Brno

KONTAKTY

MEDIA

Autodráhový multifunkční ovladač

Přehled
Jednoho krásného dne mně můj syn řekl, že by chtěl pod stromeček autodráhu, ale protože jsem mněl doma již starou dobrou Českou autodráhu (a nechtěl jsem investovat do nové  ) slíbil jsem mu že spravíme tu starou. A při průběhu spravování jsem se rozhodl že to lehce vylepšíme a dopadlo to následovně.

Vyhodil jsem veškerou původní elektriku a nahradil to plně digitální krabičkou vlastní výroby, která zvládá tyto věci:

1) Nahrazeno původní řízení aut odporem – moderním řízením PWM (Pulse Width Modulation)
2) Ovladače vytvořeny potenciometrem a doplněny jedním tlačítkem , které má převážně funkci brzdy
3) Obě auta lze nezávisle na sobě plně ovládat:
- Plynule ovládat rychlost od minimální po maximální
- Odpojit úplně dráhy od zdroje ( Z-state )
- Zkracovat dráhy – běžné rychlé brzdění
- Reverzovat směr – velmi účinné brzdění
4) Připojení na LCD inteligentní displej – veškeré nastavení , časy, kola vše se zobrazuje přes něj
5) 8 indikačních LED:
- Chyba – i to se někdy stává – pokud nastane nějaká chybička na výkonové části (zatím mně tato situace nenastala)
- Pauza – během závodu nebo tréninku lze vše pozastavit
- Safety – v brzké době bude doprogramován safety mód - tzn. Po srážce můžou hráči pozastavit závod a po přiznání se viníkovi přičte penaltový čas.
- Závod – indikuje závodní režim hry
- Trénink – indikuje tréninkový režim hry
- Jízda – indukuje volný režim používání dráhy (klasika tak jako dřív)
- Auto 1 – indikační LED pro AUTO 1
- Auto 2 – indikační LED pro AUTO 2
6) 5 ovládacích tlačítek:
- Režim – přepíná mezi režimy použití krabičky (Volná jízda, Trénink, Závod)
- Menu – procházení a potvrzování jednotlivých menu (viz dále)
- Nastav, Safety – měnění hodnot v jednotlivých krocích menu, spouštění safety režimu při závodu
- Pauza, Jazyk – Při závodu a tréninku dokáže pozastavit čítání času a ovládání aut, při jakémkoliv jíné činnosti přepíná jazyk ovládání mezi češtinou a angličtinou.
- Reset – návrat z menu, v tréninkovém režimu vymazání průběžných výsledků
7) Dráha pouze doplněna dvěma mechanickými koncovými spínači (pro každou dráhu jeden) na startovní čáře.
8) Velký semafor pro startovní potřeby – lze též využit pro jakékoliv jiné účely
9) Připojení na PC pomocí RS-232C linky (COM port na PC)
10) Napájecí napětí 7 – 30 V DC
11) Dokáže měřit napájecí napětí – možnost provádění korekcí rychlostí na napětí
12) Dokáže měřit odebíraný proud pro každou formuli zvlášť
13) Automatické dojíždění aut na startovní čáru
14) Piezo sirénka

Hardware zařízení
Stěžejními prvky zařízení jsou součástky firmy Freescale, jedná se hlavně o 8 – bitový mikrokontrolér MC689S08AW60 a výkonový prvek H-bridge MC33887 (možná náhrada je MC33886). Ostatní součástky jsou jen doplňkové a pasivní prvky. Deska je navržena jako jednostranná DPS vyrobitelná šikovnějším bastlířem doma nebo jako v mém případě malá levná firma z fólie.

Popis zapojení
Zapojení lze rozdělit do třech bloků a připojených periferií:
- Mikroprocesorová část – kompletní řídící část
- Výkonová část – napájecí napětí, výkonové ovládání aut
- Komunikační část – zajišťuje komunikaci s PC
- Periferie – zapojení ovladače , semaforu a připojení k dráze

Mikroprocesorová část
Základem zapojení je již zmíněný 8 – bitový mikroprocesor Freescale MC9S08AW60, který se výborně hodí pro tenhle účel a to hlavně díky těmto vlastnostem:
- 20 MHz BUS clock - dostatečná rychlost pro účely autodráhy
- 60 KB flash paměti – dostatečná rezerva jak pro kód, tak pro texty i případné ukládání výsledkuů
- 2 KB RAM – prakticky pamětí RAM nejsme omezeni
- 10 – ti bitový AD převodník, 16 kanálů – čtení ovladačů, napájecího napětí, odebíraných proudů
- SCI – sériová linka – komunikace s PC
- SPI – nevyužito
- IIC – nevyužito
- Časovače – 2 nezávislé časovače jeden s 2 kanály, druhý 6 kanálový – využito pro generování přesných časových intervalů (měření času), a druhý pro řízení motorů pomocí PWM (Selectable input capture, output compare, and edge-aligned PWM capability on each channel. Each timer module may be configured for buffered, centered PWM (CPWM) on all channels)
- KBI – přerušení od klávesnice – využito pro připojení spínačů v dráze, tlačítek na ovladačích a tlačítek na krabičce
- Celkově má 54 vstupně/výstupních pinů – možno připojit hromadu signálů. Na všech lze jednotlivě zapnout PULL-UP rezistor
- Programování a odlaďování programu po BDM rozhraní
- Vyrábí se i v 64 pinovém QFP pouzdru – pájitelné doma.

K procesoru jsou připojeny nutné součástky a to krystal, k němu dva kondensátory a jeden paralelní odpor (Y1, C1, C2, R1 ), jeden filtrovací kondensátor (C8) a programovací konektor pro BDM (J1). A to je vše co potřebuje mikroprocesor (dále jen MCU) pro svou činnost, snad jen první 4 komponenty pro zdroj hodinového signálu (Y1, C1, C2, R1 ) by šli odstranit a nechat MCU brát hodiny se svého vnitřního oscilátoru , ale pro větší přesnost byla zvolena možnost externího krystalu.

Indikační LED diody jsou přes rezistory připojeny přímo k pinům MCU (R7-R14, JP1), LED diody jsou umístěny na vrchní straně krabičky proto se na desce nachází jen konektor pro jejich připojení. Diody mají všechny anody spojené a připojené na +5V (VCC). Pro tyto LED diody je využit port F (PTF).

Semafor je připojen úplně stejně jako všechny diody (též rezistory R15-R17), ale aktivní úrovně jsou opačné. Toto je uzpůsobeno pro zapojení uvnitř semaforu. Pro semaforové piny jsem využil část portu E (PTE).

Většina tlačítek (režim, menu, set, reset) je připojena na přímo na port G (PTG), protože je zde vyveden modul KBI (PTG0 – PTG3). Poslední tlačítko na krabičce je zapojeno na obyčejný vstupně/výstupní (dále jen V/V) pin na portu A (PTA7).Na KBI modul jsou též připojeny ovladačové tlačítka brzd (PTD2, PTD3) přes konektory ovladačů (J3, J10) a koncové spínače na dráze (PTD7, PTG4) které jsou připojeny skrze konektor J4. Pouze pro o koncové spínače jsou použity externí PULL-UP rezistory, protože při nastavení KBI modulu na citlivost na vzestupnou hranu se vnitřní odpojí a připojí se PULL-DOWN rezistory,které jsem musel softwarově odpojit úplně. Všechny tlačítka uzemňují signál po stisknutí (tzn. Druhý drát připojen k zemi).

Ovladače jsou připojeny ještě do vstupů AD převodníků na čtení požadované rychlosti. Do analogového signálu je zařazen RC filtr pro omezení šumu ( R2, R3, C3, C4). Ovladače se připojují konektory J3 a J10. Dále je do AD převodníku připojeno vstupní napájení přes odporový dělič (R4, R5) o poměru 1/6. Toto napětí je též filtrováno RC článkem (R6, C6).

Port A je využit pro připojení inteligentního LCD displeje v 4- bitovém komunikačním módu. U konektoru displeje (J5) je umístěn trimr na nastavení kontrastu displeje.

Na připojení RS-232C linky je využito její nejočesanější verze. Jsou připojeny pouze signály RXD a TXD (PTE0 a PTE1).Více při popisu Komunikačního bloku.

Připojení výkonové části je realizováno pomocí pěti signálů pro každou dráhu. A to třech obyčejných V/V signálů Fault_status ohlaseni chyby (PTB4, PTD0), Disable_power přepnutí výstupů výkonových budičů do stavu vysoké impedance (PTB2, PTB6) a PWM_DIR směr aut (PTB5, PTD1). Dále jednoho vstupu do AD převodníku na čtení odebíraného proudu auty (PTB3, PTB7). A nakonec výstupů od kanálů časovače na generování PWM signálu (PTE2, PTE3).

Schéma ve formátu PDF ke stažení

Výkonová část
Výkonová část se dělí na dvě oblasti a to napájení zařízení a ovládání aut.
Zdroj je velmi jednoduchý a skládá se jen z napájecího konektoru ( J7 ), pojistky 4A pomalá ( F1 ), sériové diody chránící proti přepólování napájecího napětí ( D12) a paralelní zenerovy diody na 30 V chránící proti přepětí od napájení ( D13 ). Dále je zde použit velký vyhlazovací kondensátor 4,7mF ( C7 ) , stabilizátor 7805 na +5V pro živení digitální části ( U2 ) a za ním jen filtrovací kondensátor 100nF (C5).

Snad zajímavější je řešení na ovládání aut. Jsou použity H-bridge Fy Freescale MC33887 (MC33886) které dokážou zesilovat logické signály na vstupech až na +40V výstupní úrovně při 5 Ampérech. Každý H-bridge má dva samostatné kanály (možnost reverzace) a má ještě ochrany proti zkratu, podpětí a přehřátí (což tu doufám nehrozí). Pro každou dráhu je použit samostatný H-bridge (možnost reverzace a nezávislé nastavení výstupů na stav vysoké impedance). (Mám i verzi s jedním H-bridge ale není to ono.) Kondensátory jsou skoro všechny filtrovací (C9, C11 – C13, C15 - C18) a dva pro vnitřní nábojové pumpy ( C10, C14). Pro měření výstupního proudu se měří úbytek napětí na rezistorech (R21, R24) připojených do výstupu FB kudy teče poměrová část výstupního proudu.

Schéma ve formátu PDF ke stažení

Komunikační část
Komunikační část je vytvořena jen klasickým MX3232 (jen 100nF kondensátory oproti MAX323 ) převodníkem úrovní (U5) a konektorem na sériový port ( J12 ). MAX3232 je doplněn jen nutnými kondensátory 4 x 100nF (C19 – C22).

Schéma ve formátu PDF ke stažení

Periférie
Periférie jsou velmi jednoduché. Začněme s ovladači. Ty jsou tvořeny jen potenciometrem přibližně 10K a jedním tlačítkem. Tlačítko je připojeno mezi zem (GND) a aktivní vodič „brake“. Potenciometr zapojíme jako odporový dělič , tzn. na jeden kraj připojíme zem a druhý VCC a střed vyvedeme na čtecí vodič „An_ovl“. Všechny potřebné vodiče jsou v konektoru ovladače přítomny.
Dráha je zapojena též velmi jednoduše a to tak že výstupy z výkonového konektoru J6 připájíme na jednotlivé troleje dráhy a koncové spínače připojíme mezi zem a aktivní drát na koncovce J4.

U semaforu máme dvě možnosti:
- Pokud proud jednotlivými diodami nepřesáhne 8mA tak můžeme vše zapojit na přímo se společnou katodou.
- Pokud diody přesahují odběr více jak 8mA pak se nabízí zapojení se společnou anodou. Katody přes spínací MOSFET tranzistory (typ BS170) připojit k zemi a ovládací signály připojit na gaty těchto tranzistorů.

Deska DPS
DPS je navržena jako jednostranná jednoduchá na výrobu a je přímo určena do typu plastové krabičky (UK05AP), která lze lehce koupit . Většina prvků je SMD ale použil jsem co největší kousky , aby šlo vše lehce pájet i doma (velikost 1206).

Schéma ve formátu PDF ke stažení

Petr Gargulák
Rožnov pod Radhoštěm

Pokračování článku je k dispozici zde.

Komentáře

HWSlot dne January 25 2007 10:30:08

Jako pokus o fór by to šlo - jen bod č.9 - com port se už většinou nepoužívá. Chtělo by to předělat na USB nebo Bluetooth

A kdyby to napsalt před pár lety, tak bych mu začal řikat Verne - spoustu nápadů od něj okopírovali při výrobě digitálních drah

Gargy dne January 25 2007 11:17:05
asi jsi nepost5ehl o co jde tady. Zarizeni je typu Stand-alone (bez pocitace). seriovy port je tu jen prookrasu nebo flashovani. Jde o to ze pocitac vubec nepotrebujes.

Gargy dne January 25 2007 11:17:34
Ale moznost tu je.

Mitch dne January 25 2007 12:59:34
Gary já smekám, nejsem sice počítačový ani slaboproudý technik, ale jestli si tohle vymyslel podle sebe tak to opravdu smekám.
Bohužel si ale nemyslím, že by do toho někdo šel. Mluvíš tu o scela jiném, naprosto přesném řízení dráhy což mnoho z nás asi moc zajmat nebude. Tímhle by se dal do jisté míry řídit a kontrolovat výrobní stroj, ale na autodráhu je to až příliš dokonalé. Jo kdyby se jednalo jen o ten systém počítání kol a časomíry společně s tím semaforem, pak by o to jistě zájem byl a nemyslím si že malý. Bouhužel tvuj systém je i řídící a to v zájmu kompatibility nebude žádoucí. Představ si že si chceš jít někam zajezdit a s ovladači na který jseš zvyklí nemůžeš protože všichni ostatní používajá obyčejné odporové nebo diodové. Pro domácí užití určitě super, ale pro další rozšíření někým kdo tomu vůbec nerozumí je to slepá ulička. Každopádně se nám tu člověk tvých kvalit hodí. Vítej

Gargy dne January 25 2007 13:47:25
Je pravda že všichni jsou zvyklí na své straré ovladače a proto je ovladač udělán jen potenciometrem který si každý může zabudovat do svého oblíbeného ovladače. Já se právě chystám vskřísit původní ovladače s novým vnitřkem. Chvála výrobcům lze sehnat krásné tahové potenciometry docela malé.

Valec dne January 25 2007 16:23:11
Moc hezký článek , moc vám fandím , ale bohužel si myslím že 99 % čtenářu vubec nechápe o co kráčí včetně mě .Působý to spiše jako nějaké sci-fi , ale už ted se těším na nějaké to pokračování

SRC ZDAR Valec jun.

vitek dne January 25 2007 18:59:14
Abych pravdu řekl, tak si myslím, že by se z toho daly vyselektovat funkce, které mohou být zajímavé pro všechny
- měření rychlosti
- času
- start
- počítání kol
atd.
Ale sám bych to teda nepostavil.