Piattaforma girevole con Arduino - Norma Fremo GasTT

[Docdelburg]

Compatibilmente con lo scarsissimo spazio a disposizione, provo anch'io a realizzare un moduletto per il Fremo GasTT.
Progetto una piccola piattaforma girevole motorizzata che però abbia la possibilità di ospitare anche locomotive a vapore con relativo tender, che misurano poco più di 200mm tra i respingenti. Non trovando simili misure nelle proposte commerciali, provo a rifare in scala TT quanto già fatto ai tempi in scala maggiore.
Il progetto sarebbe questo, un moduletto con misure 300 x 400 mm con un binario girevole di 210 mm.

Non c'è spazio per binari di sosta e quindi la sua funzione sarà quella di girare semplicemente di 180° le locomotive in arrivo alla stazione di testa adiaccente.
Per le dimensioni ridotte non sono previste gambe di sostegno, anche perchè occorrerà sistemare per bene le apparecchiature di comando negli spazi ridotti del sottoplancia.

La meccanica sarà comandata da Arduino Nano e un motore passo passo di semplice utilizzo.
In attesa che mi arrivi la testata a norma e la base promessa con i tagli laser, inizio a procurarmi tutto il materiale necessario al suo funzionamento.

[IpGio]

Mauro gran bel progeTTo questo modulo a Norma Fremo GasTT, molto utile per il modulare.

Ti seguo con interesse.


IpGio

[MrPatato76]

Con forse 50mm di lunghezza in più ci puoi aggiungere un paio di tronchini …magari con un rifornitore di gasolio..,

[Edgardo_Rosatti]

Idea molto interessante e utile.
Allego un paio di disegni che potrebbero essere di spunto:

Piattaforma diametro 21 metri

Piattaforma diametro 21,5 metri

[Docdelburg]

Ringrazio per i suggerimenti ma, vista la mia attuale situazione abitativa, dovrò volare molto basso....
Il modulo, poi, andrà spedito e quindi necessita di dimensioni contenute e costituzione "robusta", a prova di corriere....
Mi interessa renderlo funzionale, poi magari qualcuno di voi implementerà la scenografia una volta arrivato sano e salvo dalle vostre italiche parti.

[Docdelburg]

Intanto sono arrivati gli ingranaggi e il motore con il suo drive.

[IpGio]

Mauro...

1) la stesura del bus Loconet è prevista per un sensore di occupazione?
2) La gestione con Arduino del movimento della PG è poi possibile da interfacciare con il software di gestione del modulare (Es. RocRail, iTrain ecc.)
3) La rotazione sarà solo oraria o in entrambi i sensi?


IpGio

PS: È possibile allineare il titolo della discussione con le altre della sezione con "Piattaforma girevole - Norma Fremo GasTT"

[Docdelburg]

Mauro...

1) la stesura del bus Loconet è prevista per un sensore di occupazione?
2) La gestione con Arduino del movimento della PG è poi possibile da interfacciare con il software di gestione del modulare (Es. RocRail, iTrain ecc.)
3) La rotazione sarà solo oraria o in entrambi i sensi?

IpGio

1) non prevedo una connessione Loconet anche se l'uso di un sensore di occupazione è assolutamente implementabile agendo sulla connessione elettrica DCC in entrata.
2) è possibile inserire un piccolo decoder, ad esempio tipo Uhlenbrock 67200, che sostituirebbe la pressione del pulsante di rotazione; si potrebbe quindi comandare la rotazione da software allo stesso modo in cui si comanda un deviatoio.
3) la rotazione sarà una volta oraria e la volta successiva antioraria; l'uso di un solo pulsante principale permette questo avvicendamento grazie ad automatismi meccanici che gestiscono anche l'inversione di polarità sul binario rotante.

[gavinca]

Molto interessante, attendo gli sviluppi per capire meglio come realizzerai il tutto.

[Docdelburg]

Il funzionamento si svolge secondo questo schema, che vado a illustrare:

Arduino Nano è il processore a cui è collegato il driver L298N che a sua volta gestisce il motore passo passo. A comandare il movimento del motore ci sono tre pulsanti; uno principale, che fa ruotare la piattaforma di 180° sia in un senso che nell'altro e due pulsanti minori che muovono il motore di un solo passo per volta, da usarsi solo all'inizio della sessione di esercizio, per allineare il binario ruotante a quello fisso di entrata/uscita. Questo perchè, quando il tutto non è alimentato, il motore passo passo è libero di muoversi.
Sulla faccia inferiore del piatto girevole c'è uno spessore posto in modo che, negli ultimi passi di una rotazione in senso orario, si attivi un interruttore a leva; questo interruttore attiva a sua volta tre relè monostabili.
Due relè servono a invertire la polarità del segnale DCC sul binario rotante mentre il terzo relè sposta il contatto del pulsante principale sul comando "rotazione antioraria".
In questo modo, usando un solo pulsante, la rotazione sarà di volta in volta in senso orario e quindi antiorario; e la polarità del binario rotante sarà in fase con il binario di entrata/uscita senza necessità di moduli elettronici.
La sequenza di rotazioni di volta in volta contrarie risolve il problema del possibile attorcigliamento dei fili, col segnale DCC, che vanno al binario rotante ed evitano che minime imperfezioni di allineamento si moltiplichino girando sempre nello stesso senso di rotazione richiedendo una correzzione dell'allineamento in corso di esercizio.
Si sfrutta quindi il movimento meccanico per la gestione della polarità e per semplificare il funzionamento, limitandolo ad un unico pulsante.
Ci sono poi due ventole che provvedono ad evitare il surriscaldamento del motore passo passo e del driver L298N, elementi che sono sempre attivi, quando alimentati, ma che si scaldano parecchio.

Nel frattempo è arrivato Arduino Nano con la sua basetta, molto comoda per eseguire i collegamenti elettrici.

[Edgardo_Rosatti]

Per evitare surriscaldamenti e l'uso di ventole l'ideale è questa semplice accoppiata motore/driver:
https://www.amazon.it/Aihasd-28YBJ-48-4 ... 258&sr=8-7

É un classico usato anche nei kit Arduino.

[Docdelburg]

A dire il vero ce l'ho già in casa.....era proprio nel kit iniziale di Arduino, comprato anni fa, e non l'ho mai usato perchè pensavo fosse deboluccio.
Che dici Ed, provo a usare questo che funziona a 5V rispetto al Nema17 a 12V?
Tra le altre cose leggevo che ha anche i passi frazionati per una migliore regolazione.....si setta addirittura a 2048 passi per una rivoluzione rispetto ai 200 del Nema 17.

[Edgardo_Rosatti]

Provalo, io mi sono trovato benissimo per la piattaforma del modulo FIMF; è silenzioso, non scalda e puoi alimentarlo con i 5 Volt di Arduino.
Puoi sempre usare quello che hai acquistato se non ti soddisfa.

[gavinca]

Anch'io ho usato con soddisfazione il kit indicato da Ed, in fondo non avrà un uso intensivo: ogni tanto mezzo giro di piattaforma.
La cosa che non mi piace sono i 4 led che si accendono in sequenza con conseguente effetto disco music

[Edgardo_Rosatti]

Anch'io ho usato con soddisfazione il kit indicato da Ed, in fondo non avrà un uso intensivo: ogni tanto mezzo giro di piattaforma.
La cosa che non mi piace sono i 4 led che si accendono in sequenza con conseguente effetto disco music

Sono comunque utili monitor del driver ULN2003 che indicano il pilotaggio delle bobine del motore passo passo.

[Docdelburg]

Ho provato a far funzionare con sketch similari i due tipi di motore passo passo e ne ho tratto, per ora, alcune conclusioni che però andranno poi verificate nella pratica sulla piattaforma.
I due motori, come risulta dai post precedenti, sono:
1) un motore tipo Nema 17 con driver L298N (alla sinistra nell'immagine)
2) un motore 28BYJ-48 con driver ULN2003 (alla destra nell'immagine)

- il driver del motore Nema 17 funziona a 12V DC mentre il driver dell'altro funziona a 5V DC. Usando il motore numero 2 occorre quindi prevedere un modulo per ridurre la tensione da 12 a 5V.
- il driver L298N e il motore Nema 17 scaldano molto durante l'esercizio, anche se fermi, e necessitano di una buona dispersione del calore, meglio se garantita da piccole ventole elettriche, cosa che invece non succede con il driver ULN2003 e relativo motore.
- il motore Nema 17 compie 200 passi per una rivoluzione completa mentre il 28BYJ-48 ne compie 2048, motivo per cui con il secondo si ha una maggiore precisione nel definire il punto di arresto.
- il perno del motore Nema 17 è assolutamente solidale con i meccanismi interni mentre quello del 28BYJ-48 ha un leggero gioco, ma non so se questo dipenda da un difetto del motore in mio possesso. Dovrò valutare se questo gioco ha un effetto trascurabile o meno sulla posizione finale della piattaforma, considerando anche la demoltiplicazione degli ingranaggi.
- disponendo di poco spazio utile sottoplancia, occorre considerare che il Nema 17 con il suo driver e le due ventole di raffreddamento occupano sicuramente più spazio.
- come anticipato, i due motori compiono gli stessi movimenti con minime variazioni di istruzioni nei relativi sketch per Arduino.

Non mi resta quindi che attendere di fare una serie ripetuta di prove sulla piattaforma per vedere se il motore 28BYJ-40 e relativo driver siano preferibili al Nema 17 con L298N di cui ho esperienza diretta e positiva.

[Docdelburg]

In questi giorni mi è arrivata la base tagliata al laser e la testata di dimensione ridotta. Ringrazio Flavio e Loredano per l'assistenza.

Ora mi procurerò i tre listelli per completare il perimetro del modulo.

Nel frattempo ho iniziato praticando i fori da 3,2 mm nella base giratoria per il suo fissaggio. In realtà servirebbe come base di appoggio per un piatto girevole da mettere sulla tavola per meglio distribuire salse e condimenti ai commensali. Ho praticato quattro fori sull'anello esterno per fissare la parte circolare di legno con viti e otto fori per fissare l'anello interno ai supporti, barrette metalliche, che la fisseranno alla faccia inferiore del piano. I fori doppi dell'anello interno, fatti in corrispondenza di ogni piedino gommoso, servono, a mio avviso, a mantenere la base il più orizzontale possibile rispetto al piano.

[Docdelburg]

Aggiornamento dei lavori.
Dopo aver faticato un pò per centrare correttamente la base giratoria e il suo fissaggio al piano di legno, così che la parte circolare possa ruotare senza ostacoli, ho iniziato ad assemblare la struttura del modulo. Il passaggio successivo sarà fissare la testata.

[Docdelburg]

Nei giorni scorsi ho eseguito una serie di prove con i due motori a disposizione per muovere la parte circolare e sono arrivato a queste due conclusioni:
- il motore Nema 17 è rumoroso, tiene bene la posizione, ma sia il motore che il driver scaldano moltissimo. I 200 passi fanno aggiustare la posizione iniziale in modo un pò approssimativo.
- il motore 28BYJ-48 è silenzioso, non scalda anche dopo un uso prolungato, i 2048 passi permettono di aggiustare la posizione in modo accuratissimo, ma il fatto che l'asse del motore abbia un certo gioco, cosa già lamentata in un post precedente, non permette un allineamento corretto dopo la rotazione.

Nel dubbio che il motore 28BYJ-48 in mio possesso potesse avere un difetto, ne ho acquistati altri due per ulteriori prove.
Oggi sono arrivati i due nuovi motori che infatti non lamentano il gioco dell'asse come nel motore precedente e le prove fatte hanno dato ottimi risultati.
Seguendo quindi i suggerimenti di Edgardo e Carlo, procederò senza ulteriori dubbi utilizzando questo piccolo motore.
Nelle prove ho tarato il numero di passi necessari (7124) per completare una rotazione esatta di 180° e ho aumentato a 2 passi per volta il movimento di aggiustamento della posizione, perchè un solo passo era quasi impercettibile.
Posto, a beneficio degli interessati, lo sketch usato.
Sono previsti 4 pulsanti, due che muovono il motore di 2 passi in direzione opposta, per aggiustare l'allineamento dei binari ad inizio sezione di gioco, e 2 che muovono di 7124 passi sempre nelle due direzioni, per compiere la rotazione di 180°.

A disposizione per ulteriori spiegazioni relative allo sketch.

[Edgardo_Rosatti]

Programma semplice, pratico e pulito per l'utilizzo intelligente del piccolo ed economico motore + driver in oggetto.
É quello che serve per un modellista ferroviario.

Ottimo l'inserimento dei pulsanti per ruotare la piattaforma di 180° in un colpo solo e di quelli per la regolazione fine del piatto; l'unica
cosa che mi sento di suggerire è l'inserimento di commenti nel listato come aiuto.

Non te l'ho ancora detto, ma la meccanica del modulo è fatta veramente bene.

Sarebbe bello fare in futuro un articolo per il blog GASTT Lab.

[Docdelburg]

Grazie Ed, provvedo subito ad illustrare il significato dei vari elementi dello sketch.
Inserire i pin utilizzati dallo stepper con un ordine non sequenziale permette di sfruttare il numero massimo dei passi, 2048, dividendo in 4 i passi normalmente presenti (per questo si leggano le istruzioni presenti in rete riguardanti il motore 28BYJ48).
Per la rotazione di 180° della parte circolare, la combinazione di puleggia, corona e dimensioni della circonferenza di questo manufatto, sono necessari 7124 passi.
La presenza di due pulsanti che spostano di soli 2 passi la parte rotante serve, all'inizio di una sessione di gioco, ad allineare perfettamente il binario rotante con il binario fisso di accesso.
Questo perchè il motore passo passo, non alimentato, gira liberamente. La scelta dei 2 passi invece che 1 è dovuta al fatto che, trattandosi di passi molto ridotti, il movimento appena percepibile lo si ha solo con 2 passi (che ricordo essere ciascuno un 1/4 di passo normale).

Come si verdà in seguito, la parte circolare ruoterà una volta in senso orario e una volta in senso antiorario e questo grazie ad un solo pulsante il cui comando sarà deviato, in automatico, alternativamente sulla rotazione oraria e antioraria di 180°. Saranno invece presenti i due mini pulsanti per l'aggiustamento iniziale, ciascuno con il proprio verso di rotazione.

[Docdelburg]

Oggi fissaggio del motore alla traversa e completamento prove di funzionamento.

[Edgardo_Rosatti]

Perfetto, grazie per la delucidazione. In effetti è anche abbastanza semplice.
Molto ben fatto anche l'accoppiamento del motore con la meccanica.

[Docdelburg]

Mi devo rimangiare quanto detto negli ultimi post; questi motori 28BYJ48 non tengono la posizione in modo soddisfacente.
Presentano tutti e tre, quelli in mio possesso, un leggero gioco dell'asse rotante col risultato che spesso da soli o anche per piccole variazioni di attrito, come ad esempio muovere la leva di uno switch, producono una minima irregolarità nella ripetizione del punto di arresto.
Mi spiego: non avendo un fermo specifico meccanico, devo fare conto con la tenuta degli ingranaggi e quindi della puleggia del motore in primis. Con il motore Nema 17 questo avviene con precisione e posizione della puleggia bloccata a fine rotazione; sempre preciso e ripetitivo. Con i motori 28BYJ48 c'è sempre un pò di gioco, una leggera rotazione libera della puleggia alla fine della rotazione con conseguente allineamento spesso imperfetto delle rotaie.
Peccato perchè il Nema 17 è piuttosto rumoroso e, insieme al suo driver, avrà bisogno delle ventole di raffreddamento. Meglio comunque, a mio avviso, una rotazione rumorosa ma precisa che una rotazione silenziosa ma che spesso necessita di piccole correzioni.

Nel frattempo ho fulminato un Arduino Nano sbagliando cavo elettrico per comandare, con un contatto, una rotazione di prova; era un positivo a 12V invece che a 5V......

[Edgardo_Rosatti]

Mi spiace.
Nella mia piattaforma funziona bene e senza giochi; ho usato degli ingranaggi in plastica recuperati da una vecchia stampante a getto d'inchiostro HP.
Qui c'è la discussione con qualche foto con gli ultimi interventi:
MODULI "piattaforma girevole" e "ultimo casello" - Fonte www.scalatt.it/forum

Per Arduino fulminato se hai applicato 12V su qualche porta o sul pin 5V non c'è scampo, mentre se è un problema sul regolatore basta sostituire
quello e/o il diodo vicino ad esso.