Rolbrug 2.01 Waarom Ik had al sinds jaar en dag de bekende koffiemolen rolbrug van Marklin en wilde deze graag vervangen door een goed functionerende oplossing, ook voor automatisch rijden. Dus waarom zoiets niet dan maar zelf maken? Kan dat en welke uitdagingen zijn er dan.
2 Beperkingen Nou ben ik geen atleet als het gaat om mechanica, dus ik moet het vooral hebben van handigheidjes en een vijl en korrel 80 zijn vaak mijn grootste vriend in dit soort dingen. Natuurlijk probeer je netjes te werken, maar het eindresulaat is natuurlijk nooit te vergelijken met dat wat in metaal bewerkt wordt, maar ach, het is een verwoede poging, geen productielijn voor grote aantallen..
Om alvast wat te verklappen over het eindresultaat: het valt nog niet mee om een echt stille rolbrug te maken. Het maakt toch een beetje het geluid dat lijkt op dat van een huis, tuinen en keukenscanner. Heeft trouwens ook wel iets, maar dat terzijde.
Tijdens het optrekken en afremmen, is er op sommige frequenties nog wat bijgeluid, omdat de behuizing resoneert. Mogelijk nog eens aan te vullen met gesampelde geluiden van een echte rolbrug.
Ook heb ik rekening gehouden in deze zoektocht, dat ik een aantal keer moest uithuilen en opnieuw beginnen met een aantal dingen. Geeft niet, want van neerstorten hebben we leren vliegen tenslotte..
3 Eisen Nog voor dat de eerste stappen in uitvoer gezet worden, is het altijd goed om even de eisen op papier te zetten:
Betrouwbaar,
digitale aansturing, ook '
handmatige' aansturing mogelijk,
realistisch optrekken en afremmen.
Betrouwbaar is een breed begrip. Maar het betekent onder andere dat de brug niet te ver door rolt, dus eindafschakeling heeft en bij bijvoorbeeld stroomuitval de brug zelf weer een positie vindt.
In deze brug zijn er vier sporen aan beiden. Elk spoor is aan te kiezen, maar de sporen liggen wel recht tegenover elkaar.
4 Uitvoering 4.1 Algemeen Het geheel bestaat uit twee delen: de rolbrug op de baan en de bak, onder de baan, waarmee de rolbrug via een overbrenging in beweging wordt gezet.
In - ik noem het vanaf nu 'de bak' - zitten een aantal ingredienten:
- de stappenmotor: Een Alibaba ding. Met een spindel. En zo onstaat per stap een nauwkeurigheid van 0,2 mm. Daar ben ik dik tevreden mee.
- Een lichtsluis per spoor dat aangereden kan worden. Is dat nou echt nodig? Eigenlijk niet, want de software telt de stappen wel. Maar voor de calibratie en de zekerheid is het wel extra veilig.
- Een mooie optrek en afremcurve van de motor. Ik gebruik hiervoor een gamma curve.
De brug heeft ook twee lichtsluizen. Deze zijn bedoeld voor het automatisch rijden. Daarnaast geeft de (processor op de) bak een bezetmelding af als deze in beweging is.
Een speurtocht in de rommelbak leverde nog een mooi LCD display op en twee ledmatrixen met de MAX7219's die ik eens van Snoozerman heb gekregen. Daar loopt een leuke animatie mee als de brug beweegt en blokbezet meldingen geven bij automatisch rijden.
4.2 Mechanisch Ik heb een bak van beukenhouten zijkanten en twee kuntstof delen voor de voor- en achterkant. Dat geeft voldoende stevigheid.
In de bak lopen twee geleiders (uit een scanner gehaald) met daarop per geleider twee glijlagers.
Tussen die geleiders loopt de spindel met aan de ene kant de stappenmotor en aan de andere kant een vrijlooplager.
Daarop weer de drager, waar het bovengedeelte op terecht komt van de brug. Op die drager ook weer de koppeling naar de stappenmotor en een geleider die de lichtsluis die per spoor zit aandoet.
De brug zelf is van twee stukken MDF gemaakt die aan elkaar gelijmd zijn met daarin de sparingen voor de kabeltjes. In totaal gaan er 5 draadjes van de brug naar de bak, dus ook die moeten op elegante wijze verwerkt worden, zodat er niks klem loopt.
De verbinding tussen de brug en de bak is met een stukje epoxy. Dat loopt tussen twee hoekprofielen door, en is aan beide kanten voorzien van een lager.
Voor de koppeling aan de bak heb ik een magneet gebruikt, die vangt eventuele speling op.
De bak staat zelf in een houder, die op zijn beurt voorzien is van een laagje (IKEA) kurk, om trilling op te vangen.
4.3 Software De software bestaat uit een paar hoofdblokken:
Aansturing van de stappenmotor. Op zich rechttoe rechtaan: hij gaat vooruit of achteruit. Ik had nog een printje liggen met een LM298 chip, die heb ik gebruikt.
De afstand tussen de blokken is precies 77,50 mm. Dat betekent dat er per spoorwissel 3850 stappen (of een veelvoud daarvan) gezet worden.
Ontvangen van de informatie van de digitale centrale. Op zich via de bekende bibliotheek die er is voor de Arduino.
De kunst echter is om het in Koploper (of elk ander programma) goed aangestuurd te krijgen.
Wat ik als oplossing bedacht heb, is om elk spoor een eigen wisseladres te geven en met van de RG die gestuurd wordt, wordt alleen op de R geluisterd. Dat betekent dat je in bv Koploper een wisselstraat tekent, waarbij alles op rechtdoor staat en alleen het aangekozen spoor op afslaand. Werkt prima!
Verder zitten er 4 drukknoppen op die, je raadt het al, de sporen 1 tot 4 aankiest. In mijn geval zit deze reeks aan knopjes gewoon op de bak (handig voor debuggen..) maar kan natuurlijk ook naar buiten op een paneeltje gebracht worden.
De bezetmeldingen gaan naar een gewone S88 die daar in de buurt zit.
Het display wordt aangestuurd met de I2C bus en toont wat weetjes van wat er op dat moment gebeurt en waar de brug naartoe onderweg is en vandaan komt.
De MAX7219 wordt met een eigen SPI achtig protocol aangestuurd.
De Arduino is de Nano en staat op een soort opsteekprintje waar ook de bekende optocoupler op zit om de koppeling naar de centrale te maken.
5 Automatisch rijdenVoor het automatiseren van het rijden, heb ik in Koploper 9 blokken gemaakt: 4 aan beide zijden en 1 voor de brug zelf.
De sporen hebben ieder een bezetmelder, de brug heeft er 2, in de vorm van een lichtsluis.
Hoe werkt het dan: Er komt een loc aanrijden en stopt in dat blok. De brug komt (indien nodig) aanrollen en de loc trekt op richting dat blok. Direct na het vrijkomen van de eerste bezetmelder, stopt de loc. Vervolgen gaat de brug onderweg naar het bestemmingsspoor en daar aangekomen (al die tijd houdt de bezetmelder op de bak de zaak 'bezet') vertrekt de loc. De tweede melder op de brug is de inrijdmelder van dat blok en de loc remt netjes af (want hij leert remmen) op het eindpunt van het blok.
Dit werkt twee kanten op, dus alle blokken, behalve die op de brug zelf, leert remmen. Mogelijk dat ik later nog iets bijstel met 'aantal cm doorrijden' ga doen, maar dat is nu nog niet gebeurd.
6 Vervolgstappen De scenery moet nog gedaan worden. Het ziet er nu nog wel errug technisch uit.
Ook moet er voor het LCD display en de LED matrix een kastje gemaakt worden, maar ach, ook dat heeft nog even tijd.
Groet,
Leendert
