WiFi DCC Command Station สำหรับ Model Railway: 5 ขั้นตอน

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:02

อัปเดต 5 เมษายน 2021: ส่วนประกอบร่างใหม่และ mod เป็นวงจร ร่างใหม่: command_station_wifi_dcc3_LMD18200_v4.ino

ระบบ DCC ใหม่เอี่ยมที่ใช้ WiFi เพื่อสื่อสารคำแนะนำ ผู้ใช้ 3 คนของคันเร่งโทรศัพท์มือถือ/แท็บเล็ตอาจใช้ในรูปแบบที่เหมาะสำหรับทางรถไฟจำลองทั้งในบ้านและในคลับ

วงจรอิเล็กทรอนิกส์ที่ง่ายมากให้สัญญาณ DCC และกำลังสำหรับแทร็ก อย่างไรก็ตาม แอปใช้งานได้จริง ! คอมพิวเตอร์ในโทรศัพท์ของคุณถูกใช้งานอย่างเต็มที่โดยการสร้างรหัสที่จำเป็นในการสร้างชุดคำสั่งแต่ละชุด ซึ่งจะทำให้งานของไมโครคอนโทรลเลอร์ง่ายขึ้น !

แอพมีให้ที่ 8.49 ปอนด์ใน Play Store 'Locomotive DCC 3 WiFi'

- ต้องติดตั้งแอพนี้ในอุปกรณ์ที่ใช้ Android 7 ขึ้นไป

สถานี DCC Command ที่สอดคล้องกับ NMRA ที่ง่ายที่สุด !! ดูรายการคุณสมบัติด้านล่าง !

เหมาะสำหรับตัวถอดรหัสที่เข้ากันได้กับ NMRA มาตรฐานเช่น Bachmann, Lenz, Atlas, Hornby เป็นต้น

คุณสมบัติประกอบด้วย: ผู้ใช้สูงสุด 3 คนบนโทรศัพท์หรือแท็บเล็ต Android (มีประโยชน์สำหรับสมาชิกคลับ) การระบุตำแหน่ง loco 4 หลักProgramme on the main (PoM)ประกอบด้วยการควบคุมการควบคุม 1 ถึง 50 locos ไดรฟ์สูงสุด 12 OO/HO locomotivesShort circuit protectedตัดไฟเกินอัตโนมัติไฟและทิศทางการทำงาน 1 ถึง 28ผลลัพธ์ / คะแนน / อุปกรณ์เสริมสูงสุด 255 คู่ของเอาต์พุตการตั้งชื่อ locos แบบกำหนดเองของคุณเปลี่ยนฟังก์ชั่นใด ๆ เป็นสวิตช์เปิด/ปิดชั่วขณะ แอพมีชื่อเรื่องที่แก้ไขได้ การมองเห็น และตัวเลือกชั่วขณะบนปุ่มฟังก์ชั่น 28 ปุ่ม แอพมีแถบความเร็ว 4 อันบนหน้าจอสำหรับการควบคุม 4 locos ที่ เวลาเพิ่มความเร็วสูงสุดสำหรับแต่ละ loco เลือกแหล่งพลังงาน DC เพื่อให้เหมาะกับขนาดที่ใช้ (Z/N/OO/HO/O) 14v ถึง 16v

ส่วนรายการ:

1 ปิด ESP32 S บอร์ดพัฒนา 2.4GHz WiFi + เสาอากาศ Bluetooth CP2102 โมดูล

หมายเหตุ: ดูไดอะแกรมพินเอาต์สำหรับการกำหนดค่าอุปกรณ์ที่ถูกต้องสำหรับการออกแบบ PCB นี้

1 จาก Arduino Pro Mini Atmega328P 5V/16M

1 ปิด LMD18200T H-bridge IC

1 ปิด 0.1 โอห์ม 2W ตัวต้านทานแบบฟิล์มโลหะ (11.5 มม. x 4.5 มม.)

ลด 7 ตัวเก็บประจุ 0.1uf

หมายเหตุ: ไม่จำเป็นต้องใช้ตัวต้านทาน 10k ถัดจาก 4.7k สำหรับเวอร์ชัน WiFi

1 ปิด 470 โอห์ม (แทนที่ 10k ถัดจากตัวต้านทาน 0.1 โอห์ม

1 ปิดตัวต้านทาน2k8Ω (อาจเป็น 2.2k หรือ 2.7k หรือ 2.8k)

2 ปิด 180Ω ตัวต้านทาน

1 ปิดตัวเก็บประจุ 10 ยูเอฟ 25 โวลต์;

1 ปิดตัวเก็บประจุ 220 ยูเอฟ 16 โวลต์;

1 Phoenix Contact MKDS 1/2-3, 5 ขั้วต่อ PCB แบบสกรู 2 ทาง 13.5A 200V 3.5 มม

1 ตัวต้านทาน 4.7kΩ

1 L7805 CV IC ตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้าบวกพร้อมฮีทซิงค์ 1 ตัว TO 220 สไตล์สำหรับ L7805

หมายเหตุ: เครื่องปรับลม 5v นี้จะร้อน เว้นแต่จะใช้แผ่นระบายความร้อนเพียงพอ

อาจจำเป็นต้องติดตั้งสิ่งนี้จากภายนอกจาก PCB ด้วยการเชื่อมต่อสายไฟ

2 ปิด 15 พินหัวหมุดขอบหมุดตัวเมีย Strip 0.1 2.54mm

2 ปิด 12 พินหัวหมุดขอบหมุดตัวเมีย Strip 0.1 2.54mm

1 ปิด 6 ขา 2.54 มม. PCB Universal Screw Terminal Block

1 ออก Zener Diode 4.7V 0.5 watt หรือ 3.6v 0.5 watt

ลวด

แหล่งจ่ายไฟ `:

อย่าใช้ตัวควบคุมรถไฟกระแสตรงเนื่องจากไม่มีแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงที่แท้จริง

รุ่น 15V 2 แอมป์พร้อมปลั๊ก 2.1 x 5.5 มม. ค้นหารายการ eBay # 401871382681

ขั้นตอนที่ 1: เจาะลึกคุณสมบัติ ESP32 และการใช้งานกับ Arduino IDE

เมื่อไม่กี่ปีที่ผ่านมา ESP8266 ได้นำโลก IoT ที่ฝังตัวมาโดยพายุ ด้วยราคาต่ำกว่า $3 คุณจะได้รับไมโครคอนโทรลเลอร์ที่ตั้งโปรแกรมได้และเปิดใช้งาน WiFi ซึ่งสามารถตรวจสอบและควบคุมสิ่งต่าง ๆ ได้จากทุกที่ในโลก ตอนนี้ Espressif (บริษัทเซมิคอนดักเตอร์ที่อยู่เบื้องหลัง ESP8266) ได้เปิดตัวการอัพเกรดที่ชาร์จพลังสูงที่สมบูรณ์แบบ: ESP32 เป็นผู้สืบทอดต่อจาก ESP8266; ไม่เพียงแต่รองรับ WiFi เท่านั้น แต่ยังมีคุณสมบัติ Bluetooth 4.0 (BLE/Bluetooth Smart) ซึ่งสมบูรณ์แบบสำหรับโครงการ IoT เกือบทุกโครงการ

ESP32 ผสานรวมตัวรับส่งสัญญาณ Wi-Fi 802.11b/g/n HT40 เข้าไว้ด้วยกัน จึงไม่เพียงแต่สามารถเชื่อมต่อกับเครือข่าย WiFi และโต้ตอบกับอินเทอร์เน็ตเท่านั้น แต่ยังสามารถตั้งค่าเครือข่ายของตนเองได้ ทำให้อุปกรณ์อื่นๆ สามารถเชื่อมต่อได้โดยตรง มัน. ESP32 รองรับ WiFi Direct เช่นกัน ซึ่งเป็นตัวเลือกที่ดีสำหรับการเชื่อมต่อแบบ peer-to-peer โดยไม่จำเป็นต้องใช้จุดเชื่อมต่อ WiFi Direct นั้นตั้งค่าได้ง่ายกว่าและความเร็วในการถ่ายโอนข้อมูลก็ดีกว่า Bluetooth มาก นอกจากนี้ ชิปยังมีความสามารถ Bluetooth แบบสองโหมด ซึ่งหมายความว่ารองรับทั้ง Bluetooth 4.0 (BLE/Bluetooth Smart) และ Bluetooth Classic (BT) ทำให้ใช้งานได้มากยิ่งขึ้น อเนกประสงค์

ในโปรเจ็กต์นี้ ฉันใช้เฉพาะความสามารถ WiFi เพื่อสร้างเซิร์ฟเวอร์ภายในสำหรับสถานีคำสั่ง DCC เพื่อสื่อสารกับแอป Android

ตามทฤษฎีแล้ว เป็นไปได้ที่จะใช้โมดูล ESP เท่านั้น อย่างไรก็ตาม รหัสการสร้างนาฬิกาที่ต้องการนั้นแตกต่างอย่างสิ้นเชิงจากรหัสนาฬิกา AVR ที่ใช้ใน Arduino Pro Mini ฉันฝากงานนี้ไว้กับผู้อ่านคนอื่นที่นั่น!

การเชื่อมต่อระหว่าง ESP32 และ Arduino นั้นง่ายมาก - ดูแผนภาพวงจร RX, TX จาก Pro Mini เชื่อมต่อกับ Rx2, Tx2 ของอุปกรณ์ ESP สังเกตการใช้ตัวต้านทานเพื่อลดระดับสัญญาณเป็น ESP32 เนื่องจากใช้ได้เฉพาะระดับ 3.3v เท่านั้น

ขั้นตอนที่ 2: แผนภาพวงจรและ PCB

วงจร Arduino เหมือนกับที่ใช้ในเวอร์ชั่นบลูทูธ ฉันได้เพิ่มซ็อกเก็ตเพื่อติดตั้ง ESP32 แทนโมดูล BT PCB นี้พร้อมขายบน eBay แล้ว Arduino ต้องเป็นรุ่น Pro Mini ATmega 328 16MHz 5v

ESP32 ทำหน้าที่เป็นเซิร์ฟเวอร์ WiFi รับข้อมูลจากแอป WiFi_DCC และส่งข้อมูลนี้ไปยัง Arduino ผ่านพิน TX2 ข้อมูลใด ๆ ที่กลับไปที่แอพจะถูกส่งผ่านพิน RX2

ตัวต้านทานความรู้สึกกระแส 0.1 โอห์มจะตรวจจับสภาวะโอเวอร์โหลดและไฟฟ้าลัดวงจร ซึ่งจะตั้งค่าระบบจนกว่าจะได้รับสัญญาณรีเซ็ต

LMD18200T h-bridge แปลงแพ็กเก็ต DCC ให้เป็นรูปคลื่นไฟฟ้ากระแสสลับที่จ่ายไฟและข้อมูลให้กับแทร็ก

หมายเหตุ: ตัวควบคุม 5 โวลต์ในแพ็คเกจ TO-220 จะร้อนขึ้นเมื่อเปิดเครื่องโมดูล ESP32 (สูงสุด 200 mA) ดังนั้นจึงต้องใช้ฮีทซิงค์

ขั้นตอนที่ 3: ESP32 Node MCU Sketch

อัปเดต 2020-11-30 - โปรดใช้ร่างใหม่ที่แนบมา 'DCC_WiFi_v3.ino'

อัปเดต 17/7/2020 - โปรดใช้ร่างใหม่ที่แนบมา 'DCC_WiFi_v2.ino'

ภาพร่างนี้ตั้งค่าเซิร์ฟเวอร์ในพื้นที่ของคุณและรับการอัปเดตจากแอพบนอุปกรณ์ Android ของคุณ การสื่อสารเป็น 2 วิธีในการอนุญาตให้รายงานข้อมูลปัจจุบันที่ดึงโดยระบบกลับไปยังแอป

ไปที่ลิงก์ GitHub เพื่อรับไฟล์ไลบรารีที่จำเป็นที่นี่

ต้องตั้งโปรแกรม ESP32S ผ่าน Arduino IDE ไปที่ Tools, Board และเลือก Node32S หรือ NodeMCU-32S จากรายการ

ไปที่เครื่องมือ พอร์ต และเลือก /dev/cu. SLAB_USBtoUART

นั่นคือตัวเลือกใน Apple MacBook Air ของฉัน - สิ่งที่คล้ายกันบนพีซีที่ฉันจินตนาการได้

Arduino Sketch 'DCC_WiFi_v1.ino' ต้องการไฟล์ไลบรารีเหล่านี้:

// สำหรับแอป 'LocoMotive WiFi Controller'

// สร้างจุดเชื่อมต่อ WiFi และจัดเตรียมเว็บเซิร์ฟเวอร์ไว้

#รวม "WiFi.h" #รวม "WiFiClient.h" #รวม "WiFiAP.h"

const char *ssid = "DCC_WiFi"; // ต้องตรงกันในการตั้งค่าอุปกรณ์ Androidconst char *password = "123456789"; // ต้องป้อนเมื่อเลือก ssid ด้านบน

เซิร์ฟเวอร์ WiFiServer(80);

ขั้นตอนที่ 4: Arduino Pro Mini Sketch

อัปเดต 5/4/2021 - โปรดใช้ร่างใหม่ที่แนบมา 'command_station_wifi_dcc3_LMD18200_v4.ino'

อัปเดต 24/3/2021 - โปรดใช้ร่างใหม่ที่แนบมา 'command_station_wifi_dcc3_LMD18200_v3.ino'

ในการโหลดภาพสเก็ตช์บน Arduino Pro Mini คุณต้องมีอะแดปเตอร์ USB- TTL เช่น CH340 ที่มีจำหน่ายบน eBay หรือบนเว็บไซต์ Hobby Components:https://hobbycomponents.com/usb-interface/586-ch34…

ขั้นตอนที่ 5: แอป WiFi_DCC

แอพนี้มีอยู่ใน Google Play Store ที่นี่ 'LocoMotive DCC 3 WiFi'

แอพนี้มีอยู่ใน Google Play Store ที่นี่ 'LocoMotive DCC 2 WiFi'

สามารถโหลดแอปลงในอุปกรณ์ Android ได้มากกว่าหนึ่งเครื่องเพื่อให้มีการควบคุม DCC หลายเครื่อง

หมายเหตุ: แอปทำงานได้ดีบน Android 7 แต่ใน Android 9 ขึ้นไป คุณต้องปิด "ข้อมูลมือถือ" ในการตั้งค่าโทรศัพท์

คุณอาจต้องเปิด GPS ในการตั้งค่าตำแหน่งของอุปกรณ์ของคุณ

นอกจากนี้ คุณต้องคลิกปุ่มรับ WiFi สองสามครั้งเพื่อเชื่อมต่ออย่างมีประสิทธิภาพ