Omsider har jeg begynt å prøve meg på å bruke Arduino. Det er litt skummelt med slik tett og kompakt elektronikk for en som lærte elektronikk gjennom løse transistorer og bare enkle CMOS-porter på 1970-tallet. Så da trodde jeg også at jeg kunne litt basic transistorkoblinger, men jeg har råkt på en liten utfordring som kanskje noen av de mer oppdaterte innen "The Art of Electronics" (jeg har boka med den tittelen av Horowitz & Hill, som har vært til mye hjelp).
Jeg fikk nemlig Arduinonen til å spille ganske fort, og det første programmet ble skrevet etter en tutorial på YouTube: en blinkende LED. Det er jo akkurat slitk vi kan ha bruk for på MJ, så jeg ville gå et skritt videre ved å få denne til å la Skala Designs utmerkede signaler blinke.

Utfordringen, som jeg trodde var enkel å løse, er at utgangene på Arduino Due ligger mellom 0 og 3,3 V, mens Skala Designs signaler drives med +12 V DC: Men signalene er viselig innrettet slik at ledniingene til LED i signalene skal jordes for å lyse. 12 V ligger altså konstant på signalet, og så må man framskaffe jording (0 V) for å signalet til lyse. Men man kan ikke bare sette ledningene fra signalet rett på kortets utgang, for da vil spenningen over LED i signalet variere mellom 12 og 9 V, samt at det er advarsel i Arudino-dokumentasjonen på at portene ikke må ha større spenning på seg enn 3,3 V, og selv om det forsvinner litt spenning fra 12 V gjennom lysdioden og antagelig en seriemotsand, tok jeg ikke sjansen på det. Dessuten ville forskjellen på 12 V og 9 V ikke være nok til at signalet slukker helt.
Så da tenkte jeg at Arduino-porten kunne drive en transistor i open collector modus,  for den koblingen skal teoretisk kunne jorde hva som helst eller la være å jorde. Da tenkte jeg at det ville lys eller ikke-lys. Manualen sier at utportene kan gi mellom 3 og 15 mA, så ved litt konservativ beregning satte jeg en seriemotstand mellom porten og basen på transistoren på 1K (U=RI  3,3 = 1000 x 0,0033) som skal gi maks 3,3 mA.
Dette fungerte nesten helt perfekt. Lyset blinker i signalet, men det slukker ikke helt. La oss si at det er 20 % lys igjen når den skulle vært helt slukket. Problemet er ikke at transistoren ikke går nok i metning, for signalet lyser opp helt ok, men transistoren slukker ikke altså helt. Jeg prøvde meg med en pull-up motstand på 2k2 collectorutgangen mot 12 V for å dra spenningen opp mot 12 V, uten at det syens å ha noen effekt.
Her er koblingsskjemaet. Hva kan jeg gjøre for å få slukket lyset helt når det skal være slukket?


Her er også et videopptak av det blinkende signalet:
https://youtu.be/r-yBk8eIhKk

Hei,

Gratulerer med Arduinoen.  Et par tips :

1. Jeg anbefaler deg å vurdere å kjøpe en Arduino Uno med DIL / prosessor i sokkel, også.  Den er mye rimeligere, og prosessoren kan byttes ut hvis/når du gjør en feilkobling og brenner inn/utgangen. En ekstra løs Arduino UNO prosessor koster 20 - 40 kroner.  Hele korten ca  kr 150 i Norge.

2.  Hvis du skriver mye (Hundrevis av ganger pr. sekund) til Serieporten (Serial .print) kan du få problemer med at ikke PC får kontakt med kortet, slik at du ikke får porgrammert den.  Pass derfor på å bruke DELAY etter skriving,

2. Jeg har styrt signalene direkte fra Arduino UNO (5 Volt) og Chipkit UNO (3.3 Volt).  Jgg styrer de da ved å  trekke utgangen mot 0 Volt.  Jeg er fornøyd med lysstyrken uten å bytte motstand i signalet. 

3. Det bør vel også gå greit å  mate signalene med 5 volt.  Spenningsfallet over LED vil vel redusere spenningen til ca 3.5 Volt - Dette har jeg ikke testet, så ingen garantier her. (Chipkit UNO er 5 Volt tollerant, selv om den opererer på 3.3 Volt).

4. Arduino Teensy er alternative kort,  litt færre innganger i forhold til DUE, men de fleste variantene er 5 Volt tollerante, og de koster omtrent halvparten av DUE.  Teensy er kanskje ikke anbefalt som det første Arduino kortet, men kan være greit å vite om.

Da er jeg igang! Prosjektet er å styre signaler og veksler via en modell av et NSI-63 stillverkspanel med riktige funksjoner på stillere. Jeg har gjort dette tidligere ved hjelp av releer. Det tok et halvår og forbruk av ca 50 releer (hadde de liggende), men jeg inser jo at det er betyyyydelig enklere å gjøre logiske endring i software framfor i hardware (releer, diodematriser og ledninger).
Stillerne er koblet til Arduinoen og ca 1/# av LED så langt - nok til å teste ut programmet. Jeg støter stadig på utfordringer som det tar litt tid å komme rundt, men det er jo noe av utfordringen.

Hei,

Min erfaring er at uten direkt feilkobling, blir det sjelden eller aldri fysiske feil på kortet.  Mye vanligere er feil på USB driver på PC, elller overskrevet bootloader på kortet. 

Har du vært inne på file/preferences og satt "show verbose output during" upload.
Da vil du se hvordan den søker etter usb porter.

Har du prøvd en annen usb port på PC'en, en annen usb kabel, En annen PC ?

Sjekk også hva som skal til for å reinstallerer bootloader på DUE kortet - jeg har gjort det på flere forskjellige kort i slike situasjoner men ikke med DUE.

Ser at du har kommet langt med prosjektet ditt, så det er kanskje uaktuelt å bytte til UNO nå, men en mulighet kan være en uno og et servo driver kort.  Da får du 16 ekstra PWM utganger som du kan koble LED til. Dette kortet kan også være lurt sammen med en DUA, fordi du kan få 5Volt ut også da.

https://www.adafruit.com/product/815

Hvis du trenger flere innganger, bruker jeg gjerne en MCP23017 (se bloggen min ang. den).

Fordelene med flere kort er lavere kosrnader når noe går istykker.



Edited by programmeringssporet - 14 januar 2017 at 23:55

JEg har prøvd flere av USB-portene på iMac-en, uten hell. Men når jeg skfitet til en annen maskin til en liten, men nyere, Mac Air fikk jeg kontakt med kortet igjen. Jeg prøvde den så på nytt igjen på den første maskinen, men uten hell, så tilbake til Air-en igjen, og den virket.

Men hvorfor virket det en stund på iMac-en? Kan jeg risikere det samme på den andre maskinen at det virker en stund bare?
USB-kabelen min er litt lang (1,5 m). Kan det være et poeng å prøve en kortere kabel? JEg har effekt av det med eksterne disker, at iMac-en krever kort kabel mens Air-en klare lange kabler. Spenningsfall? Men Arduinoen har også ekstern strømforsyning uten at det gjør noe forskjell om den er på eller ikke.

programmeringssporet wrote: Hei, Jeg tror det viktigste er å unngå å fjerne usb ledningen mellom MAC'en og Arduinoen.

Er det av samme grunn som man alltid bør løse ut eksterne disker o.l. i software og ikke bare fysisk koble de fra USB-en?

Men man jo koble arudnio og usb-ledningen fra når arudinoen skal brukes til det den er tiltenkt og ikke lenger står i utviklingsmodus. Holder det å slå av maskinen, og så koble fra?


Edited by ses - 15 januar 2017 at 22:25

Takk. Da prøver jeg det.

Da blir det kjøpt kort kabel i morgen.

Hei Svein,

Gratulerer,

Jeg syntes det er veldig interessant at også du ble overasket over hvor enkelt/effektivt det er å utvikle på Arduino, sammenlignet med tradisjonelle løsninger.

Jeg håper du vil distribuere koden på en eller annen måte så jeg og andre kan lære av dette, både hvordan Arduino fungerer, men også hvordan et norsk stillverk skal fungere.
God ide å bruke sinus funksjon, jeg lagde en tabell hvor jeg eksperimenterte med forskjellige verdier i en tabell for dimmingen. 

Jeg err også interresant å vite om du bruker Hardware PWM ( analogWrite(pin,cycle) ) SoftPWM eller andre metoder som f.eks. "bit-banging"/ gjør PWM funksjonen rett i programmet.

En litt stilig funksjon som jeg har lagt merke til, er at når et signal skifter fra f.eks. grønt til rødt, skjer dette uavhengig av blinkingen. f.eks. signalet tenner rødt blinkene, et kort
øyeblikk etter skifter det til grønt, slik at det røde blinket blir unormalt kort.  Har du fått til dette ? (dette har jeg sett på en del signaler langs linjen - men ser ut som er borte på nyere signalanlegg ?)

For mitt bruk / hjemmeanlegg er det sansynligvis også behov for å sette stillverk i fjernstyringsmodus, slik at man kan styre dette fra f.eks. JMRI. Har du tanker / behov for dette ?

Forøvrig du bruker 8 prosent av programminnet på DUE.  DUE har 512KB programminne, UNO har kun 32KB, så du hadde kanskje støtt mot taket der.

Fjernstyring. Ja, vi planlegger å kunne fjernstyre stasjonen fra en sentral PC, og JMRI har vært nevnt som løsning. Siden vi (TMJK) har en moderne utgave av C/MRI også liggende, ser vi for oss muligheten og la PC-en styre den, som har utganger og innganger som enten kan kobles direkte opp mot Arduinoer i lokalstillverkene, eller at kanskje også fikser en seriell løsning med en bus langs anlegget. Men tanken er at vi skal ha inn en nøkkelbryter i stillverket som kan sette det enten i lokal eller fjernstyrt modus, slik som i virkeligheten.

Det skal også være en kommunikasjon mellom stillverkene langs banen, slik at man kan bare stille togvei ut på linjen dersom den er ledig, dvs at togvei fra nabostasjonen ikke er lagt. Det er egne blå lamper i virkeligheten som indikerer (nesten) dette. Er togvei lagt fra nabostasjonen vil en blå LED lyse langs sporet på panelet i retning av den stasjonen. Slik sikrer vi sikker togframførsel mellom stasjonene ved bare å benytte stillverkets innebygde forriglinger.

Veldig bra prosjekt.
Håper det kommer en super-artikkel i MJ-bladet om dette.
Om det tekniske har jeg ingenting å komme med, men når TXP betjener stillerapparatet (legger togvei og kanskje også skiftevei) høres en slags surre/ringe-lyd fra stillerapparatet. Denne lyden varer ca. 2-3 sekunder, omtrent den tiden det tar for sporveksler å legge seg i riktig posisjon. Altså, signalene kommer ikke opp med en gang bryterne betjenes, men kommer opp etter ca. 2-3 sekunder.
Om denne lyden (og "forsinkelsen" på 2-3 sekunder) kommer når bare sporveksel-bryterne betjenes er jeg usikker på.

Veldig bra.
Ser frem til artikkel i MJ-bladet, etterhvert.

Ja, da fant du svaret selv. Forsignalet gjenspeiler alltid hovedsignalet, og én grønn i hovedsignaler skal ha gul og grønn i forsignal. Jeg har en slags huskeregel selv, og den er at en grønn er mindre grønt enn to grønne, dvs at man må kjøre saktere, for over avvikveksel er det (normalt) redusert hastighet. Tilsvarende er forsignalet som har gult (varsom) i tillegg til grønt (kjør) kan også forstås som hastighetsdempende: kjør, men med varsomhet.