Estação de comando WiFi DCC para modelo ferroviário: 5 etapas

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:34

Atualizado em 5 de abril de 2021: novo esboço e mod para os componentes do circuito. Novo esboço: command_station_wifi_dcc3_LMD18200_v4.ino

Novo sistema DCC usando WiFi para comunicar instruções 3 usuários de aceleradores de celular / tablet podem ser usados em um layout ideal para modelos de ferrovias domésticas e de clubes

Um circuito eletrônico muito simples fornece o sinal DCC e a energia para a pista, mas o aplicativo faz o trabalho real! O computador do seu telefone é utilizado ao máximo, construindo os códigos necessários para formar cada pacote de instruções, simplificando assim o trabalho do microcontrolador!

Aplicativo disponível por £ 8,49 na Play Store 'Locomotive DCC 3 WiFi'

- este aplicativo deve ser instalado em dispositivos com Android 7 ou superior.

A estação de comando DCC compatível com NMRA mais fácil! Veja a lista de recursos abaixo

Adequado para descodificadores compatíveis com NMRA padrão, e. Bachmann, Lenz, Atlas, Hornby, etc.

Os recursos incluem: Até 3 usuários em telefones ou tablets Android (útil para sócios do clube) Endereçamento de loco de 4 dígitos Programa no principal (PoM) Consiste em controleControle de 1 a 50 locomotivas Direciona até 12 locomotivas OO / HOCurto de circuito protegido Corte de sobrecarga automáticaLuzes e funções de direçãoFunções 1 a 28 Turnout / pontos / acessórios até 255 pares de saídasNomeação personalizada de seus locos Altere qualquer função para interruptores liga / desliga momentâneos O app tem títulos editáveis, visibilidade e opções momentâneas em 28 botões de função O app tem 4 barras de velocidade na tela para controle de 4 locomotivas uma velocidade máxima de adição de tempo para cada locomotiva; Escolha uma fonte de energia DC para se adequar à escala usada (Z / N / OO / HO / O) 14v a 16v

Lista de peças:

1 placa de desenvolvimento ESP32 S 2.4 GHz WiFi + Módulo de antena Bluetooth CP2102

Nota: consulte o diagrama de pinagem para a configuração correta do dispositivo para este design de PCB

1 Arduino Pro Mini Atmega328P 5V / 16M

1 fora do IC da ponte H LMD18200T

1 Resistor de filme metálico 2W de 0,1 ohm (11,5 mm x 4,5 mm)

7 desligado Capacitor 0.1uf

Nota: o resistor de 10k próximo ao 4,7k não é necessário para a versão WiFi

1 desligado 470 ohm (no lugar de 10k próximo ao resistor de 0,1 ohm

1 Resistor 2k8Ω desligado (pode ser 2,2k, 2,7k ou 2,8k)

2 resistores de 180Ω desligados

1 fora do Capacitor 10uf 25v;

1 fora do Capacitor 220uf 16v;

1 Phoenix Contact MKDS 1 / 2-3, 5 Parafuso de 2 vias Bloco de terminais PCB 13,5 A 200 V 3,5 mm

1 Resistor de 4,7 kΩ

1 IC regulador de tensão positiva L7805 CV com 1 dissipador de calor estilo TO 220 para L7805

Nota: este regulador de 5 V ficará quente, a menos que seja usado dissipador de calor suficiente

Pode ser necessário montá-lo externamente a partir do PCB com conexões de fios

Tira de pinos de borda de cabeceira fêmea de 2 fora de 15 pinos 0,1 2,54 mm

Tira de pinos de borda feminina de 12 pinos com 2 pinos 0,1 2,54 mm

1 bloco de terminais de parafuso universal PCB de 6 pinos 2,54 mm

1 diodo Zener 4,7 V 0,5 watt ou 3,6 V 0,5 watt

Arame

Fonte de alimentação:

NÃO use um controlador de trem DC, pois eles não fornecem uma tensão DC verdadeira.

Versão 15V 2 Amp com um plugue de 2,1 x 5,5 mm, procure pelo item eBay # 401871382681

Etapa 1: Visão dos recursos do ESP32 e como usá-lo com o Arduino IDE

Há alguns anos, o ESP8266 conquistou o mundo da IoT incorporada. Por menos de US $ 3, você pode obter um microcontrolador programável habilitado para WiFi, capaz de monitorar e controlar coisas de qualquer lugar do mundo. Agora a Espressif (a empresa de semicondutores por trás do ESP8266) lançou uma atualização supercarregada perfeita: o ESP32. Sendo o sucessor de ESP8266; além de ter suporte para WiFi, também possui Bluetooth 4.0 (BLE / Bluetooth Smart) - perfeito para praticamente qualquer projeto de IoT.

O ESP32 integra transceptor Wi-Fi 802.11b / g / n HT40, para que ele possa não apenas se conectar a uma rede WiFi e interagir com a Internet, mas também pode configurar uma rede própria, permitindo que outros dispositivos se conectem diretamente a isto. O ESP32 também suporta WiFi Direct, que é uma boa opção para conexão ponto a ponto sem a necessidade de um ponto de acesso. O WiFi Direct é mais fácil de configurar e as velocidades de transferência de dados são muito melhores do que o Bluetooth. O chip também possui recursos de modo dual Bluetooth, o que significa que suporta tanto Bluetooth 4.0 (BLE / Bluetooth Smart) e Bluetooth Classic (BT), tornando-o ainda mais versátil.

Neste projeto, eu apenas uso o recurso WiFi para criar um servidor local para a estação de comando DCC se comunicar com um aplicativo Android.

Em teoria, é possível usar apenas o módulo ESP, no entanto, o código de geração de relógio necessário é completamente diferente do código de relógio AVR usado no Arduino Pro Mini. Deixo essa tarefa para outro leitor por aí!

As conexões entre ESP32 e Arduino são realmente simples - consulte o diagrama de circuito. O RX, TX do Pro Mini conecta-se ao Rx2, Tx2 do dispositivo ESP. Observe o uso de resistores para diminuir o nível do sinal para o ESP32, pois ele só pode usar níveis de 3,3v.

Etapa 2: Diagrama de circuito e PCB

O circuito do Arduino é o mesmo usado na versão Bluetooth. Eu adicionei soquetes para montar o ESP32 no lugar do módulo BT. Este PCB agora está disponível para venda no eBay aqui. O Arduino deve ser uma versão Pro Mini ATmega 328 16 MHz 5v

O ESP32 atua como um servidor WiFi, recebendo dados do aplicativo WiFi_DCC e os transmitindo para o Arduino via pino TX2. Quaisquer dados que voltem para o aplicativo serão enviados por meio do pino RX2.

Um resistor de detecção de corrente de 0,1 ohm detecta condições de sobrecarga e curto-circuito que, então, desligam o sistema até que um sinal de reinicialização seja recebido.

O LMD18200T h-bridge converte o pacote DCC em uma forma de onda AC que fornece energia e dados para a trilha.

Observação: O regulador de 5 volts em um pacote TO-220 fica quente ao alimentar o módulo ESP32 (até 200 mA), portanto, um dissipador de calor deve ser usado.

Etapa 3: esboço de MCU do nó ESP32

Atualizado em 2020-11-30 - use o novo esboço anexado 'DCC_WiFi_v3.ino'

Atualizado em 17/7/2020 - use o novo esboço anexado 'DCC_WiFi_v2.ino'

Este esboço configura seu servidor local e recebe atualizações do aplicativo em seu dispositivo Android. A comunicação é bidirecional para permitir que os dados da corrente desenhada pelo sistema sejam relatados de volta ao aplicativo.

Acesse o link GitHub para obter os arquivos de biblioteca necessários aqui.

ESP32S deve ser programado por meio do IDE do Arduino. Vá para Ferramentas, Placa e selecione Node32S ou NodeMCU-32S na lista.

Vá para Ferramentas, Porta e selecione /dev/cu. SLAB_USBtoUART

Essa é a opção no meu Apple MacBook Air - algo semelhante no PC, eu imagino.

O esboço do Arduino 'DCC_WiFi_v1.ino' requer estes arquivos de biblioteca:

// para o aplicativo 'LocoMotive WiFi Controller'

// cria um ponto de acesso WiFi e fornece um servidor web nele

#include "WiFi.h" #include "WiFiClient.h" #include "WiFiAP.h"

const char * ssid = "DCC_WiFi"; // deve ser correspondido nas configurações do dispositivo Androidconst char * password = "123456789"; // deve ser inserido quando o ssid acima é selecionado

Servidor WiFiServer (80);

Etapa 4: Arduino Pro Mini Sketch

Atualizado em 2021-05-04 - use o novo esboço anexado 'command_station_wifi_dcc3_LMD18200_v4.ino'

Atualizado em 24/3/2021 - use o novo esboço anexado 'command_station_wifi_dcc3_LMD18200_v3.ino'

Para carregar um esboço no Arduino Pro Mini, você precisa de um adaptador USB-TTL, como o CH340 disponível no eBay ou aqui no site da Hobby Components:

Etapa 5: aplicativo WiFi_DCC

O aplicativo está disponível no Google Play Store aqui 'LocoMotive DCC 3 WiFi'.

O aplicativo está disponível no Google Play Store aqui 'LocoMotive DCC 2 WiFi'.

O aplicativo pode ser carregado em mais de um dispositivo Android para fornecer vários aceleradores DCC.

Nota: o aplicativo funciona bem no Android 7, no entanto, no Android 9 superior, você deve DESLIGAR os 'dados móveis' nas configurações do telefone

Você também pode ter que ligar o GPS nas configurações de localização do seu dispositivo.

Além disso, você deve clicar no botão Obter WiFi algumas vezes para se conectar com eficácia.