Op deze pagina laat ik zien hoe je zelf tamelijk simpel een PWM regelaar kan bouwen door middel van een arduino en een motor driver. Je kan natuurlijk zelf wel een fancy Weistra schakeling in elkaar solderen, maar je kan ook gewoon makkelijk doen. Voor deze instructies heb je niet eens een soldeerbout nodig.
De PWM regelaar is aanstuurbaar met een potmeter. Je bent hier in vrij om zelf een potmeter naar keuze te namen. Door de potmeter naar links te draaien, zal een trein naar links bewegen en door de potmeter naar rechts te draaien zal de trein de andere kant op rijden.
Voor meer details over PWM verwijs ik naar wikipedia
Inhoudsopgave
- Stap 1: Benodigdheden
- Stap 2: Aansluiten
- Stap 3: Arduino Programmeren
- Stap 4: Geniet van je treinen
- Stap 5: Extra functionaliteiten
- Stap 7: fine tunen in code.
Stap 1: Benodigdheden
- 1x arduino board naar keuze, UNO of NANO volstaat.
- 1x L298 H brug op breakout
- 1x setje jumper kabels
- 1x DC voeding (max 2.5A), ergens tussen 5V en 18V*
- 1x potmeter op breakout tbv bediening. (andere potmeters werken ook)
* Voor meeste analoge treintjes is een 12V voeding meer dan genoeg.
Stap 2: Aansluiten
De L298 H brug heeft 2 kanalen die elk 2.5A aan stroom aan kunnen. Mocht je een van de kanalen slopen, dan kan je de andere kant nog gebruiken. Deze schakeling heeft geen kortsluitbeveiliging. Door een goede kortsluitvaste voeding te nemen van 2A of minder, is je circuit wel bestand tegen kortsluiting. Als je maar met twee of drie treinen tegelijk rijdt, volstaat een 1A voeding.
Optioneel kan je een heel simpele kortsluit beveiliging toevoegen. Je kan twee 1R weerstandjes toevoegen met een extra draadje. Dit zijn shunt-weerstanden waardoor de baanstroom loopt. Door deze stroom ontstaat er een kleine spanning over de weerstand en deze kunnen we meten met de Arduino. De toegevoegde oranje draad moet naar pin A1 van de Arduino.
Bij een te hoge stroom (zoals een kortsluiting) kan de pwm controller de spanning afschakelen. Na 5s probeert de Arduino opnieuw om de spanning er op te zetten.
Stap 3: Arduino Programmeren
Deze stap gaat er van uit dat je de Arduino IDE reeds geïnstalleerd heb op je computer en dat je er mee overweg kan. Klik hier voor een instructie over hoe je het moet installeren en klik hier voor uitleg over hoe je programma’s in een Arduino kan laden mbv de IDE.
Ik heb een kant en klaar programma gemaakt voor de pwm controller. Met dit programma kan je een analoge trein aansturen met een potmeter naar keuze. Klik hier om het programma te downloaden. Je moet de folder nog wel eerst unzippen voordat je hem kan openen in de Arduino IDE. Open dan het programma pwmController.ino en laad het in je Arduino.
Stap 4: Geniet van je treinen
Sluit de adapter en rails aan op je PWM regelaar aan en heb veel rijplezier!
Je kan de trein simpelweg bedienen door aan de potmeter te draaien
FOTO NODIG VAN TREIN
Stap 5: Extra functionaliteiten
Het programma van de PWM regelaar is tevens voorzien van extra opties. Zo kan je met meer potmeters zowel de maximum snelheid als de optrek- en remvertraging instellen. En je kan de automatische pendelfunctie gebruiken om te pendelen.
Alle opties zijn 100% optioneel en je hoeft ze niet te gebruiken. Het mag wel uiteraard.
Maximum en Minimum snelheden
Analoge treinen en met name oudere modellen hebben nog wel eens grote verschillen in hun snelheden.
Sommige treinen hebben aanzienlijk minder vermogen nodig om weg te rijden dan anderen en dan rijden ze ook veel te hard. Dan kan je niet het volledige bereik van je rij-regelknop benutten.
Omgekeerd rijden sommige treinen pas weg bij een vermogen van 40% en halen net aan een mooie snelheid op 100%. Ook hier kan je niet het volledige bereik van je rij-regelknop gebruiken.
| Vermogen | Trage lok schaalsnelheid | Snelle lok schaalsnelheid |
| 10% | 0km/u | 15km/u |
| 40% | 10km/u | 130km/u |
| 100% | 120km/u | 320km/u |
Om er toch voor te zorgen dat je het volledige bereik van je rij-regelknop kan benutten voor zowel langzame als snelle treinen en waarbij de snelheden dan ongeveer gelijk zijn, kan je met een een of twee extra potmeters de minimum en/of maximale snelheid aanpassen.
Het idee is dat als je van loc wisselt, dat je de minimum en maximum snelheden aanpast naar de eigenschappen van die lok door aan de potmeters te draaien. Deze snelheden moet je zelf uitvogelen door te proberen en het is handig om de posities te onthouden zodat je in 1x beide potmeters goed kan zetten voor die loc met welke je wilt rijden.
Optrek en remvertraging
Je kan ook een potmeter gebruiken om een eventuele optrem/afremvertraging in te stellen. Dit maakt de rij-regelknop minder gevoelig en dat kan je zelf instellen.
Pendel functionaliteit
De pwm regelaar, kan uit zichzelf een trein laten pendelen. Dit werkt aan de hand van 2 sensoren. Een sensor voor de ene kant en een sensor voor de andere kant. Deze sensoren kunnen van alles zijn, hier kan je lezen over een paar mogelijke voorbeelden.
Als een trein over een sensor rijdt, zal de snelheid geleidelijk zakken naar 0. Hoe snel de trein afremt, is afhankelijk de potmeter uit de bovenstaande paragraaf. Als deze potmeter voor afrem/optrek vertraging er niet is, wordt een een standaard voorgedefinieerde vertraging gebruikt.
Als de trein stil staat, zal hij na verloop van tijd weer vertrekken in de andere richting. De optrekvertraging is hetzelfde als de remvertraging. Hoe lang de trein stil staat, kan je zelf bepalen door een potmeter te gebruiken, maar standaard bedraagt deze tijd 30s.
Als er een potmeter gebruikt is voor de maximum snelheid, dan zal de pwm controller die snelheid handhaven. Als deze potmeter niet gebruikt is, wordt de snelheid gebruikt die de trein al had op het moment dat deze in de sensor reed.
Opties aansluiten
De potmeters sluit je allemaal op 5V en GND. Elke potmeter zit op een analoge ingang.
De pwm controller kan zelf ontdekken of er wel of geen potmeter is aangesloten. Hiermee kan hij ook bepalen welke opties er wel en niet gebruikt zijn.
Stap 7: fine tunen in code.
Behalve potmeters kan je ook settings aanpassen in een tekst bestandje. Als je software project in de Arduino IDE geopend heb, zie je een tabblad staan die ‘config.h’ heet. Als je daar op klikt, moet je dit zien.
In dit lijstje kan je zelf bepaalde instellingen aanpassen door slechts wat nummertjes te veranderen. Zo kan je alle IO pinnen aanpassen naar believen, je kan de onder en boven freqenties van de PWM regelaar aanpassen, je kan de ingestelde stroomlimiet aanpassen en je kan standaard waardes aanpassen voor; minimale snelheid, maximale snelheid, en de optrek/remvertraging. Ook kan je de standaard wachttijd van 30s aanpassen voor de pendel wachttijd
Train Science 