At bringe en klassisk Marklin Z-Scale Model Railroad til livet med Arduino - 💡 Fix My Ideas

At bringe en klassisk Marklin Z-Scale Model Railroad til livet med Arduino

At bringe en klassisk Marklin Z-Scale Model Railroad til livet med Arduino


Forfatter: Ethan Holmes, 2019

"Jeg har dette tog, jeg købte i Tyskland," sagde Lynn, som nærmede mig på et tog show, "og jeg leder efter nogen til at bygge en jernbane for mig."

Jeg besøgte hende et par dage senere og fandt ud af, at hun havde et Märklin Mini-Club Z-skalesæt, spor og tilbehør. Hun havde købt den i 1978 som en gave til sin far. (På den tid var Z-skala togene den mindste kommercielt tilgængelige.) Efter at han var gået, var toget kommet tilbage til hende. Hun havde aldrig set det køre, men ønskede en driftsbane i tide til hendes pensionsselskab. Jeg gik ind for at oprette hende en 15 "x 31" bordplade jernbane, med mindre end fem måneder at få det gjort.

Lokomotiv

Rengøring og afprøvning af Lynns lokomotiv, der stadig var i sin meget voldsomme originalboks, var en tidlig prioritet. Hvor længe siden var det blevet opereret? Havde det nogensinde været smurt eller rengjort? Havde motoren været stegt med 12V strøm?

I 1978 var dette det mindste modellokomotiv fremstillet overalt i verden. Efter at jeg havde renset nogle skorpe af hjulet, gik det fint.

Jeg rensede en sektion af spor, tilsluttet strøm og nudged motoren langs. Først var der ikke noget svar. Ved at røre terminalerne på et 9V batteri direkte på hjulene fik dem til at dreje lidt, og i løbet af flere runder af rengøring og -drift kunne motoren køre på egen hånd. Senere rensede jeg noget lint ud af tandhjulene og anbragte et par dråber olie til de rette pletter.

Elektronik

Jernbanekonstruktion startede med gashåndtaget. I kassen med toget var en gammel N-skala 12 volt-pakke, ligesom den, jeg brugte 30 år siden. Z-skalaen fungerer kun med højst 8 volt.Hvis du er forsigtig med ikke at dreje håndtaget mere end to tredjedele op, mens du kører toget, virker strømforsyningen. Hvis du glemmer ...pffffft. Efter at have forklaret situationen for Lynn tilbød jeg at bygge en 8-volt gasprop, baseret på en Arduino, ind i layoutet. (Jeg var måske lidt vag på listen over funktioner, jeg havde i tankerne for det.)

Dette projekt lignede en god ansøgning til motion sensing. Der er ikke meget for et tog at gøre på en oval spor bortset fra at gå rundt og rundt. Med en bevægelsessensor kan gashåndtaget standse toget, hvis der ikke er nogen i rummet, og starte det igen, når de vender tilbage. Jeg havde allerede eksperimenteret med Parallax bevægelsesføler, men det er ikke rigtig designet til permanent installation i et færdigt projekt. En lille undersøgelse viste Panasonic 32111, som har et bredt detekteringsmønster, digital udgang og en sort krop, der diskret udstikker gennem et beskedent hul i frontpanelet.

En anden funktion, jeg ønskede at medtage, var en kombinationshastighed og retningskontrol. Tanken om at sætte toget hastighed og retning sammen i en enkelt knap virker indlysende, men af ​​en eller anden grund er det sjældent blevet lavet i model railroading. Med Arduino er jobbet let at oversætte knappositionen i hastighed og retning er et spørgsmål om programmering. Betjeningen anvender et 10K-ohm potentiometer med en centreret spærre, ligesom equalizerknappen på et stereoanlæg. Drej drejeknappen til midten, følg "klik", stop toget.

Arduino-baserede gaspumper bruger ofte motorskærme, men jeg havde andre anvendelser til Arduino's I / O-ben, og kun en motor til kontrol. Jeg valgte i stedet at bruge en L293D chip, som kan klare 400mA strøm (nok til Z skala), og kommer i en DIP-pakke, som er nem at bruge med et brødbræt eller perfort.

Min Arduino gasskærm. Hoveddele, med uret fra øverst til venstre: L293D motorstyring, 10-polet stikkontakt til frontpanel, skrueterminaler til belysning og lyssensor, 2N2222 transistorer til lyskredse, 0.4A polyfuse til sporstyrke, skrueterminaler til sporstrøm.

Næste op: indikatorlyset. I disse dage, hvad er et elektronikprojekt uden et fuldfarget blinkende lys? Statusindikatoren i midten af ​​panelet anvender forskellige farver for at angive tilstanden for layoutet: rødt, når det er stoppet, grønt, når det kører, hvidt, når dvaletilstand er aktiveret, falder til lilla, da layoutet nærmer sig søvn, blå, når layoutet har " som faldet i søvn. "For at være ærlig bruger styring af RGB-LED'en så mange I / O-stifter og linjer med kode som styring af toget selv, men det tilføjer et sjovt visuelt element til jernbanen. Gaskredsløbet indbefatter også to struktur-lyskredse, hver med en 2N2222 transistor, der er i stand til at køre flere lysdioder.

Ved at bruge et SparkFun ProtoShield PCB som grundlag for et gasskærm, monterede jeg bevægelsesføleren, potentiometrene og lysdioderne på et paraply til test og sluttede den midlertidigt til Arduino, som nogle testkode var blevet uploadet til. Efter at jeg tilføjede en 10K-ohm pulldown modstand til sensorens udgang, fungerede kredsløbet præcis som det var beregnet.

Når brugergrænsefladskomponenterne var monteret på deres bord, udarbejdede jeg designet til frontpanelet, hvilket Frontpanel Express blev bearbejdet af 2 mm anodiseret aluminium. Da det kom to uger senere, så det godt ud og passede perfekt.

Træarbejde

Gashåndtaget og dets panel var nu færdige. Endelig var det tid til at gå videre til tømrerværket. Hvorfor ventede jeg så længe for at begynde arbejdet med selve layoutet? Simple-Jeg ønskede, at gashåndtaget skulle være en integreret del af layoutet. Kort sagt skulle jernbanen monteres på frontpanelet, som igen skulle passe til gasskredsløbet. Lyder baglæns, men det er en planlægningsstrategi, der har fungeret godt for mig i tidligere projekter. Desuden er træbearbejdning let. Jeg bygger møbler til levevis.

At bygge en lille bordpladebane er ikke meget anderledes end at bygge en skuffeskuffe, virkelig. For fasciaserne brugte jeg massiv rød eg, og valgte tømmer med særligt stærke kornmønstre. Min sædvanlige snedkerteknik er rabbets i hjørnerne og en dado for at holde dækket. Rabber tilbyder tilstrækkelig limoverflade til at sikre en ledd, der forbliver sammen. Siden min svalehale sad foran mig, valgte jeg dog det mere dekorative udseende af dovetailed hjørner.

Jeg kan godt lide at fordybe paneler omkring 1/4 "eller så ind i fasciaen. Det ser ikke kun godt ud, men reducerer chancerne for, at panelkomponenterne sættes fast under drift eller transport. Fordybningen til frontpanelet blev lavet med en stuprouter, en lige bit og en krave. Under kørslen løber kraven imod kanterne af skabelonen, og resultatet er en præcis størrelse rektangulær reces med perfekt lige kanter.

Dækket blev malet af 1/4 "medium-density fiberboard (MDF). Fordi MDF ikke har nogen af ​​de indvendige belastninger af krydsfiner, ligger den helt flad og forbliver så længe, ​​så længe den er ordentligt afstivet.

Den friskfærdige krop er klar til jernbanen.

Efter at grundkassen blev samlet, installerede jeg strømmen sengen og et fyrstivsel til undersiden af ​​dækket. Hjørneblokke blev også opskåret og installeret for at tilvejebringe steder til fastgørelse af plastfødder senere.

Afslutning var let. Jeg afleverede det til en kollega, der (med chefs forudgående viden og samtykke selvfølgelig) anvendte Lynns valg af plet og sprøjtede derefter den samme lak finish, der blev brugt på virksomhedens møbelprodukter. Efter færdiggørelsen installerede jeg fødderne, så frontpanelet og dets printkort.

Spore

To væsentlige, men alligevel ofte overset, værktøjer til kvalitetssporing: pushpins og dåse tomatprodukter.

Jeg havde nu et rent, fladt dæk, klar til jernbane. Jeg brugte sprøjteklæbemiddel til at fastgøre strimler af kork langs højre side. Efter omhyggeligt at inspicere Lynn's Märklin sektionsspor læggede jeg en perle skumbrætklæbemiddel på korken med en kogepistol, troweled det glat med en palettekniv og anbragte sporet. Jeg fandt det meste af kurvesektionerne at være lidt overbuet (hvad enten det er fra fremstilling eller forbrug, jeg er ikke sikker). Uden nogle retting ville de have tendens til at kinke på leddene og forårsage problemer senere under drift. Liberal brug af push-pins sørgede for, at sporet flød jævnt. Klæbemidlet tog flere timer at tørre, så der var masser af tid til at justere sporets justering, indtil alt er lige og glat.

Landskab

At bygge et bjerg på en model jernbane er det bedst at starte indefra. Sporet og vejlejet i tunnelområdet blev givet et hurtigt lag med sort maling. Tunnelhulrummet var markeret med et stykke blå Styrofoam, skåret med båndsaven, og også malet sort. De øverste lag af bjerget blev lamineret med sprøjteklæbemiddel, adgangslugen skåret ud, og resten af ​​bjerget limede i position.

Jeg gjorde grov carving på Styrofoam sceneri med en hot wire cutter, skiver det væk i tynde lag. Nogle arbejder med 36-grit sandpapir raffinerede konturerne. Jeg bekymrede mig ikke om mindre huller eller ruhed i overfladen; grunddækslet ville tage sig af det. Store ufuldkommenheder blev fyldt med Sculptamold.

Jeg kastede sten fra gips, brød dem op og reassembled dem i outcroppings støder op til tunnelportalerne. Efter at klæbemiddelet blev tørret, blandede en lille Sculptamold tucked i sømmen stykkerne sammen. Klipperne fik en blanding af brune og grå, et sort vaskejakke og lidt tørbørstning med hvid for at udvælge højdepunkterne.

Et lille arbejde med en airbrush hjalp med at bringe dammen og bjergene ud til livet.

Før strømmen og dammen blev hældt, fyldte jeg strømsengen med strimler af Styrofoam, som derefter blev skåret, slibet og patched efter behov. Et tyndt lag af vandigt gips i dammen sengen udglattede det. Jeg airbrushed dammen sengen gradvist til sort i midten, for udseendet af dybde. Et par spiseskefulde grus fra parken, sikret med hvid lim, gav strømmen sengen nogle flotte, klumpete tekstur.

Strømmen og dammen blev oprettet med EasyCast, en todelt klar harpiks, der var tilgængelig i håndværksbutikker. Jeg lagde layoutet på en plan overflade, sørg for at strømmen sengen var væsketæt og dammede op på forkanten af ​​layoutet med et skrot af skum. Blandingsproceduren piske fint bobler ind i harpiksen, som kan udvises lige efter hældningen ved blot at trække vejret let på overfladen. Fuld hærdningstid er 72 timer, men jeg har fundet ud af, at harpiksen ikke længere er klæbrig efter 24 timer.

Et lag af grundskum hjælper med at omdanne en klump Styrofoam til et lille stykke af de bayerske bakker.

Mens jeg ventede på, at harpiksen skulle hærde, begyndte jeg at vikle armaturer til træerne fra ca. 5 omdrejninger af 26 gauge stålværktøj. Halvdelen af ​​sløjfen blev snoet fast i en kuffert, den anden ende af sløjfen blev skåret, og strengene spredte ud i grene. Armaturerne blev dunked i en dåse af flad latex og stødt i et skrot af Styrofoam for at tørre. Efter maling tørret blev løv tilsat med grøn polyesterfiber, hårspray og malet skum.

Når harpiksen var helt helbredt, blev grunddækslet anbragt, tunnelportalerne installeret, og træerne "plantet". Gasskærmen med en Arduino Leonardo blev permanent fastgjort til undersiden af ​​jernbanen og en lyssensor installeret mellem skinnerne opdager togets tilstedeværelse på stationen. Justeringer af Arduino-koden gjorde det muligt for mig at skræddersy gashåndtaget til egenskaberne af Lynns lokomotiv.

Station

Antag du, at krydderpakken stadig er god?

Märklin Wintersdorf-stationskittet havde været i kassen i 35 år, stadig på spruerne. Delene blev støbt i fire forskellige farver, men jeg malet nogle af dem for at forbedre stationens udseende. (Røde af laketaket så for lyst til for eksempel, så det modtog en mere falmet terrakikotfarve.) Jeg opsatte delvist stationen, men forlod fundamentet og taget løs for øjeblikket.

Til belysning skar jeg et stykke paraply til at passe i første sal og loddes på overflademonterede hvide hvide lysdioder og modstande. Med nogle wire "ben" loddet til hjørnerne af brættet for at holde det i lofthøjde, gemte jeg kredsløbet ind i stationen sammen med nogle sortpapirbaffler for at begrænse lyset til de rette "værelser". Grundlaget og taget blev fastgjort med et ikke-opløsningsmiddelklæbemiddel, som sikrer, at stationen åbnes igen for yderligere arbejde.

Et sidste øjebliks tilføjelse til belysningsplanen var "disco" lyset. Alle elsker lyseffekter på model jernbane-knitrende brande, lysbuesvejsemaskiner, nødblæsere, blinklys og så videre. Jeg installerede en hurtigcyklus fuldfarvet LED på paraplyen, der drives direkte fra en af ​​Arduino's digitale stifter. Med tre minutters intervaller svinger det almindelige rumslys ud, og disco lyset cykler gennem farverne i flere sekunder. Jeg åndede ikke et ord af det til Lynn, da jeg leverede jernbanen.

Levering

Med stationen installeret var jernbanen klar til festen. Jeg satte det på sit sofabord, satte det i, placerede toget og snoede gashåndtaget. Motoren krævede nudging i et par omgange, indtil skinnerne blev poleret op. Lynn var glad.

Da vi kom ind i hendes spisestue for at gennemgå forberedelserne til andre partier, gik statuslyset lilla, derefter blåt, og toget stoppede foran stationen. "Hvordan tænder jeg det igen?" Spurgte hun.

"Bare gå mod det," sagde jeg til hende. Hun kom inden for 8 fod af jernbanen, og toget startede igen.

Lynns jernbane i sit nye hjem.

På festen var jernbanen et hit. Det tog ikke lang tid for disco lyset at blive opdaget. Lynns lokomotiv løber smukt hele aftenen, men folkemasserne, der maler om jernbanen, gav næsten ingen mulighed for at demonstrere bevægelsesfølerfunktionen.



Du Kan Være Interesseret

Gør: Uddannelse - Fange dit projekt med Hannah Perner-Wilson

Gør: Uddannelse - Fange dit projekt med Hannah Perner-Wilson


Maker Faire Wellington: Stupid Robot Fighting, en Intrepid Cobbler, et Mytisk Sea Creature, og ikke en Hobbit i Sight

Maker Faire Wellington: Stupid Robot Fighting, en Intrepid Cobbler, et Mytisk Sea Creature, og ikke en Hobbit i Sight


5 ting jeg er ivrig efter at se på maker Faire Paris

5 ting jeg er ivrig efter at se på maker Faire Paris


Taiwans Makerspaces og 3D Printing Expertise på skærm på Maker Faire Taipei 2018

Taiwans Makerspaces og 3D Printing Expertise på skærm på Maker Faire Taipei 2018