Vážení přátelé,
asi před pěti lety jsem si ze zvědavosti pořídil první 3D tiskárnu a pustil se do ne zcela ujasněného projektu - vyrobit si vlastní vláčky a kolejiště. Částečnou inspirací byly Lego-vláčky, u kterých je lokomotiva napájena bateriemi a řízena pomocí infrared technologie.
Mým cílem bylo tisknout si vše včetně vagonů,kolejí a výhybek a umožnit plné dálkové ovládání a nakonec dosáhnout autonomního provozu více souprav.
To znamenalo vyvinout vlastní software pro řízení vlaků a kolejiště.
.
Technické řešení
- Jádrem je aplikace na serveru, která řídí stav celého kolejiště, komunikuje s lokomotivami a 'sleduje' jejich polohu.
- V každé lokomotivě je procesor s wifi modulem (ESP), který podle příkazů ze serveru řídí motory, světla, případně zvuky. V lokomotivě je snímač RFID značek,
které jsou umístěny v kolejišti. Přejetí značky se odesílá na server. Každá lokomotiva má svoji IP adresu. Takže server dostává informaci, kde a která lokomotiva přejela značku.
- K ovládání serv (výhybky,návěstidla,závory) je také použit wifi modul (ESP32).Jeden modul ovládá až 16 výhybek v nejbližším okolí.
- K řízení lokomotiv a sledování stavu kolejiště je vytvořena webová aplikace provozovatelná na libovolném mobilním zařízení (tablet či mobil) či PC.
- Provoz lze řídit v manuálním režimu, kde nastavení cesty (výhybek,návěstidel) a ovládání lokomotivy je zcela v rukou uživatele. Počet souběžně řízených souprav je omezen počtem a schopností ‘strojvůdců’.
- Druhým režimem je autonomní provoz, který podle připravených 'scénářů' řídí více souprav současně. Bezkolizní provoz zajišťuje server.
Začínal jsem prakticky s nulovými zkušenostmi v oblasti 3D tisku, elektroniky i železničního modelářství. Jsem profesí programátor (dnes v penzi), a tak mojí hlavní ambicí bylo naprogramování autonomního provozu. Neměl jsem žádný přesný plán a veškerý vývoj probíhal metodou pokus/omyl. První rok jsem strávil hledáním a ověřováním všech možných technologií.
Největším oříškem bylo snímání polohy lokomotivy. Po té, co jsem vyzkoušel (a zavrhl) různé optické i magnetické snímače jsem se rozhodl pro technologii RFID.
To bylo nakonec správné rozhodnutí, ale trvalo mi další rok, než jsem vybral a odzkoušel správnou variantu z hlediska rozměrů snímače a spolehlivosti čtení značek i při vyšší rychlosti pohybu lokomotivy.
Většinu součástek jsem objednával na Aliexpresu. Dodací lhůtou byla dána rychlost mého vývojového cyklu, kdy rozpoznání správné či slepé větve trvalo minimálně měsíc. (Dnes jsem slušně zásoben mnoha různými díly RFID technologií.) Takto podobně to bylo s každým funkčním prvkem kolejiště.
Dalšími nakupovanými díly byla magnetická spřáhla od Lego-vláčků a také Lego-pohony, které jsem používal pro čtyřosé lokomotivy. Tím bylo dáno měřítko cca 1:35 (rozchod lego kolejí je 40mm). Rozměry lokomotivy jsou dostatečné na umístění elektroniky (WIFI modul + RFID snímač) a napájecích akumulátorů. Nejsem zrovna superzdatný modelář a výsledné modely jsou spíše polomakety reálných (i vymyšlených) předloh, bez dodržení přesného měřítka. Musel jsem dělat kompromisy v rozměrech (většinou jsem zkracoval délku). Ale nebylo mým cílem dosáhnout dokonalé modelovosti. Šlo mi hlavně o to, jestli vůbec něco takového dokáži. Vedlejším cílem bylo přitáhnout vnoučata k technice, protože si myslím,že současná civilizace potřebuje lidi spíše technického zaměření. Pohříchu jsem obdařen většinou přeslicemi (aniž bych chtěl být nějak genderove předpojatý), tak uvidím až trochu povyrostou.
Železniční modelářství naštěstí poskytuje bohatý prostor pro kreativitu (od malování domečku, tvorbu krajiny, přes elektroniku až po programování). Ne nadarmo se říká, že zdatný modelář je kompilátem tisíců řemesel (to není z mé hlavy, to jsem vyčetl zde na fóru).
Dnes, mohu říci, že lze vyrobit celé kolejiště téměř vlastnoručně a s minimálními náklady. Nepočítal jsem to přesně, ale odhad celého kolejiště + 5 lokomotiv je 10-15 tisíc. A to minimálně 20% padlo na slepé uličky.
Výhodou použité technologie jsou snadné změny v návrhu kolejiště, např. vytvoření nového úseku pouhým položením dalších RFID značek a úpravou dat v programu bez žádného drátování v kolejišti či předělávání ovládacího panelu.
Výhodou je také napájení lokomotivy vezeným zdrojem. Není třeba řešit problémy s čistotou sběračů a vodivostí kolejiva. Výdrž akumulátorů je cca na 2-3h ježdění.
Nevýhodou tohoto měřítka je velká spotřeba prostoru. Zabral jsem na to půdu. Zateplil, vybavil střešními okny a klimatizací.
Kdybych dnes začínal znovu, tak bych se pustil do menšího měřítka. Dnešní ESP moduly, RFID snímače i akumulátory jsou rozměrově menší a asi by se vešly i do 1:45 (scale ‘0’).
Pokud mi dovolíte jistý ‘product placement’, tak většinu dílů jsem vytiskl na tiskárně ‘Průša MK3S’. Jsem s ní spokojen, je to takový spolehlivý pracant. Na rozdíl od mé první tiskárny z Číny, se kterou byla práce jak s opruzeným kojencem (neustálé seřizování a přemlouvání k tisku).
Obrázky a videa na Rajčeti
https://omach3d.rajce.idnes.cz/Vlaky3D/Poznámka:
Je to můj úplně první příspěvek do fóra .Přiznám se, že ani nevím do které rubriky svůj příspěvek zařadit. Zda ‘Modely velkých měřítek’, ‘3D tisk’ , ‘Software’ či ‘Rozestavěno’. Prosím adminy o případné přeřazení.