Endnu et alternativt til positionsbestemmelse

Mens vi venter på at finde ud af om Ulrik's Railmagic har fået løst problemet med positionsbestemmelse har jeg rodet lidt med et alternativ til IR sensorer og magnetkontakter. Det er dog lidt upræcist at kalde det et alternativ til en IR sensor, da det er.. øhh... en IR sensor. Dog noget mere avanceret end dem jeg har rodet med før.

Dimsen har det mundrette navn VL53L0X og koster omkring 15kr fra Kina, inklusive lidt hjælpeelektronik der gør det muligt at bruge den med 3V3-5V - selv om chippen kører 2V8.

Overfladen er 4.4 x 2.4mm. Meget mindre en en 3mm IR LED plus sensor. Den er lille nok til at den let kan være mellem svellerne på skala N. Den er 1mm høj - men der er naturligvis også PCB pladen og andre komponenter der skal være plads til. Det breakout board jeg fik fat i har støttekombonenterne på samme side som sensoren - det kan gøre det svært at skjule sensoren. Men der er også modeller hvor sensoren sidder alene på den ene side.Og man kan naturligvis også fremstille sit eget PCB nu om dage - så kan sensoren for eksempel sættes ude i enden så det er lettere at skjule printpladen. Det er ikke den letteste komponent at lodde, men det går nok med lidt varmt luft fra undersiden af printpladen.

Har man en Arduino er det meget simpelt at eksperimentere med: https://learn.adafruit.com/adafruit-vl53l0x-micro-lidar-distance-sensor-breakout/arduino-code

Jeg burde nok have set lidt bedre på det enkelte billede jeg fik taget inden det hele blev pakket væk - sensoren er det desværre ikke i focus:

Her er sensoren anbragt ved siden af sporet med en fladvogn for at give lidt udfordringer - men den blev detekteret uden problemer. Var sensoren meget tæt på, havde den en tendens til at vise omkring 2cm afstand som minimum. Men til en simpel detektion om der er en vogn eller et lokomotiv ud for sensoren er det ikke noget problem. Så sætter man bare en grænse på for eksempel 3cm. Der var ikke problemer med at detektere med en afstand på 5-8cm, så sensoren kan skjules i en bygning eller lignende lidt væk fra sporet.

I teorien kan et stykke dobbeltspor klares med bare to sensorer, én i hver ende anbragt sådan her:

Detekterer sensoren f.eks 3cm, betyder det at det øverste tog er ud for sensoren. Detekterer den f.eks. 7cm betyder det at det nederste tog er ud for sensoren, og det øverste tog ikke er. Er der 10cm eller mere, så er der ikke noget tog ud for sensoren. 

Det kræver lidt specielt software, da det nederste tog ikke kan ses når det øverste tog kører forbi sensoren - men sensoren i den anden ende kan detektere når det nederste tog har passeret sporskiftet,

Jeg har også eksperimenteret med en sensor for enden af sporet. Selv fladvognen detekteres omkring 4-10cm. En større hvid vogn var oppe omkring 15cm, og med finjustering af sensoren kortvarigt 20cm. Da sensoren sad lavt over sporrerne går jeg ud fra at den fik for mange falske reflektioner tilbage fra svellerne på større afstande. Jeg rodede ikke meget med sensor højden, så der er eventuelt noget at vinde. Måske kan en enkelt sensor dække de sidste 5-10cm før signalet - det gør det lettere at bringe toget til standsning præcist.

Der er naturligvis også nogle ulemper med denne dims, så jeg ved ikke om det er noget jeg fortsætter med. For eksempel:

• Den kører I²C, og starter altid med én fast addresse. Så skal man have flere på én mikroprocessor, så skal man have nogle flere ledninger trukket. Da addressen kan ændres efter start kan man evt. lave noget lokalt RC forsinkelse på den enkelte sensors reset, så mikrokontrolleren får ændret addressen efterhånden som de kommer online... men det lyder bøvlet at få dét stabilt.
• Den er relativ langsom - omkring 10 målinger pr sekund med laveste præcision. I skala N kører et TGV med realistisk tophastighed omkring vist omkring 5cm på den tid.Men er der - som i mit tilfælde - tale om et lokomotiv der er ved at stoppe før et signal er det kun nogle mm mellem hver måling.
• Har man en IR LED på en side af sporet, og en sensor på den anden er det relativt let at tælle vogne. Det kræver noget mere finjustering med denne sensor - hvis det overhovedet er muligt at få stabilt med alle vogne - og hastigheden er igen et probem, hvis man lige vil tælle om en vogn er tabt når toget kører forbi.

Så jeg er ikke solgt på denne sensor, men en ny multighed i værktøjskassen skader ikke.