[ATS] Hardware: Controller WiFi per i dispositivi 9v

[GianCann]

Più di un anno fa avevo presentato il primo 'prototipo' di controller WiFi per pilotare i motori 9V dei treni LEGO (anzichè i PF per gli scambi/passaggi al livello).

Lo schema elettrico è riassunto qui (sono un utente nuovo di Fritzing, quindi non fate molto caso alla qualità della grafica):

Lo schema è indicativo e i componenti possono essere sostituiti con altri equivalenti (tipo il regolatore di tensione, anziché il driver per il motore).
Il firmware, in via di sviluppo (ma già funzionante) è disponibile in questo topic.

I componenti sono 3:
- Il regolatore di tensione (per portare la tensione da 9 a 3,3v, necessaria per l'ESP8266)
- L'ESP8266 (il "cuore" del controller)
- Il driver di potenza per il motore (nello schema è indicato il DRV8833, ma in sostituzione può essere usato anche un L9110H, un L298N o un LB1836 che poi è proprio quello che usa LEGO nei suoi circuiti).

Io ho usato il DRV8833 perchè a suo tempo presi alcune di queste break-out board su Amazon ed ho continuato ad usare quelle.
L'importante è che sia un driver che supporti il pilotaggio in PWM e che sia adeguato al voltaggio e all'assorbimento di un motore LEGO.

Tra l'altro il DRV8833 è un dual-channel è può essere utilizzato o per pilotare un doppio motore (in caso di treni pesanti) o, in alternativa, le luci LED.
(nota bene: Nello schema, comunque, al momento è usato un solo canale, pilotato dai pin 13 e 14 dell'ESP8266).

In un successivo post, vi mostrerò l'hardware reale...

[GianCann]

Dallo schema, alla pratica

Ecco i dettagli del primo prototipo che ho realizzato qualche mese fa e che ho leggermente rivisto in questi ultimi giorni.

È un prototipo i cui componenti sono saldati tra loro senza una PCB di supporto, usando direttamente le break-out board usate per gli "esperimenti".

Questi sono i componenti:

Un cavetto 8886, un ESP8285 (identico all'8266 come caratteristiche, ma con un package più piccolo), un regolatore AMS1117 e, infine, il driver 8833.

Ecco il dettaglio delle 3 schede:

Inizialmente, l'AMS1117 l'ho usato sulla sua PCB che, tra condensatori e spessore della PCB stessa è quasi più massiccio dell'ESP8285. Successivamente ho deciso di ottimizzare l'ingombro è l'ho dissaldato dalla sua scheda, posizionandolo direttamente sul retro della PCB del driver. Ecco alcune foto di dettaglio:

Come si nota dalle immagini, il cavetto 8886 l'ho reciso proprio su bordo ed ho saldato sulla parte sottostante un cavetto a due poli che va ovviamente sull'uscita del driver.

Ho poi realizzato un "piccolo" case con brick & plate:

E questo è il risultato finale:

Ovviamente, le dimensioni non sono propriamente contenute, dato che il tutto è un 4x5, alto 2 brick e 2 plate, più un ulteriore plate per il connettore.

Questo è il confronto con un SBrick Plus (a sinistra) e il controller WiFi della 4DBrix (a destra):

In realtà, la versione definitiva (che, tra l'altro, prevede due uscite anziché una) sarà molto più simile allo SBrick.

Ecco qui il raffronto con il primissimo prototipo di case, progettato da @pivan all'interno del quale andrà la stessa elettronica, ma con una PCB progettata da @Valter1966 sul quale i componenti troveranno una posizione più decente:

Alla fine, il "prodotto" che uscirà fuori sarà un box 4x4x2 (quanto lo Sbrick) che avrà già integrate le due porte di uscita. Ecco un raffronto tra il prototipo realizzato con i brick e la versione 3D printed (non prestate caso alla qualità di stampa che, in questo caso, è grezza):

 

[GianCann]

Per chi fosse interessato ad un controller WiFi per pilotare i motori LEGO, ma non è in grado di costruirselo in autonomia, può optare per due strade:

1) Acquistare il controller della 4DBrix, al costo di 32 euro l'uno;

2) Attendere che finiamo la progettazione del nostro controller. A quel punto, potremo fare una evantuale valutazione sul costo "vivo".

Nel caso di scelta dell'opzione 1), sappiate comunque che il firmware di ATS potrà girare benissimo anche sul tale controller, benché differenzierà per il fatto che ha solo una porta per il motore.

Se siete curiosi di vedere com'è fatto al suo interno, ecco alcune foto:

Hanno usato direttamente una dev-board D1 Mini che ha lo svantaggio di avere delle dimensioni più generose, ma ha il vantaggio di avere l'interfaccia seriale-USB per poterlo aggiornare con più facilità. Sul controller ATS dopo il primo flash (con un banale adattatore USB-TTL) gli aggiornamenti potranno essere fatti direttamente via OTA (via WiFi, insomma...)

Come driver del motore hanno optato per un mono-canale L9110Hne quindi, come ho già anticipato, può pilotate un solo motore. Hanno però previsto un pin di uscita (più la tensione) per controllare qualcosa di esterno... anche con la (sola) trasmissione di dati in formato seriale. Sinceramente, non ne vedo una grande utilità ma chi è smanettone può immaginare possibili integrazioni con dispositivi non wireless.

Io ne ho acquistati due, più per la curiosità di vedere come erano stati realizzati... ritengo che non siano male, ma io nostro "prodotto" sarà migliore

Concludo con le foto di dettaglio del connettore, anch'esso stampato in 3D (in due parti, poi incollate tra loro dopo aver inserito il cavo):

 

[GianCann]

23 ore fa, GianCann ha scritto:

Per chi fosse interessato ad un controller WiFi per pilotare i motori LEGO, ma non è in grado di costruirselo in autonomia, può optare per due strade:

Vorrei precisare meglio questo aspetto... le due opzioni sono per chi vuole un prodotto finito, e di dimensioni contenute.

C'è una terza opzione che è quella di tralasciare il discorso dimensione/estetica del package e realizzare quindi un circuito "volante" o con un package che non sia "LEGO System Compatible"

[BOLTO@]

Provo a recuperare un pò questo topic e tornare su un tema che potrebbe interessare chi partecipa ai diorami: l'alimentazione dei treni 9v.

Sotto trovate un primo prototipo (abbastanza stabile) del box di alimentazione che ho pensato per una navetta aeroporto-stazione (ma che con poco potrà essere convertita a metropolitana, per cui i lavori sono ancora in corso).

Per chi ha buon occhio, ho usato un NodeMCU 12F ed un L298N (perché basato su due binari - prossimo test).

Il tutto alimentato con un alimentatore 12V-8A.

Ciao

[BOLTO@]

Come preannunciato, ecco il terzo video e relativo test, ma questa volta con il doppio binario!