Automazione ferroviaria II

CarrelloIR

Carrello trasporto brick e tx IR

Il progetto presentato all’esame di stato da Farid Sanci (con il supporto di Mattia Fochesato) sviluppa il precedente progetto di automazione ferroviaria di Andrea Malizia e Mattia Poli arricchendolo di un’interfaccia grafica touch per il controllo remoto del treno e di una nuova logica di gestione remota via Bluetooth capace di comandare un trasmettitore IR posizionato sul treno stesso in modo da evitare i disturbi classici presenti nella trasmissione/ricezione IR permettendo così l’ampliamento del progetto con un raggio d’azione di circa 15/20 mt.

Segue l’analisi del progetto rispetto ai seguenti:

  • Trasmissione IR e Bluetooth
  • Interfaccia grafica per dispositivi touch
  • Tracciato automatizzato

TRASMISSIONE IR E BLUETOOTH

Il prodotto Power Function dalla LEGO® si basa su un sistema di trasmissione/ricezione infrarossi (IR) che nel precedente progetto di automazione ferroviaria non era stato volutamente alterato per mantenere il tutto fedele e riproducibile solo con mattoncini LEGO®.

Durante le precedenti esposizioni del 2013 però, ci siamo accorti dei limiti del sistema PF in quanto ad interferenze di luci al neon in ambienti artificiali ed ostacoli frapposti tra il trasmettitore ed il treno.

Abbiamo quindi pensato di trasportare un brick programmabile NXT su un vagone merci (preso a prestito dal set LEGO® 3677 – Red Cargo Train) il cui carro trasportatore è stato personalizzato per l’aggancio del brick e del trasmettitore IR (vedi foto). Il brick NXT è alimentato da batteria LEGO® ed è collegato al trasmettitore IR posto sopra la cabina del carrello; il locomotore può esser agganciato direttamente davanti al carrello o a qualche vagone di distanza.

L’utilizzo del brick NXT c’ha permesso di poter sviluppare un’interfaccia di controllo centralizzata per tutti i dispositivi posizionati lungo il tracciato su protocollo Bluetooth che garantisce un’ottima stabilità nel raggio di circa 15/20 mt.

3677 - Red Cargo Train

3677 – Red Cargo Train

Questa evoluzione del progetto, nella fattispecie per quanto riguarda il sistema di trasmissione/ricezione del segnale di controllo del treno, permette di superare il limite del sistema Power Function pur rimanendo vincolati a dei dispositivi infrarossi posizionati sul locomotore e sul carrello. A breve sarà posto in commercio un dispositivo ottimizzato, chiamato sbrick, che integrerà la logica del protocollo Bluetooth nei mattoncini LEGO® in modo da poter interagire e comandare i vari dispositivi direttamente da cellulare.

INTERFACCIA TOUCH

L’app sviluppata ben si adatta a dispositivi touch e funziona da master per il controllo dei brick NXT utilizzati lungo il tracciato in grado di rilevare

  • il passaggio del treno in entrata/uscita dalla stazione per moderarne/accelerarne la velocità
  • il passaggio del treno in prossimità del passaggio a livello azionando i motori delle sbarre
  • l’ingresso in stazione fermando il treno sul binario passeggeri
  • il tocco sui respingenti fermando il treno ed evitando il deragliamento

L’app mostra anche varie informazioni di controllo: dalla velocità del treno (a 3 rapporti), allo stato (in corsa o fermo), al senso di marcia (orario/antiorario). Per completare l’interazione ed il controllo sul tracciato con la posizione del treno s’è pensato di presentare una mappatura del tracciato sovrapponendo ad esso barre luminose indicanti la posizione approssimativa del convoglio. Ovviamente tale posizione è stata ricavata semplicemente verificando il passaggio del treno dai vari sensori e non c’è alcun sistema di calcolo proporzionale in base alla velocità/movimento dello stesso.

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Interfaccia touch su tablet e stazione ferroviaria

TRACCIATO AUTOMATIZZATO

Il tracciato automatizzato prevede la rilevazione del passaggio del treno mediante l’utilizzo di n. 4 sensori ad ultrasuoni (sono stati sostituiti i vecchi sensori luce per evidenti problemi di gestione della luminosità in ambienti chiusi); la rilevazione dell’ingresso del treno nel binario passeggeri tramite n. 1 sensore di colore; la rilevazione del tocco sui respingenti mediante n. 2 sensori di tocco.

Per poter motorizzare le sbarre si sono utilizzati n. 2 servo-motori NXT.

Dai sensori ultrasuoni, come pure da quello di colore, si ricevono segnali di prossimità/colore che vengono interpretati dal brick e sono inviati al master (interfaccia grafica che gira su dispositivo touch). Verrà quindi attivato il comportamento voluto (movimento sbarre, accelerazione/rallentamento del treno…) inviando al brick interessato un opportuno comando. Il sensore di tocco invece, potendo assumere unicamente valori booleani (true o false) in base allo stato del pulsante se premuto o meno, darà un’informazione più semplice da gestire.

Il tracciato prevede:

  • due binari morti con respingenti per l’inversione del treno in entrambi i sensi di marcia
  • un passaggio a livello motorizzato
  • una stazione a tre binari: binario passeggeri (con fermata), binario treni merce (con passaggio rallentato), binario morto (con fermata al termine del binario)
  • n. 4 scambi non motorizzati per permettere di variare il moto del treno su diverse tratte in modo del tutto casuale
Tracciato ferroviario

Tracciato ferroviario sul quale è stata proposta l’automazione

 

GALLERIA FOTOGRAFICA

VIDEO

Farid Sanci (farid.sanci@gmail.com)
Mattia Fochesato (mattia.fochesato.97@gmail.com)
prof. Federico Beghini (federico.beghini@gmail.com)
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