Het ultieme Arduino Lego trein Dreamride project

[bananenbuurman]

Beste medetweakers!

Inmiddels ben ik bezig met de voorbereidingen voor de DreamRide Versie 2. geek: Tweaker bouwt 'dreamride' langs hardware met legotrein





Omdat ik bij de eerste versie geen gebruik heb gemaakt van automatisering, wil ik dat nu uiteraard wel gaan doen. Hiervoor ben ik me aan het inlezen op Arduino's, sensors, servo's, rfid, wireless modules etc.

Inmiddels heb ik een soort ride control bedacht. Een systeem dat makkelijk aan te passen is als er iets veranderd aan de layout van de dreamride. Een ultiem elektronica project waar mijn beginnende arduino-hart nu al sneller van klopt! En ik hoop die van jullie ook!

1. Een arduino met een 433mhz zender en rfid module zijn in de trein gemonteerd.
2. Onder de rails zit een NFC/RFID tag sticker
3. De trein rijdt over de tag en geeft tagnummer via 433mhz zender door aan maincontrol arduino
4. Maincontrol arduino ontvangt het 433mhz signaal en schakelt licht en/of beweging aan middels relais aangesloten op arduino.
5. De trein rijdt over een tag die main control zegt dat de trein sneller/langzamer/moet stoppen/starten.De trein onvangt via 433mhz een signaal dat de legotrein motor aanstuurt.

Door gebruik te maken van RFID en draadloze verbindingen hoef ik geen lelijke draden weg te werken onder de rails voor lichtsluizen e.d. In het voorbeeld gebruik ik een 433mhz receiver en sender maar ik weet niet of dat de beste manier is.

Nu zijn er wel veel tutorials te vinden over hoe je 1 specifiek stukje hardware aansluit, maar weinig over het bouwen van een dergelijk veelzijdig systeem wat ik voor ogen heb. Daarom hoop ik dat er tweakers zijn die me hier een handje mee op weg kunnen helpen.



Ik heb een lijstje gemaakt van wat ik denk nodig te hebben:

Maincontrol: location receiver

1 x arduino mega
1 x 433mhz SENDER
1 x 433mhz RECEIVER
1 x 5v 8ch 0-220v relay board (om te beginnen)

Trein:

1 x arduino uno(of nano)
1 x 433mhz SENDER
1 x 433mhz RECEIVER
1 x rfid reader chip
1 x motor controller voor lego trein
1 x usb accupack

Ik heb alvast wat parts besteld om zo snel mogelijk aan de slag te kunnen gaan. Sommige zal ik uiteindelijk niet nodig hebben maar het leek me handig de diverse modules alvast te hebben. Altijd handig!

Bestelde parts:

1x New Blue IIC I2C TWI 1602 16x2 Serial LCD Module Display for Arduino
1x 433Mhz Wireless RF Transmitter Module+ Receiver Alarm Super Regeneration Arduino
1x 5PCS/Set 433MHZ Helical Antenna for Arduino Remote Control New
2x L298N Dual H Bridge DC Stepper Motor Drive Controller Board Module For Arduino
2x Water Level Sensor Depth of Detection Water Sensor Module For Arduino
1x 5V 8 Channel Relay Module Board For Arduino AVR PIC MCU DSP ARM LW
1x 10pcs Smart Label HF 13.56mhz Blank RFID Sticker FM08 NFC Tag Self Adhesive
1 x NXP PN532 NFC RFID Module V3 Kit Near Field Communication to Smart Phone Android
3x HC-05 6 Pin Wireless Bluetooth RF Transceiver Module Serial BT Module for Arduin
1x Passive Buzzer Alarm Module Sensor Beep for arduino smart car GM

1x Funduino Mega 2560 ATmega2560-16AU Board (Arduino-compatible) + Free USB Cable
1x 1pcs Breadboard Power Supply Module 5V/3.3V For Arduino (No Breadboard)
2x New UNO R3 5V 16 MHz ATmega328P CH340 8}bit S6D with USB for Ardu S6

1x 40pcs Male Female Dupont Wire Cables Jumper 10/20/30cm 2.54MM 1P For Arduino
1x 40pcs Male Female Dupont Wire Cables Jumper 10cm 2.54MM 1P For Arduino
1x DIY Starter Kit Mini Breadboard LED Jumper Wire Servo Tested for Arduino UNO R3

Vorige week besteld op Ebay dus duurt nog even voordat deze parts binnen zijn.

Issues:

• State machine implementeren in code zodat script niet bezig is terwijl de trein over een tag rijdt en bijv. de deur niet opengaat en de trein er tegenaan botst. Ik ken PHP maar arduino is nieuw.
• zenden en ontvangen tegelijkertijd? Ik wil uiteindelijk meer dan 2 communicerende arduino's dus bluetooth is denk ik geen optie omdat daar maximaal 2 apparaten op kunnen? Het idee is dat er aparte ontvangende arduino's als een soort relay station kunnen dienen om specifieke scenes af te spelen qua licht en motoren.

De eerste vraag waar ik momenteel mee zit:

Wat zou de handigste module/systeem zijn voor de draadloze communicatie? de trein moet kunnen zenden en ontvangen. Wifi kost denk ik teveel stroom? bluetooth is voor max 2 devices? zigbee is te duur(?)

Nu ben ik natuurlijk erg benieuwd of jullie ideeën, tips of suggesties hebben hoe ik dit het beste aan kan pakken. Ik begin nog maar net met Arduino en electronica dus alle hulp is welkom!

[tlpeter]

Kijk eens naar mysensors. Zenden en ontvangen gaat hierbij draadloos.

[Vuikie]

Als ik zo vrij mag zijn. De VirtualWire library heb ik gebruikt voor communicatie tussen 2 Arduino's. Dit zou ook met meerdere Arduino's gewoon moeten werken.

Wat je alleen wel met dit soort 'low level' communicatie moet is zelf een protocol bedenken over hoe de Arduino's met elkaar cummuniceren. Wat ik daarmee bedoel is dat je moet uitkijken dat er geen 2 of meer Arduino's tegelijk gaan zenden. Dan krijg je data verminking.

Omdat je aangeeft hier geen ervaring mee te hebben. Wil ik je wel wat aanwijzingen geven. Wat je kan gebruiken is:
Round Robin
of
Master - Slave

Er zijn nog wel andere vormen, maar de bovenste twee zijn, naar mijn mening, het makkelijkst te implementeren.

[bananenbuurman]

@tlpeter: Hee das zeker interessant! Dank! Code examples gedownload en bekeken en das best leesbaar en te begrijpen. Ben alleen benieuwd of een controller handig gaat zijn voor wat ik wil. Omdat die controllers vooral geschikt zijn voor home automation. Maar dat je het op een tablet kan zien op een map is wel cool natuurlijk! Ik ga nog wat code examples bekijken om te zien of het aanpasbaar is naar wat ik wil en of een controller echt essentieel is. Gebruik je zelf ook Mysensors?

@Vuikie Maar natuurlijk mag je zo vrij zijn, graag zelfs! De virtualWire library ben ik tijdens mijn research ook tegengekomen en is zeker een goede optie als MySensors niet handig blijkt of als ik met een MySensors controller niet genoeg controle over de code heb. In PHP schrijf ik vaak functies zelf ipv moeilijk aan te passen libraries te gebruiken zodat ik het helemaal kan fine tunen op mijn wensen.

Wat betreft de zenders die elkaar storen doordat ze tegelijkertijd zenden. Ik begrijp het probleem en heb een procedure bedacht met de Round Robin methode(denk ik... ) Lees en huiver:

Ik laat de master om de beurt de slaves vragen of ze iets te verzenden hebben, en zoja dan ontvangt de master dit. Is dat wat je bedoelde?

pseudo code:

void loop {
MASTER ASKS SLAVE 1 IF DATA AVAILABLE > NO
MASTER ASKS SLAVE 2 IF DATA AVAILABLE > NO
MASTER ASKS SLAVE 3 IF DATA AVAILABLE > YES > RECEIVE DATA > PERFORM TASK(STATE MACHINE ZODAT LOOP SNEL BLIJFT)
MASTER ASKS SLAVE 4 IF DATA AVAILABLE > NO
}

Of duurt de loop dan te lang waardoor zendingen mogelijk verloren gaan of dat het ten koste van de perfecte timing gaat? (deuren die openen vlak voor de trein)

*twijfelt of draadloos nu wel zo'n goed idee is...

Ik ga me wat meer inlezen op Mysensors, daar zit al een soort 'rounde robin' in als ik het goed begrijp.

[Technomania]

Ben benieuwd, Vorige versie was ook een OORgasme voor het Oog

[tlpeter]

bananenbuurman schreef op vrijdag 7 juli 2017 @ 16:02:
@tlpeter: Hee das zeker interessant! Dank! Code examples gedownload en bekeken en das best leesbaar en te begrijpen. Ben alleen benieuwd of een controller handig gaat zijn voor wat ik wil. Omdat die controllers vooral geschikt zijn voor home automation. Maar dat je het op een tablet kan zien op een map is wel cool natuurlijk! Ik ga nog wat code examples bekijken om te zien of het aanpasbaar is naar wat ik wil en of een controller echt essentieel is. Gebruik je zelf ook Mysensors?

Inderdaad maar dan voor domotica (toevoeging)

[Technomania]

Ik heb er totaal geen kaas van gegeten hoor maar is dit geen idee?

http://www.circuitbasics....y-with-an-ethernet-cable/

Als je een Hub hebt kan je via een Netwerk alles inprogrammeren/schakelen.

(kan zijn dat ik de plank compleet mis hoor)

[GyroGearloose]

Ik denk zelf dat je het over gecompliceerd maakt op de manier hoe je het zo schrijft.

Een andere (simpelere) optie is 1 RFID tag onder de trein.

Onder de baan plaats je bij elke sectie een arduino (afhankelijk van de complexiteit van die sectie kan dat een nano/uno/mega zijn). Zodra de trein de sectie inrijd begint de arduino zijn sequence. (als je een tweede rfid tag aan het eind van de trein plaats kun ook afmelden zodat het automatisch stopt).

Dit maakt het hele aansturen van de trein veel simpeler. De verschillende secties werken in principe onafhankelijk van elkaar (tenzij je een hele grote sectie hebt waar je meerdere arduino's nodig hebt, grote hoeveelheden IO kun je oplossen door port expanders te gebruiken) en je kan ze onafhankelijk van elkaar ontwikkelen. Ook uitbreiden is dan veel simpeler.

Lego maakt normaal gebruik van die IR ontvangers voor hun treinen. Deze kun je aansturen met je arduino en het juiste IR ledje (google is je vriend), hiermee kun je de trein beïnvloeden binnen een sectie.

[AlexanderB]

magneet onder de trein, reedcontactjes or hall-sensors op/onder de rail om te kijken waar de trein is, en lekker centraal aansturen?

[almightyarjen]

Hoeveel sensors gaat het eigenlijk over, een stuk of tien? Ik denk zeker dat je de meerwaarde van draadloos moet afwegen. Draadloos is leuk, maar kost meer tijd om qua software te implementeren. In die tijd kan je misschien ook wel een multicore kabeltje onder de rails leggen?

Ik denk dat die round robin wel in de praktijk moet kunnen werken. Maar in Dreamride 1 zag ik ook aluminium buizen, een "hok" met moederborden; allemaal niet erg bevorderend voor een draadloos signaal. Je zou eerst eens moeten kijken hoe het signaal zich verplaatst in de ruimte en of je het op alle plekken goed kan ontvangen.

Daarnaast, zoals AlexanderB aangeeft, zijn magneten met reedcontacten niet makkelijker? Gezien de trein elke keer hetzelfde parcour aflegt, zou je in de een reed contact onder de trein kunnen bevestigen en op de plekken van de "sensoren" in de rails magneten (ik heb dat ook gebruikt in de high alpine lego train video). Je kan dan met een counter in de trein-arduino bijhouden op welke positie de trein zich bevindt. Daardoor heb je ook maar een kanaal voor je draadloze communicatie nodig. En magneten hebben geen stroom nodig, dus geen extra draadjes

[bananenbuurman]

@Technomania Dank! Dank! Met jouw donatie wordt het alvast een stukkie mooier! More on that later!

@GyroGearloose

Ik denk zelf dat je het over gecompliceerd maakt op de manier hoe je het zo schrijft.

Haha, wellicht maar als je naar sommige van mijn videos kijkt zul je zien dat gecompliceerd my middle name is Ik wil het systeem nog uit kunnen breiden en aan kunnen passen en dat gaat het makkelijkst vanaf een centraal punt. De code van de trein veranderd nooit want die stuurt alleen maar tags door, maar de code die de verlichting, motoren etc regelt veranderd wel vaker tijdens de ontwikkeling. Middels camera's die verborgen zitten in de layout kan ik alle scenes inprogrammeren. Veel van de tweakers die op het artikel hadden gecomment vroegen zich af waarom een tweaker praktisch niks geautomatiseerd had dus nu zullen jullie automatisering krijgen ook! Dat geeft ook een vetter verhaal voor de 'making of' en ik wil alles met een paar schakelaartjes aan kunnen zetten dit keer ipv de hernia compleet te maken met de ladder zoals bij versie 1 Het idee van de port expanders is nice! Zijn dat dan shift registers?

IR ledjes zijn bij sommige camera's zichtbaar in beeld. Vroeger alleen onzichtbaar met 3 ccd's, maar nu met CMOS is het geloof ik nog steeds hetzelfde. Daarnaast moet ik dan wel erg veel leds plaatsen.

@AlexanderB Dank voor de aanvulling! Ik wil toch proberen met RFID, vooral ook vanuit esthetisch oogpunt.

@AlmightyArjen

Hoeveel sensors gaat het eigenlijk over, een stuk of tien?

Nee, ik schat 20 ongeveer. Maybe meer...

Je zou eerst eens moeten kijken hoe het signaal zich verplaatst in de ruimte en of je het op alle plekken goed kan ontvangen.

Hmm ja slecht signaal is bij draadloos een probleem, doch gaat het niet om lange afstanden, enkele meters, de ontvanger kan centraal geplaatst worden.

Die counter code oplossing is echt lekker! I love those elegant solutions! Had ik nog niet eens aan gedacht het zo te doen! Das zeker een optie om te overwegen!


HUIDIGE STATUS PROJECT:

Vooralsnog zit ik te denken aan een systeem met de MySensors gekoppeld een de Domoticz controller. Dit is iets minder tweak waardig misschien maar is mogelijk een goede vrij kant en klare oplossing waarbij ook ruimte is voor het aansturen van arduino's die een bepaalde sequence afspelen. Round robin enzo zit daar al in verwerkt als het goed is. Ik denk momenteel aan de NRF24L01 bordjes. Deze worden vaker gebruikt in dergelijke setups.

Iemand hier die ervaring heeft met Mysensors en Domoticz?

Inmiddels heb ik ook al 2 hardware donaties mogen ontvangen! Waarvoor grootse dank: Albert (bitmaster2000) en Guido (Technomania)! In het pakje van Bitmaster zitten oa. 2 raspberries en een arduino dus ik kan gaan beginnen met experimenteren! Nu nog mn soldeerstation zoeken...

[Lennyz]

Ik ben onlangs voor een project ook bezig geweest met RFID en het kan wel, maar zorg dat de afstand zo klein mogelijk is tussen de kaart en de lezer. Gebruik je een sticker als rfid chip, dan moet de afstand nog kleiner zijn. De snelheid van je trein kan ook van invloed zijn op het uitlezen van de chip.

Mijn laatste tip: Kijk voor jouw controller systeem eerst naar Node-Red. Eventueel van daaruit kan je alles weer doorverbinden naar Domoticz. Node-Red is nogal een onderbelicht kindje hier op Tweakers, maar het is naar mijn mening het slimste, makkelijkste en overzichtelijkste systeem voor automatisering.

https://nodered.org/

[kipppertje]

Je zou een Arduino met een ESP8266 erop / erin kunnen gebruiken.
Qua stroomverbruik valt dat best mee. Dan heb je gewoon je eigen Wifi-trein.

Voordeel daarvan is ook dat je 'm direct aan het internet kan hangen, dan kunnen mede-Tweakers ook met je trein spelen

[Edwin88]

Wij gebruiken bij een project de Sparkfun Thing, een wifi board die redelijk eenvoudig te programmeren is. https://www.sparkfun.com/products/13231

Hang hier een RFID reader aan en stuur bij elke tag die je onder de rails kan leggen (goedkoop!) het ID van die tag, en dan kan je vrij eenvoudig centraal allerlei outputs besturen. Dit kan je dan doen via Domoticz en KAKU, via Arduino's, Raspberry Pi's, etc.

Je zou zelfs een PHP API kunnen maken die ID's ontvangt en dit op m Pi omzet naar outputs in de vorm van lampjes en allerlei andere dingen.

[Edwin88]

GyroGearloose schreef op maandag 10 juli 2017 @ 12:33:
Ik denk zelf dat je het over gecompliceerd maakt op de manier hoe je het zo schrijft.

Een andere (simpelere) optie is 1 RFID tag onder de trein.

Onder de baan plaats je bij elke sectie een arduino (afhankelijk van de complexiteit van die sectie kan dat een nano/uno/mega zijn). Zodra de trein de sectie inrijd begint de arduino zijn sequence. (als je een tweede rfid tag aan het eind van de trein plaats kun ook afmelden zodat het automatisch stopt).

Dit maakt het hele aansturen van de trein veel simpeler. De verschillende secties werken in principe onafhankelijk van elkaar (tenzij je een hele grote sectie hebt waar je meerdere arduino's nodig hebt, grote hoeveelheden IO kun je oplossen door port expanders te gebruiken) en je kan ze onafhankelijk van elkaar ontwikkelen. Ook uitbreiden is dan veel simpeler.

Lego maakt normaal gebruik van die IR ontvangers voor hun treinen. Deze kun je aansturen met je arduino en het juiste IR ledje (google is je vriend), hiermee kun je de trein beïnvloeden binnen een sectie.

Dit is ook een goede optie, maar dan niet met dure RFID lezers maar simpele magneetsensors. Zo is elk stuk track stand alone en ben je zeer flexibel. Ook kan je dan lekker klooien met verschillende controllers omdat ze niet perse met elkaar hoeven te babbelen, alleen maar aan gaan als er een magneet voorbij komt.

[TomsDiner]

Ik heb hier ook D1's en Arduino's liggen, en een aantal keer gespeeld met de RFID module.

Ik weet de minimale afstand tussen chip en ontvanger niet, maar ik zou zeggen beneden de centimeter. Ik heb ooit bij mijn baas wel eens met het druppelsysteem gespeeld, en dat was ook: er tegenaan houden, of niets. En stilhouden.(!)

Daarnaast moet die afstand even gehandhaafd blijven, anders wordt de chip niet uitgelezen. Je zult een failsafe moeten hebben, want de kans lijkt mij vrij groot dat een aantal RFID's af en toe overgeslagen gaan worden.

Als het alleen voor plaatsbepaling is:
-Een treinwieltje met een gat, en een lichtsluis (=afstand meten)
-Een kleurherkenner onder de trein (heeft Ali voor 2 euro of zo), met een vast patroon over de rails.
-Lichtsluizen langs de baan die de trein detecteren.
-Camera met QR codes (lijkt me wel lastig)

Dan de 433 zenders: hier in huis is een afstand van 30 meter geen probleem, zelfs niet als de aangeraden antenne van 17 cm draad niet is bevestigd.

[bananenbuurman]

Dank voor al jullie aanvullingen en suggesties weer!

Ik ben de afgelopen weken druk in de weer geweest met het uitdenken van het systeem. Ook heb ik al wat kunnen experimenteren met de arduino’s, raspberries en diverse componenten zoals relays en RFID lezers. Met succes een I2C netwerk van arduino’s opgezet. Ik heb getracht de communicatie tussen de trein en ‘master control’ op te zetten en dat lukt allemaal. De trein kan zenden naar maincontrol alleen op de 1 of andere manier komen de gelezen RFID tags bij de andere arduino aan als 3 vierkante karakters, wat er, volgens mij, op duidt dat er iets met de character encoding aan de hand is. Als ik errors google krijg ik slechts minimale zoekresultaten en alle pogingen om de String om te zetten naar int of iets wat wel gewoon aankomt, resulteren in vele varianten aan foutmeldingen zoals:

cannot convert 'String' to 'uint8_t {aka unsigned char}' in initialization

Ik ken de taal nog niet zo goed, maar ik vind het maar lastig Ik weet precies wat ik wil, en ik ben er bijna! maar een simpel nummertje versturen schijnt nogal lastig te zijn.... Nu begin ik te begrijpen waarom jullie zo aandringen op een bekabeld systeem met reedsensors en IR zenders voor de treinbesturing… Paar pinnen hoog of laag zetten dat lukt nog wel haha!

Ik heb de code onderaan bijgevoegd. Wie heeft enig idee hoe ik ervoor kan zorgen dat de rfid tagnummers WEL goed doorgestuurd worden? Ik heb zelfs geprobeerd alleen een woord te versturen maar zelfs dat gaat niet. Alleen de default test message bovenaan in de code kan ik aanpassen, deze wordt wel goed ontvangen.

HUIDIGE STATUS PROJECT:

De eerste materialen voor het decor zijn aangeschaft en langzaam verzamelen zich alle decor en bouw items voor de RIDE zelf. Dit is een lastig creatief proces wat erg leuk is maar ook een hoop tijd en geld kost(inmiddels al meer dan 350,-). Veel van de technieken die ik moet gebruiken, zijn voor mij nieuw; piepschuim, klei, water(jaja grote ambities)) etc. en dan ook nog de arduino automatisering dus het zal net als bij het vorige project wel weer een half jaar gaan duren… zucht… waar begin ik aan, en zoveel mensen kijken er nu ook weer niet naar… maar nee, dit is zoo vet! En ik vind het zooo leuk! Dit MOET gewoon Hahaha

Het soldeerstation niet kunnen vinden, dus maar een nieuw kleiner soldeerstationnetje aangeschaft, leuk dingetje, alleen moet ik nog veel oefenen met solderen…

Het idee om de trein aan te sturen vanaf een centrale lokatie heb ik vooralsnog laten varen. Als de RFID opstelling werkt, wil ik de hoeveelheid dataverkeer en code beperken door gebruik te maken van snelheid vermeerder of verminder tags onder de rails. De trein regelt dan zelf lokaal de snelheid. Enige is dat er een noodstop functie op moet komen en daarvoor moet de trein wel luisteren naar een signaal vanuit een soort maincontrol. Wellicht is het idee van infrarood besturing zo gek nog niet

De trein gaat wel laten weten aan maincontrol in welke sectie hij zich bevindt adhv. eveneens RFID tags.

Ik hoor de relays al ratelen!

Dus wie kan mij zeggen wat ik fout doe adhv. Onderstaande code?

http://bananenbuurman.com/files/files/20170812-MASTER.ino
http://bananenbuurman.com/files/files/20170812-SLAVE.ino

[ Voor 0% gewijzigd door bananenbuurman op 12-08-2017 05:47 . Reden: typo ]

[kipppertje]

Staat er bij de foutmelding ook op welke lijn de fout zit?

[Lennyz]

Jouw probleem komt waarschijnlijk omdat de datarate te traag is van Serial. Waarom wil je trouwens de gehele tag verzenden? Je kunt toch ook gewoon als je een pas scant, op de master de vergelijking uitvoeren. Vervolgens als de vergelijking klopt zend je een letter die je koppelt aan de pas.

Serial.print('a'); // Voor pas 1
Serial.print('b'); // Voor pas 2.

Dan maak je je het zo makkelijk mogelijk. Het is wel verstandig om nog een soort controle systeem in te bouwen om te checken of de data wel daadwerkelijk aankomt. Wellicht heb je iets aan deze tutorial:

http://forum.arduino.cc/index.php?topic=396450

[ECM-Droid]

Om even op je eerste vraag terug te komen. Je wilde het draadloos aansturen ?

Waarom dan geen ESP8266 of ESP32. Deze maken gebruik van wifi en in het geval van de ESP32 zelfs bluetooth deze kan je natuurlijk zelf programmeren maar je kunt ook gebruik maken van ESP easy of Blynk dit zijn (kant en klare) oplossingen voor domotica maar kunnen misschien ook wel in deze vorm gebruikt worden. en het mooiste van dit alles is dat ze egt geen drol kosten je hebt al een esp8266 voor €4,- en een esp32 voor €7,- op eBay

Ik weet dat ik een beetje laat ben met dit bericht maar stuur het toch maar, misschien voor in de toekomst.
PS: ik heb je video wel 2000000 keer bekeken blijft fantastisch. Knap gedaan.