Wagon de mesure distance et vitesse

[Conchito]

Je vous propose la réalisation d'un wagon HO de mesure de la vitesse et de la distance parcourue.


Wagon odomètre-tachymètre en Bluetooth
Transformation d’un wagon de marchandises échelle HO pour mesurer, afficher et transmettre la distance parcourue et la vitesse de déplacement du wagon. La réception des données se fait sur une application pour smartphone Androïd développée en processing. Le cœur du système est un Arduino nano et fonctionne aussi bien en analogique qu’en digital.
Cahier des charges :
•   Mesure de la position angulaire d’un essieu en utilisant des aimants et des capteurs à effet Hall analogiques.
•   Traitement des mesures pour obtenir la distance totale parcourue.
•   Dérivation et filtrage de la distance parcourue pour le calcul de la vitesse.
•   Mise à l’échelle des mesures.
•   Affichage des valeurs calculées sur l’écran du wagon et transmission en Bluetooth.
•   Alimentation sur batterie et recharge de la batterie par les rails
•   Remise à zéro de la distance parcourue par Bluetooth
•   Sélection des unités d’affichage de la position et de la vitesse via Bluetooth.
•   Réception et affichage des données par smartphone

La description de cette réalisation a été concrétisée sous la forme d'un article plus complet qui est plus lisible que les posts successifs sur ce fil. Aussi, afin de désencombrer ce fil, je supprime mes posts précédents et je vous invite à consulter https://www.locoduino.org/spip.php?article259

[CATPLUS]

Bonsoir

https://model-railroad-hobbyist.com/node/26134

Cordialement

[Dominique]

Bravo Conchito,

Voilà une réalisation complète bien documentée qui mériterait de figurer dans les articles du site éditorial, dans la catégorie "Projets ferroviaires niveau 2" car c'est assez complexe pour un néophyte (matériel et logiciel). Mais cela ferait plaisir à ceux qui se souviennent de la trigo et des dérivées (un cas concrêt de "à quoi ça sert !"). Cela interessera les clubs évidemment.

Je n'ai pas comparé ta réalisation à celle de Geoff Bunza , mais cela ferait de toute façon une version française et très claire.

Evidemment c'est réservé à l'échelle HO (ou plus grande), sauf si on peut externaliser le nano et l'afficheur.

Si cela te tente, envoies moi un MP pour que je t'inscrive parmi les rédacteurs.
Nous sommes plusieurs à donner notre avis sur chaque article avant publication, donc une garantie de qualité dans l'esprit Locoduino.

Amicalement
Dominique

[Thierry]

Et je confirme, c'est un super boulot. Le texte présenté ici pourrait presque être copié/collé tel quel vers un article...

[BrutDePomme]

Bonjour,
Je suis d'accord avec Dominique, cette réalisation doit figurer dans les projets du site éditorial. Ce serait dommage de perdre ces informations dans les méandres d'un forum. En plus, cette réalisation peut en inspirer d'autres.

Bonjour chez vous,
Brut de Pomme

[Dominique]

Je rassure tout le monde : ça va se faire !

[nopxor]

Bonjour,

C'est un travail important certes, mais il eut été plus simple d'utiliser un seul capteur à effet Hall numérique.
Un simple aimant sur la périphérie de la roue de l'essieu comptabilise les tours de roue dont on connaît le diamètre, donc le périmètre et la distance parcourue s'obtient par une simple multiplication.

[Dominique]

J'avais posé la question en MP concernant la différence par rapport au projet de Geoff Bunza pointé par Marcel. Voici sa réponse qui explique aussi pourquoi 2 capteurs au lieu d'un :

Par rapport à la réalisation de Geoff Bunza, je n'ai pas de capteur d'effort de traction et surtout le principe de mesure de la position est différent. Geoff compte le temps écoulé et le nombre d'impulsions de roue avec un capteur à effet Hall tout ou rien. Pour ma part, je calcule la position avec 2 capteurs analogiques et un peu de trigo. J'ai utilisé deux petits accumulateurs alors qu'il utilise une réserve d'énergie sous forme de gros condensateurs. Il transmet les données par radio, moi par Bluetooth. Il a besoin d'un récepteur spécifique, moi j'utilise un smartphone, une tablette ou un PC.  Le filtrage des données, aussi, est différent: une moyenne flottante sur 5 points pour lui, un filtre du 2nd ordre pour moi, avec l'astuce du calcul de la dérivée par le filtre. Pour les champions de traitement du signal, on pourrait aller jusqu'à un filtre de Kalman.
Un autre point intéressant pour un article, est le développement sous Processing d'une appli pour Android.

Ceci dit, les deux réalisations se ressemblent un peu, c'est un wagon qui roule et qui affiche ...

J'ai utilisé ces principes de mesure et filtrage dans une vie antérieure...

Voilà qui promet de nous apprendre ou rapeller plein de bonnes choses.

Dominique

[Conchito]

Bonjour,
Je suis content que ma réalisation suscite quelques réactions.
Pour répondre à nopxor

C'est un travail important certes, mais il eut été plus simple d'utiliser un seul capteur à effet Hall numérique.
Un simple aimant sur la périphérie de la roue de l'essieu comptabilise les tours de roue dont on connaît le diamètre, donc le périmètre et la distance parcourue s'obtient par une simple multiplication.

Effectivement c'est plus simple de compter les tours de roue, mais la résolution de mesure de distance n'aurait été que de :
pi * diamètre_roue / nbre_top_par_tour, soit pour une roue de 11mm et 4 aimants sur la roue, une résolution de 8,6mm.
En utilisant deux capteurs en quadrature, pour les mêmes paramètres, j'obtiens une précision de l'ordre du mm(erreurs de positionnement des capteurs), mais j'obtiens aussi le signe du déplacement. Je peux ainsi soustraire les mm parcourus en marche arrière, facilitant l'ajustement de la position du wagon pour la mesure de distance exacte entre deux points.
Bien le bonjour
Conchito

[msport]

Bravo, et l'aspect traitement du signal est impressionnant. Je ne sais pas si le modélisme ferroviaire en a jamais bénéficié et plus avec un Arduino !

[trimarco232]

bravo sans réserve, même si
- je vais être obligé de tout lire et essayer de comprendre 
- à part l'aspect didactique, je ne vois pas à quoi ça peut servir

[DDEFF]

Bonjour Conchito,

C'est un excellent travail, très bien documenté, avec, mine de rien, un sacré matériel dont un très bel oscillo (qui fait rêver)...
C'est vrai qu'au niveau trigo, c'est assez rigolo :
Tes capteurs sont à 135° l'un de l'autre, mais comme il y a 4 aimants, c'est comme s'ils étaient à 2 x 135° = 270° = -90°. Pas mal !
Il est dommage qu'en "C" il n'existe pas la fonction "heading()" de Processing qui évite tout un tripatouillage de 180° avec les sauts d'ATAN().

Aboutir à une précision de distance d'1mm est un bel exploit.
Penser à ajouter un pied à coulisse pour mesurer le diamètre de l'essieu et des roues au matériel 

Non content d'afficher tout ça sur la wagon lui-même, tu ajoutes le lien bluetooth ET vers un PC ET vers un Android.
Alors là, c'est vraiment complet. Je vais me faire un plaisir d'analyser ton système.
Je pense y trouver des idées sympas pour mon gestionnaire en Processing (le système de Denis).

BRAVO 

Denis

[Dominique]

Pour répondre à Trimarco232, c’est utile d’avoir un tel outil, par exemple :
- étalonner les vitesses des locos dans la centrale pour les commander à 30, 60 ou 90 km/h échelle en fonction des conditions de circulation.
- mesurer des portions de voies pour les intégrer dans des algo de ralentissement ou d’arrêt précis.
Et il y en d’autres sûrement.

[Conchito]

Bonsoir Denis,

Merci pour ton jugement sur ma présentation qui malheureusement a du être coupée en plusieurs posts la rendant plus difficile à lire.

Pour ce qui est de l'oscillo, je n'ai pas les moyens de me payer une de ces dernières merveilles à écran plat et analyse de protocoles. Il ne s'agit que de la récupération d'un vieux Tektro monochrome, à tube cathodique, mais qui permet de stocker les images sur disquettes 3"1/4. Par contre, j'ai développé sur Excel une macro qui relit un fichier de type HPGL généré par le scope et qui trace les graphes en couleur. Je peux ainsi obtenir les courbes sur PC. Le maillon faible de la chaîne est la disquette car tout repose sur un bon alignement des têtes de lecture tant dans le scope que dans le lecteur (portable en USB) du PC et, malheureusement, tout ça n'est pas trop fiable.

En C j'utilise la fonction atan2(y,x) qui fournit un résultat sur ]-PI,PI].

Pour ce qui est de la précision, j'ai étalonné la mesure sur une voie droite de 1 m de long. Sans toucher aux coefficients théoriques (diamètre des roue), la précision était <1 mm.

Pour ce qui est de la vitesse, l'être humain sous-estime les vitesses pour les petites échelles. Lorsque un train roule à 150km/h à l'échelle HO, l'observateur a l'impression qu'il se traîne, et pense que le wagon surestime les vitesses. Il n'est pas rare de voir un MOYSE rouler à 180 km/h en HO, ce qui déstabilise l’observateur.

Le Bluetooth vers le PC se fait via un port COM spécifique, un peu comme la liaison série IDE Arduino qui passe par l'USB. Les données qui arrivent par ce port sont alors traitées par un programme "Processing" ou par des macros Excel qui tracent les courbes correspondantes.

Bonsoir
Conchito

[DDEFF]

Bonjour Conchito,

Le pauvre, j'ai "juste" un Tektro...
Moi aussi (un vieux 465)
Ceci dit, je me doutais qu'Excel était la dessous. Parce que des oscillos tri-courbes, ça ne court pas les rues.
Alors qu'avec Excel, on n'a pas de limite. Et s'il restait un dernier doute, les courbes de régressions, sur un oscillo...

Bon, un peu de sérieux :
J'ai regardé tes .pde et j'y a ai appris des choses (comme d'habitude quand on lit le programme d'un autre) et ça va me simplifier l'afficheur du pupitre. Merci.

Je m'intéresserai au lien Bluetooth-Processing un peu plus tard.

Je te rassure sur ton inquiétude concernant le fait que tu aies été obligé de découper ton post : quand ce sera un article, ce sera nettement plus lisible.

Je pense que tu devrais détailler un peu plus la partie Android.
Installation de l'appli que tu as choisie, ses paramétrages...
Par exemple, ta phrase "La version Android s’installe facilement sur PC et permet de créer une application dédiée au wagon." mérite des éclaircissements.
A la limite, un article spécifique, pas forcément très long, mais détaillé. L'intérêt serait que cette partie, qui n'est pas le cœur de ton projet, peu servir à d'autres.
Dans ton article sur les distances et le vitesses, un simple lien vers l'autre article pour ceux qui veulent approfondir.

De même, sur le lien Bluetooth vers PC/Processing. Un petit article aiderait bien. Et un lien dans ton article principal.

Encore bravo et merci
Denis