Progettiamo un voltmetro su ruote per controllare eventuali cali di tensione sotto carico della nostra pista di slot-cars.

Oggi presentiamo un nuovo “collaboratore estemporaneo” di Moreware. Marco Squarciapino è un appassionato di elettronica e slotting, e cogestisce lo Slot Club Acilia. Per chi non lo sapesse, esiste un vasto sottobosco di appassionati di slot-cars, con i classici marchi Policar, Carrera, Ninco, Scalextric ed i più esoterici MB-Slot, NSR e Slot.it. Esiste persino una federazione sportiva dilettanti al riguardo.

Marco ha preparato un paio di articoli interessanti, che coinvolgono i suoi interessi… e probabilmente anche i nostri. Lasciamogli la parola e vediamo di cosa si tratta.

Analisi del tracciato

La classica pista per slot-cars è caratterizzata da binari conduttori di corrente, alimentati intorno ai 12 volt, sui quali scorrono i “contatti striscianti”, lamelle di sottile filo conduttore in rame intrecciato. Una buona pista, dovrebbe avere un’alimentazione il più possibile uniforme su tutto il tracciato: sfortunatamente, ci sono numerosi fattori che rendono difficile il conseguimento di questo obbiettivo.

I principali problemi sono:

1. La sezione del cavo utilizzato per l’alimentazione

2. L’amperaggio fornito dall’alimentatore utilizzato

3. La lunghezza del cavo utilizzato

4. Le giunzioni tra i vari pezzi di pista

5. Il numero di “Riporti di corrente” utilizzati (connessioni multiple su ciascuna corsia)

6. L’assorbimento dei motori delle macchinette utilizzate

Analizziamo i punti nel dettaglio con l’obbiettivo di migliorare la pista:

1. Per una pista professionale di media lunghezza (dai 30 ai 45 metri), il cavo dovrebbe avere una sezione di almeno 4 mmq.

2. Gli alimentatori dovrebbero avere almeno 10 Ampere per corsia (macchine in plastica o metallo leggero)

3. E’ buona norma alimentare la pista ponendo gli alimentatori al centro, e utilizzare una distribuzione a stella (vedi figura seguente).

• Le giunzioni tra i vari pezzi di pista dovrebbe essere fatta in modo tale da assicurare il miglior contatto possibile tra le varie giunzioni
• Il numero di riporti può variare in base alla tipologia di pista, alla sua lunghezza e al tipo di macchine che vengono utilizzate (Plastica /Metallo). Di media si consiglia almeno un riporto ogni 6 o 7 metri.
• E’ importante valutare il tipo di assorbimento delle macchine che si vogliono utilizzare, le slot-car con motori a basso assorbimento di corrente, normalmente non creano grossi problemi, mentre categorie con motori più performanti ad alto assorbimento di corrente richiedono più attenzione su tutti i punti finora analizzati.

Per testare se la nostra pista ha una buona alimentazione, però, non basta prendere un tester e misurare il voltaggio presente su ciascuna corsia, in quanto senza un “carico” che simula l’assorbimento del motore di una macchinetta, noteremo che il voltaggio sarà perfetto su tutta la pista.

Applicando una resistenza di carico più o meno grande vicino al punto di misura, potremo invece notare differenze di voltaggio più o meno significative.

Idea!

Perché non creare un “Voltmetro con le ruote” che misura puntualmente il voltaggio della pista sotto carico ad intervalli regolari, e che invii ad un Computer i dati analizzati, visualizzando il tutto sotto forma di grafico?

Al termine della misurazione potremo inviare il “Voltmetro” su un punto scelto sul grafico per ricontrollare la misura selezionata, ed evetualmente correggerne la configurazione.

Caratteristiche del sistema

La nostra vettura-laboratorio è stata progettata attorno ad una scheda ESP32, dotata di trasmettitore bluetooth, e ad uno step-motor. Una volta calibrato il rapporto step/mm in base al setup pignone/corona adottato, è possibile far girare la nostra vettura sulla pista sino ad incontrare il pinto fissato per inizio/fine giro. Il sistema bluetooth presente sulla vettura trasmetterà al computer tutte le informazioni necessarie per mappare con precisione la tensione sotto carico presente in ciascun punto della pista.

Vediamo assieme le caratteristiche:

• Range di misura 0 – 15V
• Batteria 9V Ni-Mh ricaricabile in modo da continuare ad alimentare la macchina se sulla pista dovesse mancare la tensione.
• Sensore Start/Stop posizionabile sia a destra che a sinistra della macchina
• Diodo di protezione nel caso di inversione di polarità sulla pista
• Personalizzazione intervallo di misura in centimetri (Via Software)
• Taratura step/centimetro (Via Software)
• Taratura Voltmetro (Via Software)
• Taratura automatica sensibilità sensore Start/Stop
• Connessione Bluetooth (codice 1234)
• Carico applicato durante la misura 5,6 Ohm (circa 2 Ampere con alimentazione a 12V)
• Software Windows “TestVoltPista.exe”

L’utilizzo

• Accendere l’interruttore sulla macchina in modo da alimentare la stessa con la batteria.
• Connettere la macchina via Bluetooth selezionando la porta corretta sul Software, (Ovviamente dopo aver fatto l’associazione del Bluetooth). Se il software riesce a connettersi con la macchina, su quest’ultima si accenderà il led blu.
• Se non è stata fatta la configurazione della macchina seguire i seguenti passi:
• N.B. Le seguenti impostazioni rimangono memorizzate nella macchina è necessario rieseguirle solo se ci sono problemi o si vogliono cambiare le impostazioni.
• Per tarare la macchina e memorizzare quanti passi (step) occorrono allo step-motor per percorrere un centimetro, selezionare il check “Config Step/cm” e inserire nella casellina accanto, la distanza in centimetri tra i due riferimenti “bianchi” presenti sulla pista (Ovviamente eseguire la misura su un tratto rettilineo), quindi premere il tasto “Configura”.
• La macchina cercherà la prima linea e si fermerà alla seconda linea, nella finestra di log verranno visualizzate tutte le operazioni eseguite.
• Per tarare la macchina e memorizzare l’intervallo delle misure, selezionare il check “Intervallo Misure cm” e inserire nella casellina accanto, il valore in centimetri, quindi premere il tasto “Configura”.
• Per tarare il voltmetro, selezionare il check “Set Volt” ed indicare nella casellina il voltaggio applicato alla macchina (solo valori interi Es 12), quindi premere il tasto “Set”.

• Sulla pista deve essere presente una riga bianca che definisce la riga di Start/Stop, la macchina andrà posizionata poco prima della riga. Se la riga non viene rilevata, dopo circa 40 cm la macchina si fermerà per Time-out.
• Posizionare la macchina sulla pista rispettando la polarità standard (Positivo a destra della macchina)
• Sul software, premere il tasto “Misura”, inserire il numero della corsia che si vuole analizzare (si possono inserire solo valori che vanno da 1 a 8)
• A questo punto la macchina cercherà la linea di Start e inizierà a misurare con intervalli regolari secondo le impostazioni date in precedenza.
• Sul Software si vedrà apparire il grafico che si incrementerà via via con le misurazioni effettuate dalla macchina.
• Quando la macchina ritornerà sul punto di partenza e intercetterà la linea da dove è partita, automaticamente si fermerà.
• Nella finestra log, vengono tracciati tutte le attività che vengono svolte; inoltre, al termine della misura, si potrà vedere la lunghezza totale della corsia.
• Se nel file TestVoltPista.ini è presente la chiave AutoSave=Y il file del tracciato appena analizzato verrà salvato automaticamente nella cartella dove risiede il software.
• È possibile mandare la macchina direttamente su un punto qualsiasi della pista. Posizionare la macchina poco prima della linea di Start, selezionare un punto qualunque del grafico oppure un punto presente nell’elenco dei punti analizzati e cliccare il tasto “Invio”.
• Per proseguire con il punto successivo, selezionare un punto posto più avanti sul trcciato, e cliccare nuovamente su “Invio”. Attenzione: se dall’attuale punto si vuole tornare ad un punto precedente, è necessario ripartire dalla linea di Start.
• Durante la misurazione, il software mostra in tempo reale la tensione massima e minima rilevata dalla macchina. N.B. valori uguali a 0 Volt non vengono presi in considerazione.

Tramite l’apposito menù a tendina, è possibile modificare la visualizzazione del tipo di grafico.

I file precedentemente salvati, possono essere aperti in Overlap cliccando il tasto “Apri Overlap” su uno o più grafici esistenti, ma solo un file alla volta può essere visualizzato.

Il salvataggio dei file può avvenire in modalità automatica (vedi punto 11) ogni volta che la macchina termina il giro di pista e rileva la linea di Stop, altrimenti si può salvare in manuale cliccando il tasto “Salva File”

Sulla macchina sono presenti 5 LED:

• LED Blu, se acceso segnala che il software si è collegato alla macchina
• LED Rosso se acceso la macchina sta cercando la linea di Start
• LED Verde se acceso fisso indica che la macchina è pronta per ricevere comandi. Lampeggiante quando la macchina sta andando al punto indicato, o in fase di configurazione.
• LED Rosso Indica presenza alimentazione (Batteria e/o Pista)
• LED Giallo emette un breve lampeggio quando avviene la misurazione.

Considerazioni finali

Grazie all’unione di due passioni siamo riusciti a risolvere uno dei più snervanti problemi di chiunque abbia una pista per slot-cars che monta e smonta secondo le necessità. Inoltre ci siamo divertiti a preparare una vettura-laboratorio sulla quale montare la nostra strumentazione di verifica e controllo, creando un sistema di misurazione automatizzato ed un software perfettamente calibrato.

Nella prossima puntata presenterò il prototipo, da me progettato, di un super-pulsante per legare slot.

Se siete interessati al progetto, o volete saperne di più, potete contattarmi, o ancora meglio, venirci a trovare presso lo Slot Club Acilia.