"Ленинградский односвод". Макет станции метро (WIP)

[Валерий (interlok)]

Ленинградские односводы глубокого заложения всегда привлекали своей открытостью и большим пространством. Ещё с малых лет, бывая в Северной столице, наряду с горизонтальными лифтами, в памяти отложились эти огромные залы Удельной (тогда она была конечной), Пионерской. Спускаясь по маршу к платформе, глубоко под землёй открывалось пространство, где можно было видеть всё и сразу: вот пассажиры стоят и ждут своего поезда; вот порталы туннелей и станционные пути...Тишина... И никуда не спрячешься от ветра прибывающих поездов... А книга Соловьёва «Сто историй о подземном городе» с изумительными иллюстрациями,вообще непонятно каким образом оказавшаяся в тверской детской библиотеке на улице Богданова, дала первые представления об устройстве метрополитена. И это именно был, тогда ещё, Ленинградский метрополитен.

Одна из новых-старых открытых станций Питерской подземки такого типа - станция "Садовая". Она расположена в центре города, является частью большого пересадочного узла, названа по расположенному над ней топониму - одноимённой улице. Что с ней только не делали за короткое время существования. Подключали к разным линиям, обустраивали спуски в центре зала (к заранее заложенным переходам), меняли информационную систему навигации. В общем, эту станцию было решено взять за референс-основу для постройки макета в масштабе 1:120. Сама по себе станция достаточно интересна. Верхнее освещение в фермах, расположенных под зонтом, вензеля вдоль путевых стен, деревья новой навигации, лестницы переходов и скамья в центре зала... Над этим постарались архитекторы А.И. Прибульский, Г.П.Кашихин, В.В. Попов и А.В. Гончаров. Также - это единственная односводчатая станция в Петербурге, где вход и выход обустроены с обеих торцевых сторон платформы. С учётом современной возможности применения светодиодов и электроники для визуализации, есть желание, чтобы всё это выглядело достаточно эффектно.

[spoiler=Спойлер]Конечно, не хочу превратить строительство в долгострой, но и торопиться особо не собираюсь. Сами понимаете, проводить различные работы, связанные с шумом, пылью в зимний период проблематично (у каждого свои возможности). Поэтому начну с малых форм. По мере завершения этапов постройки буду делать небольшие WIP-отчёты в этой теме.[/spoiler]

На данный момент сделано не так много, но буду рад если эта информация кому-то поможет в своих начинаниях и проектах.

* * *

Светофор типа «метро» c литерой «Д». Его можно видеть рядом с одним из порталов. На макете будет гореть всегда красным. Сделан из полистирола и фольгированного текстолита. Внутри установлен SMD-светодиод красного свечения.


Заготовки для светильников в виде шара. Сама имитация плафона изготовлена из головки от булавок диаметром 3.8 мм. Внутрь примерен SMD-светодиод белого свечения. Питание планирую подать через провод в лаковой изоляции внутри стойки из иглы от одноразового шприца.


Визуализация интервальных таймеров 1 и 2 пути и часов реального времени. Помимо верхнего освещения, подсвеченных транспарантов новой навигации для пассажиров, щелевых фонарей контроля посадки (расположены в концах посадочных платформ) на макете станции достаточно интересно могут смотреться действующие интервальные таймеры и часы над порталами станционных туннелей. С учётом предложений DIY-электроники реализовать это оказалось не так сложно. Для отображения информации идеально подходят миниатюрные двухцветные (синие с жёлтой полосой) OLED-дисплеи с диагональю 0.96 дюйма и разрешением 128х64 пикселей. Контроль прохода поезда в туннель осуществляется ИФК-датчиками, сделанными из оптопар от старой компьютерной мышки. Часы реального времени поставляются в виде отдельного модуля. Ну и управлять всем этим будет микроконтроллер Atmel Atmega328.


OLED-дисплеи SSD1306 с интерфейсом I²C. Доработка дисплея для смены адреса I²C без перемычек. Дисплеи подключаются к микроконтроллеру по шине I²C параллельно. Для работы двух дисплеев одновременно у каждого из них должен быть уникальный адрес. Обычно модули позволяют выбрать один из двух прошитых в них адресов (0x78 (0x3C) или 0x7A(0x3D)), путём перепайки резистора (перемычки) на самой плате. Но бывают модули и без такой возможности. Мне как раз такие и попались. И пришлось производить доработку одного из них, чтобы сменить адрес. Адрес выбирается путём замыкания 15-й ноги на землю (0x78), либо подачи на неё VCC (0x7А). По умолчанию 15-е выводы моих дисплеев были намертво соединены с землёй. На дисплее, у которого необходимо было сменить I²C-адрес, мне пришлось освободить 15-й вывод от земли, перерезав дорожку на плате под гибким шлейфом, осторожно его приподняв. И подать туда 3.3 вольта, соединив 15-й вывод тонким проводом в лаковой изоляции с выходом рядом расположенного стабилизатора 662K на 3.3В. Всё. Дисплеи имеют разные адреса, и их можно независимо использовать на шине I²C.


Часы реального времени RTC на микросхеме DS1307. Доработка модуля Tiny RTC I²C modules. Чтобы на дисплеях можно было отображать текущее время, необходимы часы реального времени (RTC - real time clock). Такой модуль так же, как и OLED-дисплеи подключается параллельно на шину I²C и имеет адрес 0x68. Для автономной работы часов необходим дополнительный источник питания в виде батарейки или аккумулятора. Модуль Tiny RTC I²C modules DS1307 изначально рассчитан на использование аккумулятора LIR2032 и содержит у себя цепи его подзарядки. Так как такого аккумулятора у меня не было, решил установить туда обычную батарейку CR2032. При таком варианте цепи зарядки необходимо убрать. Для этого с платы удалён диод D1, резисторы R4 и R6. Вместо R6 установлена перемычка. ОК. Часы готовы.


ИФК-датчики. Чтобы инициализировать отсчёт интервальных таймеров 1 и 2 пути необходим контроль прохода поездов в туннели. Для этого нужны соответствующие датчики. Магазины предлагают множество вариантов. Как правило все такие датчики построены на компараторе LM393 и изготавливаются по типовой схеме. При этом LM393 на самом деле содержит в себе два компаратора, а в предлагаемых модулях используется только один (то есть половина микросхемы). Для полноценного использования LM393 была изготовлена двухканальная схема датчиков. В качестве оптопар использованы ИФК-светодиоды и фототранзисторы от старой компьютерной мышки с шаром.



Микроконтроллер управления Atmega328. Управлением всеми процессами занимается микроконтроллер Atmega328. Самый удобный и простой вариант - использование готовой платформы Arduino nano. Чтобы подключить всю периферию, изготовлена кросс-плата. В неё подключаются сама плата arduino и модуль часов реального времени. Сделаны выводы для подключения двух OLED-дисплеев, предусмотрена возможность подключения четырёх датчиков.


Вариантов реализации скетчей достаточно много. Привожу (позже) два варианта с комментариями. Делают они одно и то же, но разными способами. В программах использованы типовые библиотеки для работы с применённой периферией. Для более точного соответствия прототипу был изменён шрифт в части отображения цифр. Так как жёлтая полоса у дисплеев расположена сверху, для вписывания в размер торцевых стен над порталами туннелей изображение программно повёрнуто на 180°.


Продолжение следует...