Perchè mai costruire un tachigrafo in scala? Beh, il motivo è semplice, mi piacciono sia l’elettronica che il modellismo! Come già accennato nel post delle lanterne di coda in scala 1:4, quello che secondo me rende l’hobby del model engineering davvero bello, è la possibilità di imitare il più possibile la realtà, a differenza del modellismo in scale maggiormente ridotte. Altro motivo che mi spinge al replicare anche dell’oggettistica, quasi più che i rotabili, è la possibilità di goderne sempre. Infatti, se non si è proprietari di un circuito è davvero difficile divertirsi più di una manciata di volte l’anno – nel mio caso probabilmente anche solo due o tre – con il proprio convoglio. Da qui un’esigenza di progetti che possano essere apprezzati tutto l’anno.

Il circuito

Il circuito del tachigrafo, che in realtà non registra, quindi in sonstanza è un tachimetro, si basa su una nuova serie di microcontrollori di Microchip: gli AVR DB. È stata l’occasione di provarli per la prima volta ed implementare le librerie delle periferiche interne. Ho infatti scelto l’AVR32DB32. L’altra novità che ho affrontato è stato il motore passo-passo. Sembra incredibile che non avessi mai usato uno stepper, ma in effetti non mi è mai capitato di sperimentare con robotica o simili. Il vero problema però è che serviva un motorino estremamente piccolo. Cercando un po’ in rete sono per fortuna riuscito a reperire un autoricambio usato per i tachimetri ed i contagiri. Da lì sono passato al progetto del PCB., ruscendo a disegnare lo stampato della dimensione più piccola che ponesse l’asse del motore al centro, ma a questo punto si è reso necessario un forno per la saldatura, dato che microcontrollore ed adattatore USB erano in formato VQFN.

La saldatura

Ed ecco un’altra novità: saldatura per rifusione! Così ho ordinato il forno e delle schede di prova e dopo averne saldate tre mi sono lanciato sullo stampato dei tachigrafi, partendo con il farne uno. Devo ammettere che posare così tanti componenti piccoli e molto vicini fra loro non è stato semplice, ma sicuramente molto più piacevole che passare ore al microscopio a tentare di non fare corti fra i pin. Fatto ciò ho solo dovuto saldare il led ed i connettori sul retro e si poteva passare al firmware.

Firmware

Altro scoglio: non avevo una libreria che fosse una per questo microcontrollore, ma ovviamente questo non mi ha fermato. Sono addirittura arrivato ad installare Gitea sul mio server per gestire la stesura del codice assieme ad un amico. Il principio di funzionamento è molto semplice: un timer incrementa ad intervalli periodici generati da un altro timer usato come prescaler. Un contatto collegato fra un pin del tachigrafo e massa si chiude un certo numero di volte a giro di ruota, ed ogni volta che lo fa il timer riparte e salva il valore raggiunto. Sapendo quindi in che punto del conteggio esso è ripartito, si può facilmente ricavare la velocità. In più, se non viene mai fermato e si raggiunge un overflow è logico desumere che la locomotiva sia ferma – o in moto talmente lento che non sarebbe possibile leggere il valore a display. Un’altra routine si occupa quindi della comunicazione tachimetro-PC tramite USB con un terminale per il cambio di impostazioni (come le posizioni di zero e fondo scala, diametro della ruota ecc).

Tagli laser e stampe 3D

Non resta altro che un case che sia identico ad un vero tachigrafo, vero? Quindi ho progettato una serie di pezzi a taglio laser e stampa 3D che lo imitassero perfettamente. Il bello però è stata la possibilità di provarli prima con la mia stampante 3D, per passare solo dopo al taglio laser vero e proprio.

Verniciatura

Fatto ciò bisognava dare una mano di colore al case. Da questo è nato un dubbio: di che colore era il tachigrafo originale? Marrone. Già, onestamente non è che mi facesse impazzire come colore, anche perchè sulla mia locomotiva, la R302.019, sarò costretto a vederlo dall’esterno della cabina, che è nera. Quindi ho deciso di fare così: per montarlo sulla locomotiva lo vernicio di nero, ma per quello che conservo in una vetrinetta uso il colore originale.

Ma non era mica meccanico sto tachigrafo?

Risposta breve, sì. Ma ovviamente non essendo un orologiaio non era possibile realizzare un meccanismo del genere. Il problema è che tutti gli ingranaggi erano a vista, come potete vedere:

E quindi mi è venuta un’idea, stampare questa foto – dopo aver rimosso la lancetta – ed incollarla sul quadrante del mio tachigrafo!

Link ai file del progetto del tachigrafo

Come al solito inserisco il link ai file del progetto, dxf, stl, oggetti 3D e tavole PDF. Trovate tutto nel repo qui sotto. I disegni sono realizzati con Autodesk Inventor 2024. Incluso anche il PCB realizzato con KiCad.

Link al repository con tutti i file del progetto

Risultato finale

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Automotore FS 208 in 7″ 1/4 di Francesco Dogna

restauro impianto elettrico

Prima Del restauro

Prima di lavorare a questo rotabile l’impianto elettrico soffriva di falsi contatti che ne disinserivano la trazione, anche se solo per pochi istanti. Nonostante ciò il maggiore problema erano il disordine ed i connettori di potenza, realizzati con morsetti di tipo “Mammut” con inserite al loro interno banane da 4mm. Sussistevano poi piccoli problemi, come una luce guasta, l’assenza di un indicatore di livello di scarica per le batterie e la difficoltà ad aprire la cabina, visti i cavi delle luci connessi con morsetti a vite.

Cablaggio automotore ed accoppiatore elettrico

Luci e motore

Il restauro è iniziato con il cablaggio dell’automotore vero e proprio, nel quale sono stati disposti i conduttori che sono stati legati con spago cerato. Dopodichè è stata sostituita la luce guasta ed è stato inserito un connettore BNC per lo sgancio rapido dei LED, in modo tale da rimuovere con agilità la carrozzeria. Seppur un BNC non sia il tipico connettore per illuminazione, ho deciso di usarlo per il suo ridotto ingombro, ma anche per la ghiera a scatto che ne impedisce la disconnessione accidentale in viaggio dovuta alle sollecitazioni meccaniche procurate dalle incongruenze della rotaia.

Il “flessibile”

Come accoppiatore elettrico carrozza-automotore ho utilizzato un connettore avionico con ghiera a vite da 5 poli (positivo motore, negativo motore, positivo luci, negativo luci, massa), il quale è decisamente robusto, e anch’esso non si può disconnettere accidentalmente. I conduttori dell’accoppiatore – il flessibile – sono stati sistemati all’interno di una calza in fibra di carbonio in modo tale da evitarne danneggiamenti dovuti a torsioni o a abrasioni.

Cablaggio carro guida

Nel carro guida, contenente batterie e controllo elettronico, imperava il caos assoluto. Per poter risistemarlo ho eliminato completamente il cablaggio ed ho inserito un pezzetto di guida DIN, sulla quale ho disposto un interruttore magnetotermico differenziale, dei morsetti e due porta-fusibili con slot di scorta. Dopodichè ho cablato sia i 24V (serie batterie), che i 12V (mezza serie) ai morsetti, per poi riprendere tensione all’estremo opposto della guida omega. In questo modo se si dovesse mai scablare il tutto sarà sufficiente scollegare i morsetti per troncare l’impianto in sezioni: accoppiatore, batterie, elettronica, indicatore di carica, tromba. Le tensioni provenienti dalla batteria non fanno altro che passare dall’interruttore e poi dai fusibili, anche se mediante prova di corto circuito ho potuto osservare che l’interruttore interviene prima dei fusibili, che svolgeranno principalmente la funzione di proteggere dai sovraccarichi. La tromba, che non aveva mai funzionato bene, dopo essere stata vincolata a potenziale di terra per la sua calotta metallica, ha ripreso a suonare energicamente. Dopodichè tutto il cablaggio è stato fissato con spago cerato che poi è stato termofissato.

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