В 1980х в США активно развивалось увлечение садовыми железными дорогами. Поезда работали на электричестве вместо пара, были доступны аккумуляторы, появилась компактная электроника, чтобы можно было "прикрутить" радиоуправление. И многие любители делали не только модели настоящего подвижного состава, но и ставили на рельсы игрушки марки Stomper:
В журнале Garden Railways тех лет описано множество переделок игрушек, даже целая рубрика Stompers была.
Почему бы и нам не сделать что-то подобное? Например, в Музее Тёсовской узкоколейной железной дороги есть пассажирская автодрезина ПД-1. Значит, если сконвертировать буханку, это даже будет в какой-то степени правдоподобно.
Идея следующая - на маркетплейсе купить игрушку-буханку с металлическим кузовом. В садовых железных дорогах не всегда точно соблюдается масштаб, колеблющийся в диапазоне от 1/18 до 1/32. Поэтому буханка в масштабе 1/24 вполне подойдёт.
Затем вставляем внутрь мотор, колёса для поезда, аккумулятор, контроллер... Профит. Конечно, без опыта это сделать не очень легко - много возни с механикой. Поэтому я взял вот такую готовую тележку для локомотивов:
Она хоть и не очень хорошо вписывается в кузов, но избавляет от лишней работы. Остаётся понять, что делать с другими компонентами.
Устройство локомотива / автомотрисы
Когда модели железных дорог только появлялись, движущей силой в них была либо энергия пара, либо заводной механизм. Сейчас чаще всего используется электричество, подаваемое в состав по рельсам. Но этот способ я отмёл, потому что нужно чистить рельсы, обеспечить идеальность соединений между фрагментами путей, а также следить, чтобы дети не насыпали гвоздей поперёк рельсов.
Итак, ставим в буханку аккумулятор. Напряжение на моторе может быть от 0 до 24 Вольт (в зависимости от нужной скорости движения), поэтому подойдут аккумуляторные сборки из 3-5 ячеек 18650. Если брать только три аккумулятора, ехать поезд будет не слишком быстро. Поэтому лучше установить пять штук, если есть место (например, в буханке его не нашлось).
Чтобы буханка могла ехать не только вперёд (или только назад), нужно управлять напряжением, подаваемым на мотор. Значит нужен контроллер, получающий команды от пользователя.
Сам контроллер напрямую мотором управлять не может, поэтому нужно использовать драйвер, коммутирующий нужное напряжение с большим током. Драйвер управляется контроллером с помощью низковольтного ШИМ-сигнала.
Обычно все делают роботов, похожих на машинки, где крутятся два мотора, чтобы можно было ездить в разные стороны. Наш робот ездит по рельсам, никуда не сворачивая. Поэтому мотор нужен только один и канал драйвера L298N используется только один. Направление движения выбирается с помощью сигналов IN1 и IN2:
Разный уровень выходного напряжения достигается с помощью ШИМ-сигнала на входе ENA. Тогда ток через выходной каскад течёт не постоянно, а импульсами. Тем самым достигается снижение мощности по сравнению с непрерывно протекающим током. Главное правильно подобрать частоту импульсов, чтобы мотор не пищал.
Для питания самого драйвера, а также контроллера используется напряжение 5 Вольт. Причём если используется аккумуляторная батарея из трёх ячеек (номинальное напряжение 10.8 Вольт), можно применить встроенный в драйвере линейный преобразователь для получения 5 Вольт. Иначе придётся взять дополнительный понижающий модуль.
Выбор контроллера и протокола управления
С управлением мотором справится любой контроллер, даже восьмибитный. Намного важнее понять, как было бы удобно передавать контроллеру команды: ехать быстрее, медленнее, остановиться.
Конечно же, всё уже украдено до нас, и можно купить готовый контроллер. А также пульт к нему. Например, в Garden Railroading News 2025.2 описано как использовать такой контроллер. В сумме с передатчиком получится долларов триста. Дороговато, да ещё и непонятно как купить в нынешних условиях.
В то же время сегодня у каждого в кармане уже есть терминал, с помощью которого можно управлять чем угодно. Достаточно реализовать интерфейс на основе подключений Bluetooth или WiFi. Причём если для Bluetooth нужно будет устанавливать какую-нибудь программу на смартфоне, передающую нужные команды, то для WiFi хватит одного браузера. А контроллер будет выполнять функции веб-сервера, передающего страничку с интерфейсом и принимающего команды.
На сайте https://randomnerdtutorials.com/ есть множество примеров примения разных одноплатников: веб-серверы, роботы, камеры наблюдения... Нам понадобится всё и сразу. К счастью, такой пример тоже есть: ESP32-CAM Remote Controlled Car Robot Web Server.
Получается очень удобно - робот сам и WiFi раздаёт, и как веб-сервер показывает страничку, где есть кнопки для управления и картинка с камеры. Только пример придётся чуть-чуть переделать: у робота в примере два мотора, а у локомотива или автомотрисы один. Стирать код интереснее, чем писать, поэтому избавляемся от поддержки кнопок "влево" и "вправо".
Модуль ESP32-CAM ставим в буханку, направляя камеру через лобовое стекло. Теперь можно смотреть, куда едешь, чтобы не задавить какого-нибудь кота.
Результат
Я переделал таким образом три локомотива и собрал одну буханку-автомотрису. Локомотивы садового масштаба хороши тем, что туда (не без труда) помещаются аккумуляторные сборки из ячеек 18650 и вся нужная электроника. Лучше конечно брать модели покрупнее, чем BR80. Например, в тендер у Mogul влезает всё что нужно. Даже сам паровоз разбирать не требуется.
