DCC Servo decoder met Arduino voor dummy’s

[NTeering]

Inleiding
Het gebruik van een Arduino microcomputer in de modelspoorbouw is bij velen wel bekend.
Echter het daadwerkelijk zelf toepassen is voor de meesten een brug te ver.
Het programmeren of het doen van eenvoudige aanpassingen in een programma wordt toch als een groot probleem gezien.
Daardoor blijft de Arduino het domein van een zeer beperkte groep met wat meer technische kennis.
Dat is jammer, want met de Arduino kun je heel je modelspoorbaan goedkoop automatiseren.
Om de Arduino voor iedereen bereikbaar te maken heb ik daarom een programma gemaakt voor een DCC servo decoder op basis van een Arduino.
Met dit programma is het niet meer nodig om zelf nog maar één letter Arduino-code te schrijven.

Net als bij iedere andere servo decoder moet deze nog wel geconfigureerd worden. Dit configureren wordt meestal ten onrechte programmeren genoemd.
Om spraakverwarring te voorkomen gebruik ik de term programmeren voor het schrijven van de Arduino-code en de term configureren voor het uitvoeren van het programma. Bij dit configureren worden de servo’s ingesteld.

Het programma werkt in twee verschillende ‘toestanden’.
In de configureerstand kunnen de servo’s worden ingeregeld middels één-letter commando’s vanaf het toetsenbord. Hierbij communiceert de decoder via een USB-kabel met de computer. Hier zijn dus geen DCC signalen voor nodig.
Middels een specifiek commando (‘E’) wordt overgegaan naar de bedrijfstoestand.
In de bedrijfstoestand worden de servo’s aangestuurd met het DCC signaal. Er is dan geen USB-kabel meer nodig. Door het sturen van een specifiek, zelf te bepalen, DCC adres wordt weer overgeschakeld naar de configureerstand.

Waarom een Arduino?
De belangrijkste reden is de prijs. Reken even mee:
•   Een (kloon)Arduino kost maximaal €3,00 zonder USB kabel.
•   Een servo (SG92R) kost ongeveer €2,30.
•   Twee relais inclusief aansturing middels optocoupler kosten ongeveer €1,50.
•   Dupont aansluitkabel voor €1,00.
•   Extra losse componenten voor het verwerken van het DCC signaal kosten €2,00.
Voor 9 wissels met puntstukpolarisatie kost dat: €3,00 + 9x€2,30 + 5x€1,50 + €1,00 + €2,00 = €34,20.
Dat is dus ongeveer €3,80 per wissel inclusief servo’s en relais. Alle software is gratis.
Daar kan geen één commercieel product tegenop.
Voor 12 wissels zonder puntstukpolarisatie kost het €2,80 per wissel inclusief servo.

Een andere reden is het gemak waarmee alles geconfigureerd kan worden. Dat gebeurt geheel interactief en er is geen DCC-centrale voor nodig.

De installatie van alle software is zeer gebruiksvriendelijk. Hierbij wordt alle vereiste software in één keer geïnstalleerd. Ook het uploaden van het decoder programma naar de Arduino gaat geheel automatisch.

Mogelijkheden
•   Besturen van maximaal 12 servo’s t.b.v.  wisselaansturing zonder puntstukpolarisatie of maximaal 9 servo’s met puntstukpolarisatie. De puntstukpolarisatie wordt gerealiseerd middels een extern relais.
•   Interactief, via beeldscherm en toetsenbord dus, configureren van de servo’s. Dat is geheel onafhankelijk van de gebruikte DCC centrale.
•   Van iedere servo apart kunnen de begin- en eindhoek op de graad nauwkeurig worden ingesteld.
•   Een random DCC adres (1-2048) toekennen aan iedere servo.
Dus niet noodzakelijkerwijs opeenvolgende adressen.
•   Iedere servo (max. 9) kan worden gekoppeld met een relais voor puntstukpolarisatie.
Bij het verdraaien van de servo zal ook, halverwege de verdraaiing, dit relais worden omgezet.
•   Een test optie waarbij alle servo’s een aantal malen heen-en weer gaan.
•   Vastleggen van ‘inversie’. Hiermee kan worden ingesteld of een wissel bij bv een verdraaiing naar de kleinste hoek rechtdoor of afbuigend moet worden gezet. Dit is nodig omdat de servo op meerdere manieren gemonteerd kan worden.
•   Een documentatie optie waarmee alle instellingen worden getoond.
•   Het toekennen van een administratief nummer aan iedere servo.
•   Een reset optie waarbij alle instellingen uit het geheugen van de Arduino verwijderd worden.
•   Instelbare snelheid van de servo arm (5-50 msec. per graad).
•   Het vastleggen van het DCC adres waarmee de decoder naar de configuratie toestand gaat.
•   Een help optie toont alle commando’s voor het configureren.

Het programma zelf is Engelstalig. De handleidingen zijn in het Nederlands.
Uiteraard gaat het om een eerste beta versie. Dus ik ben bij deze verontschuldigd voor eventuele fouten.

Een voorbeeld dialoog:

Code: [Selecteer]

Arduino servo decoder, Version 0.1

Starting configuration
Set DCC address for entering configuration mode  (1-2048): 1000
Configuration address set to 1000

Please specify action (P/R/T/D/M/E/G/?):P

Please specify pin number
(3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,14,15) 3
Servo on pin 3 set to angle: 75; LOW angle: 75, HIGH angle: 105

The selected pin number is 3

Please specify action for pin 3 (9/+/-/C/P/R/T/A/I/D/N/F/E/G/?): A
Set DCC address for pin 3 (0-2048): 55
Address set to 55

Please specify action for pin 3 (9/+/-/C/P/R/T/A/I/D/N/F/E/G/?): N
Specify turnout number on pin 3 (1-2048): 44
Number set to 44

Please specify action for pin 3 (9/+/-/C/P/R/T/A/I/D/N/F/E/G/?): F
Specify pin number for frog point polarisation:
(0,1,3-12,14-19,99=remove frogpin): 12
Pin 12 set as frogpin for servo on pin 3
Please specify action for pin 3 (9/+/-/C/P/R/T/A/I/D/N/F/E/G/?): -
Servo on pin 3 set to angle: 74; LOW angle: 74, HIGH angle: 105

Please specify action for pin 3 (9/+/-/C/P/R/T/A/I/D/N/F/E/G/?): C
Angle changed to HIGH
Servo on pin 3 set to angle: 105; LOW angle: 74, HIGH angle: 105

Please specify action for pin 3 (9/+/-/C/P/R/T/A/I/D/N/F/E/G/?): +
Servo on pin 3 set to angle: 106; LOW angle: 74, HIGH angle: 106

Please specify action for pin 3 (9/+/-/C/P/R/T/A/I/D/N/F/E/G/?): D
Pin 0 is not used
Pin 1 is not used
Pin 3 for turnout 44 with DCC address 55 uses angles 74/106 and no inversion; frogpin 12
Pin 4 is not used
Pin 5 is not used
Pin 6 is not used
Pin 7 is not used
Pin 8 is not used
Pin 9 is not used
Pin 10 is not used
Pin 11 is not used
Pin 12 is frogpin for turnout on pin 3
Pin 14 is not used
Pin 15 is not used
Pin 16 is not used
Pin 17 is not used
Pin 18 is not used
Pin 19 is not used

Move speed is 20 msec. per step
DCC address to start configuration mode: 1000
In deze dialoog gebeurt het volgende:
- DCC-adres toekennen (1000) voor configuratietoestand
- Selecteren van Pin 3
- Een DCC-adres toekennen aan pin 3 (55)
- Een administratief nummer toekennen aan deze wissel (44)
- De 'lage' hoek een graad aflagen.
- Met het C-commando de 'hoge' hoek selecteren.
- Deze hoek met één graad ophogen.
- Met het D-commando een overzicht tonen.

Meer weten?
Bekijk eens de volledige handleiding!
Of de installatiehandleiding!
Alle software (gezipt) kun je hier downloaden!
Als je de Arduino IDE al geïnstalleerd hebt kun je volstaan met alleen de Arduino sketch met de DCC library.

Wie durft?

[RudyB]

Nou Nico, dat ziet eruit als een degelijk stuk werk! Ik zal het na download met belangstelling bekijken.

Rudy.

[jowi]

Fraai! kan niet wachten tot mijn arduino setje binnen is, volgens mij gaat er een hele wereld open, en niet alleen mbt modelspoor

[Hans van de Burgt]

@Nico,

Fraaie documentatie inderdaad!
Misschien een idee om een dedicated modelspoor variant te maken.
Ik wil daarbij wel helpen. Maken we samen iets voor de encyclopedie.

Grzz, Hans

[NTeering]

Hallo Hans,

Ik weet niet wat je precies bedoelt met dedicated modelspoorvariant. Dat is deze decoder toch al?!
Maar het lijkt me zeker nodig dat er over de Arduino meer info komt in de encyclopedie.
Toen ik op Eurospoor de stand van Beneluxspoor  zag, vroeg ik mij al af waar de Arduino werkgroep was.

Nico

[Hans van de Burgt]

@Nico,

De Arduino is inderdaad standaard. Het schakelschema tbv DCC met de optocoupler niet.
Het is goed dat er onderscheid gemaakt wordt tussen programmeren en configureren.
Ofwel een simpele handleiding: Wat moet ik precies doen om mbv een Arduino een wissel om te zetten met een servo?

Grzz, Hans

[Wiebren]

Nico,

Is het mogelijk dat je de benodigde libraries los mee zend, want een Mac gebruiker heeft zo niet de beschikking over de benodigde libraries, die zitten nu verpakt in de .msi file neem ik aan.

[jowi]

Zijstapje; wat is er nodig om een Arduino based dcc bezetmelder te bouwen? Of moet er dan zoveel electronica bij, dat het de moeite niet meer waard is?

[gvandersel]

Een Arduino based bezetmelder is net als iedere andere bezetmelder. Alles voor en inclusief de opto-coupler is hardware en blijft hardware. Een Arduino of een supercomputer maakt niet uit. Je hebt minimaal nodig:
- bruggelijkrichter
- weerstand 33 ohm
- condenstaor 100 nF
- opto-coupler ac
Hiermee is EEN sectie hardwarematig geregeld. Dus meerdere secties, alle onderdelen gewoon in dit aantal vermenigvuldigd kopen. Bij de opto-coupler even opletten, er zijn behuizingen met 1 opto-coupler, maar ook behuizigen met 4 opto-couplers. Deze zijn goedkoper als 4 enkele opto-couplers.

Groet,

Gerard van der Sel.

[NTeering]

Nico,

Is het mogelijk dat je de benodigde libraries los mee zend, want een Mac gebruiker heeft zo niet de beschikking over de benodigde libraries, die zitten nu verpakt in de .msi file neem ik aan.

Hallo Wiebren,

Ik ben nu een paar dagen niet thuis, maar de DCC library kun je vinden op de site van Ruud Boer.
https://rudysmodelrailway.wordpress.com/

[NTeering]

Zijstapje; wat is er nodig om een Arduino based dcc bezetmelder te bouwen? Of moet er dan zoveel electronica bij, dat het de moeite niet meer waard is?

Jowi,

Zelf gebruik ik alleen een terugmelder op basis van een Arduino en loconet.
Daarvoor gebruik ik reedswitches. Alles daarover vind je in mijn draadje:
http://forum.beneluxspoor.net/index.php/topic,63567.msg3221580763.html#msg3221580763

[jowi]

Ik zit dan te denken aan bezetmelding dmv stroomdetectie, niet met reedcontacten.


@gvandersel, heb je een schema?

[gvandersel]

Kijk maar eens bij de bonte verzameling van Klaas Zondervan. In dit geval nummer 5.

Groet,

Gerard van der Sel.

[jowi]

Bedankt! Dit zijn leuke dingen om mee te gaan experimenteren

[NTeering]

Nico,

Is het mogelijk dat je de benodigde libraries los mee zend, want een Mac gebruiker heeft zo niet de beschikking over de benodigde libraries, die zitten nu verpakt in de .msi file neem ik aan.

Wiebren,

De DCC-decoder library heb ik nu toegevoegd aan de zipfile met de sketch.