Twentse Modelspoorweg Club (TMC): Digitale besturing

[AP3737]

Dat is sterk aantal afhankelijk. Als je losse strips gaat maken en batches van 30 ofzo dan zal je op iets van 3 a 4€ per strip zitten, all in clusive.
Als je panels laat maken, dan wordt dat minder maar ik kan je niet vertellen hoeveel. Ik kan voor mijn strips wel eens een offerte doen daarvoor 

Ik heb pas eens gekeken, maar kwam, inclusief verzending en belasting, op 3,80 als je er 5 laat maken. Bij 20 stuks wordt dat 1,95 en bij 30 stuks 1,70 per stuk. Als je er panels van maakt, wordt dat nog ietsje goedkoper. Opgemerkt moet worden dat ik er alleen basic componenten op had zitten. En ik had een kortingscoupon van 8,30 ook meegerekend. De bovengenoemde kosten worden voor ongeveer de helft bepaald door verzending en belasting.

Groet, Aiko

[bask185]

Je zit met strips met de lengtes. Wanneer ze lang worden gaat, in dit geval, de 28cm een rol spelen. Ik heb hier 2x offerte gemaakt voor de 28cm strips.



Ik kon helaas geen grotere aantallen doen omdat ze daarvoor niet meer genoeg LEDs op voorraad hadden  .

Mvg,

Bas

[AP3737]

Beste lezers,

Vandaag wil ik starten met de beschrijving van een nieuw project: de wisselaandrijving van onze clubbaan.

Onder de baan gebruiken we oude telefoonrelais (48 Volt – 1000 Ohm) om de wissels te schakelen. Oorspronkelijk verzorgden deze relais ook de polarisatie van het hartstuk. Omdat echter bleek dat deze oude relais niet altijd betrouwbaar contact maakten, hebben we naast elk telefoonrelais een apart 48V relais geplaatst voor de polarisatie (op de foto te herkennen als het blauwe relais).








De wisselprintjes zijn allemaal voorzien van een RJ45-connector. Op de buitenste pinparen (1+2 / 7+8) staat 48V wanneer het wissel omgezet moet worden, en geen spanning wanneer de ruststand gewenst is.

De wisselprintjes worden via een platte, achtpolige witte kabel aangesloten op de centrale besturingselektronica. Elk station heeft zijn eigen besturing. In de oude situatie was deze elektronica verbonden met een PIO-kaart in de pc, waardoor we de wissels met 5V-signalen vanuit de computer konden aansturen. De centrale besturing bestond (in grote lijnen) uit een optocoupler per ingangssignaal, die vervolgens via kleine printrelais 48V op de RJ45-uitgangen zette.

Door de jaren heen is deze elektronica organisch gegroeid. De tijd is nu rijp voor een grondige vernieuwing. Hieronder zie je een foto van de oude besturing; de rood omlijnde delen zijn verantwoordelijk voor de wisselsturing.


Zoals eerder vermeld, wordt de baanbesturing stapsgewijs overgezet op DCC. Daarom hebben we een nieuwe DCC-wisseldecoder ontwikkeld, die per decoder 16 wissels kan schakelen. Hieronder zie je een screenshot van het nieuwe printontwerp.

Zoals te zien is, zijn de oude “losse” RJ45-connectoren vervangen door moderne connectors zoals die ook in netwerkswitches gebruikt worden. Op elke connector kunnen vier stekkers worden aangesloten. Bij elke uitgang horen een gele en een groene LED.


We hebben nagedacht over een nuttige toepassing van deze LEDs. Uiteindelijk is het volgende principe gekozen:
– Wanneer een wisselrelais correct is aangesloten en zich in ruststand bevindt, brandt de groene LED.
– Wanneer het relais wordt geactiveerd, dooft de groene LED en gaat de gele branden.

Na wat gepuzzel is het hieronder staande principeschema opgesteld. Dit is op een experimenteerprint getest. Daarbij is op alle punten gemeten welke spanningen aanwezig zijn en hoeveel stroom er loopt. De theorie en de praktijk bleken gelukkig met elkaar in overeenstemming te zijn. Wat wel wat tegenviel, is dat de LEDs maar liefst 1 à 2 mA nodig hebben om zichtbaar te zijn. Daarom zijn soms weerstanden parallel geschakeld om oververhitting te voorkomen.


In het schema zijn spannings- en stroomwaarden aangegeven:
– Groene waarden gelden wanneer het relais niet geactiveerd is.
– Paarse waarden gelden wanneer het relais wel geactiveerd is.

In de emitter van de transistor is een kleine weerstand van 1 Ohm opgenomen. Deze dient om via de ADC-ingangen van de processor te kunnen meten hoeveel stroom er loopt. Bij een fout of overbelasting kan het wissel dan (hopelijk snel genoeg) worden uitgeschakeld. Of de ADC in de praktijk snel genoeg reageert om schade bij een kortsluiting te voorkomen, moet nog blijken – de reactietijd ligt in de orde van tientallen microseconden.

Commentaar is van harte welkom!

Groet,
Aiko

[Duikeend]

leuk om te zien dit! ik heb ook nog een zwik van die relais liggen 

[bask185]

    Koop je wel de goede RJ45 connectoren? Je hebt ze ook met interne RC pasieve elektronica. Die fout heb ik ook op m'n naam staan toen ik een 8 voudige kocht.

[AP3737]

   Koop je wel de goede RJ45 connectoren? Je hebt ze ook met interne RC pasieve elektronica. Die fout heb ik ook op m'n naam staan toen ik een 8 voudige kocht.

   
Ik heb ze al gekocht (LCSC) en getest. Er zit niets intelligents in 

leuk om te zien dit! ik heb ook nog een zwik van die relais liggen 

Als je die zou willen gebruiken, dan ken ik wel iemand die daarvoor een decoder heeft 

Groet, Aiko

[Duikeend]

ik hou het zeker in gedachte

[bask185]

Met hoeveel Volt schakel je die dingen? Als ze het gewoon op 12V~18V doen, dan volstaat mijn open-source solenoid decoder ook. Die kan er met een bepaalde pre-set 16 stuks aansturen dan

[Henk Veenstra]

Aiko,
Ik ben ook benieuwd hoe je de stroomafname hebt gemaakt op de wielen.Heb je daar ook foto's van.

mvg Henk

[AP3737]

Beste lezers

De TMC 16-kanaals wisseldecoder is af. De geassembleerde printen zijn door JLCPCB geleverd, en connectoren heb ik er zelf op gesoldeerd, de software is geschreven en het geheel is getest. Binnenkort worden ze op de baan gemonteerd en dan zullen we zien of ze het in de praktijk net zo goed doen als op de testtafel. Hieronder een foto hoe het geheel is geworden.



Voor de liefhebber: de software staat op GitHub: https://github.com/aikopras/TMC-16-Channel-Switch-Decoder en schema met complete print is te vinden op OSHWLab: https://oshwlab.com/aikopras/tmc-16-channel-switch-decoder_copy

De software is eigenlijk behoorlijk standaard. Zoals altijd ben ik weer uitgegaan van mijn eigen arduino library voor het decoderen van DCC signalen (https://github.com/aikopras/AP_DCC_library). Deze library is geoptimaliseerd voor een aantal micro-controllers, waaronder de gebruikte AVR DA processor. Omdat er (voor de verandering) geen (RS-Bus) terugmelding op deze wisseldecoder zit, kon ik ook een aantal functies die ik normaal gebruik weglaten. De code is daardoor eenvoudiger geworden (en is meteen een mooie basis voor mijn eigen project om armseinpalen met steppers aan te sturen).

Het wat mij betreft leukste en vernieuwende is de kortsluitbeveliging die ik heb ingebouwd. Die was wel nodig ook, want bij de eerste test, waarbij ik de kortsluitbeveiliging nog niet geïmplementeerd had, ging meteen een weerstand in rook op  . Gelukkig had ik vooraf al met dit soort ongelukjes rekening gehouden, en had aan de onderkant wat soldeer pads aangebracht om snel weer nieuwe weerstanden te kunnen monteren. Mooi. Heb ik dat meteen getest 

De kortsluitbeveiliging heb ik geïmplementeerd door een 1 Ohm shunt weerstand in serie te zetten (zie het schema dat ik eerder heb gepost). Daarover meet ik met de ADC converter in de processor de spanning. Als de print met het postrelais waarmee het wissel wordt omgezet correct is aangesloten, dan loopt de spanning over de weerstand langzaam op (het relais gedraagt zich immers als spoel). Zie het plaatje hieronder.


Maar als de print met postrelais verkeerd om wordt aangesloten, hebben we een probleem. We hadden namelijk ooit besloten zogeheten "blus-diodes" op deze printjes te monteren. Deze diodes hadden tot doel de kans op storingen te verkleinen, door de inductiespanning die ontstaat als de relais wordt uitgeschakeld, meteen kort te sluiten. Zie de beide 1N4007 diodes op onderstaande print voor de wissel aandrijving. Ook zit er een LED op, die aangeeft of het relais geactiveerd is, dus ook daar hebben we een polariteitsafhankelijkheid. Achteraf had je alles altijd anders kunnen doen, maar aan die wetenschap heb je nu niets. Ook is het vervangen van al die prints onder de baan veel te veel werk, dus geen optie.


Als de print  met postrelais verkeerd wordt aangesloten, ontstaat er een soort kortsluiting door beide 1N4007 diodes (en de LED brandt door, omdat deze een reverse spanning van 48V niet overleeft). Als er een kortsluiting gedetecteerd wordt, dan moeten we postrelais weer zo snel mogelijk deactiveren. Het plaatje hieronder toont wat er zou gebeuren over de 1 Ohm weerstand als de wisselrelais verkeerd om wordt aangesloten. Binnen een microseconde staat er een paar volt over de ADC.


De software checkt daarom onmiddellijk nadat een postrelais / wissel geactiveerd wordt, welke spanning de ADC meet. Bij een te grote waarde (60mV / 60 mA) schakelt de software het relais binnen ongeveer 7,5 microseconde weer uit. Dat blijkt snel genoeg te zijn om schade waar dan ook te voorkomen.

Groet, Aiko