Zelfgemaakt BiDiB modules

[vt175]

Dennis, een zeer interessante ontwikkeling! Top gedaan.
Een vraag, waarom kies je voor een 18v voeding voor de decoder printen en niet voor bv 5v?

[bask185]

Ik heb 1 serieus punt van kritiek op de boards. En dat is dit


Male headers en draadjes dat gaat niet samen. Ja je kan van dupont connectoren pakken en zelf al je wissel draden in elkaar krimpen, maar zelfs dan is het nog niks. En dat is best veel werk om te doen.

Ik zou op zijn allerminsts kijken naar 2.54mm screw terminals (C474921), die hebben ze bij JLCPCB. Persoonlijk vind ik die te klein en pak daarom 3.5mm. Die gaan echter niet op jouw board passen als ik zo kijk.

Verder heb ik een paar observaties waarmee je iets kan doen of niet. Zijn deels ook mening dingetjes.

Wat je doet met die relais uitbreiding, vind ik slim maar ook erg duur. Ik zie dat je een zes polige connector heb tussen de 2 printen, nou dat is prima. Maar dan zie ik een shitload aan elektronica op die relais kaart en ik niet bevatten waarom je dat nu vrijwillig doet.

Als je door die connector 12V voert, had je de relais kaart kunnen uitvoeren met 2x 74HC595 schuifregisters, een tweetal ULN2803 en een 5V spanningsregulator. Als je de 5V ook doorvoer heb je de spanningsregulator ook niet nodig. Dan kan je hem ook nog een keer daisychain-baar maken. Als jij namelijk met je spoeldecoder 8 elektrofrogs gaat aansturen met spoelaandrijving, dan heb je 2 relais per wissel dus 16 relais totaal nodig. En anders kan je nog I2C extenders pakken, maar dat is iets duurder. Ik zag SDL en SCL test pads, dus ik vermoed dat je I2C gebruik tussen de relais print en basis print?

Ik had zelf ook een insteek (letterlijk) voor relais printen. Ik heb uiteindelijk 2 versies, eentje met een enkele bistabiel relais en een met 2 monostabiel relais. En dat heeft bepaalde voordelen.  Ik had eerste relais DCC decoders in de buis maar die heb ik vervangen door insteek modules

Die bovenste is de latching relay. Die is alleen goed voor unifrog wissels. Het idee is dat je screw terminal plug uit de decoder trekt, de relais printplaat, prik je dan in de decoder en de plug steek je dan weer in de andere kant van de relaisprint. De wisseldraden worden van links naar rechts gewoon 1 op 1 doorgevoerd.

Als je dan niet die 'male' plug soldeert maar een conventionele screw terminal. Dan kan je de relais zelf dicht bij de wissel plaatsen. En het ding kan je dan met elke andere decoders of standalone (denk aan viesmann 5552) gebruiken. Dit maakt hem veelzijdig.

Die print met 2 monostabiele relais, noem ik general purpose. Het zijn gewoon 2 monostabiele relais die je met een decoder uitgang kan schakelen. Niks fancy aan.


Die general purpose relais, kan je aansluiten op zowel spoel als servo decoder. En ook hier gaat op, vervang de plug door een rechtstreekse screw terminal en hij is multi-inzetbaar. Met die general purpose kan je voor de servo decoder zowel unifrog als elektrofrog wissels afhandelen. En op de spoel decoder kan je voor alles gebruiken eigenlijk.  Op die servo decoder heb ik ook een PCA9685 gezet, en ik had 8 pinnen over.. Dus die pinnen gaan naar een ULN2803, en daarmee kan ik mijn 8 relais schakelen.

Ik heb ze nog niet geprototyped, maar het zou ongeveer €3,50 fabricage kosten per relais print bedragen. En dan heb ik het over die dubbele! Dus €1,75 per relais.

Nog een handigheid is dat ze ook in through-hole variant bestaan, de printen. Die SMD dingen moet je eigenlijk (hoeft niet perse) als panel bestellen, dat is voordelig... per stuk maar je hebt dan wel meteen veel stuks ook  . Enfin, die through hole dingen, kan je gewoon los kopen, als je wilt proberen of je hebt er weinig nodig.


Laatste handigheid. Dit zie je niet in de verouderde afbeelding, maar de printen zijn even breed als de connector afstand op de decoders. Dat betekent, als ik een panel bestel van 2x12 dan kan ik ze afbreken in groepjes van vier. Die kan ik dan als 1 unit in de decoder pluggen.

En wat gewoon mooi is, stel nu dat ik op mijn  8 voudige spoeldecoder slechts 1 relais wil hebben... dan kan dat gewoon. In jouw opstelling, als ik 1 relais nodig heb voor.. iets, dan heb ik er meteen 8.. met dure elektronica er bij.

Ik zeg niet dat wat ik doe beter ik. Ik zeg wel dat het anders, goedkoper en flexibeler is.

En lang leve Open hardware. Dat staat ook onderop m'n decoders en dingetjes


Mvg,

Bas

[Dennis1984]

Ha Bas,

Altijd blij met jouw feedback hoor: je bent op dit gebied 1000x zo ervaren als ik .

Had ik er misschien even bij moeten vertellen maar op alle bordjes komt een 'hat' printplaat (zie dat ik het in het eerste bericht van het topic wel genoemd had). Op de hat worden alle draden afgemonteerd en ik doe dat zelf middels solderen. Je zou er ook voor kunnen kiezen een hat te maken met schroefterminals. Het idee van de hat is dat je die heel makkelijk los kunt halen om de decoder te servicen of te vervangen. Dus niet 16 draden losschroeven en dan de boel uitwisselen en hopen dat je daarna alles goed gelabeld hebt als je het weer terug wil hangen.

Ja dat relais bordje dat is lastig te begrijpen als je niet het schema ziet om het uit te vogelen . Maar wat ik daar heb ingebouwd is DCC detectie: 24 voltage dividers die de inkomende en uitgaande signalen omzetten naar 3.3V. Die gaan naar drie 8-bit analoge multiplexers (bovenin de printplaat) en vanaf daar naar drie ADC kanalen op de stm32 (c091). Doel is om te testen of het relais werkt en dat terug te melden. Nooit meer kortsluiting dus omdat een relais stuk is. Beetje nerdy idee .

Hier een plot van het relevant gedeelte van mijn schema (moet sommige dingen nog even netjes maken, zoals de connectors onderaan de pagina en het artikelnummer en JLCPCB-nummer bij de relais klopt ook niet):



Verder zie je twee gescheiden circuits maar dat had je denk ik al uitgevogeld: er is een 3.3V circuit die vanaf de 6-polige connector komt (en inderdaad, daar zit ook de I2C op die ik gebruik tussen de bordjes) en de mcu voedt en er is een 5V circuit waarmee de relais aangestuurd worden. Daartussen zit een optocoupler met een flyback diode. Daarnaast nog 16 statusleds voor de relais die direct vanuit de microcontroller aangestuurd worden. Had ik natuurlijk ook rechtstreeks aan de inputs van de optocoupler kunnen hangen maar dan ben ik minder flexibel en kan ik niet visueel aangeven of het dcc testcircuit de correcte werking van het relais heeft bevestigd.

Je punt over de 16 relais is trouwens valide, daar zit ik ook een beetje mee. Ik wilde hem daisy chainen maar zit een beetje met de ruimte: die is echt he-le-maal vol.

Ik vind jouw oplossing met die insteekmodules superhandig en slim bedacht. Enorm flexibel zo. Prima oplossing voor de meeste modelbanen, maar ik heb mezelf ten doel gesteld om alles op 5 bij 8 cm bordjes te produceren. Ik wil dit gebruiken voor mijn (modulaire) treinbaan en daar komt alle elektronica aan de achterzijde (verticaal geplaatst) op een zodanige manier dat je daar zeer eenvoudig bij kan. Geen gekloot met onder de baan op je rug liggen en dan hopen dat je overal goed bij kunt. Nadeel is dat je aan de achterzijde veel minder ruimte beschikbaar hebt dan onder de baan en daarom maak ik alles zo klein mogelijk. De printplaten komen uiteindelijk op een rackmount: daar heb ik al een klein 3d-printje voor gemaakt:



Dit is de 1-voudige versie maar ik maak uiteindelijk een 3-, 4- en 5-voudige versie.

De statusleds maak ik ook zo dat je direct aan de kleuren kunt zien of ergens iets mis is. En is er dus iets stuk dan kun je het in principe binnen twee minuten vervangen.

@vt175: dank voor je compliment. Ik kies voor (12-)18V omdat deze printplaten op een modulaire baan komen waar de spanning over een lengte van een tien tot twintigtal meters wordt vervoerd. Het lijkt mij het meest betrouwbaar om lokaal naar 5V te reduceren omdat je over zo'n lange lengte anders teveel spanningsverlies krijgt. Een andere reden is trouwens dat je ook magneetartikelen moet kunnen aansturen (met de SolenoidControl) en die hebben toch echt vaak 12V of meer nodig.

Met vriendelijke groet,
Dennis

[bask185]

Dus niet 16 draden losschroeven en dan de boel uitwisselen en hopen dat je daarna alles goed gelabeld hebt als je het weer terug wil hangen.

Dit had ik me ook bedacht, daarom ben ik toen op die plugbare screw terminals overgestapt.

Ik had toen voor mezelf ook gekeken of ik de relais als hats kon uitvoeren. Dat vond ik ook geen slecht plan, maar het werkt niet niet voor mij.

Waarom gebruik je eigenlijk niet gewoon 1 van de relais contacten als controle en het andere contact om dingen te schakelen? Dan heb je hetzelfde bereikt op een makkelijkere manier. Het kan praktisch niet voorkomen dat het ene contact wel schakelt en het andere niet. Die dingen zijn mechanisch onderling als 1 bewegend deel uitvoerd. Als het doel moet zijn om de deteceren of de contacten om zijn waarom probeer je dan 'DCC detectie'? Ik snap niet wat je daarmee bereikt.



Ik heb ook vraagtekens over die weerstandsdeling en die hele methode met weerstandjes. Heb je dat al getest? Want je staat op het punt om 'live' DCC draadjes via slechts 12k Ohm aan de Ground van je dure printplaten te hangen. Daar zou ik nog eerder optocouplers voor toepasen. Een van de grootste voordelen van relais, is dat ze galvanische isolatie hebben, en precies dat doe je nu teniet met die weerstanden.

Ik vind de optocoupler ook een beetje overkill. Je hebt geen galvanische scheiding op die print zitten, daarmee vervalt het nut van de optoupler ook. En een transistor..die heb je al. Dus je uProcerssor is al voldoende beschermd

Nooit meer kortsluiting dus omdat een relais stuk is.

Voor unifrog wissels is dat niet zo'n deal, omdat die pas sluiting geven nadat er een trein op staat. Daarmee kan je snel het probleem vinden. Met elektrofrog wissels is dat idd wel een ding, omdat die wissels zonder trein ook sluiting kunnen geven. Dat is een royal payne in the ass  . Ik raad om die reden mensen altijd aan om puntstuk polarisatie mechanisch op te lossen indien mogelijk.

Ik heb mijn decoders dusdanig uitgevoerd dat bij het opstarten de punstukken niet geschakeld zijn. Dan wordt de laatste stand bekeken en dan wordt het juiste relais ingeschakeld. Bij het schakelen doe ik dat ook: relais uit -> wissel omzetten -> andere relais aan. Stroom uit -> beide relais uit.

Heb je ook wel eens gekeken om een frogjuicer te maken? Ik heb met wat overleg met Patrick Smout een circuit bedacht wat zou moeten werken.

Mvg,

Bas

[Dennis1984]

Ha Bas,

Daarom ben ik dus blij dat je even kritisch kijkt naar mijn ontwerp, want blijkbaar was ik weer eens een beetje naar een moeilijke oplossing aan het zoeken voor een 'makkelijk' probleem .

De grap is dat ik wel had nagedacht over die tweede contacten gebruiken, maar ik vroeg me af of dat niet tot een probleem zou leiden omdat de belasting voor één van de twee contacten te veel is. Maar zit net even in de datasheet te kijken en waarschijnlijk loopt dat wel los met de beperkte hoeveelheid mA die een locomotief verstouwt. Jouw schema leidt dan (zoals je inderdaad zelf al zei) tot een enorme versimpeling:

- Verwijderen optocouplers
- Verwijderen analoge multiplexers
- Verwijderen flink aantal passives

Ik heb precies genoeg pins om die 8 uitgangen van de relais aan te sluiten op de mcu. Ik gebruik wel 3.3V omdat mijn STM32 niet 5V-tolerant zijn.

Voordeel is ook dat er wat ruimte vrij komt om mijn 6-polige I2c connector ook aan de bovenkant te plaatsen zodat je kunt daisy-chainen. Ik zal ook een 3-voudige jumper toevoegen zodat je tussen twee adressen - waar de mcu op luistert - kunt kiezen.

Dat wordt even opnieuw tekenen later deze week .

Tot slot de frogjuicer: ik moet eerlijk zijn en zou nu - denk ik - niet zelf zo'n circuit kunnen ontwerpen. Ik kende het concept niet maar het klinkt interessant. Ik zie dat er verschillende producten op de markt zijn maar inderdaad leuk hier ook een open source versie van te maken. Lijkt me een mooie uitdaging een 4- of liever een 8-voudige variant op een 5x8 printplaatje te passen .

Met vriendelijke groet,
Dennis

[vt175]

Ho Dennis,

je geeft aan dat je de decoders voor een modulebaan gaat gebruiken.
Mijn beeld van een modulebaan is dat je modules flexibel kan inzetten en daarmee dat het sporenplan wijzigt afhankelijk van hoe en welke modules je gebruikt.
Bijvoorbeeld hoe dit bij FREMO of AKTT gebeurt.

De besturing zal dan mee moeten bewegen. Dit betekend dat alle elektronica lokaal op een module zit en enkel voeding en de besturingssysteem worden doorgegeven.
Een kleine decoder welke meerdere taken kan uitvoeren is dan een must. Want op een module zitten vaak slechts geen of enkele wissels, enkele seinen en terugmelding.

of bedoel je een segmentbaan: Een vastte opstelling welke in kleinere segmenten is verdeeld welke altijd in een vaste opstelling wordt opgebouwd?
Naast voeding en de besturingsbussen maak ik uit jou verhaal op dat je ook de aansturing van wissels e.d. naar meerdere modules brengt.

Wat betreft de voeding voor de decoders. wat is de functie van e voeding verdeel print? en de zet deze print de baanvoeding om naar 18V voor de decoders en de decoders zetten de 18V weer om in 5V / 3,3V?
Zou dit niet eenvoudiger kunnen? en als je enkel servo's gaat toepassen heb je voor de decoders ook geen 12V nodig .

De vo

[bask185]

In principe heeft elke wissel, sein en terugmelder op een module een vast adres. Dat zal niet veranderen ongeacht de indeling.
Zelf zou ik een vast aantal adressen, 32 ofzo, per module toekennen voor zowel wissels, seinen en terugmelders. Die hebben onderling andere soort adressen, dus terugmelder 100 != wissel 100. Maar for the sake of logic kan je de nummers alsnog gescheiden houden.

Dus bij een andere opstelling, hoeft alleen het programma aangepast te worden. Zelf zou ik op voorhand verscheidene programma's voor verscheidene opstellingen gebruiken. Maar dit kan eigenlijk alleen als het aantal opstellingen beperkt is.

Wel een leuk idee om een computer programma het concept van 'modules' te laten kennen. Dan heb je modules met je wissels, seinen, blokken, terugmelders etc. Dan kan je in het programma on the fly eventjes de blokken in de volgorde zetten die matcht met je opstelling et voila. Misschien een leuk idee voor TrainTastic 

Ik heb een concept gemaakt, daarbij een beetje gespart met Patrick Smout, die hadden goede ingevingen.

In grote lijnen: Ik meet stroom met een ACS712 chip. Die output een spanning van ongeveer 2.5V bij 0A. Per A komt er afhankelijk van de richting 100mV of 185mV (afhankelijk van welke versie acs) bij of af.

Die spanning gaat naar een 2 tal comperators. En die hebben een vaste threshold waarde die overeenkomt met iets met net onder de 3A.


Als die stroom dus bereikt wordt, schakelen de comperators. En die schakelen een JK flipflop. Die moet dan omtoggelen. Een klein RC circuit zorgt er voor dat het niet moet denderen.

Maar dit schema klopt inmiddels niet meer omdat de te grote back2back mosfets vervangen zijn door een  te grote gelijkrichter. . Het mosfet circuit moet ik nog opnieuw doen. Ik denk overigens dat ik mede door de gelijkrichter de ACS712 zou kunnen vervangen door een shunt weerstand, die spanning kan ik dan direct naar 1 comperator leiden. Dat is wellicht geen slecht idee.

[Joz]

Wel een leuk idee om een computer programma het concept van 'modules' te laten kennen. Dan heb je modules met je wissels, seinen, blokken, terugmelders etc. Dan kan je in het programma on the fly eventjes de blokken in de volgorde zetten die matcht met je opstelling et voila.

Met Rocrail schijnt dat te kunnen: https://wiki.rocrail.net/doku.php?id=modules:modules-nl

Groeten,
Jos

[bask185]

Dat is wel leuk dat Rocrail dat kan.

Ik heb versimpeld schema gemaakt voor een frogjuicer, ik weet nog niet helemaal of die ook werkt. Ik moet nog het een en ander nalopen. Of de comperator geschikt is etc.


Het past net aan 8x5cm. Je zou denken dat het veel ruimte is, maar voor elektrofrogs zou je anders 16 relais nodig hebben. Dan valt het dit wel weer mee.


Er zit nu ook een zener om een vaste referentie te maken en een 33mOhm shunt weerstand. Het idee is dat bij ongeveer 3A, de spanning over de shunt weerstand 0.1V is. Dat moet een van de comperators trippen, die moet de flipflop toggelen, de flipflop moet beide mosfets (10A) toggelen waardoor het puntstuk zou moeten worden omgepoold naar de andere rail.

De stroom loopt van DCC -> gelijkrichter -> schottky diode -> Mosfet -> shunt weerstand -> gelijkrichter  -> terug naar frog.


Heeft alleen weer niet zoveel met BiDib te maken 

Bas

[AlbertG]

Hoi Dennis (en anderen),
Ik vind dit een interessante ontwikkeling. Naast mijn vast baan (met ESU Ecos 2) start ik zo af een toe een project(je) om wat nieuws uit te proberen. Zoals DCC-EX, Z21, Yamorc YD7001. Dat is voor mij onderdeel van de hobby. Wat er wordt aangeboden aan BiDib apparatuur vind ik echter te duur om hiervoor aan te schaffen. Dus als ik je kan helpen met testen in combinatie met Rocrail dan houd ik me aanbevolen. En ik wil je natuurlijk ook een passende vergoeding geven voor de onderdelen, maar daar komen we vast wel uit.

Misschien off-topic maar het onderwerp kwam hier ter sprake. Tijdens Houten Digitaal hebben we de modulebaan (Digibaan) van de HCC!m getoond in de grote opstelling en met Rocrail bestuurd.
Dat ging nog niet helemaal vlekkeloos, maar dat is onderdeel van het leerproces.
In Rocrail kun je elke modulebak in een afzonderlijk baanplan tekenen en vervolgens in elke mogelijke samenstelling de modules samenvoegen in aparte werkruimtes. Voorwaarde is wel dat de wissels, seinen en melders per module een vast adres hebben. Bij de Digibaan is dat het geval. Locomotieven kunnen gedeeld worden over de verschillende samenstellingen heen.

Succes met de ontwikkeling. Gelukkig krijg je op de inhoud genoeg feedback. Ik blijf het volgen.

[Patrick Smout]

Er zit nu ook een zener om een vaste referentie te maken en een 33mOhm shunt weerstand. Het idee is dat bij ongeveer 3A, de spanning over de shunt weerstand 0.1V is. Dat moet een van de comperators trippen, die moet de flipflop toggelen, de flipflop moet beide mosfets (10A) toggelen waardoor het puntstuk zou moeten worden omgepoold naar de andere rail.

Hoi Bas, als ik me niet vergis moeten de signalen op de + en - ingang van de opamp onderling verwisseld worden. Als de stroommeting tript dan wil je een positieve flank hebben op de klok van je JK flipflop. Zoals het nu getekend is krijg je dan volgens mij een negatieve flank en een gefrituurde meetweerstand