PWM "trafo" // schema toegevoegd

[De Stoker]

Maar eens een topic starten over waar ik mee bezig ben.
Ik heb in de simulatie een 4 kanaals PWM trafo gemaakt en ben nu bezig om daar een proef opstelling van te maken om te kijken of het werkt. 4 kanalen zijn nodig om twee treinen voor en achteruit te kunnen laten rijden.

Baan: Fleischmann profi ovaal op een basebord van 100x250cm met een stations deel en een rangeerstuk in het middel.
Deze is ontstaan uit de beschikbare materialen en om simpel weg rondjes te kunnen rijden om als test opstelling te fungeren.
Analoog DC

De trafo is eigenlijk geen trafo maar een digitale motor sturing met een Micro controller (PIC16F628A en een L293). Ik vindt het leuk om met electronica te stoeien en heb het modelspoor als object gekozen.

Mijn bedoeling is om naar een PWM (puls Width Modulation) te gaan rijden. zie ook http://forum.beneluxspoor.net/index.php/topic,48784.0.html
Alleen wil ik het in eerste instantie hand matig besturen net als met de "good old trafo" voorlopig in twee blokken, hoofdbaan en rangeer gedeelte

Het "probleem" met analoog is dat treinen erg lastig netjes langzaam kunnen rijden. De normale trafo regelt de spanning van 0 tot 12 volt DC. Langzaam rijden doe je dan met ongeveer 3-7 Vdc waardoor de kracht van detrein aanmerkelijk afneemt en de trein al gauw tot stilstand komt of erg schokkerig gaat rijden.
Een PWM stuurt kleine "schokjes" naar de L293 en de betreffende motor krijgt dan heel kort (ms) 12V toe gediend. Daar de lengte van deze "schokjes" te verlengen of te verkorten gaat de trein sneller of langzamer rijden. Je varieert dan 0 tot 100% van de tijd in een bepaalde periode lengte (frequentie)
Hierdoor wordt het mogelijk om de volle kracht van je locomotief te gebruiken en toch rustig te kunnen rijden.
Tevens zijn de kosten van een dergelijke PWM trafo laag, ik heb nog geen 15 euri aan onderdelen gebruikt.

Ander "probleem" is dat de PIC16F628A eigenlijk maar 1 aansturing heeft voor een motor terwijl ik er vier nodig heb. Nu is van 1 naar twee nog simpel op te lossen met een stukje electronica maar daarmee kun je geen twee motoren aansturen hooguit links en rechts om.
Dit heb ik software matig opgelost, mede daar door is het PIC programma vrij complex, maar omdat het toch snel moet werken moet er ook een externe kristal aan om de frequentie op te voeren van de PIC (4Mhz standaard naar 20 MHZ) of dit voldoende is moet nog blijken. In de software matige simulatie gaat het software programma in "slow motion" zodat alleen de werking is te testen en niet of het systeem voldoende reageert.

De PWM "trafo" krijgt de volgende functies:
- Snelheid regeling dmv draaiknop.
- rijrichting veranderen dmv keuze schakelaar (met automatische afrem en opstart functie)
- Startknop, rustig opgang komen van de trein en accelereren tot ingestelde snelheid.
- Stopknop, rustig afremmen tot aan nul

Later meer..



De twee motoren stellen de beide treinen voor

[Klaas Zondervan]

4 kanalen zijn nodig om twee treinen voor en achteruit te kunnen laten rijden.

Waarom 4 kanalen? Als je er een ompoolschakelaar achter zet heb je toch genoeg aan 1 kanaal per trein?

[HansQ]

Uhhh, ik begrijp even iets niet... Ik neem aan dat je met 1 uitgang een analoge uitgang bedoelt? Maar een 628 heeft effectief digitaal 15 uitgangen vrij en PWM is puls-breedte, niet -hoogte. Dus je zou toch zeker 7 blokken moeten kunnen aansturen, met richting en puls-breedte?

[De Stoker]

Waarom 4 kanalen? Als je er een ompoolschakelaar achter zet heb je toch genoeg aan 1 kanaal per trein?

Hallo Klaas,

In de L293 zitten vier kanalen, per trein heb ik er twee nodig (1x vooruit/1x achteruit). voor twee treinen maakt vier signalen.

Wat bedoel jij met omloopschakelaar?

[De Stoker]

Uhhh, ik begrijp even iets niet... Ik neem aan dat je met 1 uitgang een analoge uitgang bedoelt? Maar een 628 heeft effectief digitaal 15 uitgangen vrij en PWM is puls-breedte, niet -hoogte. Dus je zou toch zeker 7 blokken moeten kunnen aansturen, met richting en puls-breedte?

Eigenlijk bedoel ik dat een PIC16F628A maar 1 ccp uitgang heeft deze stuurt een PWM signaal naar de L293. Dit kanaal kun je "aan" zetten en de rest van het programma draait onafhakelijk daar van door.
Als je twee ccp kanalen hebt kun je deze met een externe schakeling wel splitsen zodat je een motor vooruit en achter uit kunt laten draaien.
Ik heb er nu voor gekozen om de vier kanalen van de L293 rechstreeks aan te sturen met vier kanalen uit de PIC en het software matig op te lossen. Ik heb ook geen PWM instructie gebruikt maar een geschreven stukje software die de poorten aan zet en afhakelijk van de instelling van de Pot meter na bepaalde tijd (ms) weer uit zet.

[Klaas Zondervan]

Niet omloopschakelaar, maar ompoolschakelaar.
Een schakelaar tussen de uitgang van je regelaar en de rails, waarmee je plus en min verwisselt.

Edit: dat schema maakt het ineens duidelijker. Je kanalen zitten in de PIC. Ik dacht eerst dat je ook 2 versterkers per trein had.
Het schema is overigens wel erg klein weergegeven.

[De Stoker]

Het schema is overigens wel erg klein weergegeven.

Klopt ik had hem iets groter in gedachten, maar kreeg het nog niet voor elkaar

[Timo]

Kan je hem niet even uploaden via Plaatje uploaden hier links?

Ik mis wel de ouput clamp diodes. Want als ik zo snel de datasheet bekijk zitten deze alleen in het kleine broertje (de L293D) ingebakken... Uit de datasheet:
On the L293, external high-speed output clamp diodes should be used for inductive transient suppression.

En zoals al aangegeven, je kunt ook een ompoolschakelaar (relais bv) gebruiken ipv full H bridge. Maar ik weet niet hoe duur een L293 is en of dat op weegt tegen de prijs.

En hoe stuur je nu de PWM aan? Op een input of op de enable lijn?


Timo

[Gerrit Reitsema]

Als je met 2 of meer treinen PWM wilt rijden is een zelfbouw knutsel natuurlijk een uitdaging.
Er zijn er inmiddels misschien wel honderd soorten van.

Je geeft aan dat je PIC maar 1 PWM uitgang heeft, waarom neem je dan niet een met 4 PWM uitgangen?
Die dingen kosten geen drol meer.
Ook het IC L293 MOTORDRIVER IC heb je miz niet nodig, achter elke PWM uitgang een darlington of mosfet is voldoende.
Zoals Klaas aangaf kun je de uitgangen hiervan ompolen met een eenvoudige schakelaar.

De meest simpele PWM regelaars maak je met een 555 en een darlington bv.

Als je met PIC's wil werken kun je ook eens gaan denken aan het Arduno platform, compleet gebouwd en getest bordje met 4 PWM's voor ca Euro 25,-- bv.

Gert.

[Timo]

Met een 555 kan idd, maar het optrekken en afremmen is dan wat lastiger. En een Arduino is way overpriced hiervoor. Een Arduino is een ontwikkelplatform, niet om in een product te hebben. En ik denk dat de PIC prima geschikt is. Hardware PWM is niet nodig, software PWM kan meer dan snel genoeg.

Ik weet niet wat die LM293 kost en of je die al hebt liggen. (Om maar niet gelijk je schema af te schieten ) Maar anders zie ik een goedkope ULN2804 (€0.25) voor me met 4 relais (€3.50). Dan heb je 4 uitgangen.

Een PIC bied overigens nog wel leuke opties mss. Als je ipv een potmeter een rotary gebruikt (relatieve snelheid mee in te stellen ipv absoluut met een pot...) zou je kunnen zorgen dat je de huidige snelheid mee kunt nemen naar de volgende regelaar.  Maar misschien is dat iets te complex, regelaar op dezelfde positie moet ook maar een minimaal verschil opleveren :p

Wat misschien makkelijker zou kunnen, 2 regelaar uitgangen koppelen en dat hij bij ontkoppelen met de ingestelde optrek/afrem vertraging naar de waarde toe gaat. Bv, je koppelt regelaar 2 aan regelaar 1. Beide uitgangen reageren nu gelijk op potmeter 1. Je kunt zonder verschil in snelheid van sectie 1 naar sectie 2. Daarna opkoppel je de regelaars en sectie 2 gaat weer naar potmeter 2 luisteren en zakt bv met de afremvertraging terug.

Of nog makkelijker :p Een LEDje (of een duo led) bij elke regelaar en een drukknop. Druk je de drukknop in van sectie 1 dan laat de led bij de andere regelaars zien of deze hetzelfde staat (binnen een marge). Dus als je van sectie 1 naar 2 wilt druk je de knop bij regelaar 1 in en draai je aan regelaar 2 tot bij deze de LED aan gaat, de regelaar staat dan op hetzelfde niveau als sectie 1. Doorrijden zonder hik

Okay, misschien sla ik door maar opties genoeg. Je bent op de goede weg! Zou alleen graag nog een schema zien.

Ow, en ik heb ik het verleden wel gezien dat alleen PWM niet genoeg kan zijn om een trein aan het rijden te krijgen bij lage duty cycle. Ik had bij lage duty cycle om de zoveel cycles als nog een cycle met een hogere duty cycle als "begin zetje". Hierdoor kon je makkelijker rustig weg rijden.

Timo

[Menno]

Een Arduino is hiervoor zeer interessant denk ik. Wat veel mensen namelijk wel eens vergeten en wat soms ook niet erg is, is dat de Arduino een ontwikkelplatform en programmer in 1 is.

Niets houdt je tegen om een Atmega in een Arduino Uno te proppen, te programmeren met jouw programma, vervolgens de chip te verwijderen en in/op je zelfgemaakte printje te prikken. Je hoeft echt niet overal zo'n complete Uno (of eender welke Arduino) in te stoppen.

Dat het wel vaak gedaan wordt is vaak puur een vak-kwestie: heb je wel de software onder de knie, maar niet het solderen van een printje, dan kom je met een complete Arduino een heel eind.

[Timo]

Dat is waar. Blijf je wel met een bootloader zitten maar idd goed mogelijk. Maar aangezien hij al een PIC werkend heeft kan hij deze dus al proggen. Zonde om er dan nog een te kopen.

Gelukkig gaan er meerdere wegen naar Rome.


Timo

[De Stoker]

@Timo en @Menno

Bedankt voor het meedenken, De L293 is volgens mij een L293DNE als ik het goed heb zal nog even kijken.

De keus voor de materialen is gedaan omdat ik ze al had inclusief the programmer voor de PIC.

Ik ben net een half jaar bezig met programmeren en moet ook nog de hardware onder de knie krijgen.

@Timo
Welk schema bedoelde je?

De optie van de 555 ken ik ook die staat op de website van circuits-online. Het gaat ook deels om het programmeren zelf

Ik heb ook nog een ULN2803 liggen, eigenlijk gekocht om wissels mee te gaan bedienen, kunnen deze dan ook een PWM "signaal" door geven. Is dus de schakelsnelheid hoog genoeg?

[dimo1_dimo1]

ikzelf heb ook met een microcontroller treinen aangestuurd, door middel van een Arduino en een L293D..
bij de L293D heb je een enable en 2 inputs die de richting verzorgen..
met een koelblokje kan de L293D prima treinen aansturen
Het PWM signaal hoeft alleen op de enable input, je zou voor de richting gewoon een schakelaar kunnen gebruiken zoals hier werd aangegeven
dat zou maar 2 poortjes nodig hebben om aan te sturen(voor 2 treinen)

tip:
Arduino`s uit hong kong zijn ongeveer 9 euro incl verzendkosten(duurt wel 2 weken voor je m hebt)
andere electronica is daar ook goedkoop(zie ebay)

[Menno]

bij de L293D heb je een enable en 2 inputs die de richting verzorgen..
met een koelblokje kan de L293D prima treinen aansturen
Het PWM signaal hoeft alleen op de enable input, je zou voor de richting gewoon een schakelaar kunnen gebruiken zoals hier werd aangegeven

De eerlijkheid gebiedt me te zeggen dat het eigenlijk netter is om het PWM signaal op de inputs aan te bieden en de enable te gebruiken zoals 'ie eigenlijk bedoeld is, maar ik weet het, het gebeurt vaker en er wordt in het datablad geloof ik ook over gesproken.

Het heeft wel het voordeel dat richting omdraaien dan via de PWM-signalen kan als ik het me goed herinner...

Even uit het blote hoofd, ken de L293 niet al te best.

tip:
Arduino`s uit hong kong zijn ongeveer 9 euro incl verzendkosten(duurt wel 2 weken voor je m hebt)
andere electronica is daar ook goedkoop(zie ebay)

En nog een tip: kijk verschrikkelijk goed uit met elektronica kopen op Ebay: de kans dat je fake-onderdelen in handen krijgt wordt/is steeds groter.