De goedkoopste (waarschijnlijk dan..) DIY wisseldecoder

[Papierbouwer]

Hoi iedereen,

De laatste tijd heb ik niet zo veel van me laten horen, maar dat wil niet zeggen dat ik niet met de hobby bezig ben! Afgelopen weken ben ik bezig geweest met het bouwen van een goedkope wisseldecoder. Ik ben voor dit project geïnspireerd door de vele arduino decoders die door de jaren heen gebouwd zijn. Wat ik alleen meestal een "probleem" met deze projectjes vind, is de kostprijs. Meestal valt deze prijs in vergelijking met een commerciële decoder nog wel mee natuurlijk, maar ik denk dat een wisseldecoder een stuk goedkoper zou kunnen!

Dus toen ben ik eens gaan kijken hoe de prijs van een decoder gebaseerd op een arduino gedrukt zou kunnen worden. Een ding stond echter wel vast: Ik wil de arduino IDE kunnen blijven gebruiken. Dus zomaar van een AVR afstappen was dus geen optie. Voor mij zijn nu de belangrijke kosten, de kosten voor de componenten. Dus dat wil zeggen: hoe minder componenten, hoe beter!

Om het aantal componenten te verminderen, heb ik besloten om de optocoupler die in de meeste projecten die ik kon vinden op het internet gebruik wordt te vervangen door een zenerdiode met een zenerspanning van 5.1V. Op deze manier wordt de spanning op de rails naar een prettige spanning omgezet voor de AVR. Voor het eerste prototype heb ik gebruik gemaakt van een arduino uno. Ik heb hiervoor gebruik gemaakt van de library NmraDcc. Deze library heeft veel functies en voorbeelden al standaard ingebouwd, dus daarmee is het maken van een werkende decoder heel erg snel gedaan.

Nadat dit werkte, heb ik de code werkend gekregen te krijgen op een ATTiny 85. Dit is een stuk kleinere microprocessor en zorgt weer voor kostenbesparing. Na het toevoegen van een 7805 met een enkele diode en een paar condensatoren kwam ik tot het volgende schema
.
De transistor met weerstand is voor het eventueel toevoegen van het uitlezen van CVs voor de decoder. Voor dit schema heb ik daarna een printje ontworpen, en na een aantal weken wachten op een pakketje uit China, kon ik het printje ook testen.



En nu kan ik met dit printje 3 ledjes aan en uitzetten met de z21.. Het plan is om een servo decoder te maken met dit printje, maar daarvoor zal ik een groot gedeelte van de code zelf voor moeten schrijven omdat ik met de library tegen limieten aanloop. Het gebruik van timers samen met de library gaat niet zo goed met een kleine microprocessor. Maar dat is weer een leuk vervolgprojectje.

Erik

[Fritsprt]

Hoi Erik,

Allereerst mooi gemaakt. De titel doet vermoeden dat het een wisseldecoder is. Zonder aanvullende componenten zie ik je er echter geen wissel mee aansturen.  Eigenlijk is het een accessoiredecoder met logische uitgangen.

Volgens mij kan het met nog minder componenten. Als je R2 groter maakt (100kOhm?) kan de zenerdiode vervallen. Bij gebruik van een 780* dient de elco op de ingang groter te zijn dan die op de uitgang. In jouw geval zou ik C3 verkleinen naar 22uF (of C2 vergroten naar 100uF)

Door de enkele diode richt je het DCC signaal gelijk met enkelfasige gelijkrichting. Eén aansluiting van het DCC signaal hang je (lokaal) aan massa. Ik kan zo niet overzien of dit het DCC signaal beïnvloedt voor andere decoders. Persoonlijk zou ik altijd een bruggelijkrichter op het inkomende DCC signaal aansluiten.

Ik lees dat je voornemens bent om een servo aan te sturen. Is het dan een idee om de print zo te maken dat je gelijk de 3-polige JST stekker van de servo op de print kan inprikken?

Ben benieuwd naar je sketch om de servo aan te sturen. Mooi om te zien dat je de NMRADCC library al draaiend hebt op de ATtiny.

Succes Frits

[jowi]

Leuk project natuurlijk, maar ik gebruik een arduino uno kloon (€2,50 uit ali land...) met een eigenbouw shield (a la arcomora) incl. dcc decoder, waarmee ik direct 12 servo’s en 12 puntstukken kan aansturen... de servo’s prik ik direct op de shield. heb alleen nog wel externe relais nodig, maar ik kom totaal denk ik op 2 euro per wissel... goedkoper kan haast niet lijkt me. Ben wel benieuwd wat voor voordelen of nadelen deze oplossing heeft tov een shield based uno.

[Reinout van Rees]

Ik krijg de indruk dat dit voor een enkele wissel bedoeld is?

Dan hangt het qua kostprijs van je baan af. Ik heb een station met aan beide kanten één inrijwissel, dan is 12 mogelijke wissels minder kosteneffectief dan als je een complete wisselstraat boven je arduino hebt hangen

Reinout

[Papierbouwer]

Hoi Frits en Jowi,

Ik heb gekozen voor een zenerdiode omdat je met een zenerdiode zeker bent van een bepaalde maximum spanning. Met een weerstand, krijg je dat de spanning afhankelijk is van de spoorspanning en daardoor dat de AVR eventueel niet altijd betrouwbaar het signaal kan interpreteren.

Als ik er over nadenk, denk ik dat de enkelzijdige gelijkrichting geen probleem zal zijn over het algemeen. Het stroomverbruik van de decoder is zo klein over het algemeen dat het signaal praktisch constant blijft.

Uiteindelijk is het inderdaad het plan om een print te maken waar je direct servo's op kan aansluiten.

Ik heb snel berekend hoe duur mijn oplossing is. Ik kom nu op een kostprijs van €2.86 per stuk uit. Met een decoder kan je twee wissels met puntstuk of vier wissels zonder puntstuk aansturen. Ik kan ook kijken wat de kosten zouden zijn voor een decoder die meer wissels kan aansturen mbv een grotere processor. In principe zou de prijs per wissel dan nog verder naar beneden kunnen gaan. Dit is dan echter wel ten koste van lange kabels.

Erik

[bask185]

Ik snap niet helemaal wat je helemaal bedoeld met:

..vele arduino decoders die door de jaren heen gebouwd zijn. Wat ik alleen meestal een "probleem" met deze projectjes vind, is de kostprijs

Die dingen kosten hier $2,- p/s en ze hebben voor de kerst altijd wel een aanbieding voor 1,70€ p/s. Als je er dan meteen 30 koopt, heb je genoeg voor menig jaar. Je hebt dus een wel een onboard USB aansluiting, een kleine onboard spanningsregulator en je beschikt nog steeds over de atmega328P, dus meer timers, meer geheugen etc. En ja hij is wel wat groter dan een 8 poots SOIC.

https://www.banggood.com/Geekcreit-ATmega328P-Nano-V3-Controller-Board-Improved-Version-Module-Development-Board-p-940937.html?cur_warehouse=CN&rmmds=search

Dus met 1 nano en een relaiskaart met 8 relais voor $6,- zit je op $8,- voor 8 wissels. Je kan ook een 2 polig relais kaart kopen voor $2,49. Dan zal je echter niet goedkoper uit zijn dan nu. Dan heb je verder nog een opto-coupler nodig en een diode voor DCC, zeg ongeveer ~$0,50. Maar 8 servo's per arduino is niet erg praktisch, 2 is beter  .

Als je overigens 2 servo's gaat voeden met een LM7805 of een soort gelijk apparaat, dan kan hij snel erg warm worden. Het is dan vitaal dat je de servo signalen uitzet nadat de servo's in positie zijn. Ik zou ze ook niet tegelijk bewegen en niet te vaak laten bewegen.

Je kan er ook voor kiezen om het echt goed te doen en die spanningsregulators te vervangen door DC-DC converterts voor ca $0,42 per stuk.

Ben wel benieuwd wat voor voordelen of nadelen deze oplossing heeft tov een shield based uno.

Nou het is simpel, zoals ik berekend heb, zou ik zonder al te veel moeite 8 wissels met puntstukken op een arduino aansluiten voor €1,20 p/s. Maar dan heb je 8 servo aansluitingen op 1 centrale plek.

Ik vind zellf 12 wissels per arduino echt heel erg veel. Het is leuk als je een wisselstraat heb met 12 wissels waarbij je uitkomt, maar in de praktijk wil je vanwege de kabellengtes toch al gauw meer arduino's toepassen dan strikt noodzakelijk is. En Eriks printplaatje hier is vele malen kleiner dan een full blown UNO.

Daarom doet Erik er eigenlijk heel goed aan om een zo goedkoop als mogelijk en een zo klein als mogelijke decoder te maken voor slechts 2 wissels.

Goed bezig Erik 

Mvg,

Bas