Servodekodér výhybek

s autentickým zvukem přestavníku

Vývoj dokončen



servodekodér vyhybek

Firmware tohoto dekodéru dekóduje povely DCC a řídí až 4 servopřestavníky modelů výhybek systémem jeden po druhém. Prostřednictvím CV je možné nastavit, mimo jiné, individuální výchozí minimální výchylku serv, individuální pracovní rozsah páky serv, společnou rychlost a povolené povely. Individuální minimální výchozí výchylku a individuální pracovní rozsah páky serv lze také nastavit v kalibračním režimu dekodéru. CV dekodéru lze programovat ve stránkovém (paged) a přímém (direct) módu. Pro nastavení adresy dekodéru z povelu vyslaného digitální centrálou je k dispozici programovací tlačítko. Dekodér je vybaven zpětnovazebním výstupem indikujícím (ne)činnost serv. Mikrokontrolér dekodéru komunikuje s externí pamětí EEPROM Microchip ® 25LC1024, ve které je uložen autentický zvuk elektromotorického přestavníku skutečné výhybky. Zvuk je mikrokontrolérem dekodéru zpracován a po přizpůsobení je zesílen nf zesilovačem LM386N-1. Hlasitost reproduktoru je možné nastavit odporovým trimrem. Dekodér lze po připojení k napájení a k signálu DCC řídit ovladači ROCO multiMAUS, LENZ apod. a přes komunikační rozhraní vhodnými řídícími programy určenými pro PC.

Firmware servodekodéru výhybek je určen pro použití v mikrokontroléru Microchip PIC ® 16F628A a je možné jej obdržet pouze formou naprogramování mikrokontrolérů dodaných zájemcem.


Tabulka povelů dekodéru

Tabulka povelů dekodéru

Tabulka převodu adresy dekodéru na adresy multiMAUS pro režimy ROCO/LENZ.

Popis činnosti dekodéru

Provozní režim

Klidový stav dekodéru je při správné funkci firmware indikován svitem LED D3. Dekodér přijímá povely DCC a řadí je do svého zásobníku povelů typu FIFO (první dovnitř - první ven) ke zpracování. Pro úspěšné vložení povelu do zásobníku platí, že je příjem povelu povolen v CV545 MCU PIC, zásobník tento povel pro výhybku neobsahuje, počet povelů v zásobníku není větší osmi a povel neodpovídá aktuální poloze řízené výhybky. Pro tento účel je aktuální poloha serv zapisována do interní EEPROM MCU PIC. Nejsou-li tyto podmínky splněny, není povel do zásobníku vložen. Při zpracování povelu na první pozici v zásobníku je odpovídajícím způsobem dle typu použitých serv (v CV518 MCU PIC) zapnuto napájení konkrétního ovládaného serva, spuštěn pohyb jeho páky, zhasnuta indikační LED D3 a tranzistorem T5 sepnuto napájení LED optočlenu O2, který plní funkci odporového dvojkolí a který přes indikátor obsazení kolejového úseku a zpětnou vazbu S88 indikuje klidový stav dekodéru řídícímu programu. Během pohybu páky serva je z externí paměti EEPROM přehráván autentický zvuk elektromotorického přestavníku s typickým zvukem zajištění hákového závěru na jeho konci. Doba přehrávání zvuku přestavníku je rovna době pohybu páky serva a je přesně vypočtena z naprogramovaných hodnot CV546 a CV547-CV550 MCU PIC. Po dokončení akce je vypnuto napájení ovládaného serva, signál pro servo a je proveden posun povelů v zásobníku směrem k první pozici. Uvolněné pozice jsou ihned k dispozici pro uložení dalších případně následujících povelů, které splňují podmínky uvedené výše. Popsané akce se opakují, dokud není zásobník povelů prázdný. Je-li zásobník povelů prázdný, je opět rozsvícena indikační LED D3 a vypnuto napájení LED optočlenu O2. Tímto způsobem řízení dekodéru je zajištěn příjem až osmi a relevantních povelů vyslaných relativně rychle po sobě např. ovládacím programem nebo ovladačem multiMAUS bez nutnosti vyčkávat provedení povelu. Dekodér řídí max. čtyři servopřestavníky výhybek systémem jeden po druhém, přerušit přestavování jednotlivých výhybek po příjmu povelů není možné.

CV545 - povolené povely

Hodnota CV545 je výsledkem součtu násobků hodnoty bitů a váhy bitů osmibitového binárního slova. Jednotlivé bity představují povely dekodéru. Bit s hodnotou 0 povel zakáže, bit s hodnotou 1 povel povolí.

bity 76543210

- povel ZAP na ADRESA
- povel VYP na ADRESA
- povel ZAP na ADRESA + 1
- povel VYP na ADRESA + 1
- povel ZAP na ADRESA + 2
- povel VYP na ADRESA + 2
- povel ZAP na ADRESA + 3
- povel VYP na ADRESA + 3

bit 0 (váha 1)
bit 1 (váha 2)
bit 2 (váha 4)
bit 3 (váha 8)
bit 4 (váha 16)
bit 5 (váha 32)
bit 6 (váha 64)
bit 7 (váha 128)

Příklad pro povolení všech povelů, CV545 = 255 (binárně 11111111):

(1x128) + (1x64) + (1x32) + (1x16) + (1x8) + (1x4) + (1x2) + (1x1) = 255


Programování adresy

Jsou-li piny lišty JP5 spojeny propojkou, přepne se dekodér po stisku tlačítka TLP do režimu programování adresy. Načtení adresy z povelu vyslaného digitální centrálou je indikováno zhasnutím LED D3. Je-li tlačítko TLP uvolněno, dojde k naprogramování nízkých bitů adresy dekodéru CV513 a vysokých bitů adresy dekodéru CV521 MCU PIC. Po úspěšném zápisu adresy do uvedených CV přejde dekodér do provozního režimu a je opět rozsvícena indikační LED D3. Po naprogramování těchto CV není zapotřebí dekodér restartovat, změny v adresaci se projeví okamžitě.

Postup:

- propojit piny lišty JP5 jumper propojkou
- navolit požadovanou adresu povelů na multiMAUS
- stisknout tlačítko TLP a tlačítko povelu VYP nebo ZAP na multiMAUS
- zhasne indikační LED D3
- uvolnit tlačítko povelu VYP nebo ZAP na multiMAUS a tlačítko TLP
- adresa se zapíše do CV513 a CV521
- rozsvítí se indikační LED D3
- dekodér přejde do provozního režimu


Režim kalibrace serv

Režim kalibrace serv, který spoléhá na cit obsluhy, do jisté míry usnadňuje nastavení výchozí výchylky páky serv a jejich pracovní rozsah resp. úhel natočení bez nutnosti neustále programovat nové hodnoty CV např. pomocí multiMAUS a tyto testovat. Kalibrační režim využívá obsluhy tlačítka TLP. Firmware dekodéru eliminuje zákmity na kontaktech tlačítka a vyhodnocení povelů provádí až po jeho uvolnění. Podmínkou pro možnost vstupu do kalibračního režimu je výhybka přestavená do polohy +, t.j. minimální výchylka páky serva a prázdný zásobník povelů. Návrat z kalibračního režimu do provozního je proveden automaticky po dokončení nastavení serva nebo před dokončením nastavení, rozpojením pinů lišty JP5 a obsluhou tlačítka TLP. Správně nastavená (analogová) serva nemají tendenci v krajních polohách zakmitávat ani minimálně, procedury provozního režimu dekodéru jsou velmi přesně časovány.

Postup:

- zkontrolovat, zda je dekodér odpojen od signálu DCC
- propojit piny lišty JP5 jumper propojkou
- stisknout a uvolnit tlačítko dekodéru TLP
- zhasne indikační LED D3
- do 2 sekund od uvolnění tlačítka rozpojit piny JP5
  a stisknout a uvolnit tlačítko TLP - 1 až 4x podle kalibrovaného serva
- páka serva se přemístí do středové polohy (upravit nasazení páky)
- propojit piny lišty JP5 jumper propojkou
- uchopit servo do ruky
- stiskat tlačítko TLP (dekodér akceptuje min. 7 stisků pro platné nastavení CV547 - CV550)
- páka serva se s každým uvolněním tlačítka pohybuje k minimální výchylce
- kontrolovat dosažení minimální nebo požadované výchylky páky serva
- kontrolovat chvění serva nebo zákmity, ignorovat možné chvění v mezipolohách
- při dosažení minimální (požadované) výchylky nebo zákmitů rozpojit piny lišty JP5
- stisknout a uvolnit tlačítko TLP
- servo se vrátí o 2 polohy ke střední poloze
- aktuální výchylka se zapíše do CV514 - CV517
- počet poloh páky serva od středu násobený 2x (= rozsah) se zapíše do CV547 - CV550
- rozsvítí se indikační LED D3
- dekodér přejde do provozního režimu


Tabulka nastavení CV

CV PIC CV multiMAUS Platné hodnoty Výchozí Použití/popis činnosti
513 1 0-63 1 Adresa dekodéru (nízké bity)
514 2 20-63 46 Výchozí výchylka páky
(x 22us) - servo 1
515 3 20-63 46 Výchozí výchylka páky
(x 22us) - servo 2
516 4 20-63 46 Výchozí výchylka páky
(x 22us) - servo 3
517 5 20-63 46 Výchozí výchylka páky
(x 22us) - servo 4
518 6 0-100 0 Provozní režim serv
0/ 1/ >1 - anal./digit./anal.dávkový
519 7 0 0 Revize
520 8 152 152 Výrobce
521 9 0-7 0 Adresa dekodéru
(vysoké bity)
541 29 128 128 Adresace dat - nelze měnit,
128 = příslušenství
545 33 0-255 255 Povolené povely
546 34 0-3 2 Rychlost serv - společná
547 35 10-70 44 Rozsah pohybu páky
- servo 1
548 36 10-70 44 Rozsah pohybu páky
- servo 2
549 37 10-70 44 Rozsah pohybu páky
- servo 3
550 38 10-70 44 Rozsah pohybu páky
- servo 4

CV dekodéru a programování

Firmware dekodéru podporuje programovací příkazy ve stránkovém (paged) a přímém (direct) modu. Nejprve nastavte adresu dekodéru zápisem hodnot do CV513 a CV521 MCU PIC (CV1 a CV9 na multiMAUS). CV513 obsahuje nízkých 6 bitů adresy 0 až 63. CV521 MCU PIC obsahuje 3 vysoké bity adresy 0 až 7. Dekodér na této adrese obsluhuje 8 povelů (4 x VYP + 4 x ZAP) na adresách ADRESA až ADRESA + 3. Hodnotami CV514 - CV517 MCU PIC (CV2 - CV5 na multiMAUS) nastavte individuální výchozí výchylky páky serv (x 22us) dle konkrétního typu a kusu serva. Hodnotou CV518 MCU PIC (CV6 na multiMAUS) nastavte použitý typ serva/režim provozu. Hodnota 0 zapne eliminací zákmitu páky serva při zapnutí jeho napájení a je vhodná pro analogová serva, hodnotu 1 pak použijte pro digitální serva, jejichž páka je při připojení napájení v klidu. Hodnota větší 1 nastaví dekodér do dávkového režimu, kdy dekodér vyčká příjmu všech povelů a teprve po příjmu posledního provede obsluhu serv. V tomto případě je hodnota násobkem 100ms a určuje dobu, za kterou dojde po příjmu posledního povelu k obsluze serv a tedy by neměla být kratší než nejdelší pauza mezi jednotlivými povely. CV545 MCU PIC (CV33 na multiMAUS) slouží k povolení jednotlivých povelů VYP a ZAP. Hodnotou 255 je povolen příjem všech 8 povelů na adrese dekodéru. Pro příklad, hodnota 254 vypne příjem povelu ZAP na adrese "ADRESA" dle tabulky nastavení CV, hodnota 253 vypne příjem povelu VYP na adrese "ADRESA" dle tabulky nastavení CV. Zakázané povely dekodér ignoruje, tyto lze použít na dalších dekodérech se stejnou adresou. Hodnotou CV546 MCU PIC (CV34 na multiMAUS) nastavte společnou rychlost serv, resp. dobu přestavování výhybek v krocích přibližně 1,4 - 2,8 - 4,2 a 5,6 sekundy. Vyšší hodnota v CV znamená delší dobu a uvedené doby platí pro rozsah páky serva 70 v CV548-CV551 MCU PIC. Jako poslední nastavte CV547-CV550 (CV35-CV38 na multiMAUS), které určují rozsah páky serva od jeho výchozí výchylky nastavené v CV514 - CV517, resp. úhel natočení. Změny hodnot CV vyžadují restart dekodéru odpojením a připojením napájecího napětí. Čtení uložených hodnot CV není podporováno. Nastavíte-li CV mimo rozsahy platných hodnot uvedených v tabulce nastavení CV, budou použity výchozí hodnoty.

Postup pro ovladač multiMAUS:

- dekodér připojit přes svorky 1 a 2 svorkovnice dekodéru
  na výstup digitální centrály pro programovací kolej
- na ovladači multiMAUS stisknout tlačítka "SHIFT" + "MENU"
- ovladač multiMAUS přejde do režimu menu
- tlačítkem multiMAUS "VPRAVO" vyhledat podmenu PROGRAMOVANI
- tlačítkem multiMAUS "VLEVO" vyhledat podmenu REZIM
- stisknout tlačítko multiMAUS "OK"
- tlačítky multiMAUS "VLEVO"/"VPRAVO" zvolit režim CV
- stisknout tlačítko multiMAUS "OK"
- tlačítkem multiMAUS "VPRAVO" vyhledat podmenu ZMENA CV
- stisknout tlačítko multiMAUS "OK"
- zobrazí se podmenu ZMENA CV
- stisknout tlačítko multiMAUS "OK"
- alfanumerickými tlačítky navolit požadované CV
- stisknout tlačítko multiMAUS "OK"
- ignorovat text "ERR2" na displeji multiMAUS
- alfanumerickými tlačítky navolit hodnotu CV
- stisknout tlačítko multiMAUS "OK"
- ignorovat text "ERR2" na displeji multiMAUS
- stisknout tlačítko multiMAUS "MENU"
- ovladač multiMAUS přejde do provozního režimu
- odpojit a připojit napájení dekodéru


Zvuk do EEPROM

Sériová paměť EEPROM Microchip 25LC1024 obsahuje autentický zvuk skutečného elektromotorického přestavníku výhybek. Zvuk do paměti EEPROM je k dispozici jako soubor VYH SND.HEX. Doba přehrávání zvuku přestavníku odpovídá době činnosti serva dle nastavení jeho rychlosti (CV546 MCU PIC) a pracovního rozsahu páky (CV547-CV550 MCU PIC). Nejdelší doba běhu serva a přehrávání zvuku je při použití maximálních hodnot uvedených CV 5,6 sekundy, ale měla by být, dle reálné předlohy, přibližně 2,6 až 2,8 sekundy.

Schema elektrického zapojení
schema

Rozpis součástek

POČET

1
2
3
1
4
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
4
1
2
1
3
3
1
1
1
5
4
5
1
1
1
1
6
2
1
1
1
1

OZNAČENÍ

ARK300/3 5mm
ARK300/2 5mm
SOKL8
SOKL18
IRF9Z34N TO-220
BC337
6N137
3WK16310
7805 TO-220
25LC1024
LM386N-1
PIC16F628A
DO1A
20MHz
B250C1500
1N4148
BAT48
LED 2mA, L-934LYD
TC-0103-T apod.
Pin lišta 1x3, 90°
Pin lišta 1x2 + JUMP-SW
Drátová propojka
2k7
1k
22k
4k7
47k
10R
10k
4k7 nebo dle T1-T4
2k2
25k PT6HK025
470M/25V, RM5
100M/16V, RM5
330/10V, RM2,5
100N, RM5
22pF, RM5
33N, RM5
220M/10V, RM2,5
47N, RM5
95 x 68mm

NÁZEV

svorkovnice
svorkovnice
patice pod IO precizní
patice pod IO precizní
T1-T4 (P)
T5
O1 optočlen
O2 optočlen (optron)
IO1 stabilizátor
IO2 paměť EEPROM
IO3 nf zesilovač
IO4 MCU PIC
chladič stabilizátoru
Q1 krystal
DM1 diodový můstek
D1
D2
D3
TLP tlačítko
JP1-JP4
JP5
J1, J2
R1
R2, R3, R17
R4, R5, R24
R6
R7
R8
R9-R12, R22
R13-R16
R18-R21, R23
P1 odp.trimr 6mm
C1
C2
C3
C4-C9
C10,C11
C12
C13
C14
plošný spoj jednostranný



Deska plošného spoje

ikona pdf

Osazovací plánek

Osazovaci planek

Zapojení svorkovnic

Zapojeni vystupu

Poznámky ke stavbě a použití

Po zhotovení plošného spoje doporučuji provést elektrický test na nežádoucí přerušení vodivých cest nebo naopak na krátké spojení a to především v místech jejich minimální vzájemné vzdálenosti. Před osazením IO2 - IO4 připojte na zkoušku napájení a zkontrolujte přítomnost napájecího napětí 5V na příslušných pinech patic pro IO. Při osazování el. součástek dodržujte alespoň základní pravidla jejich ochrany před poškozením elektrostatickým nábojem, součástky citlivé na elektrostatický náboj vyjměte z ochranného obalu těsně před použitím a osazujte je jako poslední. Hodnoty součástek ze šuplíkových zásob raději zkontrolujte měřícím přístrojem. Dekodér byl testován s nejběžněji používanými, cenově dostupnými analogovými mikroservy HEXTRONIK HXT900. Můžete použít jiná doporučená kompatibilní mikroserva s časováním 0,6 - 1,5 - 2,4 ms dle seznamu. Dbejte správného nastavení bezpečné výchozí výchylky páky mikroserv hodnotami v příslušných CV. Při použití mezních hodnot může dojít k překročení minimální nebo maximální výchylky, k mechanickému namáhání vnitřních převodů mikroserv a k jejich poškození. Nesprávně nastavené výchozí výchylky páky mikroserv se v lepším případě projeví škubáním v převodech a větším odběrem proudu v jejich krajních polohách. Případné rušení mikroserv vnějšími vlivy po dobu jejich napájení lze snadno odstranit pomocí filtru připojeného na vodiče kabelu mikroserv v jejich těsné blízkosti podle článku Serva - odrušení. Tranzistory T1 - T4 lze nahradit jinými tranzistory příslušné vodivosti, lze použít i tranzistory v pouzdře T092. V těchto případech může být nutné použít jiné hodnoty R13 - R16. Při osazování tranzistorů dbejte správného umístění jejich vývodů dle popisu na DPS. Hodnoty součástek v obvodu nf zesilovače IO3 jsou pro věrné podání zvuku přestavníku kritické. Před prvním přestavením výhybky se zvukovým doprovodem přestavníku nastavte jezdec odporového trimru P1 přibližně do poloviny jeho dráhy. Pro reprodukci zvuku použijte reproduktor do 1W výkonu a o impedanci 8 Ohm, dekodér byl testován s typem 50CS08G. Je doporučeno zvukově odizolovat držáky mikroserv od základové desky modelu železnice a mikroserva samotná např. molitanem , reprodukce zvuku tak nebude nijak rušena. Výstup 3 svorkovnice dekodéru indikace klidového stavu je určen pro přímé zapojení do vstupu modulu detektoru obsazení izolovaných úseků se zpětnovazební sběrnicí S88. Pro funkční indikaci může být zapotřebí zaměnit vodiče J a K vstupního signálu DCC ve svorkách 1 a 2 svorkovnice dekodéru. Vaši odměnou za pečlivost a přihlédnutí k výše uvedeným poznámkám při sestavování bude dekodér pracující na první zapojení.


Méně...

XpressNET™ je obchodní značka Lenz Electronik, Gmbh
Microchip ® a PIC ® jsou obchodní značky Microchip Technology Inc.


DALŠÍ PROJEKTY

Software maxiMAUS
řídící aplikace pro domácí kolejiště

GenLI-Bluetooth
bezdrátové XpressNet rozhraní

Dekodér přejezdu
s autentickými zvuky výstražníků

Servodekodér výhybek
s autentickým zvukem přestavníku

Dekodér návěstidla
s imitací svitu žárovkových světel


Uvedené dílo podléhá licenci Creative Commons: Uveďte autora-Neužívejte dílo komerčně-Nezasahujte do díla Software maxiMAUS DIGI-CZ Mašinky info Honzíkovy vláčky KŽM Praha Bubny

Valid HTML 4.01 Strict
maximaus(zavinac)unet(tecka)cz