Railnet

Stavba staničných digitálnych hodín

DCC | Boris "Boco" Pecháň, 12. 06. 2017 (819 zhliadnutí)

Minule som sa rozhodol si do Bocova postaviť staničné digitálne hodiny. Viem, že tým skôr narodeným sa zafixovali spomienky na klasické ručičkové pri návšteve železničnej stanice, aj keď postupom času už na väčších staniciach začali prerážať zobrazovače Pragotron s preklápajúcimi sa číslami.

Klasické ručičkové hodiny mi väčšinou nejako nerobili problém oproti dnešnej mládeži, ktorej už treba hovoriť na miesto pol štvrtej 15:30, lebo inak prídu o pol piatej alebo pol tretej  No už sa aj mne na stretnutí stalo, že pri letmom pohľade na analógy, som vypravil osobný vlak o hodinu skôr, a ani fíra, ani obsluha protiľahlej stanice neprotestovala. Pri digitálnom zobrazení nám odpadá potreba prekladu polohy hodinových ručičiek na čísla. Ďalší problém je zaostrovanie očí ak sú hodiny ďaleko od obsluhy. Napr. ja, čo už začínam mať potrebu okuliarov do diaľky a zároveň aj do blízka, je to dosť namáhavé. A to ešte nespomínam situáciu, ak má obsluha hodiny za chrbtom.

 Oslovili ma Harmiho hodiny uverenené v článku Staničné digitály, pre ktoré som sa rozhodol. Hodiny zvládajú klasický analógový signál v širokom napäťovom rozsahu i digitálny IBIS signál. Funkciu nebudem opisovať podrobnejšie, lebo je uvedená v spomenutom článku. Stavba nebola moc náročná, určená asi tak pre stredne skúseného modelára a treba mať aj nejaké skúsenosti s pájkovaním SMD súčiastok, pár ich tam je. Existujú viaceré verzie hodín, hlavne sa líšia spôsobom napájania, buď cez USB konektor alebo klasický napájací konektor pre malé spotrebiče.

 

Schéma hodín, 9 voltová verzia so SMD stabilizátorom 7805T. Pri vyššom napätí by sa mohol stabilizátor bez chladiča príliš prehrievať. V mojich hodinách som nahradil stabilizátor malým DC/DC 5V meničom, kvôli rozvodu 15V v stanici Bocovo, tym sa mi zvýšil rozsah napájania hodín od 7 do 28V= bez tepelných strát.

Vstupná a napájacia časť verzie s USB napájaním. Možnosť využitia nabíjačiek na mobily, ktorých máme doma väčšinou dostatok.

Po zaobstaraní si potrebných súčiastok som začal so stavbou. Niektorí mali šťastie a podarilo sa im zohnať už hotovú dosku plošných spojov, ja som si ju vyrobil sám. Na doske bolo potrebné vyvŕtať niekoľko dier iným priemerom, ako je obvyklých 0,8mm. Prvú stavbu hodín som mal s klasickým napájacím konektorom. Neskôr som pomáhal aj so stavbou USB verzie, tak som si vyskúšal aj tú. Budem sa snažiť opíasať obe verzie, ale okrem napájacej časti sú obe vlastne rovnaké.

   

Červená - 1,8 mm
Oranžová - 0,7 mm
Zelená - 3,1 mm
Fialová - 1,3 mm
Šedá - 1,0 mm
Ružová - 5,2 mm + narezať otvor pílkou a dočistiť pilníkom. Pozor, pracovať opatrne. Otvor príliš nezväčšovať, aby doska nespadla až na dno krabičky.
Ostatné otvory sú veľkosti 0,8mm

Zoznam potrebných súčiastok, je tam uvedený USB konektor a aj klasický, treba si vybrat len jeden.

Part		Value		Device		TME/GME code	Package		Price	Pozn

B1		DBS101G		DBS101G		DB101S		DBS		0,11 €	
C1		2n2SMD		C-EUC1206			C1206		0,05 €	
C2		100n		C-EU025-024X044			C025-024X044	0,05 €	
C3		100n		C-EU025-024X044			C025-024X044	0,05 €	
C4		100nSMD		C-EUC1206			C1206		0,05 €	
C5		100n		C-EU025-024X044			C025-024X044	0,05 €	
C6		CPOL-EUE5-10.5					E5-10,5		0,05 €	
C8		100nSMD		C-EUC1206			C1206		0,05 €	
D1		5V6				BZV85-C5V6.113	DO41-10		0,05 €	
D2		LL103A		DIODE-DO214AC	LL103A		DO214AC		0,05 €	
D3		LL103A		DIODE-DO214AC	LL103A		DO214AC		0,05 €	
D4		LL103A		DIODE-DO214AC	LL103A		DO214AC		0,05 €	
D5		TRANSIL		MUR150RL	P6KE33CA 	DO41-10		0,20 €	
DISP1		SA08-11	SA08-11			SA08-11SRWA	SA08		0,78 €	
DISP2		SA08-11	SA08-11			SA08-11SRWA	SA08		0,78 €	
DISP3		SA08-11	SA08-11			SA08-11SRWA	SA08		0,78 €	
DISP4		SA08-11	SA08-11			SA08-11SRWA	SA08		0,78 €	
IC2		MCP6542				MCP6542-I/P	DIL08		0,70 €	
IC3		TINY4313	TINY4313-*P*			DIL20		5,00 €	
IC4		7805DT		7805DT		KA7805ER	DPAK		0,61 €	
X4		USB B				2411-02		USB B 90°	0,56 €	
LED1		2BOD		PINHD-1X1	L-13ID		1X01		0,10 €
LED2		2BOD		PINHD-1X1	L-13ID		1X01		0,10 €
R1		22kSMD		R-EU_R1206			R1206		0,05 €	
R2		560RSMD		R-EU_R1206W			R1206W		0,05 €	
R3		2k2		R-EU_0207/12			0207/12		0,05 €	
R4		2k2		R-EU_0204/7			0204/7		0,05 €	
R5		2k2SMD		R-EU_R1206W			R1206W		0,05 €	
R6		2k2SMD		R-EU_R1206W			R1206W		0,05 €	
R7		10k		R-EU_0207/12			0207/12		0,05 €	
R8		2M2 SMD		R-EU_R1206W			R1206W		0,05 €	
R9		82RSMD		R-EU_R1206W			R1206W		0,05 €	
R10		82RSMD		R-EU_R1206W			R1206W		0,05 €	
R11		82RSMD		R-EU_R1206W			R1206W		0,05 €	
R12		82RSMD		R-EU_R1206W			R1206W		0,05 €	
R13		82RSMD		R-EU_R1206W			R1206W		0,05 €	
R14		82RSMD		R-EU_R1206W			R1206W		0,05 €	
R15		82RSMD		R-EU_R1206W			R1206W		0,05 €	
R18		2k2		R-EU_0204/7			0204/7		0,05 €	
S1		31-XX				TACTA-68N-F	B3F-31XX	0,10 €	
S2		31-XX				TACTA-68N-F	B3F-31XX	0,10 €	
T1		BC516		BC327		BC327-16	TO92-EBC	0,02 €	
T2		BC516		BC327		BC327-16	TO92-EBC	0,02 €	
T3		BC516		BC327		BC327-16	TO92-EBC	0,02 €	
T4		BC516		BC327		BC327-16	TO92-EBC	0,02 €	
X1		CINCH	TOBU3			CC-132-B/1	TOBU3		0,49 €
Pätica DIL8					GOLD-8P				0,22 €
Pätica DIL20					GOLD-20P			0,44 €	
Krabička			 		PP4M				2,87 €	
Dutinky 16ks	viď aj text			DS1002-01-1X08V13		2,56 €	
J1		Zásuvka DC	5,5/2,5mm	FCR681465P			0,92 €	
KM-35-FILTR					KM-35-FILTR			0,59 €	
---------------------------------------------------------------------------------------
SUMA cca, ceny: TME, GME 							19,36 €

Ešte by som spomenul niektoré poznámky, ktoré Harmi uviedol v manuáli:

  • Ako dutinkové lišty pod displaye neodporúčam typ ZL307 alebo obdobný, pretože má príliš veľkú dierku pre veľmi tenké displayové nohy a výsledkom je nepoužiteľný kontakt. Použiteľné sú precízne DS1002 alebo SILxxPZhoci sa vyrábajú len nízke. Aby bol display v žiadúcej výške v navrhovanej krabičke, je potrebné dať na seba dvojicu týchto dutinkových líšt. Potrebné množstvo je 4kusy 6-pinových a 4kusy 7-pinových, alebo 8kusov 8-pinových alebo samozrejme nalámať z dlhších.
  • 78M05 SMD má mať rozmer asi 6x6mm (púzdro DPAK). Vyrába sa aj väčšia verzia s rozmerom asi 10x10mm (D2PAK).
  • Kondenzátor C6 pod druhou číslicou (470uF/25) nemôže byť vyšší než 17mm a jeho maximálny priemer je 12mm.
  • Zenerove diódy postačujú 0,5W, ale priestorovo sa zmestia aj 1,3W.
  • Objímky na komparátor DIL8 a procesor DIL20 principiálne nutné nie sú, ale sú odporúčané pre prípadnú výmenu poškodenej súčiastky, aspoň pre procesor na výmenu na vyššiu verziu programu.
  • SMD kondenzátory nemávajú žiadne označenie, preto je vhodné si ich označiť už pri nákupe. Zámena použitých hodnôt 100nF a 3n3 hodiny zásadne nepoškodí, ale nemusí fungovať IBIS (a stabilizácia na 5V nebude dostatočne blokovaná – neplatí pre USB verziu).
  • Ak majú byť hodiny dobre viditeľné aj na svetle, odporúčam len červené vysokosvietivé displaye (SA08-11SRWA). K nim by malo byť pre vylepšenie kontrastu samozrejme červené plexisklo. Pre zelené displaye SA08-11GWA je potrebné zelené plexisklo, napríklad v GME
    pod číslom 622-720.
  • Tranzistory BC516 (alebo iné podobné PNP, napríklad BC557C) existujú v dvojakom vyhotovení, treba použiť tú so širšími nožičkami. Vysoko uložené tranzistory by mohli zavadzať displejom. Tranzistory je potrebné natlačiť maximálne do DPS, pokiaľ to nožičky dovolia (odstup puzdra od DPS len 2mm), lebo inak môžu zavadzať displejom.
  • Tlačítka sú navrhnuté tak, že prečnievajú obrys krabičky o menej než 1mm, aby sa dali ovládať ručne (štandardom sú TACTA68 uhlové). Ak máte požiadavku na zapustené tlačítka ovládateľné len nástrojom, tak namiesto štandardného typu TACTA68, použite TACTA 64. Pri tlačidlách TACTA je potrebné ustrážiť ich presné osadenie, čiže aby plastové diely smerovali rovnobežne s DPS.
  • Napájací konektor alebo USB konektor. Rozličné verzie môžu mať inak hrubé nohy, takže bude možno potrebné o kúsok diery zväčšiť. Dôkladné zaletovanie všetkých vývodov je dôležité kvôli mechanickej pevnosti.
  • Kvôli potrebnému prehriatiu pomerne veľkej medenej plochy je vhodnejšie najprv zaletovať 78M05 a až potom kondenzátory 100n SMD pri ňom. Niektoré verzie DPS môžu mať možnosť výberu klasických drôtových 100n kondenzátorov alebo SMD tesne pri 78M05.
  • Zatiaľ čo zenerky a rezistory sú položené na DPS natesno, transil v blízkosti CINCH konektora je umiestnený asi 3mm vo vzduchu. V prípade prepätia sa totiž transil zahrieva a bude lepšie vetraný vo vzduchu než keby bol natesno na DPS.

 Priemery vrtákov napájacích konektorov si treba zistiť meraním použitých konektorov. Po navŕtaní dier sa môžeme pustiť do osádzania SMD súčiastok. Osvedčila sa mi technika uchytenia súčiastok na kvapku sekundového lepidla a po zatuhnutí následného prispájkovania. Na tejto doske ich nie je veľa, cestičky pod nimi nevedú, tak by nemal byť problém s ich montážou.

 

Osadené súčiastky SMD zo spodnej strany dosky verzie USB

Osadené súčiastky SMD zo spodnej strany dosky verzie 9V aj keď v tomto prípade vlastne 15V, lebo tu chýba SMD stabilizátor 7805T. Je premostený drôtovou prepojkou, ako je vidno v strede hore, a taktiež chýba usmerňovací mostík a filtračný kondenzátor C6. 

 Pre väčšiu prehľadnosť uvádzam aj obrázok z návrhu dosky pre verziu 9V, toto je verzia so SMD mostíkom B1. Znázornené sú súčiastky zo strany spojov.

 Súčiastky z hornej strany, verzia 9V s SMD mostíkom. Na piny LED1 a LED2 sa pripojí dvojbodka. LED1 je + pól, t.j. anóda ledky. Kondenzátory C2 a C5 nepoužijeme ak sme dali SMD kondenzátory 100n zo spodnej strany.

Po osadení SMD súčiastok som začal osádzať súčiastky z hornej strany dosky. Vždy začíname s montážou najnižších súčiastok, odpory a pod. 

 Pri montáži dutiniek som si vypomohol s hornou vrstvou dutiniek, aby mi spodné dutinky držali kolmosť pri spájkovaní. Na obrázku USB verzia dosky, vpravo dole viditeľné diódy su pri 9V verzií namontované opačne, väčší transil je umiestnený hore a menšia zenerka dole. Pozor, nakreslené diódy dvobodiek červenou fixou sú opačne, dole má byť anóda.

Na obrázku je znázornené zapojenie diód a označenie ich vývodov, LED1 je anóda. Pri opačnom zapojení do dosky nebudú svietiť.

 

Osadená doska aj s LED dvojbodky, zatial bez odporu R18, vtedy som nevedel akú hodnotu tam dať, je to verzia 9V ale bez mostíka, stabilizátora 7805T a kondenzátora C6. Príprava na montáž DC meniča. Dutinky už nasadené v dvoch radách a pripravené na nasadenie LED displejov.

Tu už komplet s osadeným DC meničom, testoval som ho na 2A a docela to zvládal, predávali ho na DX.COM za necelé 2 € ako príslušenstvo k nejakému vrtuľníku.

 

 Pohľad na pripojenie meniča z druhej strany, pridaný aj blokovací kondenzátor 47u/50V zo vstupnej strany. 

Po vizuálnej kontrole som skúsil hodiny pripojiť na napájanie, v tomto prípade na USB kábel z PC. Na úvod sa zobrazí text "fast" a po chvíli sa zobrazí údaj 05:50 alebo 00:00. Záleží to od verzie kódu v ATtiny4313. Ak chceme meniť jas hodín, podržíme spodné minútové tlačítko pri zapínaní napájania pre nízky jas, vtedy sa na displeji zobrazí na pár sekúnd JAS_, alebo obdobne pre vysoký jas hodín horné hodinové tlačítko, to sa zobrazí JAS s troma čiarkami. Nastavenie jasu platí do najbližšieho vypnutia napájania. Ak na konektor CINCH privedieme napätie aspoň 12V= a potom zmeníme polaritu privedeného napätia, mala by začať blikať dvojbodka, ako príznak, že hodiny prijali hodinový signál a údaj by sa mal zmeniť o jednu minútu. Ak nám toto všetko funguje môžeme začať riešiť uchytenie v krabičke.

 

Ešte pred montážou súčiastok som si vyskúšal, či mi pripravené otvory v doske pasujú na otvory v krabičke. V tomto prípade som nepracoval dosť presne a bolo treba otvory v doske trocha upraviť.

Podľa rozmerov na obrázku som si predvŕtal menšie diery a skontroloval som pozíciu voči tlačítkam a konektorom. Väčším vrtákom a pilníkom som potom upravil správnu veľkosť otvoru. Priemer veľkých otvorov je daný vonkajším priemerom konektorov, ktoré tam pôjdu. Pri CINCHi je to takmer 12mm, pri napájacom konektore 10-11mm, pri tlačidlách 4-5mm. Tlačidlá nesmú veľmi drhnúť o otvor. Dosku som si potom upevnil do krabičky a vyskúšal som, či sa dajú káble bez problémov zasunúť do konektorov a nedrhnú o okraj otvorov.

 

Na uchytenie dosky do krabičky je potrebné použiť samorezné šrouby s polguľatou hlavou, 2,9x6 mm, také sa mi nepodarilo zohnať, tak som si upravil šrouby 2,9x12 rezným kotúčom na správny rozmer.

Na obrázku sú uvedené rozmery potrebného otvoru v krabičke do ktorého osadíme červený filter, ktorý je potrebný z dôvodu lepšej čitateľnosti displeja najmä pri vyššom okolitom osvetlení. Toto sú odporúčané minimálne rozmery otvoru.

 

 Na modelárskej cirkulárke som odrezal potrebný rozmer filtra 82x23, samozrejme môžeme použiť aj pílku.

Na krabičku som si obkreslil obrys filtra a vyrezal otvor pílovým kotúčikom.

 

Po začistení otrepov som vložil filter do predného krytu a rychlo-epoxidom som zalial medzeru, tym sa filter po chvíli upevnil v prednom kryte. Neodporúčam používať sekunďáky.

 

 Doska upevnená v krabičke

 Hotovo. Nie je signál, dvojbodka nesvieti.

 

Pohľad z boku.

Jedna z možností uchytenia hodín na modul je suchý zips. Funkčné riešenie, odskúšané na stretnutiach.

 

 

 

Ukažky umiestnenia hodín na staniciach, prvá Tomášov, druhá Bocovo a v pozadí vidno známy BigBen na stretnutí v Jaroměři 2017, na ktorý sú hodiny priamo pripojené.

Vízie do budúcnosti: prenos signálu vzduchom, odpadá nutnosť ťahania káblu.

Testovanie rádiového prepojenia ústredne a hodín.

Na záver spomeniem niektoré praktické skúsenosti s používaním hodín:

  • Pri použití hodinovej ústredne od Zdena Janečka -> Hodinová ústredňa s výstupom IBIS je používanie hodín úplne bezproblémové, čas sa nastavuje dátovo z ústredne, netreba nič nastavovať ani po opätovnom zapnutí.
  • Pri použití Zababov ústredne sa objaví občas problém, že pri prepnutí prepínača na ústredni vznikne na výstupe impulz, na ktorý motorček analógových hodín zareaguje zmenou času o minútu a niekedy aj viac ale digitálne hodiny nie. Tým vznikne rozdiel medzi analógovými hodinami a digitálmi.Toto nie je až také kritické, pretože sa jednoducho pri zistení tohto rozdielu pridajú chýbajúce minúty spodným tlačidlom S1.
  • Pri dlhšom pridržaní tlačidla minút sa odpočítavanie rozbehne rýchlejšie a o pár sekúnd ďalej sa odpočítavanie až príliš rozbehne a nestihnem včas zareagovať a pustiť ho, tým musím znova prebehnúť cez minútu 59 a zároveň sa mi zmení stav hodín o jednu tak musím nastavovať aj hodiny. Toto ma občas rozladilo  
  • Čas po zapnutí sa nastaví na 05:50 pri starších verziách kódu, odvíjalo sa to od stretnutí, kde sa jazdil GVD od 6:00, momentálne sa jazdí väčšinou 24 hodinový grafikón alebo ako bolo minulé Bernolákovo 2016 od 04:00, 16 hodinový. Aj keď vlastne v Bernolákove nám natlačí správny čas do hodín ústredňa a netreba nič nastavovať.

Boco.

P.S. Ak niečo blbne, tak by to mohli byť nasledovné veci:

  1. Napájanie. Je naozaj na procesor medzi vývodmi 10-20 napätie +5V?
  2.  Ak po pripojení napájania nesvietia niektoré číslice/segmenty, treba overiť spoje medzi procesorom a displejmi nasledovne:
          a. Ak nesvietia len niektoré číslice, tak je najskôr problém so spojom k jeho tranzistoru, sú to 4 rezistory 2k2 (2xSMD, 2xklasický) a 4 tranzistory
          b. Ak svietia niektoré segmenty číslic zle, čiže vtedy, ak by nemali, alebo opačne nesvietia vôbec, je problém s prepojmi medzi procesorom a displejom –
    prerušenie alebo skrat medzi nimi.
  3.  Ak po pripojení napájania nesvietia vôbec číslice, stlačiť obe tlačítka naraz (toto funguje len ak sú hodiny vybavené režimom reálneho času. Ak tam reálny čas nie je, tak treba hodiny pripojiť na zdroj signálu, analóg alebo digitál a dvojbodka by mala začať podľa typu signálu nejako poblikávať).
          a. Ak začne blikať dvojbodka, procesor žije a problém je so všetkými displaymi, čiže asi bod 2.
          b. Ak dvojbodka blikať nezačne, môže byť problém aj s LEDkami (opačne zapojené - overenie podľa obrázka s dvojbodkovými LEDkami) alebo s R2. Ale skôr to môže to znamenať nefunkčný procesor. Vtedy:
                    i. Skontrolovať orientáciu procesora. Jeho PIN1 je pri CINCH konektore, čiže „dole hlavou“
                   ii. Skontrolovať jeho napájanie medzi pinmi 10-20.
  4.  Ak tam 5V nie je:
         a. skontrolovať zemniaci spoj pri dištančnom stĺpiku označený modrou na obrázku plošného spoja
         b. skontrolovať 5V napájanie na komparátore (8nohovom IO) medzi pinmi 4 a 8. Ak ani tam nie je napájanie, overiť, čo je na vstupe a výstupe 78M05, prípadne na USB konektore.
  5.  Ak tam 5V je, procesor je zlý alebo bez správneho programu. Skúsiť iný (naprogramovaný) procesor.
  6.  Ak číslice svietia, ale nereagujú ani na +-12/24V ani IBIS, tak
         a. Stlačením tlačítok sa hodiny/minuty majú meniť.
                 i. Ak sa nemenia, procesor asi nečíta vstupy, ale inak ide, treba skontrolovať na skraty vývody 2,3,4,7,8. Prípadne skúsiť iný procesor.
                ii. Ak sa menia, overiť piny 3,6,1,7 na MCP6542, či sa tam niečo pri impulzoch deje.
                        1. Ak na 3/6 áno, ale 1,7 nie, tak vymeniť MCP6542. Prípadne overiť R18/19 ak sú osadené.
                        2. Ak na 3/6 nie je nič, znamená to, že neprechádza vstupný signál, čiže overiť R1, C1, R8, D1, D3, D4.
  7.  Ak hodiny nereagujú na +-12 alebo +-24V, ale na IBIS áno, asi problém s D5 alebo D4.
  8. Ak hodiny reagujú na +-12 alebo +-24V, ale na IBIS nie, tak asi príliš veľký C1 (nad 10nF) alebo nekorektný signál IBIS.  

 

[Akt. známka: 5,00 / Počet hlasov: 4] -      + 

Pridať nový komentár

Zdeno 15.06.2017 09:24:59

zajimave,
ja jsem Petrovi poslal taky popis podruznych hodin na svoji centralu hodin, ale trosku jinak.
Ty moje jsou urcene pro Loconet.

Reagovať

Pridať nový komentár