ADAM - Ovladač lokomotiv pro Loconet

Už dost dlouho jsem nic nepublikoval a dal jsem si oddych od modelaření a různých přešlechtěných akademiků. Já vím, že nejsem žádný zázrak, ale přece jenom, všechno má své meze a hranice. V zásadě mi to dobře padlo, udělal jsem spoustu jiných věcí, které jsem zanedbal.

Ale najdou se lidé, kteří si trochu váží mé práce a nedají mi pokoj a stále něco chtějí. Moje Vedzesy jdou stále na odbyt a hlavně jejich přepínací režim je velmi žádoucí. Dost mne zaskočila prosba o digitální ovladač na lokomotivy, který by uměl toho trochu víc, než Fred nebo Fredi. Taky mi něco naznačovali, že jsou s Fredi problémy. Nepátral jsem, o co se jedná, je mi to v zásadě šumafuk.

Ovladač dostal jméno Adam, protože je to „kurnik“ dlouhá doba, kdy zase něco vymýšlím. Postavil jsem dva kusy na otestování a dost dlouho je už testuji, asi 2 měsíce. Adam je dvoulokomotivový ovladač s nekonečnými kolečky (enkodéry) , které ovládají nezávisle dvě loko. Má ovládání 9-ti funkcí a umí posílat pakety „B0“ Loconetu na ovládání příslušenství. Dále má zabudovaný piezo reproduktor, který vrčí podle toho, jak rychle jede loko. Není to žádný zvukový modul, ale je to užitečná indikace o nastavené rychlosti, která mi velmi chyběla u enkodérů. Dále má zabudované programování adresy a ID čísla. Dále má možnost sledovat provoz na DCC, zda moje pakety jdou do kolejí. V případě, že to tak není, ovladač se sám inicializuje.

Schéma je zase až neskutečně jednoduché a je to moje tradice, jak s minimem dosáhnout maximum.

Popis funkce Adama

Napájení Adama je z pinů 1 a 6 konektoru RJ, který zároveň slouží na připojení sběrnice Loconet a uzemnění. Signál DCC je usměrněn přes dvojici zelených LED diod, které ukazují, že napájeni je v pořádku. To je dost častá chyba, kdy zkřížené drátky v zásuvkách znefunkční Loconet. Touto indikací máme okamžitou informaci o problému. Přes odpor a Zenerku je stabilizované napětí na 4,1V , které spolehlivě stačí na napájení Adama. Adam má spotřebu asi 12mA, což je trošku více než je normální, ale to dělají LEDky, které nejsou vysoko svítivé. Některé odpory jsou zbytečné, jako třeba u enkoderu, ale nemám dobrou zkušenost, to nechat na PULL-UP odporech. Indukované brumové napětí je dost velký hazard.
Vstup Loconetu je přes odpory R2,R3, které zajišťují vstupní impedanci a snižují napětí na velikost, která nepoškodí procesor. Signál je vedený na pin RxD a Int0, které zajišťují korektní zpracování Loconetu. Výstup Loconetu je přes TxD a 2 tranzistory BC337 a ty slouží jako dvojitý invertor a napěťový posilovač výstupu.

Signál DCC se přivede přes přizpůsobovací odpory R4, R16 na pin Int1, přes který ovladač sleduje, zda se objevují jeho pakety na sběrnici DCC (koleje) a pokud to tak není, provede inicializaci.

Adam má tři ovládací prvky a to klávesnici 4 x 4 a 2 enkodéry s tlačítky. Enkodér je tzv. nekonečné kolečko, které umí rozlišit, zda se točí doleva nebo doprava a podle toho se nastavuje rychlost loko.

Tady se musím zastavit nad problémy, které si myslím, že enkodéry mají. První je ten, že enkodéry mají životnost 15 000 cyklů. Doufám, že se mysli 15 000 otoček o 360st. Pokud je to 15 000 kroků, tak je to pěkný odrb. Druhé je to, že lineární in-/de-krementace se musí nastavovat postupně a nejde ji žádným způsobem obejit. To znamená, že na dosažení 128 st. rychlost, se musí vykonat 128 kroků. Což je naprosto šílené a životnosti enkoderu to neprospěje. Proto jsem to programově omezil na 32 kroku a nastavil tabulku rychlostí proporcionálně. Male rychlosti narůstají pomalu a velké stále rychleji. Tím jsem omezil největší problém a to zahlcení sběrnice, kdy rychle protočení enkoderu je schopné poslat 60-100 příkazů za vteřinu, což asi není to pravé ořechové. Další problém je indikace nastavené rychlosti, kdy při zasunuti ovladače, se musí vizuálně zjistit skutečná rychlost. To jsem obešel vrčením přes piezo, je to i zajímavé, ale může to někomu vadit, pokud tam má skutečný zvukový dekodér. Nemyslím si, že použití enkodérů je až tak výhodné. Zcela určitě vymyslím verzi s potenciometry. Ideální by bylo sehnat potenciometr s tlačítkem, hledal jsem a nenasel jsem , jen víceřadové do autorádií.
Enkodéry mají na sobě tlačítka, které jsou naprosto super a jsou jedinečné. Jedině to opravňuje použití enkodérů, protože spojeni s regulací rychlosti, je vysoce intuitivní. Mam to vyřešené tak, že první stlačení nastaví nulovou rychlost a loko zastaví podle brzdné křivky (která je v loko definovaná) a druhé stlačení nastaví „1“, teda emergency stop. Tohle považuji za obrovskou výhodu oproti klasice, protože hledání stop tlačítka na Fredech je poněkud nešťastné. Zároveň to snižuje zatížení sběrnice, protože zastavení se vykoná jediným příkazem. Přitom to není na úkor modelovosti, protože loko zastaví podle brzdné křivky.
Klávesnice 4 x 4 je poněkud veliká a pokud se najde menší, určitě ji použiji. Taky cena 6Euro je dost vysoká a je 2x vyšší než cena procesoru .

Programová rutina na obsluhu klávesnice mi dala dost zabrat, protože procesor je dost rychlý a nastavení čekacích smyček bylo naprosto klíčové, aby se potlačily hazardy a přitom se nic neztratilo. Musel jsem najít kompromis mezi obsluhou enkodérů a klávesnice, které mají opačné nároky na rychlost.

Přes klávesnici se obsluhuje dost věcí a to :

1. směr jízdy aktuální loko - tlačítko * , indikované duoLED diodou u příslušného enkoderu. Uvažoval jsem nad tím, zda udělat imaginární nulu a od ní doprava nebo doleva by se měnil směr a následně rychlost. Potom jsem si ale pomyslel, že to není zvykem a upustil jsem od toho. Ale vůbec není problém to zabudovat a aktivovat.
2. volba 9 funkcí aktuální loko – tlačítka 1-9. Chtěl jsem zabudovat 12 funkcí, ale odradila mne dvojstisková volba, protože mám k dispozici jen 10 číselných tlačítek. Požadavek byl na 9 funkcí a tak jsem to nechal tak.
3. inicializace slotů obou lokomotiv - tlačítka A nebo B. Tahle funkce je trochu problematická a nevím, zda ji časem nezruším. V zásadě nemůže nic pokazit, proto jsem ji tam nechal.
4. programování adresy vybrané loko – tlačítko # > adresa >A nebo B. Volba adresy je nutná, protože nepodporuji stav Dispatch, který považuji za přežitek a zbytečný.
5. programování ID čísla do EEPROM ovladače – tlačítko # > ID > C nebo D. Volba ID je dodatková možnost, kdy setkání stejných ID je stále reálnější a musí být možnost ho opravit.
6. posílání paketů „B0“ ovládání příslušenství – tlačítko D > adresa > A do rovna , B do odbočky. Tohle byl vlastně klíčový požadavek na objednávku Adama, kdy ovládání příslušenství přes IBX a následné překopání do DCC, je realizovatelné. Mám vyvinuté dekodéry, které se dají ovládat přímo z Loconetu, překopávání do DCC je nevhodné na modulovku. Dokonce teď realizuji možnost stavět jedním příkazem celé vlakové cesty. Procesory mají 500 bajtů EEPROM, kde se dají nahrát postupnosti do řetězcových proměnných nebo polí a následně poslat do dekodérů.
7. on/off, zvuková indikace rychlosti aktuální loko – tlačítko C. Zvukovou indikaci rychlosti jsem doplnil dodatečně, protože chybějící zpětná vazba mezi rychlosti a nastavením velmi chybí.

Protože využití paměti 8kB v M8 nebo M88 je na úrovni 6kB, tak jsem velmi silně uvažoval o zabudováni programovacích příkazů pro lokodekodér přes slot 124. Sám to ve své centrále používám a je to celkem dobrá věc. Sice používám jen jeden režim a to nastavováni podle NMRA 9.2.1, strana 8 předpisu. Jedná se o nastavováni #CV23, #CV24 , které definuji zrychlení nebo zpomalení lokomotivy. Tohle by byla asi velmi žádaná funkce, protože ale nepoznám centrálu, která to podporuje, tak jsem se na to vybodnul.

Mel jsem v ruce klon IBX od PIKO a ten to nepodporuje.

Nevýhoda procesorů M8 oproti M88 je v tom, že nemají zabudované přerušení na vývodech a tak všechno musí být obslouženo v hlavním programu. Z toho vyplývá, že pokud jste v režimu programování, či už schválně nebo omylem, tak je zablokované ovládání loko. Procesor M88 má obsluhu přerušení na pinech zabudovanou a tak je obsluha loko (enkodéry) nezávislá na stavu ovladače. Já si myslím, že M8 jsou neperspektivní a budu je vyřazovat z aplikací. Množství periferií, které M88 má k dispozici je jednoznačný argument a i programy se píší snadněji. Vymýšlení a realizace ovladače byla celkem zábava a problémy byly celkem běžné a řešitelné. Nenarazil jsem na žádný principiální problém, se kterým bych si nevěděl rady. I programování RISC instrukcí se mi celkem usadilo a nemám s nimi potíže.

Nepočítám s nějakou velkou výrobou těchto ovladačů, proto pokud bude mít někdo zájem, klidně mu pošlu podklady na výrobu.