Detekce a obsluha rozhraní DCC pro dvě centrály v layoutu

Rozhraní mezi dvěma centrálami se musí udělat tak, aby nemohlo dojít ku zkratu, musí se teda udělat přechodový úsek v délce nejdelšího vlaku, protože i některé vagony jsou ošetřeny na detekování a to by nám dělalo neplechu.. Asi největší problém mi dělal zákaz odběru proudu z Loconetu (X3) a DCC, který jsem vyřešil napájením z USB nabíječky anebo z USB na PC, přes Arduino Nano, které tvoří srdce mého obvodu.

Použití Arduino Nano:

Asi největší výhoda Arduino je jeho cena, za kterou se nedá koupit ani holý procesor. Další výhodou je zabudovaný interface USB a přes něj se napájí celý obvod a komunikuje s PC. Například se dá velmi snadno změnit nebo upgradovat program a to zvyšuje přidanou hodnotu. Taky krystal 16MHz je potřebný a je významným prvkem stability obvodu. Taky nemusím osazovat stabilizátor, protože +5V je zabezpečeno přes USB konektor.

Popis návrhu:

Moje řešení je rozdělené na dvě části a to prvek detekce a prvek vyhodnocení a exekutivy. Prvek detekce je z webu FREMO, jen je udělaný trošičku jinak.

Detekce obsazení:

Rozdílů je víc, ale největší je nepoužití toroidu podle FREMO, ale vyrobím si vhodný podle potřeby. Pokud použijete druhý typ, tak se spojí vinutí do série.

Když si představím, kolik těchto cívek ze zdrojů od PC jsem vyhodil a nenechal si je , tak mi je blivno. ;-)

Do tohoto nebo podobného toroidu namotám primár 5 závitů telefonního drátku 0,5mm (nebo podobného)a zapájím do plošného spoje. Důvody použití jsou dva, první je volitelná citlivost (počet závitů primáru) a druhý je cena. S tím souvisí možnost trvalého zabudování do každého modulu a je reálné masové využití na cokoliv.

Tím myslím, že tento obvod je tak jednoduchý (levný) a tak všeobecně použitelný, že by byla škoda ho nezabudovat všude, teda do každého modulu. Jeho hlavní výhoda je, že se dá použít jako samostatná detekce jen přes napájeni +5V, odpor 4k7 a vysoko svítící LED diodu s proudem do 1mA. Teda bez dalších jiných prvků je možné detekovat obsazeni modulu nebo koleje, na nějakém panelu obsluhy.

Detekce obsazení pro osazení do panelu:

Je samozřejmé, že tato detekce se nemusí použít jen na moduly, ale i na jednotlivé koleje a LEDky zabudovat do ovládacího panelu. Použití konektorů Cinch a stíněných kabelů zabezpečuje funkčnost bez hazardů. Spolehlivost je opravdu vysoká.

Mimochodem, opravdu to nejde použít na analog.

Taky při použití jiné sběrnice by nemělo dělat problémy, protože na výstupu čidla detekce je bud 1 nebo 0 a to bez zákmitů. Kmitočet DCC totiž dokáže udržet kondík C2/100nF udržet trvale vybitý.

Jsou možné dvě varianty, jedna na trvalé zabudování do modulu a druha, která bude mít banánek a zdířku a bude se dát zapojit na vstup DCC do modulu. Nevýhoda je v tom, ze ten modul se musí přemostit s DCC vedením, aby měl detekci jen ten jeden modul. Ale zase na druhé straně to může být účel, když je potřebné zabezpečit liniovou detekci přes více modulů. Ale pokud to nekončí na dalším boosteru, tak se to stejně musí přemostit paralelním vedením DCC .

Přepínací modul:

Pro použití na rozdělení dvou centrál se musí použít 4 obvody detekce, na každý směr dvojice, protože se musí rozlišit příjezd a odjezd. Zabudoval jsem 6 detekcí, protože tam bylo místo a na co se využijí ty zbylé dvě, je věcí aplikování.

Schéma vyhodnocovacího a přepínacího modulu.

Obvod je zase neskutečně jednoduchý, jak je mým dobrým zvykem.

Popis obvodu:

Napájení obvodu se zabezpečuje přes nabíječku USB pro mobily nebo přes port USB v počítači (laptopu). Pokud se použije port v PC, je možné ho používat na ovládání a sledování obvodu, třeba pomocí Trainz Comtroller a nastavovaní adres v EEPROM pomocí programátoru.

Je použito bistabilní relátko z důvodu ochrany stabilizátoru +5V na Arduino Nano. Asi by mu neprospíval trvalý odběr okolo 40mA. Použil jsem tlačítko na ruční přepínání směru a 2x DUOLED na indikaci, kam je středový úsek připojený.

Detekce uvnitř modulu se musí udělat přes odbočku na kolej. Průběžné vedení přes modul je osazeno přepínačem, pro normální použití modulu, když se nepoužijí dvě centrály. Pokud se použije modul detekce pro dvě centrály, musí být přepínač rozpojený.

Blokové schéma:

Funkce obvodu:

Pokud se zjistí obsazení úseků od X1 nebo X2 tak se připojí na středový úsek centrála vlevo a pokud se zjistí obsazení od X3 nebo X4, tak se připojí středový úsek na centrálu vpravo. Zbylé dvě detekce v současném programu nejsou použity. Tento modul je úplně autonomní a nemá vazbu na cokoliv okolo sebe, napájení má přes USB, takže nehrozí parazitní ovlivňování od ničeho. Ono to je vlastně v pravidlech modulovky, ze není dovolené zatěžovat Loconet (X3) nebo DCC.

Administrativa:

Největší problém je vědět, kam se co zapojuje a jak to spolupracuje. Není reálné na setkání hledat a pátrat, kam co patří a tak si vytvářet zbytečný chaos. Každé přípojné místo musí být označené, například očíslované a musí se vytvářet dvojice, co se spojují. Teda 1-1, 2-2, 3-3 atd. To platí o CINCH konektorech, které vedou k detekcím.

Další okruh je správné zapojeni DCC a teda jeho návaznost. Musí být zřetelně označen konektor pro levý, středový a pravý úsek a podle toho se připojí na přepínací modul. Například „1“, „2“, „3“. Navíc se musí každý banánek označit jako Sever nebo Jih. Tato administrativa je podle mne velmi důležitá a pokud by se neudělala, tak bude chaos. Na to, jak je tato věc jednoduchá, se může špatně poskládat opravdu spousta věcí a to by se mělo odstranit právě správnou administrativou. Vývod “3“ je určený na středový modul!!

Tady je vidět označení vývodů 1, 2, 3 na vstupech DCC a označení 1, 2, 3, 4 na CINCH konektorech detekce. Konektor USB je trošku utopený, aby se omezilo viklání a nedošlo k ulomení USB na Arduino. Z boku je otvor, aby bylo vidět,,kam se USB zastrkuje.

Mechanické provedení detekce na moduly:

Mám dvě varianty a to zabudované do modulů a externí čidla, které se připojují mezi moduly.

1. Já jsem šel cestou výroby dvou krátkých modulů rozhraní E96 (2x 50x 50cm), kde je všechno zabudované a teda není nutné nic přemosťovat nebo improvizovat. Jinak si myslím, že při velkém layoutu, kde se používají dvě centrály, nemůže byt problém osadit dva malé moduly, teda se prodlouží širá trať,

   

2. Toto je varianta podle FREMO, kde se detekce zapojuje mezi vývody modulů DCC a teda se nemusí používat speciální moduly a vše se dá udělat externě. Tato varianta je dražší, protože je nutné obstarat krabičky na čidla detekce, protože nemám rád vrabčí hnízda v běžném používání v reálu.

   

Připojení odboček DCC mezi moduly:

Dost velký problém je připojení odboček DCC na přepínací modul, aby bylo zamezeno přehození fáze, proto jsem použil Wago konektory s přesnou orientací. Jde to zapojit opačně, ale chce to sílu. ;-)

Lanka do konektoru Wago necínovat, protože se to brzy ulomí.

Protože používáme definované elektrické rozhraní, není problém použít banánky s dírou a zapojit je mezi moduly. Doporučuji použít tento typ banánku, ten s dírou napříč není vhodný z důvodu možného zkratu a ani esteticky. ;-)

Jediný problém je přehození fáze do kříže, teda musí být tyto banánky označené jako Sever a Jih a musí se všechny osadit stejně. Je použita trojice dvou banánků a jsou označeny „1“, „2“, „3“ a každý banánek samostatně jako Sever a Jih. Ale zapojit se to musí stejně, teda vzdálenější kolej jako Sever a bližší kolej jako Jih. Pravá dvojice se zapojí mezi širou trať a detekční modul vpravo a leva dvojice se zapojí mezi širou trať a detekční modul vlevo. Středová dvojice se zapojí mezi jeden detekční modul a středový úsek. Je jedno, který. Konektor Wago, kterým jsou ukončeny tyto kabely se musí označit jako “1“, “2“, “3“ a musí se zastrčit do stejně pojmenovaných zdířek na přepínacím modulu.

Poznámky:

Je skoro pravidlem, že nejjednodušší věci dělají největší problémy. Taky tady to platí, že tento jednoduchý obvod vypadá jednoduše a přitom to dalo docela zabrat. Tím nemyslím samotný obvod, ale omáčku okolo, teda výroba modulů na testování a samotné propojení všech komponent. Jen pro zajímavost jsem musel dát všechny moduly na malé nožičky, aby bylo pod tím místo na manipulaci a kabely. Blbá drobnost, ale nezbytná pro manipulaci a nastavování..

Náhodou při diskuzi s kolegy jsem přišel na to, že se tento modul dá použít na smyčkový modul a teda naprosto bezproblémové přepínání fáze ve vratných smyčkách.

Testování:

probíhalo tak, že jsem měl připojené dvě centrály a dva ovladače na krajních úsecích a na každém ovladači jsem měl jiný směr jízdy. Teda loko dojela do krajného úseku s detekcemi, tam přepnula na druhou centrálu a ovladač a směr jízdy na druhém ovladači. A vracela se do druhého krajního useku, kde se stalo to samé, ale naopak. A tak loko pendlovala celý den, bez jediné chybičky, hádám 1000x .

Teda je to celkem dobře otestované a myslím, že se dílo podařilo.