Decoder Trazione open source

[Davide]

Io volevo fare solo un decoder , costo massimo dell'oggetto finito 10-15€... stanziamento massimo per lo sviluppo = una bella loco, diciamo 250€. Tutto rigorosamente open source dai files costruttivi del PCB fino al sorgente del microcontrollore. Ma se ci riusciamo, ti ricrederai su quello che fanno le aziende di questo settore? Sono solo hobbysti evoluti (tedeschi, inglesi e americani inclusi...) se facessero girare i numeri che dici tu, un decoder costerebbe mezzo euro...

Ciao Davide, Rob ti ha segnalato Almrose, perche come decoder funzioni fà decoder da 10 a 14€ (io l'ho preso e lo sto testando); quindi d'accordo per la buona volontà ma per un prezzo cosi, il gioco vale veramente la candela?

Per un decoder classico ti posso anche dar ragione...ma quanto tempo ci vorrà per generare un qualcosa di affidabile? Anche in tal caso, il gioco vale la candela?

Sono solo due punti su cui riflettere, poi ben vengano queste iniziative....che comunque mi attirano molto.


Tuttavia ti capisco. Sono mesi che cerco di sponsorizzare questo...
topic.asp?rand=7055475&whichpage=2,52&T ... 6244#58110

sarebbe una svolta nel nostro campo...ma finora mi hanno "cagato" si e no 5 persone...

Il problema è che la maggior parte dei modellisti, giustamente, preferisce gustare il proprio hobby da un punto di vista modellistico...e non stare a scervellirsi su come far funzionare un giocattolo elettronico.


ps. ho visto il tuo preventivo della lista. Se prendi quelle cose direttamente dalla "factory", la cifra passa da 28€ a 5€....fidati. Se vuoi, ci possiamo sentire su skype/hangout...e vedere se si puo fare qualcosa insieme. :geek:

Ciao Gianfranco, grazie del supporto, la lista l'ho inserita solo per far vedere che anche con i prezzi "alti" dei distributori il prezzo era contenuto e usando componenti "tranquilli". Se vuoi provare un altro decoder funzioni "leggero" (sotto 500mA) te ne invio uno, così mi aiuti anche a migliorarlo https://sites.google.com/site/oscillosc ... 2/DIC-A210

[roy67]

Sembra molto interessante.
Comunque, mi trovi disponibile a discutere di eventuali implemeti del firmware e funzionalità.

Scusa, e scusate tutti, per le divagazioni OT.

[gianfranco.p]

Ciao Davide...non mi sono chiare un po di cose...

allora, inizio con qualche domanda.

- lo schema, il pcb e la lista componenti che è sopra l'hai trovata open source o li hai fatti tu da zero e li stai rendendo open?

- il firmware che intendi scrivere in che linguaggio pensi di scriverlo, che IDE userai e come programmerai il decoder? (dal punto di vista hardware)

- hai un saldatore a gas per fare saldature SMD?

- non ho capito il link che mi hai mandato... [xx(]

[Davide]

Ciao Gianfranco,
tutto cio' che pubblico e' farina del mio sacco e li sto rendendo open per tutti quelli che li vorranno usare. Il firmware lo scrivero' in C usando l'IDE Mikroe, programmero' il PIC con il Mikroprog perche' mi e' piu' comodo e integrato nel tool mikroe (ne ho anche un altro paio per casa anche se ora non ricordo piu' dove sono). Ho un saldatore a gas, ma per saldare gli SMD uso una stazioncina saldante cinese da 40€, microscopio e flussante. A saldare sono un cane, ma per i prototipi va bene [:I].

Ciaoooooo

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[gianfranco.p]

ok, ho capito!!

mi sfugge solo una cosa...come hai fatto ad inventarti da zero il pcb? Il decoder che mi hai linkato di Oscilloscopio.it è tuo? [:0]

[Davide]

mmmmmmmm non ho capito.... il pcb si progetta come le altre cose, e' un lavoro divertente e creativo. Si il decoder che ti ho linkato e' mio

[gianfranco.p]

mmmmmmmm non ho capito.... il pcb si progetta come le altre cose, e' un lavoro divertente e creativo. Si il decoder che ti ho linkato e' mio

ok, allora complimenti...te l'ho chiesto perche sul tuo link non trovavo i files...quindi quello del sito non è un decoder open source? Quello sarebbe interessante

Tornando in topic, se ho ben capito, il decoder funzioni lo hai già fatto ed è in commercio, mentre ora stai mettendo open le info su un decoder vero e proprio per loco....ho capito bene?

[marioscd]

tra l'altro nel tuo decoder funzioni ho notato una peculiarità estremamente interessante che sta finalmente prendendo piede, ovvero la possibilità già prevista in fase di ingegnerizzazione di avere le pad per poter installare eventuali condensatori tampone. Anche sul decoder motore questa possibilità può essere molto utile (spazio disponibile nella loco permettendo...)

ciao

[Davide]

mmmmmmmm non ho capito.... il pcb si progetta come le altre cose, e' un lavoro divertente e creativo. Si il decoder che ti ho linkato e' mio

ok, allora complimenti...te l'ho chiesto perche sul tuo link non trovavo i files...quindi quello del sito non è un decoder open source? Quello sarebbe interessante

Tornando in topic, se ho ben capito, il decoder funzioni lo hai già fatto ed è in commercio, mentre ora stai mettendo open le info su un decoder vero e proprio per loco....ho capito bene?

Grazie per "e' in commercio" considera che il decoder trazione ha anche 4 funzioni, quindi il nucleo del programma sara' esattamente lo stesso, solo ci saranno in piu' le funzioni per il motore. Ho voluto anche introdurre il circuito per la detezione dell'ABC e per il controllo del carico motore perche' mi sembrano delle cose utili, il Railcom non mi ha mai "preso".

Ciao

[gianfranco.p]

Bene....

se non hai ancora fatto già il prototipo, potresti fare una versione "alla buona", anche grande e testarla su una loco, almeno in tutte le funzionanità. Avrà 4 FX incluse le luci, o avrà 4 FX ausiliari? ...L'unico decoder che ho usato con 3 FX aux è stato un Lenz Gold (supera le 30€).

Per quel che mi riguarda, considerando che un lenz standard+ costa 18€ (sul lippe.de) ed è quello che uso piu di tutti (ha una sola FX aux), mi accontenterei di avere un decoder che allo stesso prezzo mi fornirebbe una fx aux in piu oppure che abbia una sola FX ma che si manterrebbe sui 12-14€. I miei sono solo spunti da cui puoi trarre....

ps. mi tiro fuori dal discorso decoder...sei già troppo avanti e ti farei perdere solo tempo....pensavo che stessi partendo da zero e in tal caso la cosa mi avrebbe intrigato...eheheh... Se rilasci il software open, mi piacerebbe vedere di cosa si tratta...
pps. si puo dire il prezzo del dec. funzioni? anche in privato.... [:I]

[Davide]

Gianfranco, il prototipo ce l'ho gia', hai visto le foto, gia' nelle dimensioni "finali". Il decoder ha le uscite per 4 funzioni in tutto, se 2 le usi per le luci 2 ti rimangono per altre funzioni. Questa sera mi sono fatto un piccolo setup di test di cui vi allego la foto, spero nel week end di vedere il primo piccolo "vagito" del decoder. Ho montato il decoder verticale per poter accedere comunque alle due facce per montare/smontare tutti i componenti, sulla sx in basso c'e' il connettore a 5 pin per la programmazione del pic, la parte di destra (staccabile) la uso come simulatore di loco. Un motore e 4 led sono la mia loco "virtuale" e le due boccole sono i "binari". Ciao e buonanotte a tutti

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[Digtrain]

Caro Gianfranco, come dicevo nella presentazione di Davide, lui è di un'altro pianeta!!!!
Il rammarico è nel mio caso di non essere all'altezza per poter dare una mano.

ciao Walter :geek:

[peppardo]

complimenti Davide.....le teste dure otttengono sempre degli ottimi risultati.....

[Davide]

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Ingresso segnale DCC e Alimentazione decoder
L'ingresso e' un ponte raddrizzatore a diodi schottky (D1/D3/D4/D6), senza nessuna particolarita', i diodi usati sono gli SS24 che possono sostenere una corrente continua di 2A (questo sara' oggetto di prove).
Il diodo schottky (silicio/metallo) ha una tensione di caduta ridotta (0.4-0.5V) rispetto al diodo tradizionale (silicio/silicio) quindi garantisce una potenza dissipata ridotta (circa 1W con una corrente di 1A) sul ponte.
Questa dissipazione e' il piu' grande problema "termico" nel decoder perche' l'unica fonte di dissipazione e' sul PCB e attrraverso i fili di collegamento (spesso si mettono i decoder nel termorestringente o nel nastro per isolarli elettricamente, riducendo molto convezione e irraggiamento).
Questo punto potrebbe essere superato facendo un raddrizzatore a mosfet che avrebbe il vantaggio di una dissipazione statica quasi nulla ma lo svantaggio di entrare in conduzione ad una tensione maggiore (VgsP+VgsN), peggiorando le caratteristiche del decoder specie in modalita' analogica.
Il segnale DCC non raddrizzato viene portato attraverso una resistenza da 33K al pin di interrupt (INT) del PIC dove triggerera' un interrupt ad ogni fronte in salita e discesa del segnale DCC (ogni 50us se vengono trasmessi "1" o ogni 100us se vengono trasmessi "0").
Il segnale viene saturato in alto (5V) e in basso (0V) dai diodi di protezione del PIC stesso.
Nel funzionamento in analogico la stessa resistenza permettera' al PIC di discriminare se la rotaia destra e' positiva rispetto alla sinistra (o viceversa) e impostare la corretta direzione.
La tensione raddrizzata del DCC viene filtrata con un condensatore e viene limitata a 27V con un diodo zener che impedisce alle eventuali extratensioni (specie del motore) di superare i 30V che sono la tensione massima per i mosfet di pilotaggio del motore stesso e delle uscite funzioni.
A questo punto e' connesso il parallelo di una resistenza e un diodo (D2/R7) che permettono la carica di una grossa capacita' "tampone" da collegare al connettore J2 per sopperire alla mancanza di alimentazione nei tratti di contatto incerto.
Questa capacita' si carichera' a corrente ridotta (resistenza R7 da 100Ohm) mentre la scarica sara' istantanea nel momento che la tensione Vcc scendera' facendo condurre il diodo D2 e dando al motore un piccolo spunto per vincere il punto di cattiva captazione (anche questo sara' oggetto di prove).
La tensione di alimentazione per il PIC e' ricavata con un regolatore lineare a 5V (un piccolo 7805) e viene fatta passare ad un condensatore C4 di notevole capacita' che impedira' al PIC di resettarsi in caso di mancanza temporanea dell'alimentazione DCC (La durata di questo periodo sara' oggetto di test).
Il condensatore e' connesso al regolatore attraverso un diodo (D10) che impedisce al condensatore di scaricarsi sulla resistenza di uscita (bassa) del regolatore stesso durante la mancanza del segnale DCC in ingresso.
La presenza di questo diodo porta la tensione di alimentazione del PIC a 4.4V ma conferisce grande robustezza ai cali improvvisi di tensione garantendo centinaia di millisecondi (da misurare) di autonomia.
L'ultimo circuito da analizzare e' quello di detezione delle differenze di ampiezza tra la semionda positiva e quella negativa del segnale DCC (D12/D13/C14/R98).
Il segnale DCC viene applicato alternativamente ai capi del condensatore C14 che si carichera' esattamente alla differenza tra le due ampiezze e la resistenza R98 fara' si che tale valore rimanga sempre nel range 0-5V.
Nel caso di segnale DCC perfettamente "bilanciato" il segnale ABC sara' a 0V, nel caso di squilibrio delle ampiezze questo segnale diventera' un'onda quadra alla frequenza del segnale DCC in ingresso e di ampiezza uguale alla differenza delle ampiezze delle due semionde.
Questo segnale verra' inviato ad un pin analogico del PIC, connesso ad un comparatore interno che lo confrontera' con una soglia variabile (impostata con il DAC interno) che quindi portera' ad un segnale binario controllabile dal programma del microcontrollore per frenare o accelerare la loco automaticamente (senza comandi DCC specifici).

[buddacedcc]

Una risposta ad uno dei primi messaggi...di componenti con sigle parlticolari ne ho visti parecchio ma per uso automotive dove vista la quantità di produzione pari a quasi al milione i silicio factory producono componenti ad hoc ...questo sicuramente non vale per i trenini dove al più si arriva a qualche migliaio e dove genramente si tende a utilizzare componentistica proveniente dall'automazione.

[gianfranco.p]

Ciao Davide, alcune riflessioni-osservazioni.

- come ponti usi un integrato o 4 diodi smd?
- per venirti 1W di dissipazione, passi da 18VAC, che dovrebbe essere il segnale proveniente dalla centrale, a circa 13VDC? (con 1A)
- come fai ad avere 27V in uscita al raddrizzatore? (è proprio tanto)
- in una situazione analoga alla tua, dopo il ponte raddrizzatore, mi sono ritrovato un 7805 rovente per una 60ina di mA di corrente e 13VDC in ingresso.....

ciao

[buddacedcc]

se ben progettato dai 5V escono al + una 20ina di mA che nel caso peggiore sono circa 1/4 di W

[gianfranco.p]

se ben progettato dai 5V escono al + una 20ina di mA che nel caso peggiore sono circa 1/4 di W

Dal 7805?

io però penso che il problema principale sia la tensione che il 7805 prende in ingresso che, essendo troppo alta, causa troppa dissipazione (in calore).

[buddacedcc]

se ben progettato dai 5V escono al + una 20ina di mA che nel caso peggiore sono circa 1/4 di W

Dal 7805?

io però penso che il problema principale sia la tensione che il 7805 prende in ingresso che, essendo troppo alta, causa troppa dissipazione (in calore).

I W dissipati si calcolano come (Vin-Vout)" Iout =(18-5)"0,020=0,26W. Da questo prendendo le varie resistenze termiche, dal datasheet. ti calcoli la variazione di temperatura che in questo caso è molto lieve....in sotanza scalda poco.

[gianfranco.p]

chiedo scusa per l'OT, apro e chiudo....

nel mio caso non misurai la corrente, ma avevo un relè da 5VDC a valle del regolatore che poteva assorbire (da datasheet) tra 30 e 72mA.
In pratica ho constatato che dopo il raddrizzatore + condensatore (da 470uF), in ingresso al regolatore avevo 13VDC....e applicando la tua formula (mettendomi nel peggiore dei casi), avevo:

(Vin-Vout)" Iout =(13-5)"0,072=0,6W circa.

Dopo 1 minuto il 7805 era rovente. 0,6W inizia ad essere già necessario un dissipatore o, quando non lo posso mettere, cambiare il progetto? Infatti alla fine ho optato per la seconda, mettendo un relè da 12V e ho tolto il regolatore.

chiuso OT. [:I]

Grazie buddace

[marioscd]

Gianfranco, io continuo ad avere forti perplessità sul tuo 7805 che scalda... mezzo watt dovrebbe essere raffreddato dalla sola aletta, secondo me il motivo è un'altro, non la tensione in ingresso... come anche il buon Nuccio ti ha indicato.

ciao

[buddacedcc]

Se non ho sbagliato i conti al volo dovresti avere una variazione di 33°..che vuol dire caldo ma non rovente...

[gianfranco.p]

purtroppo potrei capire solo con l'oscilloscopio cosa ho in uscita al condensatore. L'onda che va in ingresso al raddrizzatore non è sinusoidale ma è una onda fatta cosi:



con il raddrizzatore e condensatore dovrei comunque avere un qualcosa abbastanza continuo....che il regolatore deve regolare a 5V.

non voglio inquinare il topic di Davide, premesso che ora ho preso il relè da 12VDC, se vogliamo capire come mai mi scaldava il 7805 potete vedere il mio schema finale qui:
topic.asp?TOPIC_ID=8700&whichpage=2


nb. magari la mia sensazione di rovente, per voi è caldo....io comunque ho tolto subito il dito e staccato il circuito perche non volevo bruciare il 7805, ma dopo 1 minuto che era cosi caldo, non so se la temperatura sarebbe ancora aumentata.

grazie comunque!!

[Davide]

Ciao Davide, alcune riflessioni-osservazioni.

- come ponti usi un integrato o 4 diodi smd?
- per venirti 1W di dissipazione, passi da 18VAC, che dovrebbe essere il segnale proveniente dalla centrale, a circa 13VDC? (con 1A)
- come fai ad avere 27V in uscita al raddrizzatore? (è proprio tanto)
- in una situazione analoga alla tua, dopo il ponte raddrizzatore, mi sono ritrovato un 7805 rovente per una 60ina di mA di corrente e 13VDC in ingresso.....

ciao

Ciao Gianfranco,
provo a risponderti punto per punto.
- Per il ponte uso 4 diodi schottky singoli, nominalmente possono portare una corrente di 2A, in pratica si deve vedere quale e' la massima temperatura a cui si possono portare senza danneggiare i modelli
- La dissipazione nel ponte a diodi dipende solo dalla corrente che passa non da quanta tensione si eroga sul carico, quindi sia che dalla centrale escano 12V sia ne escano 24, se si assorbe 1A la dissipazione dei diodi e' circa 1W (2"0.45V"1A)
- In uscita dal raddrizzatore avro' meta' della tensione picco picco erogata dalla centrale quindi per fare tutto il giro, se tu alimenti la tua centrale con 15VDC in uscita avrai circa 30Vpp (un po' meno) e all'uscita del ponte avrai circa 1V in meno, cioe' 14V. Lo zener da 27V e' una protezione perche' i mosfet che pilotano il motore hanno una Vds(max) di 30V e volevo impedire che uno spike sopra 30V potesse danneggiare qualcosa.
- E' corretto. Per prima cosa devi leggere sul datasheet del tuo 7805 quale e' la resistenza termica junction to ambient (tipica per il TO220 - il primo che esce da google) R(theta)JA=65°C/W e Junction to case R(theta)JC=5°C/W. Nel tuo caso la potenza dissipata sul componente e' 0.06A"(13-5)=0.48W quindi il salto di temperatura tra l'ambiente (20°C) e il componente e' circa (65-5)"0.48=30°C, quindi la temperatura che senti e' 50°C (scotta).

nel caso del decoder l'assorbimento del PIC da me misurato nel week end (quando gira a 16MHz) e' circa 6mA con quasi tutte le periferiche necessarie attivate.

[Davide]

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Lo schema del driver per il motore e' abbastanza classico anche se il pilotaggio dei 4 transistor si poteva fare in molti modi diversi (con segnali diversi). Il ponte "H" e' basato sui transistor unipolari Q2A-B e Q8A-B. Nel momento che il micro attiva la linea "AV" conducono i mosfet Q2A e Q8A e il motore va in una direzione mentre con "IND" alto conducono Q2B e Q8B e il motore va nella direzione opposta. Il transistor Q1A serve per avere una modulazione PWM della corrente che passa nel motore e agisce, usando un solo comando sul ramo "IND" o "AV" che e' abilitato. Da un punto di vista logico i due transistor Q1A e Q8A oppure Q1A e Q8B formano due porte "AND", cioe' la corrente scorre solo quando i due transistor sono entrambi in conduzione. I transistors Q7A e Q7B servono per abilitare (far condurre) il lato alto del ponte cioe' i transistor Q2A e Q2B. Questi ultimi transistors sono pilotati attraverso resistenze abbastanza alte (diversi KOhm) e quindi non e' opportuno applicare il PWM anche a questa parte del ponte che verra' tenuta "staticamente" attiva (i tempi di commutazione potrebbero essere alti specialmente usando transistors finali con capacita' di gate molto elevate). Il transistor Q1B serve per poter disabilitare entrambi i transistors Q2A e Q2B del ponte (non sarebbe mai possibile se si e' nella condizione "AV" o "IND") e permettere la lettura della forza controelettromotrice prodotta dal motore. Quando il motore gira genera (come fosse una dinamo) una forza controelettromotrice (una tensione che si oppone a quella del pilotaggio) proporzionale alla velocita' di rotazione e che si puo' leggere col microcontrollore. Questa tensione permette di fare un piccolo controllo (in velocita') del motore in modo da stabilizzarlo alle basse velocita' e rendere la sua velocita' indipendente (abbastanza!) dal carico applicato, cioe', in soldoni, permettere ai treni in scala di avere la stessa velocita' (circa) nelle salite e nelle discese. Per leggere questa tensione generata del motore e' necessario spegnere il pilotaggio del motore (Q1B off), mettere uno dei suoi capi a GND (Q1A e Q8A oppure Q1A e Q8B attivi) e leggere (attraverso il partitore R15+R16) la tensione presente all'altro capo dell'avvolgimento attraverso un ingresso analogico del PIC collegato ad un A/D converter.