AVT-5259.pdf
(
1413 KB
)
Pobierz
PROJEKTY
Moduł pętli
AVT
5259
do makiety
kolejowej
Modelarze kolejowi dobrze
znają problemy z budową
pętli i trójkątów na makietach.
Jest to spowodowane faktem
zasilania lokomotyw przez szyny,
a w pętli czy trójkącie szyna
prawa musi być połączona
z lewą, co prowadzi do zwarcia.
Tego problemu nie mają
użytkownicy systemów Marklin’a,
w których jeden z biegunów
zasilania jest dołączony do
„trzeciej szyny”. Czy w związku
z tym użytkownicy innych
systemów muszą zrezygnować
z pętli?
Dodatkowe materiały
na CD i FTP
AVT-5259 w ofercie AVT:
AVT-5259A – płytka drukowana
AVT-5259B – płytka drukowana + elementy
W systemach zasilanych napięciem
stałym analogowo – rozwiązanie jest sto-
sunkowo proste. Można je znaleźć na
wielu forach poświęconych modelarstwu
kolejowemu. Jeśli dobrze pamiętam, pomy-
słodawcą jest jedna z irm produkujących
modele. Rozwiązanie pokazano na
rysun-
ku 1
. Bez względu na polaryzację napięcia
zasilającego w odseparowanym odcinku to-
rów, dzięki użyciu mostka prostowniczego,
polaryzacja napięcia jest zawsze taka sama.
Dzięki mostkowi prostowniczemu nie do-
chodzi więc do zwarcia zasilacza w mo-
mencie połączenia przez koła lokomotywy
odcinka odizolowanego z pozostałą częścią
torów. Bez względu na polaryzację napięcia
na torach, na izolowanym odcinku lokomo-
tywa porusza się zawsze w tę samą stronę
(przykładowo niech będzie to zawsze kie-
runek przeciwny do kierunku ruchu wska-
zówek zegara). Aby przejechać przez pęt-
lę, należy ustawić zwrotnicę do jazdy na
wprost, a w momencie gdy lokomotywa
znajdzie się na odcinku odizolowanym,
zmienić polaryzację napięcia na torach.
Zilustrowano to na rysunku 1. Wadą tego
rozwiązania jest konieczność wjeżdżania
na pętlę z określonej strony. Zaletami są
prostota wykonania i niski koszt.
Co jednak zrobić w sterowanych cyfro-
wo systemach DCC? Jednym z rozwiązań
jest wydzielenie odcinka szyn zasilane-
go napięciem stałym. Przy odpowiednim
ustawieniu rejestru CV29 w dekoderze lo-
komotywy (ustawiony bit 2), na odcinku
zasilanym analogowo lokomotywa będzie
poruszać się w kierunku zależnym od po-
laryzacji napięcia zasilającego. Niestety,
pojawiają się problemy ze zmianą pręd-
kości na takim odcinku, choć niektóre
dekodery radzą sobie z tym (przy zasila-
niu analogowym przyśpieszają zgodnie
z CV3). Nie będą też odbierane rozkazy
z centralki i w konsekwencji lokomoty-
wą nie będzie można sterować – nie będą
realizowane funkcje np. sterowania świa-
tłami i dźwiękami. Ponadto, podobnie jak
w pętli analogowej, trzeba wjeżdżać na
pętlę z określonej strony.
Innym rozwiązaniem, najprostszym
i bez wymienionych wyżej wad, jest za-
kupienie gotowego, fabrycznego modułu
pętli np. LK100. Jednak tańsze i bardziej
kształcące będzie samodzielne zbudowa-
nie podobnego modułu. Jego schemat za-
mieszczono na
rysunku
2
.
Na odcinku izolowanym sygnał DCC
jest w fazie zgodnej lub przeciwnej w sto-
sunku do sygnału na szynach w pozostałej
części makiety. Zależnie od tego, z której
strony wjeżdża lokomotywa, spowodu-
je ona lub nie spowoduje zwarcia koła-
Podstawowe informacje:
• Zasilanie: 8...25 V
• Maksymalny prąd obciążenia: 2,7 A
• Czas reakcji na zwarcie: 100
M
s
• Czas zmiany polaryzacji: 7 ms
• Wymiary płytki: 97×82 mm (do obudowy
KM-35)
• Działanie modułu pętli sprawdzono z MRC
Prodigi Advance2, NanoX
Dodatkowe materiały na CD i FTP:
ftp://ep.com.pl
, user:
16719
, pass:
8b13241g
• wzory płytek PCB
• karty katalogowe i noty aplikacyjne
elementów oznaczonych w
wykazie
elementów
kolorem czerwonym
Projekty pokrewne na CD i FTP:
(wymienione artykuły są w całości dostępne na CD)
AVT-5253 Centralka NanoX systemu DCC
– Manipulator (EP 8/2010)
AVT-5247 Kontroler dwóch semaforów
3-komorowych (EP 7/2010)
AVT-5248 Kontroler czterech semaforów
2-komorowych (EP 7/2010)
AVT-5249 Kontroler semafora 5-komorowego
i tarczy ostrzegawczej (EP 7/2010)
AVT-5238 Uniwersalny 8-wyjściowy dekoder
mocy (EP 6/2010)
AVT-5239 Kontroler siłowników czterech
zwrotnic (EP 6/2010)
AVT-5234 Centrala NanoX (EP 5/2010)
AVT5212 Przejazd automatyczny (EP 12/2009)
AVT-5211 MiniDCC (EP 11/2009)
AVT-5207 Generator dźwięków do makiety
kolejowej (EP 10/2009)
AVT-5201 Dekoder DCC – Sterowanie makietą
kolejową (EP 9/2009)
AVT-5198 Samoczynna Blokada Liniowa SBL
(EP 8/2009)
38
ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 10/2010
Moduł pętli do makiety kolejowej
Rysunek 1. Sposób zmiany polaryzacji
mi podczas wjeżdżania lub zjeżdżania
z odcinka izolowanego. Jeśli jest zwarcie
(lokomotywa wjeżdża od strony torów
o przeciwnej polaryzacji zasilania), to mo-
duł wykrywa je i zamienia polaryzację za-
silania szyn odcinka izolowanego, dzięki
czemu zwarcie ustępuje. Booster nie wy-
łącza zasilania torowiska, ponieważ czas
jego reakcji jest wydłużony do dziesiątek,
a nawet setek milisekund, natomiast mo-
duł pętli reaguje w czasie 100 Ms. Ważne
jest, aby odcinek izolowany był tak dłu-
gi, aby zmieścił się tam najdłuższy skład
jaki mamy. W przeciwnym wypadku, koła
wagonów mogą spowodować zwarcie na
drugim końcu odcinka.
W praktyce napotkamy jednak kilka
problemów. Pierwszy, to jak zmieniać fazę
sygnału zasilania odcinka izolowanego?
Najprościej zrobić to przekaźnikiem, jed-
nak ten przełącza się stosunkowo wolno
i może zadziałać zabezpieczenie w bo-
osterze. Ponadto, gdy nastąpi zwarcie od-
cinka izolowanego z innego powodu niż
przewidzieliśmy, to przekaźnik będzie
stale przełączał się. Dlatego jego pracę na-
leży wspomóc tranzystorami, które mogą
szybko odłączyć zasilanie izolowanego
odcinka. Użyłem tranzystorów MOSFET
z kanałem N, dzięki czemu nie było ko-
nieczne stosowanie radiatorów. Jednak
pojawił się problem sterowania tranzy-
storów T5 i T6, ponieważ MOSFET-N do
pełnego włączenia wymaga napięcia na
bramce wyższego o co najmniej 6 V od
napięcia na źródle. Można oczywiście za-
stosować tranzystory P-MOS np. IRF9450.
Są one jednak droższe i mają większą re-
zystancję kanału, przez co wydzieli się na
nich większa moc.
Ponieważ sygnał DCC jest przebiegiem
zmiennym, to można łatwo zbudować ob-
wód podwajający napięcie. Składa się on
z elementów C1 i D1. Dzięki niemu uzy-
skuje się napięcie konieczne do wystero-
wania tranzystorów. Może dziwić włącze-
nie dwóch tranzystorów szeregowo. Sy-
gnał DCC jest przemienny. Gdyby włączyć
jeden tranzystor, to nawet w stanie wyłą-
czenia mógłby on przewodzić dzięki dio-
dzie występującej w jego strukturze. Za-
stosowanie dwóch tranzystorów połączo-
nych ze sobą drenami powoduje, że gdy
przewodzi dioda w jednym tranzystorze,
to w drugim nie. To, że jeden z tranzysto-
rów włączony jest odwrotnie nie wpływa
negatywnie na pracę układu. Tranzystory
mają bowiem takie same parametry przy
pracy inwersyjnej i gdyby nie dioda, to za-
miana drenu z źródłem nie miałaby żad-
nego znaczenia.
Za pomocą tranzystorów T1 i T4 jest
mierzony prąd płynący przez rezystory R5
i R14. Przepływ zbyt dużego prądu powo-
duje włączenie tranzystora, co wymusza
poziom niski na wyprowadzeniu 2 proce-
sora. Po wykryciu przeciążenia mikrokon-
troler wyłącza tranzystor T3, co powodu-
Wykaz elementów
Rezystory:
(SMD, 1206)
RR1: 10
V
R2, R18: 47 k
V
R3, R11: 100 k
V
R4, R9, R10: 4,7 k
V
R5, R14: 0,22
V
R6, R7, R12, R13: 10 k
V
R8, R16, R17: 1 k
V
R15: 130
V
Kondensatory:
C1, C3, C4: 100
M
F/25 V
C2: 1000
M
F/25 V
C5: 100 nF
Półprzewodniki:
D1, D2: 1N4001
D3...D6, D8, D12: 1N4148
D7: dioda LED czerwona
D9: dioda LED zielona
D10, D11: dioda LED żółta
U1: 78L05
U2: ATtiny13/25/45/85
T1, T4: BC547B
T2, T7: BC557B
T3, T8: BS170
T5, T6, T9, T0: BUZ11
OP1, OP2: CNY17
Inne:
JP4: IDC6MLP
J1, J2: ARK2
PK1: RM94P
39
ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 10/2010
PROJEKTY
Rysunek 2. Schemat ideowy modułu pętli
Algorytm programu
Wszystkie funkcje programu są reali-
zowane sekwencyjnie w pętli głównej. Po
pierwsze, jest sprawdzana wartość prądu
płynącego przez odizolowany odcinek to-
rów i jeśli jest w normie, to następuje skok
na początek pętli głównej. Jeśli prąd jest
zbyt duży, wyłączane są tranzystory MOS-
FET (poziom niski na wyprowadzeniu
6 procesora), a program odczekuje 7 ms
(czas przełączania styków przekaźnika
typu RM94).
Następuje załączenie tranzystorów
MOSFET (poziom wysoki na wyprowa-
dzeniu 6 procesora). Program oczekuje
100 Ms na ustalenie się napięcia na wyj-
ściu. Następnie jest sprawdzany prąd
płynący przez izolowany odcinek torów
i jeśli jest w normie, następuje skok na po-
czątek pętli głównej.
Jeśli prąd jest zbyt duży (np. zwarcie
wywołane jest przez metalowy przedmiot
znajdujący się na szynach), program za-
czyna próbkować stan wyjścia, a wyko-
nuje to następująco: wyłącza tranzystory,
odczekuje 100 ms, włącza tranzystory,
oczekuje 100 Ms na ustalenie się napięcia
na wyjściu. Następnie jest wykonywany
pomiar prądu płynącego przez izolowa-
je zablokowanie tranzystorów MOSFET.
Prąd, przy którym nastąpuje wykrycie
przeciążenia jest obliczany z zależności
I[A]=0,6 [V]/R [
V
]
.
Tranzystor T8 steruje przekaźnikiem za-
mieniającym polaryzację zasilania odcinka
izolowanego. Zamiast przekaźnika można za-
stosować tranzystory MOSFET, ale należałoby
użyć aż czterech dodatkowych tranzystorów.
Elementy R15 i C4 zmniejszają prąd płynący
przez przekaźnik. Dioda D8 likwiduje przepię-
cie, które może wystąpić na cewce przekaźnika.
Rysunek 3. Schemat montażowy modułu pętli
40
ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 10/2010
Moduł pętli do makiety kolejowej
a)
Dodatkowo, podczas próbkowania co ok. 5
sekund jest zmieniany stan przekaźnika. Moduł
informuje diodami LED o swoim stanie i tak:
– dioda „Status” co około 2 s zaświeca się na
100 ms informując o stanie spoczynkowym
układu i wyłączonym przekaźniku,
– dioda „Status” świeci przez około 2 s, po czy
jest gaszana na 100 ms, informując o stanie
spoczynkowym układu i włączonym prze-
kaźniku,
– dioda „Status” migocze szybko w trakcie
próbkowania wyjścia, informując o stałym
przeciążeniu na wyjściu,
– dioda „Out” świeceniem informuje o włą-
czonym napięciu na wyjściu,
– dioda „Faza” informuje o zgodnej fazie sy-
gnału wejściowego z sygnałem wyjściowym
(przekaźnik wyłączony),
– dioda „/Faza” informuje o niezgodnej fazie
sygnału wejściowego z sygnałem wyjścio-
wym (przekaźnik załączony).
go do programowanie procesora w systemie
(ISP).
Uruchomienie rozpoczynamy od sprawdze-
nia napięcia zasilającego. Po dołączeniu przebie-
gu DCC sprawdzamy napięcie na anodzie diody
D2. Powinno ono być mniej więcej takie, jak am-
plituda sygnału DCC. Na anodzie D1 napięcie
powinno być w przybliżeniu dwa razy wyższe,
niż napięcie na anodzie D2. Na wyprowadzeniu
8. podstawki pod U2 powinno być napięcie 5 V
±5%. Jeśli napięcia są prawidłowe, mikrokon-
troler ATtiny13 należy zaprogramować plikiem
ModulPetli_V1.0_AtTiny13.hex.
Jeśli zastosowa-
no ATtiny25, 45 lub 85, to plikiem
ModulPe-
tli_V1.0_AtTiny85.hex
. Ustawienia bitów koni-
gurujących dla pokazano na
rysunkach
4a i 4b
.
Po włączeniu zasilania, dioda powinna roz-
błyskiwać co około 2 s. Zwarcie styku 2. złącza
J1 ze stykiem 2. złącza J2 powinno spowodo-
wać zmianę stanu przekaźnika. Zwarcie dopro-
wadzeń wyjściowych powinno spowodować
szybkie migotanie diody „Status”. Jeśli zwarcie
będzie utrzymywać się dłużej (ponad 5 sekund),
przekaźnik ponownie zmieni stan. Należy
sprawdzić czy zwarcie wyjścia nie powoduje
złączenia zabezpieczenia w boosterze. Jeśli tak,
to należy zmniejszyć wartość ograniczenia prą-
dowego przez zwiększenie wartości rezystorów
R5 i R14.
b)
Montaż i uruchomienie
Schemat montażowy modułu pętli po-
kazano na
rysunku
3
. Płytkę dopasowano do
obudowy KM-35. Zależnie od tego jaki prąd
jest wymagany, wlutowujemy R5 i R14 o od-
powiedniej wartości. Pod układ U2 należy
zamontować podstawkę. Jeśli procesor będzie
programowany zewnętrznym programatorem,
nie musimy montować złącza JP4, służące-
Rysunek 4. Ustawienie bitów konigurują-
cych dla a) ATtiny13, b) ATtiny85.
ny odcinek torów i jeśli jego wartość jest
w normie, to wyjście z próbkowania. Je-
śli prąd jest za duży, to jest wykonywany
skok na początek pętli próbkującej.
Sławomir Skrzyński, EP
slawomir.skrzynski@ep.com.pl
R
E
K
L
A
M
A
41
ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 10/2010
Plik z chomika:
uniwel
Inne pliki z tego folderu:
Asembler - Podręcznik użytkownika.pdf
(4099 KB)
Asembler2.pdf
(216 KB)
Poznajemy Protel DXP [PL].pdf
(118470 KB)
EP 05-2011.pdf
(101447 KB)
ep.11.2010.pdf
(104945 KB)
Inne foldery tego chomika:
Pliki dostępne do 01.06.2025
Pliki dostępne do 08.07.2024
Pliki dostępne do 19.01.2025
_Green_Book_
Aldous Huxley - Nowy wspaniały świat
Zgłoś jeśli
naruszono regulamin