Visto che da tempo molti si sono indirizzati sul sistema digitale per il controllo di locomotive ed altro, ho pensato di progettare un sistema compatibile con il DCC a norma NMRA che riesca a far effettuare ad una locomotiva digitalizzata una frenata, indipendentemente dallo stato impostato nella centralina digitale. Il dispositivo realizzato (blocco DCC) come input prevede quattro linee di ingresso: due sono relative ai sensori e due indicano lo stato dei semafori, come in figura 1.

Figura 1

Vediamo ora il funzionamento del blocco DCC. Il circuito controlla ciclicamente i quattro ingressi per stabilire se entrare in azione oppure no. In base al sensore che viene per prima attivato, il modulo memorizza la direzione di provenienza del treno; a questo punto il dispositivo verifica lo stato dei semafori. Nel caso in cui il semaforo relativo alla direzione di provenienza del treno è rosso, entra in funzione il blocco che scollega dal DCC principale la tratta controllata e simultaneamente invia il proprio segnale DCC sulla tratta che farà fermare il convoglio. Una volta che il segnale rosso si spenge il blocco ricollega la tratta al sistema DCC principale e il convoglio riparte. Quando il treno riparte il modulo continua a fare dei controlli ciclici sui sensori ottici per capire quando la tratta sarà completamente libera. Dal momento dell’ entrata in azione del blocco DCC all’inizio della frenata stessa, intercorrerà un lasso di tempo inferiore al secondo. Prima di poter far funzionare il tutto, bisognerà effettuare un setup del circuito elettronico (vedi JP1 figura 3). Il setup consiste nell’impostare il jumper sulla posizione 1-2 o 2-3, far passare una locomotiva e verificare, quando si sarà fermata, se le luci saranno rimaste accese nel senso di marcia, altrimenti occorrerà spostare il jumper e riprovare. Una volta sistemato il settaggio, dal momento che il blocco si basa sulla direzione di arrivo della locomotiva e non sulla direzione reale impostata nel decoder, se la locomotiva verrà ruotata il funzionamento sarà invertito. In ogni caso non ci sarà alcun problema, in quanto la frenata avverrà lo stesso ma ci sarà un’inversione delle luci della loco, che torneranno a posto non appena la locomotiva ripartirà. Nel decoder della locomotiva si dovrà impostare il giusto valore della frenata e della partenza. Il blocco dovrà essere alimentato con una tensione di 12-14 Volt in alternata. Una seconda entrata dovrà essere collegata con il segnale DCC della centralina principale e l’uscita del blocco DCC andrà ad alimentare la tratta controllata (il tutto è stato provato con decoder lenz e centraline autocostruite).

(Cliccare sul circuito elettrico per Visualizzare Meglio)

Figura 2

Il circuito elettrico è diviso in tre moduli. Il primo modulo è lo stadio di ingresso composto dai 5 transistor che controllano le entrate e che permettono di avere segnali in ingresso da 5 a circa 12 volt in CC. Gli ingressi dei semafori vanno direttamente sul microprocessore pic16f84, mentre quelli dei sensori passano prima per il 4043 che contiene quattro Flip-Flop SR, di cui due memorizzano l’ultimo stato dei sensori e le uscite dei due FF SR andranno collegate nel microprocessore. Il reset di questi FF SR viene direttamente gestito dal software presente nel pic. Il secondo è la logica composta dal 4043 e dal microprocessore Pic16f84 che gestisce l’intero modulo controllando sia gli ingressi (2 sensori , 2 semafori e 4043) sia l’accensione-spegnimento dell’integrato L293B e del relè che attacca o stacca il DCC principale. Il pic genera anche in segnale DCC che viene amplificato dallo stesso L293B. Il terzo è il booster composto dall’L293B , dal relè e dall’alimentazione (condensatore, ponte e stabilizzatore). In un primo tempo il progetto era suddiviso in tre moduli separati che sono stati poi semplificati ed uniti in un unico modulo eliminando alcune parti elettroniche. Di seguito viene riportata la piedinatura dell’integrato 4043 e la sua tabella della verità con la semplificazione di mezzo L293. Infine mettere un fusibile da 1,5-2A sull’alimentazione.

A sinistra la piedinatura del CD4043. In basso a destra la  piedinatura del microprocessore PIC16F84: piedini Ra0-Ra4 5 porte A IN/OUT, Rb0-Rb7 8 porte B IN/OUT, Osc1-Osc2 utilizzati per il quarzo e MCLR reset microprocessore. Al centro lo schema semplificato di mezzo L293B configurato in modalità FULL-BRIDGE. Attenzione a prendere L293 versione B.

Figura 3

Figura 4

Il blocco DCC come sensori di ingresso può utilizzare indifferentemente i diversi dispositivi presenti sul mercato o autocostruiti.

Sensori Infrarosso: nel caso di sensori a infrarossi (figura 1) ci sono da fare 3 considerazioni:

1) nel caso locomotiva in spinta, il sensore viene interrotto dal primo vagone che interrompe il fascio e quindi il convoglio non rallenterà subito ma dopo che la locomotiva sia entrata nel tratto controllato.

2) quando la locomotiva sarà a cavallo del sezionamento essa provocherà dei picchi di assorbimento (quasi corto circuito) in quanto il segnale DCC principale con quello della tratta controllata non sono allineati, dal momento che nel tratto controllato ci sarà un segnale non identico a quello della centrale principale.

3) se il convoglio, con locomotiva in testa, dopo aver attraversato il primo sensore avrà vagoni con presa corrente o negli elettrotreni la seconda motrice, situati nel tratto DCC principale come nel caso precedente del punto 2 creerà dei picchi di assorbimento.

Possibili Soluzioni: la soluzione e di avere loco in testa (per risolvere problema punto 1 e 2) oppure avere il tratto sezionato abbastanza lungo in modo che quando il convoglio attraversi il primo sensore tutto il convoglio sia gia entrato nel tratto controllato (risolve tutti e 3 i punti).

Sensori Reed: nel caso di sensori con contatti reed (figura 4) c’è solo una situazione da tenere in conto:

1) come punto 3 con sensori a infrarosso.

Possibili Soluzioni: avere il tratto sezionato abbastanza lungo in modo che quando il convoglio attraversi il primo sensore tutto il convoglio sia gia entrato nel tratto controllato.

Sensori con controllo di assorbimento corrente: anche in questo caso (figura 5) vedi sia problemi che soluzioni sulla sezione relativa ai sensori a contatti reed sopra citati.

Figura 5

Inserimento Software nel Pic16F84

Per quanto riguarda il caricamento del software nel microprocessore vedere l'articolo come programmare i pic.

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