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Iluminación DCC: Talgo camas.

Moderador: 241-2001


Nota 10 Sep 2016 19:37

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Hola,

os presento otro nuevo trabajo que había descartado siempre antes por no meterme en camisa de once varas:



Las razones estaban relacionadas con las conexiones necesarias entre los coches, la colocación de decodificadores en cada uno, el consumo resultante...

Total, que después del circuito anterior para composiciones indeformables, con sólo dos hilos, empezó a picarme el gusanillo, porque con un tercero más para señales de control, ya se podría alimentar y gobernar varios decodificadores con circuitos muy simples.

El problema sería ahora el consumo, porque la composición Talgo camas completa de 16 remolques supondría unos 200 mA, lo que hace inviable el empleo de reguladores lineales para conseguir los cinco voltios necesarios para los microcontroladores. No había más remedio que acudir a los conmutados, por ejemplo con con el circuito MC34063, lo que obliga a construir un circuito más para la fuente de alimentación. Pero como nada se resiste al pensamiento, caí en la cuenta de que los alimentadores de coche para móviles son muy baratos y de tamaño mínimo, pudiendo caber sin mayor problema en uno de los furgones extremos.

Y ya luego, a base de indagar, di con el R-78E-0.5, disponible en RS, que sustituye a los 7805, con un encapsulado similar a ellos, algo más grueso, a un precio razonable (menos de 3 €) trabajando en conmutación sin ningún calentamiento.

Y dándole vueltas al asunto se me ocurrió que podría evitarse el hilo de control si ese control se incluye en la alimentación; y si además es continua, y de 5 voltios, no es necesaria circuitería para alimentar a los microcontroladores; es decir tamaño mínimo en el interior de los coches, y por tanto instalación asequible y discreta.

Adjunto un archivo comprimido con un documento donde desarrollo el trabajo y los archivos de placas pcb, código hexadecimal de programas y variables en EEPROM que he desarrollado para realizarlo.

Saludos,

Germán

...continuará...
Adjuntos
Iluminacion DCC Talgo camas.zip
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Última edición por Rfe7747 el 10 Sep 2016 22:08, editado 1 vez en total


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Bravo Germán,
Proyectos complicados resueltos con inteligencia... y trabajo. Un 10.
Una vez más, gracias por la generosidad con la que compartes tus realizaciones.
Un afectuoso saludo,
José Antonio


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¿Pero qué circulación es esa? :o Va el tren lleno de gente... Y gente dormida, que se despierta al sentir la llegada a la estación. ¿Cómo has hecho para meter tanto viajero dentro? :shock:
Saludos

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Hola de nuevo.

Gracias José Antonio; es otra ocurrencia más. Por cierto que recordé con mucha frecuencia el haberte copiado la idea del osciloscopio: de no ser por él seguiría metido por callejones sin salida dándole vueltas a las cosas; en cambio "ver" lo que sucede ayuda mucho. Tiene muchas prestaciones el Hantek 6022BE, tan baratillo.

Norber has pillado la idea: va hasta arriba y todos se bajarán cuando se detenga, y si no, es el revisor el que enciende y ¡hala, todos abajo!, jejeje...

Saludos,

Germán


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...continuando:

La clave era comprobar que el funcionamiento era posible con microcortes en la tensión de alimentación. Los ensayos se hicieron sobre un circuito como el de la figura (que ahora es el de los coches de pasajeros):

Esquema TC_CP.png
Esquema TC_CP.png (1.49 KiB) Visto 3000 veces

La tensión Vctrl queda retenida por el diodo D1 (de tipo Schottky con caída de tensión baja, de unos 0'2V para el consumo del circuito) y nivelada por C1. Se probaron microcortes en Vctrl de hasta 200 us sin apreciar apenas variación en el nivel de tensión de la patilla Vcc del microcontrolador (visto en el osciloscopio). Y por la patilla PB3 se pudo leer perfectamente la duración de esos pulsos.

A partir de esa idea, lo siguiente era probar el circuito capaz de generar esa Vctrl, lo que ya fue más fácil:

TC_FM.png
TC_FM.png (11.4 KiB) Visto 3000 veces

Ese es actualmente el microcontrolador maestro, y la idea básicamente consiste en gobernar un transistor MOSFET como interruptor para generar la tensión Vctrl. La patilla PB2 satura o corta al transistor y cuando está cortado, R7 asegura que Vctrl caiga a cero voltios.

Este microcontrolador también se alimenta "separándose" de los +5V de la tensión de la fuente mediante D1 y C3 para que las conmutaciones producidas por el corte y conducción en la generación de Vctrl (a partir de los +5V) no afecten a su funcionamiento.


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...

Una vez comprobada la idea básica, la organización del conjunto fluye fácilmente: un microcontrolador principal, maestro, lee y decodifica la señal DCC de la vía y genera la señal de control para alimentar y transmitir comandos a los esclavos situados en cada coche. Hay esclavos para coches de pasajeros, para cafetería, restaurante y furgón extremo.

Los comandos se generan en base a tres tipos de pulsos: unos, ceros y sincronismo. En las pruebas sobre la mesa de trabajo las respuestas de los esclavos a los pulsos fueron correctas en una amplia variedad de valores, desde unos 15 us a 200 us. Al final se optó por emplear:
unos: 36 us
ceros: 72 us
sinc: 108 us
relacionados por coeficientes 1, 2 y 3 para facilitar el cálculo de identificación. Por ejemplo:

cmd 4.png
cmd 4.png (13.19 KiB) Visto 2995 veces

Inicialmente un solo comando ordenaba el encendido o apagado, pero al incluir una serie de parámetros configurables (pwm de intensidad luminosa de cada circuito, pausa mínima entre cambios...) se hicieron necesarios más comandos para transmitir esa información.

Se transmiten a intervalos regulares de tiempo:

separacion cmd.png
separacion cmd.png (8.88 KiB) Visto 2995 veces

En el documento adjunto en el primer post se explica un poco más detalladamente cómo son los comandos. Todos incluyen un bit de paridad al final como chequeo de posibles errores.

Una curiosidad que me llamó la atención fue que los esclavos leían valores bastante dispares de la longitud de los pulsos. Eso es debido al margen de error por trabajar con su reloj interno RC, tanto por parte del maestro como de los esclavos y aunque no percibí errores por esa cuestión, como parte del hobby hice unos ajustes sobre la frecuencia del maestro como indica el fabricante, utilizando un registro interno para ajustarlo bastante a los 8 MHz teóricos (claro en la condiciones de temperatura inhumana de algunos días de este pasado mes de agosto). Y además para los esclavos el primer comando cero que envía el maestro está formado sólo por ceros, lo que permite a cada esclavo leer repetidamente el tiempo que debe considerar como duración del cero. De ahí con un 25% por encima y por debajo tiene los límites para comparar con el bit uno y el pulso de sincronismo.

...
Última edición por Rfe7747 el 11 Sep 2016 11:34, editado 1 vez en total


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Genial y sorprendente como siempre gracias por compartirlo.
Saludos Luis.


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...

Inicialmente el maestro contenía la fuente de alimentación, pero observé que aparecían los picos de la conmutación de la señal DCC en la Vctrl y aunque no tenía efecto sobre el funcionamiento del sistema, opté por separarla en otra placa y hacerla "más académica":

TC_FA_MT.png
TC_FA_MT.png (7.74 KiB) Visto 2981 veces

En primer lugar un diodo supresor de transitorios TVS (Transient-voltage-suppression diode) para ayudar a recortar los picos provocados por las transiciones bruscas de la señal DCC, a continuación el puente rectificador formado por diodos rápidos (aunque no suelen aparecer problemas, nuestro rectificadores del tipo 1N400X están diseñados para tensión sinusoidal de 50 ó 60 Hz y en DCC las señales son de varios KHz); luego, a la entrada del regulador R-78E-0.5 el filtro que propone el fabricante en su hoja de características, formado por C4-L1-C5 y así los +5V ya resultan "más limpios".

He previsto e instalado un condensador electrolítico de refuerzo de 1000 uF, pero poco puede hacer por reforzar con esa capacidad, cuando el conjunto puede consumir de 150 a 200 mA.

El diagrama de bloques de la composición es:

TC-diagrama general-definitivo.png

La iluminación se realiza por el sistema charlieplexing que me parece el más sencillo para instalaciones en los coches con encendido individualizado. En el documento principal adjuntado en el primer post se explica la realización de las placas para los coches de cuatro o cinco departamentos.

Como desconozco las características de otras posibles composiciones a alimentar de manera similar, los 12 LEDs que pueden iluminarse con los cuatro terminales del ATtiny85 empleado se gestionan agrupados en ocho por una parte para los departamentos y cuatro por otra para pasillo y plataforma, de manera que el software no cambiaría si la distribución de departamentos fuera otra.


TC distribucion LEDs-2.png

...


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... y finalmente, la tabla de las variables de configuración empleadas:

Tabla CVs.png

Estas varables se graban en el maestro en el momento de la programación. Pero al inicio de la conexión, cuando empieza a alimentar a los esclavos les manda información de ellas, y los esclavos las comparan con las que tienen grabadas en su propia EEPROM, de manera que si hay cambio de valores los actualizan.


No me extiendo más para no resultar pesado. Si alguien tiene interés en algún otro detalle, estaré encantado de explicarle cuanto esté a mi alcance.

Gracias por vuestra atención, especialmente a Norber, Enrique y mi amigo Antonio que habéis aguantado con paciencia mis elucubraciones.

Germán


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Rfe7747 escribió:
... y finalmente, la tabla de las variables de configuración empleadas:

Tabla CVs.png

Estas varables se graban en el maestro en el momento de la programación. Pero al inicio de la conexión, cuando empieza a alimentar a los esclavos les manda información de ellas, y los esclavos las comparan con las que tienen grabadas en su propia EEPROM, de manera que si hay cambio de valores los actualizan.


No me extiendo más para no resultar pesado. Si alguien tiene interés en algún otro detalle, estaré encantado de explicarle cuanto esté a mi alcance.

Gracias por vuestra atención, especialmente a Norber, Enrique y mi amigo Antonio que habéis aguantado con paciencia mis elucubraciones.

Germán



Grandioso, German!!!!!
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Hola Enrique,

ya ves: vamos acercándonos a aquella idea tuya de conectar con un hilo. Ahora con tus barras rígidas 3D, un canalillo para pasar un conductor y conectada la composición. En los coches de Mabar que ya traen las ruedas conectadas a pletinas de toma de corriente por los extremos cónicos de los ejes, el común puede ir por ellos y ya estaríamos alimentando con un solo hilo. En los demás habría que ver el compromiso con añadir tomas de corriente a las ruedas o: dos canalillos en tus barras rígidas...

Bueno, siguen siendo elucubraciones, pero por ahora creo que seguiré este último método para añadir un decodificador auxiliar a las composiciones indeformables (TER, suizas, etc) para evitar los decodificadores en cada coche y aprovechar las tomas de corriente del coche motor sin más... Al tiempo.

Saludos,

Germán


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Sin hilos Germán, sin hilos.
La próxima ya sin hilos. WiFi.
Seguramente volvamos a dejar vía en DC analógico y mandemos la señal por radio sin hilos.
Ya conoces el ESP8266 del que hemos hablado mucho. ¿No es lo suficientemente pequeñín?
Creo que ya está pidiendo guerra ;)
Saludos

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Norber, enciende la insoladora que tengo tres ramas de talgo de 16 coches o más que necesitan de este invento!!!. Sencillamente espectacular. Enhorabuena. Un saludo.


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Norber, Rfe7747, me dejáis pasmado y hundido en la miseria, yo que creía saber algo de electrones y debe ser de neutrones, gordos y sin carga.

Maravilloso trabajo.

Un saludo.


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Excelente trabajo, tengo el talgo camas de Electrotren, consulte al fabricante como se podia abrir, me contestaron que no se podia abrir, si es popsible me indique como hay que abrir el talgo camas de elctrotren.

Un saludo, y gracias por anticipado. Arévalo.


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arevalo escribió:
... si es popsible me indique como hay que abrir el talgo camas de elctrotren.


Hola Arévalo,

Extremos talgo.png
Extremos talgo.png (321.61 KiB) Visto 2795 veces

En el Talgo camas del trabajo el sistema es el mismo que en los que tienen esa misma carrocería:

1.- empujar suavemente hacia afuera (algunos tienen la tendencia a rajarse)
2.- al mismo tiempo tiras del chasis hacia abajo hasta librarse del encaje
3.- el otro extremo sale deslizándose

En los coches extremos hay que quitar previamente los topes, que van encajados a presión. Y luego ya es como el caso de la izquierda en un lado y como el de la derecha en otro.

El Matao: tu sí sabes de electrones y demás. Lo prueban tus consejos acertados. Por mi parte la electrónica es también un hobby y ahora que disfruto del tiempo necesario para ello, me centro en probar mis ocurrencias (no sabes cuantas demuestran ser imposibles). Por eso según el consejo del sabio "zapatero a tus zapatos", yo a los míos que son estas cosas. Y no tienes que hundirte en la miseria; todo es ir poco a poco por donde uno quiere.

Norber: quién sabe, todo se andará (o no, jejeje).

Gracias por vuestra atención,

Germán


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Yo no tengo el talgo camas, sino el normal el rojo y plata de la época IV y ventanas redondas en las puertas (no el talgo catalán). Tengo 8 coches, pues añadí 2 y quisiera iluminarlo. No sé si es necesario pintarlo por dentro primero para hacerlo más opaco. Utilizo el sistema de corriente contínua digital con el sistema Roco Line y decodificador en la locomotora 353. Me gustaría saber si es posible mantener los coches separados para cambiar las composiciones y guardarlos en su caja original. El sistema de enchufes me parece correcto; no se ve. Hace falta saber si aguanta conectarlo varias veces... Un saludo.
Pedro


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Hola Pedro.

Las conexiones las tengo hechas por grupos como vienen en las cajas: de cuatro en cuatro en este Talgo camas, y de tres en tres en el de butacas; y las ampliaciones también las agrupo así. Cada grupo va cableado fijo, con hilos soldados, y conectores en los extremos.

Como no los meto y saco con frecuencia, no me han dado problemas. Ni siquiera los que hago con terminales de resistencias.

Saludos,

Germán


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