Comando Palmare Wireless Master zDCC

di Carlo Zamboni (12 ottobre 2004)
Copyright
Il seguente progetto (hardware & software) può essere realizzato liberamente, ma non può essere commercializzato in nessun modo, salvo diversa indicazione da parte dell'ideatore. Per ulteriori informazioni utilizzate il seguente indirizzo e-mail .
 
Premessa sul progetto
Questo non vuole costituire "il" progetto, piuttosto un elemento su cui basare spunti di discussione per futuri sviluppi visto anche il modo in cui è nato, ovvero partendo da una esigenza minima: avere la possibilià di seguire il convoglio lungo il percorso del plastico. E poi si sa... l'appetito vien mangiando!
Un altro presupposto era quello di contenere i costi, sacrificando magari le prestazioni ed utilizzare componenti facilmente reperibili sul mercato; ma anche per la fretta di veder funzionare qualcosa.
Questa premessa lascia aperte tutte le possibilità di modifica e sviluppo. In questa pagina viene descritta la realizzazione del Comando Palmare Wireless.
 

Foto Comando Palmare Wireless
 
Funzionamento
Sistema Ricetrasmettitore

Tra le varie possibilità di trasmettere e ricevere i segnali ho optato per un sistema a radio frequenza e piuttosto che impegnare del tempo nello sviluppo delle parti ad alta frequenza ho preferito scegliere dei moduli già preassemblati, facilmente reperibili sul mercato; tra questi la mia scelta è caduta su moduli AUREL (vedi lista componenti).
Il ricevitore non è canalizzato, ma funziona su di una frequenza fissa (circa 433 MHz) disponibile per i telecomandi a bassa potenza. Per poter ricevere informazioni dai diversi trasmettitori occorre che questi si attivino in sequenza, per evitare sovrapposizioni di informazioni.
Un primo trasmettitore assume la funzione di master, e sarà dotato di sola trasmittente, mentre gli slave (schiavi), per essere in grado di sincronizzarsi, dovranno avere anche una ricevente a bordo; ho utilizzato un modulo ricetrasmittente sempre AUREL.
Per la sincronizzazione avevo pensato ad un sistema differente ma non mi sono fidato della stabilità dei quarzi; sarebbe stata inoltre necessaria una taratura di questi ultimi, con relativa strumentazione da adottare.
Qualora il master non sia in funzione, il software nel PIC slave provvede a sostitituirsi a questo e ad iniziare comunque il proprio lavoro.
Le portate possono variare in funzione della "rumorosità" dell'ambiente e delle antenne adottate: quella teorica è di 100 m. Io ho provato a fare esperimenti in un raggio di una ventina di metri e non ho avuto problemi.

Trasmettitore Master

È costruito con il suddetto modulo trasmittente ed un PIC 16F628, che in sostanza è una versione POTENZIATA (e meno costosa) del famoso 16F84 e può quindi essere programmato (e riprogrammato) con gli stessi programmatori e software.
Un po' di pulsanti, un potenziometro qualche resistenza e qualche condensatore e tutto è pronto!
Il circuito è alimentato direttamente da una pila da 9V; lo stabilizzatore switching provvede ad abbassare la tensione ai 5V necessari ai componenti.
Si possono anche utilizzare 4 pile Ni-Cd (4,8v teorici) ma è necessario rimuovere il MAX638 ed i relativi condensatori e induttanze. Sul PCB andranno ponticellati i fori corrispondenti al pin 1 e 5 del MAX638.
In seguito alle misure di consumo dai noi effettuate, con una pila da 9V ricaricabile da 150 mAh si ha un autonomia di 75 ore.
L'antenna (di 17 cm) può essere realizzata sia con un tondino di ottone sia con un semplice pezzo di filo e può essere alloggiata tranquillamente dentro la "scatola" del trasmettitore stesso.
Una nota sugli switch BCD: esistono dei modelli con i diodi già già montati. Per i modelli privi è possibile realizzare il piccolo PCB predisposto per il montaggio dei diodi.

Trasmettitore Slave

Essenzialmente identico al trasmettitore master, differisce solo per il modulo AUREL e per il software del pic. Il software differisce da quello del master per le definizioni degli intervalli di trasmissione, mentre quelli degli slave hanno ID diversi.

 
Caratteristiche
  • selezione di 99 indirizzi effettuata tramite commutatori digitali;
  • comando a 28 velocità (step), con potenziometro;
  • interruttore per la direzione (avanti/indietro);
  • comando di F0 (Luci), F1, F2, F3 e F4. Questi comandi non sono memorizzati a livello di software quindi nella realizzazione pratica la funzione FL (utilizzata per le luci) è comandata da un interruttore mentre F1 può essere comandata o da un interruttore o da un pulsante (in base alle proprie esigenze);
  • stop di emergenza;
  • pulsante seconda velocità: premendo questo pulsante viene inviato un comando di velocità fissa (ma liberamente programmabile) alla locomotiva comandata. Utile per avvicinarsi in stazione o fare manovre;
  • frenata rapida.
 
Caratteristiche di funzionamento
seconda velocità:
Attivando l'interruttore della seconda velocità la locomotive procede ad una determinata velocità (impostabile a piacere) ignorando la regolazione del potenziometro.
Impostazione seconda velocità:
  • a trasmettitore spento si imposta sulle unità del selettore di indirizzo la frazione di velocità desiderata. Per esempio con 2 avremo la seconda velocità impostata al 20% della velocità massima della locomotiva;
  • si tiene premuto il pulsante F1 mentre si accende il trasmettitore;
  • il led lampeggia (D2), si aspetta qualche secondo;
  • si spegne il trasmettitore.
La velocità rimane memorizzata per i successivi utilizzi. Prima di riaccendere il trasmettitore ricordarsi di impostare il corretto indirizzo della loco da comandare.
Freno:
Impostando la seconda velocità a 0 il relativo tasto funziona da frenata rapida. Questa funzione è utile per fermare i treni escludendo l'inerzia (ad esempio per fermare un convoglio entro i marciapiedi di stazione).
 
Scorrimento indirizzi:
Lo zDCC permette di poter comandare diverse loco (anche in movimento) dal medesimo comando palmare.
Funzionamento:
  • quando si decide di passare ad un altra loco quella comandata al momento può essere sia ferma che in movimento;
  • si imposta quindi un altro indirizzo;
  • il led (D2) inizia a lampeggiare per un tempo fisso;
  • mentre il LED lampeggia non vengono spediti i comandi, il trasmettitore è in holding;
  • Scaduto il tempo, il led smette di lampeggiare; adesso la loco eseguirà i comandi impartiti dal palmare.
Questa funzione è utile per poter passare da una loco ad un altra senza interferire con altri indirizzi loco intermedi.
Impostazione del tempo di holding:
  • a trasmettitore spento si imposta sulle decine del selettore di indirizzo il tempo desiderato. Per esempio con 2 avremo un tempo di circa 2 secondi;
  • si tiene premuto il pulsante F1 mentre si accende il trasmettitore;
  • il led lampeggia (D2), si aspetta qualche secondo;
  • si spegne il trasmettitore.
Il tempo di holding rimane memorizzato per i successivi utilizzi. Prima di riaccendere il trasmettitore ricordarsi di impostare il corretto indirizzo della loco da comandare.
 
Stop di emergenza:
Ogni comando è munito di pulsante di stop di emergenza che, all'occorrenza, permette di arrestare tutte le loco in movimento sul plastico.
Funzionamento:
  • si preme il pulsante di stop di emergenza;
  • si accende il led (D2);
  • tutte le loco si fermano e spengono le luci;
  • per ripristinare il normale funzionamento premere di nuovo lo stop di emergenza;
  • il led si spegne e il sistema riprende il normale funzionamento.
Questa funzione è utile per fermare tutto l'impianto in caso di deragliamenti o incidenti sul tracciato. Inoltre è anche possibile riattivare il booster in caso di corto circuito.
 
Risoluzione potenziometro:
Mediante il trimmer V2 possiamo regolare la risoluzione del potenziometro V1. Ovvero possiamo scegliere di quanto ruotare il potenziometro V1 per ottenere la variazione di uno step.
 
Schema Elettrico
 

Schema Elettrico funzionante
 
Schema di Montaggio
 
Schema di montaggio del trasmettitore.
 
Schema di montaggio per i selettori BCD. Da realizzare nell caso in cui i selettori non includano i diodi. I due tipi di PCB sono fatti per due formati diversi di selettori, realizzate quello appropriato al selettore che avete acquistato.
 
Schema di montaggio per i "supporti" dei moduli AUREL (va utilizzato o il master o lo slave per ogni trasmettitore).
 
 
Circuito Stampato
 

Circuito Stampato
 
Elenco componenti
Resistenze:
  • V1 = 47 K potenziometro lineare;
  • V2 = 100 K Trimmer;
  • R3 = 330 K;
  • R4 = 1K ;
  • R5 = 1K;
  • R2 = R6 = R7 = R8 = 100K (array di resistenze);
Condensatori:
  • C1 = 0,1 µF poliestere;
  • C2 = C5= 10 µF 16 v elettrolitico;
  • C3 = C4 = 33 pF disco;
  • C6 = 22 µF 16v elettrolitico;
  • C7 = 0,1 µF poliestere;
  • C8 = 100 µF;
Induttanze:
  • L1 = 150uH;
Quarzi:
  • X1 = quarzo da 32768 Hz;
Integrati:
  • IC1 = PIC16F628;
  • IC2 = MAX638;
Diodi:
  • D2 = Diodo Led;
  • D1 = D3-D19 = 1N4148 (vedi testo);
  • D20 = 1N5817;
Altro:
  • 6 interruttori (Direzione, Funzioni) unipolari;
  • 1 pulsante normalmente aperto (stop di emergenza);
  • 2 Switch BCD (commutatori digitali);
  • M1 = Modulo Trasmettitore Aurel TX-433 SAW (per lo slave M2 = Ricetrasmettitore Aurel RTF-SAW 433);
  • Antenna = filo di rame lungo 17 cm;
  • Batteria da 9V;
  • Connettore per batteria da 9V.
 
Software nel PIC16F628
Per quanto riguarda il caricamento del software nel PIC consultare questa pagina.
Software "Master" da inserire nel PIC16F628.
Software "Slave 1" da inserire nel PIC16F628.
Software "Slave 2" da inserire nel PIC16F628.


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