La carte électronique free-dcc-2008 et une souris qui permet de contrôler le réseau
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| Le microcontrôleur Le microcontrôleur (uc) IC1 n’a besoin pour fonctionner que de: une alimentation 5V découplée par C3 une horloge de 20MHz formée par le quartz Qz stabilisé par les condensateurs C1 et C2 un circuit de reste se résumant à la résistance R1 Une fois programmé (C'est-à-dire que le programme à été mis dans sa mémoire flash avec un programmateur), il peut gérer la carte et toutes ces autres pattes qui sont des entrées ou des sorties sous le contrôle du programme dialoguent avec les différents composants. Pour vérifier le bon fonctionnement du uc, il est possible de le programmer pour faire clignoter la sortie o2. La led de debug LED3 accessible par le connecteur CN17 peut servir à cela. La diode D1 est importante car elle élimine les surtensions négatives qui causent la déprogrammation du uc. Le signal DCC Le PIC génère le signal DCC destiné à commander un demi pont du booster. L’autre demi pont est commandé par le signal inverse, complémenté par une porte NAND du circuit IC9. Ces signaux 0-5V sous quelques mA ne sont pas en mesure d’alimenter des décodeurs DCC. C’est pourquoi il faut passer par le booster qui délivre de 12à18V sous 0à3A. Le uc envoie 4 fois par seconde les ordres de vitesses et fonctions sur 16 canaux DCC. Il peut donc piloter au maximum 16 locomotives simultanément. Il est également capable de produire le signal DCC pour programmer les décodeurs. Free-DCC, utilise seulement le signal DCC pour les décodeurs des locomotives. Les accessoires et aiguillages sont commandés directement. La liaison série Le circuit IC10, un MAX232 permet d’interfacer la carte avec une liaison série RS232 afin de dialoguer avec un PC. Il transforme les niveaux du PIC (0V/-5V) en niveaux RS232 (respectivement -12V/+12V) et inversement. La pompe de charge du circuit associée aux 4 condensateurs C8/C9/C10/C12 fabrique ce +12V (en fait du +9V) à partir du +5V de la carte. C11 limite les perturbations de la pompe de charge. Il est possible d’utiliser un câble USB-RS232 pour les PC moderne qui ne disposent plus de la liaison série. Cette liaison permet de tester, configurer et commander la carte à partir de logiciels à installer sur le PC. Mais elle n’est pas obligatoire, vous pouvez très bien utiliser la centrale manuellement avec les souris. Les souris Le UC sélectionne une des 8 souris en commandant le multiplexeur IC5 à partir des 3 lignes C/B/A. Sa sortie dev permet de mettre +5V ou 0V sur le commun des souris. La lecture de la souris sélectionnée par le multiplexeur se retrouve sur la sortie Y du multiplexeur. La lecture est polarisé par défaut dans l’état inverse de l’état commun avec dir=dev/ via la résistance R8. Donc si aucun bouton n’est pressé le PIC lit l’état par défaut, sinon il lit l’état du commun. En jouant sur le signal dev, le PIC est capable de tester le passage du courant dans les 2 sens dans la souris. Ceci permet d’avoir des souris a 3 boutons (+ / - / S) avec seulement 2 fils. Le bouton + est en série avec une diode dans un sens, le bouton – en série avec une autre diode dans l’autre sens, le bouton S n’a pas de diode et est donc détecté dans les 2 sens. Cela permet de n’avoir que 2 fils entre chaque souris et la centrale ce qui facilite grandement le câblage et autorise tout type de connecteurs simples.  Les entrées Le UC peut mettre à 5V une des 16 sorties du multiplexeur IC2 4067 via ses lignes D/C/B/A. Tandis que les 15 autres sorties sont déconnectées. Ces sorties sont dirigées 4 par 4 sur les connecteurs des entrées. Ces mêmes connecteurs disposent de 4 signaux pouvant être lu par le PIC. Le PIC active les sorties une par une et lit le résultat avec ses 4 entrées A0-A3 polarisées par défaut à la masse grâce aux résistances R4/R5/R6/R7. Il peut donc disposer de 16*4=64entrees. Soit 16 entrées par connecteurs. Pour que cela marche correctement, il faut câbler chaque entrée en série avec une diode. On utilise seulement 8 broches sur 10 pour chaque connecteur, il est donc possible de se servir des broches restantes pour changer la configuration des connecteurs en redéployant les Y d’un connecteur non utilisé. Une utilisation courante est de ne pas monter le connecteur CN5 et redéployer Y8/Y9 sur le connecteur CN4 et Y10/Y11 sur le connecteur CN6. Ce qui fait que l‘on se retrouve avec 24 entrées sur les connecteur CN4 et CN6. Avec bien entendu 0 sur CN5. Il est possible de réaliser des petites cartes d’interfaçage afin de démultiplexer les signaux.  Les aiguillages Le multiplexeur IC2 contrôle aussi les 2 circuits IC3 et IC4 qui permettent de mettre à la masse le commun des bobines d’un aiguillage. Les 2 autres extrémités des bobines sont contrôlées par IC7 qui leur applique suivant la position souhaitée la tension +AIG. Par exemple pour positionner l’aiguillage 3 en directe, le commun des bobines (directe et déviée) est mis à la masse tandis qu’IC7 met la bobine directe à +AIG et la déviée à la masse. Seule la bobine directe est alimenté et l’aiguillage se positionne en position direct. La position est sélectionné par le signal dev et sont complément dir. Afin d’avoir 32 aiguillages et non 16, 2 autres amplis d’IC7 sont utilisés. Bien entendu ce système de commande matriciel fonctionne uniquement si chaque bobine est mis en série avec une diode. Les ULN supportent 500mA, tandis que le L293D 700mA. Le système est donc capable de piloter des aiguillages de 500mA. C’est le cas de mes aiguillages Jouef. Pour les aiguillages plus gourmands, il faudra renforcer ces drivers. La solution la plus simple est d’empiler les circuits et les souder ! Ainsi en utilisant 2*2ULN et 2*1L293D il est possible de commander des aiguillages de 1A. Les aiguillages sont commandés un par un, donc la consommation sur +AIG est au maximum égale à la consommation de l’aiguillage le plus gourmand. Si cela est encore trop pour l’alimentation, il est possible d’utiliser un montage capacitif par exemple en connectant un condensateur entre +AIG et la masse et en mettant une résistance de charge entre +ACC et +AIG. Il faudra dans ce cas régler me temps de charge dans les paramètres de la centrale. Vous aurez sans doute remarqué que les aiguillages et les entrées sont sur le même multiplexeur. Ceci ne pose aucun problème car pendant le court temps de lecture (3%) les 2 groupes de 16 aiguillages sont désactivés. Pour les aiguillages à mouvement lents qui utilisent des moteurs à la place des solénoïdes, il est possible de les commander en interposant un relais bistable câblé en inverseur entre la carte et chaque aiguillage. En effet un relais bistable se comporte comme un aiguillage classique à solénoïde. Le câblage des contacts en inversion, inverse le courant ce qui fait tourner le moteur dans un sens ou dans l’autre. Pas besoin de gérer la durée car ces aiguillages ont des contacts pour couper l’alimentation du moteur en fin de course. Le schéma suivant montre la réalisation d’une carte pour 2 aiguillages à moteur. Pour un plus grand nombre, il suffit de multiplier l’exemple. N’oubliez pas les diodes entre la carte free-dcc et les relais. Les résistances (dont les valeurs sont à calculer) sont nécessaires si la tension des bobines est différente de celle les commandant.  |
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