GCA136 4 Servotreiber mit Rückmeldung und ansteckbarer Relaisplatine

gca136_pict01.jpg

InhaltHardwareGCA-Schnittstellen


Von Peter Giling und Ewout Prangsma


Beschreibung

Diese Baugruppe ersetzt GCA81, GCA84 und GCA84s.
Hauptsächlich gab es den Wunsch GCA136 zu entwickeln, um die Konfiguration zu vereinfachen.
Nach Fertigstellung des neuen Konfigurationsprogramms ist die neue Firmware auch für GCA81 verfügbar.
GCA136 hat keine Relais für das Schalten der Herz- oder Mittelstücke in 2-Leiter-Systemen.
Wenn solche Relais benötigt werden, kann die GCA137-Baugruppe Huckepack aufgesteckt werden.
Die Firmware enthält auch die Befehle für das Schalten der Relais, deshalb sind keine Änderungen nötig, nachdem GCA137 installiert wurde.
Neben dem oben erwähnten separaten Windows-Programms wurde mit Rev. 1521 die Programmierung mit Rocrail realisiert.
Außer für die Verbindung zu den Herzstücken, sind keine weiteren Verbindungen nötig.
Steckverbinder der GCA137-Unterseite und GCA136-Oberseite werden zusammengesteckt.
Mit dem Anschluss ICSP1 kan der PIC eingebaut programmiert werden.

Eigenschaften

  • 4 Servos können gleichzeitig betrieben werden.
  • Konfigurations-Parameter: Linker Winkel, Rechter Winkel, Geschwindigkeit und Definition von Relais-Positionen (EIN oder AUS).
  • Von Rocrail über Loco-I/O(GCA50) oder CANBUS(CAN-GC2) programmierbar, ohne zusätzliche Verbindungen herzustellen.
  • Kein unter der Anlage herumkriechen mehr, um Servos einzustellen.
  • Alle Parameter sind im PIC-EEPROM gespeichert.
  • Ca. 300mA max. Stromaufnahme bei gleichzeitiger Bewegung von 4 Servos (Typ ES-05) mit der höchsten Geschwindigkeit.


Die realisierte Baugruppe

GCA136 allein …… …..und mit der Aufsteck-Platine GCA137
gca136_pict01.jpg


Hinweise zum Aufbau

Damit die Sicherung F1 unter die GCA137-Platine passt, müssen die Anschlussdrähte begradigt werden.
Dann läßt sich die Sicherung tiefer in die Platine stecken.
Distanzhülsen zwischen GCA136 und GCA137 müssen 12mm lang sein.
Die Montage von SB1 wird nur zusammen mit GCA137 benötigt.
In diesem Fall sollten vor dem Einlöten SB1 und J2 des GCA137 zusammengesteckt in GCA136 eingesetzt werden.
GCA137 sollte auf GCA136 mit 12mm-Distanzhülsen befestigt werden. Danach werden SB1 in GCA136 und J2 in GCA137 eingelötet.
In diesem Fall passt es exakt.

Unterschiedliche Ausführungen der Relais können manchmal das Problem ergeben, dass Relais nicht reagieren.
Das kann einfach gelöst werden, indem Drahtbrücken anstelle von D1 und D2 verwendet werden.

Optionen zur Servo-Montage

Siehe http://www.rbs-modellbau.de/
Eine schöne Montagehilfe ist über www.phgiling.net erhältlich.
Bewegung ist seitwärts und in Längsrichtung möglich.
Der Teile-Satz enthält alles was benötigt wird, inkl. Servo.
Info : GCA servo support ServoSet


Die Baugruppe

Schaltung
Platine und Bauteilplatzierung
Materialliste
Hinweis: Selbst gefertigte Platinen werden nicht unterstützt!


Frühere MGV136 Platine

Außer 16 Widerständen ist MGV136 100% kompatibel mit GCA136.
MGV136 Baugruppe ist hier:

Schaltung
Platine und Bauteilplatzierung
Materialliste
Hinweis: Selbst gefertigte Platinen werden nicht unterstützt!


Firmware

Alte firmware 2009

Stromversorgung

Die Baugruppe benötigt eine separate Stromversorgung, die über J5 angeschlossen wird.
Gleich- oder Wechselspannung ist möglich; die Polarität ist beliebig.

Spannungsart min. max. min. Strom
DC 9 V 16 V 1 A
AC 8 V 16 V 1 A


Kabel zu GCA50 / CAN-GC2 / GCA_PI02

Erläuterungen zur Konfiguration / Einstellung jedes Servos mit GCA50, CAN-GC2 oder GCA-Pi02

Wie oben erwähnt, kann GCA136 durch Rocrail konfiguriert werden.

Dies kann nur erfolgen, wenn GCA136 mit GCA50, CAN-GC2 oder GCA-Pi02 verbunden ist.
Der Programmier-Dialog ist hier beschrieben: GCA-Dekoder

Zuvor benötigen GCA50/CAN-GC2/GCA_PI02 korrekte die Einstellung der angeschlossenen Aus- und Eingänge.
Für Tabellen der Verbindungen siehe Anschluss-Tabellen.
Die Ausgänge zu Servos müssen als Schalter (switch) mit gesetzter “C2”-Option programmiert werden.
Die Eingänge sollen als Rückmelder (Input) programmiert werden.
Wichtiger Hinweis:
Nach Änderungen der Einstellungen im GCA50 ist es wichtig die Stromversorgung des GCA50 aus- u. einzuschalten, bevor die Ausgänge aktiv werden!

Beispiel für GCA50-Einstellungen

mgv50_setup_servo.jpg


Beispiel für CAN-GC2-Einstellungen


Beispiel für GCA-PI02-Einstellungen

Einstellungen RocNet GCA_PI02 für GCA136 Einstellungen GC136 programming box (für GCA_PI02)


Anschluss-Tabellen

Verwendete Anschluss-Belegung zwischen GCA136 und GCA50 / CAN-GC2 / GCA_PI02

Servo - Ausgang

GCA50
CAN-GC2
GCA_PI02
Port-Nr.
GCA50
Anschluss
CAN-GC2
Anschluss
GCA_PI02
Anschluss
GCA136
Servo-Nr.
1 J5 J4 I/O1 1
2 J5 J4 I/O1 2
3 J5 J4 I/O1 3
4 J5 J4 I/O1 4
9 J6 J3 I/O2 1
10 J6 J3 I/O2 2
11 J6 J3 I/O2 3
12 J6 J3 I/O2 4
17 I/O3 1
18 I/O3 2
19 I/O3 3
20 I/O3 4
25 I/O4 1
26 I/O4 2
27 I/O4 3
28 I/O4 4


Servo-Rückmeldung

GCA50
CAN-GC2
GCA_PI02
Port-Nr.
GCA50
Anschluss
CAN-GC2
Anschluss
GCA_PI02
Anschluss
GCA136
Rückmeldung
von Servo-Nr.
5 J5 J4 I/O1 1
6 J5 J4 I/O1 2
7 J5 J4 I/O1 3
8 J5 J4 I/O1 4
13 J6 J3 I/O2 1
14 J6 J3 I/O2 2
15 J6 J3 I/O2 3
16 J6 J3 I/O2 4
21 I/O3 1
22 I/O3 2
23 I/O3 3
24 I/O3 4
29 I/O4 1
30 I/O4 2
31 I/O4 3
32 I/O4 4


Hinweise zur Programmierung von GCA136 mit RocNet:
Durch eine erhebliche Abweichung im Zeitverhalten von RocNet, dass auf einem Raspberry Pi läuft,
kann es passieren, dass die Programmierung beim ersten Öffnen des Dialogs nicht startet.
In diesem Fall die Programmierung einfach nochmal starten.


Hinweise zur Verwendung einer GCA50- / GCA136-Kombination direkt mit der Intellibox(2)

Wenn eine GCA50- / GCA136-Kombination direkt durch die Intellibox(2) anstelle von GCA85 oder GCA101 programmiert wird, ist es erforderlich, in den Rocrail-Einstellungen der IB die Option 'turnout aknowledge' auf OFF zu stellen.

GCA50/CAN-GC2-Konfiguration für spezielle Bahnübergänge mit GCA136

GCA136 kann für Bahnübergänge verwendet werden.
Eine spezielle Firmware ist dafür in den PIC-Prozessor des GCA136 zu programmieren: Spezial-Schranken-Programmm für GCA136
GCA50/CAN-GC2 benötigen folgende Einstellung:
Anstelle der Dauer-Ausgänge für Port 1-4 (oder 9-12) sollte für Bahnübergänge die Impulsversion verwendet werden.
Das ist die selbe Einstellung, wie für Weichen mit Spulenantreieb.
Es ist auch möglich, den Bahnübergang mit Rückmeldern zu steuern.
In diesem Fall sollten die Ports 1-4 (oder 9-12) als Blockbelegungs-Ausgänge programmiert werden..
Ports 1(9) und 3(11) zu der selben Adresse als Rückmeldung, die die Schranken schliesst,
sowie 2(10) und 4(12) zu der selben Adresse als Rückmeldung, die die Schranken öffnen soll.
Nur ein Paar der Ports (1,3 oder 2,4) zu verwenden, ist natürlich auch möglich.
In diesem Fall werden die Schranken betätigt, wann immer ein Zug durchfährt, auch bei manueller Steuerung der Züge.

Programmieren mit Rocrail und GCA50 oder CAN-GC2

Etwas Besonderes >> Bahnübergang

Eine nette Eigenschaft der GCA136-Baugruppe ist die Möglichkeit, sie für die Schranken eines Bahnübergangs zu verwenden.
Auch Brücken können mit dieser Firmware betrieben werden.
Das Beispielprogramm unten ist an deutsche Verhältnisse angepasst.
Begonnen wird mit 2 Sekunden gelbem Licht und dann 5 Sekunden rotes Licht.
Danach bleibt das rote Licht eingeschaltet und die ersten beiden Servo's schliessen die jeweils in Fahrtrichtung rechts liegenden Schranken (Einfahrt).
Die Laufzeit ist auf 4 Sekunden und der Drehwinkel auf 90 Grad eingestellt.
Nachdem diese Schranken geschlossen sind, schliessen die in Fahrtrichtung links liegenden Schranken (Ausfahrt).
Der gleiche Ablauf startet umgekehrt den Öffnungsvorgang für alle Schranken gleichzeitig.

Die gelben LED's werden an Pin 7 u. 8 von J6 angeschlossen. (gemeinsame Anode, kein Widerstand erforderlich).
Die roten LED's sollten an Pin 9 u. 10 von J6 angeschlossen. (gemeinsame Anode, kein Widerstand erforderlich).
Servo 1 u. 2 bedienen die rechten (Einfahrt), Servo 3 u. 4 die linken Schranken (Ausfahrt).
Um diese Steuerung für Bahnübergänge auch für 2gleisige Strecken tauglich zu machen, benötigen wir 4 Eingänge, entweder von einem GCA50 oder direkt.
Die an dieser Baugruppe angeschlossenen GCA50-Ausgänge (entweder 1-4 oder 9-12) müssen auf “Impuls” programmiert werden, wenn sie zur Softwaresteuerung dienen.
Aber eine esser Möglichkeit ist es, die Bahnübergangs-Steuerung mit den Rückmeldern zu verbinden, die innerhalb des Loco-I/O mit GCA50 verwendet werden.
Vier Rückmelder sind natürlich erforderlich, aber sie können überall positioniert sein.
In diesem Fall muss der mit der Bahnübergangs-Steuerung verbundene GCA50-Ausgang als Block-Ausgang programmiert sein.
Siehe Beispiel unten.

Aktivierungstabelle
Port-Nr. GCA50 J5 (J6) Funktion GCA136-Eingang
Port 1 (9) Gleis 1 aktiviert 1
Port 2 (10) Gleis 2 aktiviert 2
Port 3 (11) Gleis 1 deaktiviert 3
Port 4 (12) Gleis 2 deaktiviert 4

Für direkten Anschluss und Steuerung werden Tasten benötigt.
Eingänge 1 u. 2 aktivieren die Schranken und LED's.
Eingänge 3 u. 4 öffnen die Schranken wieder.
Wenn Eingang 1 aktiviert ist, kann nur mit Eingang 3 zurückgestellt werden.
Wenn Eingang 2 aktiviert ist, kann nur mit Eingang 4 zurückgestellt werden.
Das bedeutet, dass während ein Zug den Bahnübergangs aktiviert hat und dann wieder deaktiviert, wenn er durchgefahren ist, kann ein zweiter Zug auf dem anderen Gleis den Bahnübergang auch aktivieren.
In diesem Fall kann nur der letzte Zug den Bahnübergang deaktivieren.
Das erinnert an die reale Welt: “NICHT PASSIEREN, BEVOR DAS ROTE LICHT ERLOSCHEN IST ! !
In der realen Welt werden noch 2 Kontakte mehr benötigt, aber das ist ein bischen übertrieben ind wir übergehen es.
Die Firmware ist im Moment noch nicht vollständig daran angepasst, aber es wird diese Woche geschehen.
GCA136 kann allein - ohne GCA50 - verwendet werden.
In diesem Fall werden zusätzlich 5V an Pin 1(+) und Pin 2(-) von J6 benötigt.
Für diese Funktion ist kein zusätzlicher GCA137 erforderlich.
Das Einstellprogramm kann bei dieser speziellen Firmware nicht verwendet werden.

Beispielhafte Erfahrungen mit der Ersteinstellung von Servos

Folgende Empfehlungen für die Ersteinstellung von Servos wurden einem Forumsbeitrag entnommen:

Weil der GCA136 mit 4-Bit-Kommandos programmiert wird,
müssen unabhängig von der Zahl der tatsächlich angeschlossen Servos
für die Steuerung immer alle 4 Leitungen verdrahtet werden.

1. Die Servos an J1 – J4 anschließen. Am 3poligen Servostecker ist die Steuerleitung zumeist orange oder weiß gekennzeichnet. Diese zeigt nach innen zur Platinenmitte.
2. Die Servos dürfen für die Ersteinstellung keine mechanische Verbindung zu Weichen oder anderen zu bewegenden Bauteilen haben (Mechanische Zerstörungsgefahr des Bauteils) Ein gutes Einstellwerkzeug: einen leeren Servohebel aufstecken.
3. Den Einstelldialog aufrufen.
4. Beide Schieberegler nach unten – der beidseitige Servoausschlag wird kleiner. Beide Schieberegler nach oben – der beidseitige Servoausschlag wird größer.
Wenn der zumeist eingesetzte ES05-Servo eine Weiche über den Stellhebel/Stelldraht (wie zumeist) direkt ansteuert, also nur ein geringer Ausschlag für das Stellen der Weichen erforderlich ist, empfiehlt sich folgende Vorgehensweise:
4.1 mit dem „Einstellwerkzeug“ gemäß Punkt 2 mit niedrigen Reglern den Ausschlag in erster Näherung einstellen (evtl. den Einstellhebel umstecken)
4.2 durch Einbau des Stellhebels mit Stelldraht etc. die Verbindung mit der Weiche oder anderen bewegten Teilen herstellen.
4.3 mit geringen Veränderungen der Schieberegler kann nun die Weiche exakt justiert werden. Eine Nachjustierung im fertig eingebauten Zustand ist nach Belieben durch Aufruf des Einstelldialogs möglich.



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