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GCA79 Commutateur sans contact ac/dc pour pilotes de bobine d'aiguillages avec temporisation interne et retour d'information

KICAD 3-D L'objet réelle

SommaireMatérielsGCA

Par Peter Giling


Description

La première raison de développer cette carte a été que le pilotage de bobines usuelles par un commutateur standard sont spécifiquement faite par le courant alternatif.
Et la plupart des décodeurs d'aiguillages numériques du marché alimentent en courant continu les bobines, simplement parce que c'est plus facile et peu coûteux de cette façon.
Donc le GCA77 et le GCA76 fonctionnent de cette façon.
L'initiation pour cela sont les problèmes que nous avons expérimentés sur un grand réseau à l'échelle N dans notre club de modélisme ferroviaire MSCD. ( voir www.mscd.nl )
Certaines bobines d'aiguillage ne répondent pas du tout avec le GCA77 utilisé, mais directement avec du courant alternatif il n'y a pas de problème.
Même en utilisant une carte relais comme le GCA107 cela n'aide pas vraiment.
Avec la conclusion qu'il vaut mieux utiliser un transformateur pour alimenter les bobines nous devions faire quelque chose de plus. D'abord une unité relais GCA107, il y a là deux inconvénients.

  • La commutation alternative aboutit toujours à un "contact de rebond" qui apparaît au mauvais moment: au démarrage du mouvement.
  • de la façon dont le GC107 est conçu comme un interrupteur universel, il est difficile de supprimer la distorsion venant de la commutation de la bobine.

L'unité précédente GCA78 fournit une solution élégante pour activer les pilotes des bobines d'aiguillage très efficacement.
Mais le mélange de configuration avec deux ports, et les deux nécessitant d'être configurés en sortie impulsionnelle, occasionne quelques problèmes pour beaucoup de modélistes ferroviaire.
Cette carte GCA79, basée sur le même principe possède certaines belles caractéristiques supplémentaires.
À bord un processeur qui sélectionne la bonne sortie et qui possède également une temporisation,
pour couper l'alimentation de la bobine seulement pour une période déterminée. La temporisation peut être sélectionnée avec le dip switch embarqué avec 4 durées différentes.
Et la distorsion qui est générée par la bobine, juste après la mise sous tension, est supprimée par une varistance (VDR) sur chaque bobine.
Chaque combinaison de deux bobines pour 1 aiguillage possède 1 commande d'entrée: 5V pour droit et 0V pour dévié.
Cette commande est fournie par n'importe quel port d'un GCA50(0) , GCA185 , CAN-GC2(a) , GCA_PI02, G-ASH02 et/ou la plupart des unités WIO (si applicable).
Selon le ON ou le OFF le GCA79 activera une des deux bobines avec la temporisation sélectionnée.
Après que la temporisation soit revenue à zéro, le GCA79 envoie un signal logique vers l’unité de commande.
Cette commande et ce retour d'information sera possible via les 8 ports du connecteur I/O de la même façon que celle utilisé pour le GCA136

Le firmware dans cette puce empêche d'activer les bobines à la mise sous tension.
Cela va initier un démarrage très silencieux, aucune demande de puissance forte pour le transformateur standard par les bobines d'aiguillage.
Après cette temps de démarrage initial, le GCA79 considère la valeur actuelle des entrées de commande la dernière position utilisée,
et définie tous les retours d'information sur 'prêts', confirmant leur position.
Après cette mise sous tension silencieuse, vous aurez toujours l'option 'début de journée' pour être sûr que tous les aiguillages sont dans la bonne position.
L'alimentation 5V du processeur embarqué vient du décodeur connecté, comme le GCA50 etc.
La consommation du processeur est extrêmement faible: moins de 5mA, car une seule commutation sera activée simultanément.
Pendant cette (court) durée, la consommation devrait restée à moins de 15 mA, puisqu'une seule sortie sera activée simultanément.
L'alimentation pour les bobines pourrait être le 16-18V alternatif standard de votre transformateur.
L'avantage supplémentaire d'utiliser des opto-coupleurs est évident: la puissance du transformateur est isolée de l'électronique du système.
L'intensité maximale à travers chaque bobine peut aller jusqu'à 2A, donc les aiguillages C-rail Märklin peuvent être pilotés.
Pour prévenir tout dommage de cette carte quand un court-circuit apparaît, un fusible à réarmement automatique est également sur la carte.


Pourquoi c'est une meilleur solution, comparé aux relais?

Une commutation de relais a toujours le désavantage d'un 'rebond du contact'.
Cela entraîne une réduction de la puissance initiale du moteur d'aiguillage lors de la première mise sous tension,
causant parfois une réponse faible du moteur d'aiguillage, et juste au moment où le plus de puissance est nécessaire pour démarrer le mouvement.
Le GCA79 n'a pas ce problème, que ce soit en continu ou en alternatif, les Fets internes de l’optocoupleur fournissent le maximum de puissance depuis le début.
Ensemble avec la résistance interne extrêmement faible cela est en fait la meilleure solution, comparé à l'utilisation d'un relais.
La pratique a prouvé, même en courant continu, qu'un moteur d'aiguillage à l'ancienne fonctionne de façon plus fiable dans toutes les situations.

Un autre problème important avec les bobines d'aiguillages.

Chaque bobine qui a un courant qui la traverse (la bobine est active), produit une haute tension inverse lorsqu'elle s'éteint.
Cela causera plusieurs fois une impulsion de distorsion dans les systèmes électronique.
Une manière simple et toujours bonne de supprimer cela, est de connecter une diode parallèlement à la bobine (cathode au +).
Mais beaucoup de pilotes de bobine d'aiguillage ont un commutateur intégré qui sépare également la diode de la bobine.
Cela rend la diode totalement inutile.
Pour une commutation en courant alternatif, une diode n'est pas possible.
Les GCA78/79 sont équipés avec des résistances VDR spéciales, donc en alternatif ou en continu, la haute tension inverse est toujours supprimée.
Mais le même problème se pose, la VDR sera séparée de la bobine par commutateur interne au moment ou cela est nécessaire.
Une autre question est le fait que le commutateur intégré d'un pilote de bobine d'aiguillage rend le début du mouvement de l'aiguillage sincèrement plus difficile,
et malheureusement c'est exactement le moment ou la puissance fournie provoque l'énergie la plus faible en raison de la façon dont elle est construite.
Donc pour les deux situations décrites ci-dessus, il est plus important de retirer le commutateur, ou au moins de court-circuiter les contacts.
Spécialement pour les décodeurs d'aiguillage DCC ou Motorola (excepté pour Digital-Bahns 'Weich-Ei'), c'est inacceptable.
Parfois la commande d'arrêt manque, et la bobine va fumer.
Il pourrait y avoir beaucoup plus de pilotage de bobines d'aiguillage, fourni avec l'option vdr, dont je ne suis pas au courant ou dont je n'ai pas connaissance.
Le plus certain est que les diodes ne seront pas utilisées, ou la spécification pour ce pilotage particulier est qu'il doit être utilisé uniquement pour le courant continu.
Ce n'est généralement pas un détail mentionné dans les manuels d'utilisation, vous devrez donc vérifier cela par vous-même.

Le GCA79 a sa propre temporisation, il est donc préférable d'utiliser le retour d'information vers Rocrail.
Alors Rocrail attendra ce retour d'information avant que l'aiguillage soit donné libre.
Pour être sûr qu'une assez petite alimentation en courant alternatif ou continu est suffisante pour les bobines d'aiguillage, le GCA79 peut seulement activé 1 aiguillage à la fois.

Il est également possible d'utiliser les aiguillages manuellement avec le GCA79.
Chaque aiguillage nécessite seulement 1 interrupteur double, pour commuter l'une des quatre entrées sur 5V ou 0V.
Pour sécuriser un fil: connectez une résistance (10 Kohm) entre le +5V et l'entrée, et laissez le commutateur connecter l'entrée à zéro ou la laisser ouverte.
Ici aussi, la temporisation sera très pratique.

Nouvelle solution pour les systèmes DCC / Motorola

L'utilisation devrait être très intéressant pour beaucoup de modélistes avec des problèmes de fonctionnement peu fiable
de pilotage de bobines d'aiguillage, La solution pour cela va arriver. Pour info voir le GCA80.

Configuration des Dip switch pour la temporisation

dip switch 1 2
0.1 sec OFF OFF
0.25 sec ON OFF
0.5 sec OFF ON
2 sec ON ON


Déclaration E/S

E/S valeur aiguillage # droit aiguillage # dévié retour d'information aiguillage
quand l'aiguillage est défini
le niveau correspond à l'entrée
alimentation
1 +5V
2 0V
3 1 1 -
3 0 - 1
4 1 2 -
4 0 - 2
5 1 3 -
5 0 - 3
6 1 4 -
6 0 - 4
7 1/0 1
8 1/0 2
9 1/0 3
10 1/0 4


Alimentation

Le 5V nécessaire pour cette carte vient via le connecteur I/O1.
Alimentation des bobines d'aiguillage: utiliser un transformateur standard 16V alternatif.

Matériel

Firmware

Le programme très simple pour les processeurs PIC est créé avec PicSimulator IDE de Oshonsoft.
Les fichiers PicSimulator, incluant le fichier *.hex.
gca79-fr.txt · Last modified: 2023/03/31 11:15 by phil45