User Tools

Site Tools


mgv145-nl

Draaischijf / Fiddle yard besturingsunit GCA145

ContentHardwareMGV


Door Peter Giling

Voor het bewegen van een draaischijf of fiddleyard lijkt de stappenmotor de eenvoudigste manier voor de zelfbouwer.
Maar een stappenmotor heeft een speciale besturing nodig en kan niet simpel met een aangesloten spanning draaien.
En omdat we zo'n motor meestal betrekken uit de sloop van een oude printer of scanner, is het aanbod en verscheidenheid van die motoren nogal groot.
Voor een draaitafel is slechts een kleine stappenmotor al gauw voldoende, maar voor een fiddle yard is wat meer vermogen nodig.
Deze MGV145 levert voldoende energie voor de meest voorkomende stappenmotoren.
De uitgang-spanning naar de motor is instelbaar over een flink bereik, om bijna elke motor geschikt te maken.
Om de draaitafel/fiddle-yard te bedienen is een handbedienings print (MGV146) nodig, waarop een puls-schakelaar
is gebruikt die we allemaal kennen van de meeste digitale trein regelaars.
De positiekeuze (Maximaal 48!) kan ook worden gedaan via de aansluitingen J5, aansluitbaar op een GCA50 LocoNet unit of iets gelijkaardigs.
Daarmee komt deze unit helemaal gereed voor gebruik in Rocrail!.
Rocrail is inmiddels ook geschikt gemaakt om deze 48 posities te kunnen instellen.

De experimentele fase van deze unit is inmiddels voorbij.
Er is nu een echte print leverbaar, die de opbouw voor nagenoeg iedereen mogelijk maakt.
De mechanische oplossingen om een draaischijf aan de stappenmotor te koppelen zijn legio.
Zie daarvoor de foto's aan de onderzijde van deze pagina. Het spreekt voor zich dat die aandrijving redelijk spelingvrij moet zijn gekoppeld, hoewel er ook met enige speling geen
probleem ontstaat, de regelaar kan dat in de bewegingen mee berekenen.
De meeste betere stappenmotoren hebben 200 stappen per omwenteling. In dat gevel zijn er dus 40 x 200 = 8000 stappen nodig voor een hele draaicircel.
Dat is ruim voldoende om een exacte positionering te verkrijgen.

Voor een fiddle-yard zijn er natuurlijk nog meer mogelijkheden om de zaak nog extra te vertragen en daarmee meer kracht te krijgen.

De elektronica biedt de mogelijkheid voor maximaal 48 posities, en iedere positie wordt onthouden in het aantal stappen vanaf het 0-punt.

Elke positie kan exact worden afgesteld door het handbediening paneel GCA146, waarop ook het display zit die de gekozen stand aangeeft.

Ook aan het ompolen van de brugrail op de draaischijf is gedacht.

Die omschakeling wordt ook door de GCA145 geregeld.

Vanaf versie 4.9 is voor elke positie de ompoling apart wel of niet te activeren.

Bij een hogere posititie wordt de rail omgepoold.

Daardoor hoeft men ook bij handgebruik van de TT niets daarvoor te doen.

De rail op brug kan naar keuze uitgeschakeld als de draaischijf / fiddle-yard in beweging is.

Ompolen is natuurlijk bij een fiddle-yard niet nodig, maar het is wel goed dat de spanning van de rail wordt uitgezet als de fy beweegt.

Voor toepassing op een fiddle yard is het wel noodzakelijk om een of andere schakelwals of sleepcontacten toe te

passen, als een aantal verschillende feed-back posities worden verlangd.

Bovendien wordt daarmee voorkomen dat een trein op een niet op vervolg spoor aangesloten railstuk kan gaan rijden.

Bij computer besturing zal dat niet zo makkelijk gebeuren, maar bij handbediening juist wel.

Veiligheid voor alles, wees zuinig op Uw mooie materieel.

Daarover volgen binnenkort een aantal foto's met beschrijving.

Ombouwen van Roco, Fleischmann of andere draaitafel is natuurlijk mogelijk, maar dan is natuurlijk wel wat handigheid een vereiste.

Voor latere uitbreiding is ook nog een extra I2C aansluiting aanwezig.

Die kan worden gebruikt voor o.a. een meer uitgebreid display.

Het pc board

De print is inmiddels leverbaar, ook als bouwpakket.

Kijk op www.phgiling.net

Beschrijving

Power

Iedere transformator van 16 - 20 V (min 30VA) is voldoende.

De stroom die de motor opneemt is natuurlijk bepalend voor het maximaal benodigde vermogen.

Maar een te grote trafo kan in elk geval nooit kwaad.

De voeding van de MGV145 kan gaan tot een maximum van 3 Amp.

Een zelf herstellende zekering is ingebouwd om uw huis en haard te beschermen voor kortsluiting.

Op de print zorgt de 6Amp brugcel voor voldoende vermogen.

VR1 is een schakelende voeding, wat betekent dat er zeer weinig energie verloren gaat in de voeding zelf. Die wordt dan ook nauwelijks warm.

De verschillende type stappen-motoren die kunnen worden gebruikt, vragen verschillende voedingsspanningen van de MGV145.

Daarvoor is een instelling mogelijk op de print, met een regel bereik van plm. 5 - 18V, wat in alle gevallen voldoende zal zijn.

VR2 zorgt voor de 5Volt voor de elektronica.

De 2 spanningsregelaars worden op een koelplaat gemonteerd, die in het pakket wordt meegeleverd.

Een extra verbetering is mogelijk voor de fijnproever, om de geleverde stroom aan de motor aan te passen aan de motor zelf.

Daarbij moet de spanning gewoon op 2 a 3 Volt hoger worden ingesteld als wat de motor verwacht.

De stroom naar de motor kan worden ingesteld met de keuze van R3 en R4.

De berekening voor deze weerstanden is eenvoudig:

                 weerstand(Ohm) = 1 / motorstroom(A).

Bedenk daarbij dat het vermogen dat de weerstand moet kunnen hebben als volgt kan worden vastgesteld:

                 vermogen(W) = 1 x motorstroom(A) 

Voor verder informatie: raadpleeg de datasheet van L297 en L298.

VR2 zorgt voor de 5V voor de logica.

VR1, VR2 en U3 worden op de koeplaat vastgeklikt.

Het plaatje toont de koeling die voor praktisch alle situaties voldoende is.

Voor meer koeling , indien nodig bij heel zware motoren, kan een nog betere koeling worden gebruikt. Zie hiervoor de onderdelenlijst.

Op de print is een EEP jumper aanwezig die wordt gebruikt voor het inialiseren van vooringestelde waarden voor de posities.

In normaal gebruik moet de ze jumper altijd in de OFF positie staan.

Interface to GCA50 / CAN-GC2 / GCA_PI02

Connectors J5 and J6 hebben dezelfde referentie als op de MGV50 , waar ze kunnen worden aangesloten.

Lijst van poorten opde GCA50
Functie Port# Conn
+5V - J5(1)
0V - J5(2)
Pos req b0 1 J5(3)
Pos req b1 2 J5(4)
Pos req b2 3 J5(5)
Pos req b3 4 J5(6)
Pos req b4 5 J5(7)
Pos req b5 6 J5(8)
Write 7 J5(9)
Pos match 8 J5(10)
+5V - J6(1)
0V - J6(2)
Feed-back 1 9 J6(3)
Feed-back 2 10 J6(4)
Feed-back 3 11 J6(5)
Feed-back 4 12 J6(6)
Sign fwd 13 J6(7)
Sign rev 14 J6(8)
not used 15 J6(9)
not used 16 J6(10)

De besturing

De veerandering van de write lijn van laag naar hoog zal de regelaar aanzetten tot het opnemen van de via de 6 datalijnen gegeven postitie.

Daarbij worden de twee relais uitgeschakeld zodat de rail op de brug stroomloos is, voorzover dat tenminste is ingesteld in het daartoe behorende menu.

Nadat de positie is bereikt, zal 'pos match' laag worden gemaakt, om via LocoNet te signaleren dat de TT/FY in positie is gekomen.

Ook het juiste relais wordt dan ingeschakeld, voor de juist gepolariseerde spanning naar de rail.

Het aantal stappen dat voor de nieuwe positie moet worden genomen wordt uit de eeprom gelezen.

Voor de tt kan gelden (progr afhankelijk) dat de MGV145 de korste weg zoekt naar de nieuwe positie.

Omdat gebruikt wordt gemaakt van directe draadverbindingen naar de brug, ipv de altijd storing veroorzakende sleepcontacten, moet er worden bijgehouden dat er niet veel meer links- dan rechtsom wordt gedraaid, of andersom.

Als zo'situatie zich voordoet, zal de Processor toch de langere weg kiezen.

De stappenmotor wordt bestuurd door U2 en U3, een IC combinatie die veel wordt toegepast, en het programma voor de processor veel eenvoudiger maakt.

De 8 snelle diodes op de print bij de motoraansluiting, zijn zgn 'vrijloop' diodes, nodig om spanningspieken te onderdrukken.

The EEP jumper

Bij de eerste opstart van de MGV145 weet de processor nog niets over positities van tracks.
Om nu enigszins werkbare waarden te kunnen hebben, is deze jumper te gebruiken.
Als deze jumper voor het inschakelen op ON wordt gezet, dan laad de processor vast ingestelde waardes in de EEprom.
Jumper altijd na opstarten weer op OFF zetten, omdat anders bij elke opstart de later ingestelde waardes opnieuw worden overschreven.
Nu is het onmogelijk om een universeel toepasbaar aantal getallen voor te schrijven.
Wijken de getallen heel erg veel af van de werkelijkheid (zoals bij de Fiddle Yard van de schrijver, die 4300 stappen tussen twee posities heeft,
dan kan ook gebruik gemaakt worden van de programmer , om zelf waarden in de EEprom te schrijven en daarna te programmeren.
Bij de versie van nu, GCA145, is deze jumper niet meer in gebruik en kan worden weggelaten.

Wel of niet ompolen van rijspanning

Als in menu 5 de keuze '1' , '3', '5' of '6' is gemaakt, dan wordt railpower alleen maar aan- en uitgeschakeld door relais K1..

In dat geval is relais K2 niet nodig.

Als K2 wordt weggelaten, moet wel een draadverbinding op de print worden gemaakt volgens onderstaande foto.

0 stellen

Om de draaitafel/fiddle-yard juist gepositioneerd te krijgen, is het noodzakelijk om een referentie punt te hebben.

Dit noemen we het 0 punt.

Om dit punt te meten moet een micro schakelaar, reed-contact, hall diode of lichtsluis worden aangesloten op J4.

Door op de handbediening Positie 0 te kiezen zal de motor zover draaien tot de schakelaar wordt aangesproken.

Bij de menu 5 keuze 2 of 3, gaat de draaitafel in dezelfde richting nog een hele cirkel rond, om het aantal stappen voor een volle cirkel te kunnen meten.

Het spreekt vanzelf dat het voor de draaitafel mogelijk moet zijn door dit 0-punt heen te draaien zonder schade te veroorzaken.

Denk er dus aan bij het gebruik van een microschakelaar, dat die schakelaar vanuit beide richtingen gepasseerd moet kunnen worden.

Veiligheids schakelaar

Vanaf versie 4.1 (nog niet beschikbaar 6-6-2011 phg), moet een extra eindschakelaar worden geplaatst op een fiddle yard.

Deze aansluiting gaat tevens dienst doen als noodstop voor mijn Fiddle Yard.

Omdat publiek zeer dicht bij deze Fiddle Yard kan komen tijdens een show, is het uit te sluiten dat nieuwsgierige vingers, of vooral vingertjes, bekneld kunnen raken als FY beweegt.

De noodschakelaar zelf is niet meer dan een dun staalkabeltje dat vlak boven een koperen strip hangt.

Die twee samen vormen de schakelaar, die de motor onmiddellijk doet stoppen.

Ook zullen nog waarschuwingslampen aan de voorzijde worden gemonteerd.

De FY kan zijn weg vervolgen als de programmeerknop wordt ingedrukt, die uiteraard niet aan de publiekszijde zit.

Progrmmeren van de chip

U1 , een PIC16F873A microprocessor, moet worden geprogrmmeerd.

Bij het leverbare onderdelen pakket wordt de processor compleet geprogrammeerd geleverd.

Met een eenvoudige programmer kan het ook zelf worden gedaan.

Zo'n programmer vind U o.a. bij de GCA153

Bij de laatste productie fase van de print voor de MGV145, is een fout geslopen in de tekening.

Daardoor zijn pennen 1 en 5 van ICSP1 connector verwisseld.

Dat is op de print te corrigeren, men kan echter ook een speciale kabe; maken die de programmer met ICSP1 connector verbindt.

Aansluiting rails

Alle mechaniek dat nodig is voor het bewegen van de tt/fy is op het bewegende deel gemonteerd.

Voor de railsecties op de brug zijn 4 aansluitingen beschikbaar, waardoor een goede exacte plaatsbepaling mogelijk is

van de zich op de brug bevindende locomotief (of trein bij fy).

Twee lichtseinen , aan iedere kant een, kunnen worden geplaatst en bediend via LocoNET.

Ook hierover later meer.

Alle in deze alinea genoemde aansluitingen zijn gecombineerd in stekker J8.

Voor een FY behoeven de rails niet te worden omgepoold. Daarvoor is menu 5 waarde 1 beschikbaar.

Dat de controller de rails spanningsloos schakelt als er bewogen wordt, is natuurlijk wel practisch.

Het verdient echter aanbeveling om bij het gebruik van de MGV145 voor een fiddleyard voor elke contactsectie een sleepkontakt te maken, die alleen die rail

van spanning voorziet waar op mag worden gereden.

Dit is vooral belangrijk, om te voorkomen dat treinen kunnen worden gereden, die niet op het in/uitgaande spoor zijn aangesloten.

Maar ook om voldoende separatie te krijgen ivm met de terugmeldingen.

Hierover volgt later nog het een en ander.

De verbinding naar de draaibrug brug kan met draad worden gedaan.

Een interne teller in de controller zorgt ervoor dat de draden niet teveel worden 'getwist' doordat steeds in dezelfde richting door 0-punt wordt gedraaid.

Het verschil tussen linksom en rechtsom draaien (door het 0-punt), mag maximaal 4 keer bedragen.

Rail power

Rail power van de booster/centrale/trafo is nodig voor het voeden van de rails op de brug.

Deze wordt aangesloten aan J1(3+4)

De hardware

De firmware

Gebruiksaanwijzing

Een uitgebreide beschrijving voor instellingen en aansluitingen is in Engels en duits beschikbaar.

Aansluiting aan GCA50

De GCA145 kan natuurlijk zonder enige toevoeging samen met de GCA146 worden gebruikt.
Maar de eerste aanleiding tot de ontwikkeling van deze unit was om het te gebruiken binnen het LocoNet systeem , en vooral ook met Rocrail.
Daarom zijn er twee connectors aangebracht, die kunnen worden aangesloten aan een MGV50 of CAN-GC2.

Aansluiting GCA145 <> GCA50

connector GCA145 connector GCA50 Setting GCA50 Function
J5(2) J5(2) GND GND
J5(3) J5(3) Output switch (no pulse) position command bit 0
J5(4) J5(4) Output switch (no pulse) position command bit 1
J5(5) J5(5) Output switch (no pulse) position command bit 2
J5(6) J5(6) Output switch (no pulse) position command bit 3
J5(7) J5(7) Output switch (no pulse) position command bit 4
J5(8) J5(8) Output switch (no pulse) position command bit 5
J5(9) J5(9) Output switch (no pulse) Write enable
J5(10) J5(10) input Position match


connector GCA145 connector GCA50 Setting GCA50 Function
J6(2) J6(2) GND GND
J6(3) J6(3) Block Feed-back 1st section
J6(4) J6(4) Block Feed-back 2nd section
J6(5) J6(5) Block Feed-back 3rd section
J6(6) J6(6) Block Feed-back 4th section
J6(7) J6(7) Output switch Forward sign
J6(8) J6(8) Output switch Reverse sign
J6(9) J6(9) XXX Not used
J6(10) J6(10) XXX Not used

Het positie command byte bestaat uit 6 bits, waarmee de 48 mogelijke posities kunnen worden gekozen.

Het WRITE bit is om de GCA145 te vertellen dat de waarde moet worden overgenomen.

Wordt aan J5 niets aangesloten, dan moet een weerstand (10KOhm) worden gesoldeerd tussen J5(9) en + 5V.

Foto's van mogelijke mechanische oplossingen

Als U zelf een mooie oplossing hebt bedacht, stuur foto's ervan naar Peter. Wellicht kunnen anderen uit Uw oplossing ideeen opdoen.

Hier zijn de oplossingen die mij bekend zijn:

Test-setup for de regelprint Bij bovenstaande oplossingen is gebruik gemaakt van de tandwielvertraging, die al op de motor zat, en de bijbehorende tandriem.

Een en ander gewoon uit een scanner gesloopt waarvan de buurman dacht dat die geen enkele waarde meer had!

De aandrijving, zoals voor de nieuwe Fiddle Yard van de MGV, gebruikmakend van de elders op deze pagina voorgestelde tandwielset.

Deze motor is een wat sterker type en komt uit een oude tractor-feed printer.

Deze Fiddle Yard heeft 12 sporen, met een lengte van 2300mm.

Er zijn 4300 stappen nodig van de motor om van een spoor naar de volgende te gaan.

De hartafstand tussen2 sporen is 40mm , en dus zijn er meer dan honderd stappen per millimeter beschikbaar, waarmee de nauwkeurigheid van positioneren dus in de buurt van 0,01 mm komt te liggen!

mgv145-nl.txt · Last modified: 2019/09/22 11:30 by rjversluis