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ORD-1 driver et booster

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ORD-1 est une interface matériel pour le contrôle des trains. Elle est conçue pour être utilisée avec Rocrail.

Introduction

Ce module "à-faire-soi-même" (DIY) de la station de commande connecte votre ordinateur à la configuration de votre réseau de trains miniatures. L'ordinateur génère le flux de données nécessaires au contrôle des locos et aiguillages. ORD-1 amplifie ce flux de données. En outre, l'ordinateur peut lire les infos provenant des détecteurs de courant à partir des modules S88 connectés à l'ORD-1. La caractéristique le plus fondamentale est l'isolation électrique par optocoupleurs, en minimisant le risque de dommages matériel de l'ordinateur lorsque vous travaillez avec des modèles de train utilisant des tensions relativement élevées.

Pour exécuter Rocrail en mode automatique, avec DDX en tant que bibliothèque d'interface, une configuration minimale test utilisera:

  • Un PC ordinaire avec un port série standard et un port parallèle standard. Linux ou Windows.
  • ORD-1 avec des câbles et des transformateurs.
  • Des locos compatibles NMRA DCC et / ou Märklin Delta / Digital.
  • Des décodeurs d'accessoires compatibles NMRA DCC et / ou Märklin Delta / pour les branchements d'aiguillages et / ou de signaux (comme le décodeur ORA-1).
  • Des modules de rétro-signalisation S88 avec câbles (comme le module ORF-1).
  • Quelques rails, des aiguillages et du temps …

Principales caractéristiques

  • Prise en charge complète de Rocrail
  • Isolation totale par optocoupleur entre l' ordinateur et le réseau de trains miniatures.
  • Booster avec limite de courant à 2.5A et détection de court-circuit
  • Contrôle de booster externe pour les LDT ® et Märklin ® Boosterbus et aussi pour d'autres boosters comme le Tams B2
  • Sortie pour voie de programmation avec reconnaissance des données
  • Extension de sortie S88 avec quatre bus
  • Dimensions de la platine: 160x100mm
  • Utilisation d'un transformateur sans point milieu (transformateur standard de train miniature) ou, pour de meilleures performances, avec point milieu (type d'un 2x15VAC Torique)

Schéma de principe

ddl-1.jpg

Fichiers

Toute la documentation: https://github.com/rocrail/GCA/tree/master/ord-1
La dernière version est 1.52; les plus vieilles versions ne sont disponibles.

Les schémas et le circuit imprimé ont été créés avec KiCad, une suite de programmes de conception de circuit imprimé Open Source (GPL).

Notes

  • Utilisez s'il vous plaît DDX, et non DDA ou DDL.
  • Certains ordinateurs peuvent avoir un signal plus faible sur le port série, ce qui peut fausser les données de signalisation des voies. Si vous avez de tels problèmes, essayez de placer une valeur R42 à la hausse (330 <R <2k2).
  • État: Entièrement testé. Plusieurs exemplaires construits.

Notes concernant des composants

  • Résistances: Pour un meilleur résultat, utiliser des résistances 1/4W 1%, à couche métallique.
  • Résistances de puissance: 0R33 pour 2.5A en sortie. 0R22 pour une sortie de 3A (seulement si vous avez un bon système de refroidissement). Utilisez des types 4W , d'une longueur de 17mm max. Avec un montage créatif et une bonne soudure, vous pouvez utiliser des résistances plus longues, voire des faisceaux de résistances de 2W à film métallique, comme 3 résistances de 1 Ohm en parallèle pour obtenir 0.33 Ohm.
  • Relais: FEME VMA 001 12 (numéro de pièce Elfa 37-069-18) ou Schrack PE014012. Tout relais 12V, 5A, 29mm standard SPDT, simple pôle, double contact, peut être utilisé, les trous sont définis dans la platine, mais selon le modèle, d'autres perforations ou pontage devront être effectués. De plus, avec un relais de 29mm le dissipateur de chaleur doit être plus petit. Le 04.2013 une nouvelle contribution sur le forum fournit une autre alternative: http://forum.rocrail.net/viewtopic.php?p=49766#49766
  • Condensateur de lissage: Utiliser soit C13-C24, 16 mm de diamètre, 7,5 mm d'espacement jambe, minimum de 35V soit C11 et C12, type snap. Si vous prévoyez d'utiliser un transformateur sans point milieu, utiliser la plus grande capacité possible, 2x6000uF minimum.
  • Diodes de redressement: Les diodes doivent supporter l'utilisation pleine puissance, utiliser par exemple la série 1N540X.
  • Dissipateur de chaleur: Un ventilateur de CPU de PC en trop peut être une solution simple et bon marché. Les blocs radiateur/ventilateur pour processeurs AMD modernes sont parfaits. Percez des trous de 2,5 mm et tarauder en M3. Utilisez des vis nylon et des rondelles isolantes entre le châssis TO220 et le dissipateur thermique. Utilisez le connecteur P9 pour alimenter le ventilateur du processeur. Le dissipateur de chaleur doit être en mesure de pouvoir dissiper environ 60W de chaleur en cas de surcharge soutenue ou de court-circuit si l'ordinateur ne reconnaît pas le court-circuit et ne commande pas correctement l'ARRET. En fonctionnement normal, la dissipation de chaleur est modérée. Si vous utilisez un petit dissipateur de chaleur, vous pouvez utiliser un fusible thermique ou un interrupteur thermique fixé sur le dissipateur thermique, à proximité des transistors de sortie. Le fusible thermique doit couper la sortie rail ou, lorsqu'il est utilisé avec un transformateur simple isolement, l'entrée AC. Si vous utilisez un transformateur de train miniature, vous devez inclure un fusible thermique bi-métal, qui se déclenchera en cas de court-circuit sans surveillance prolongée.
  • Tension du transformateur: 15VAC fonctionne pour la plupart des locos à l'échelle H0 et N. 12VAC est meilleur pour l'échelle Z, mais peut aussi être utilisé pour l'échelle N. 18VAC est probablement trop élevé pour toutes les échelles d'intérieur.
  • Calibre des fusibles: Si vous utilisez un transformateur à deux enroulements, utilisez deux fusibles de 1,5 A (ou plus petit). Si vous utilisez un transformateur simple enroulement, utilisez un fusible 3,25 A (ou plus petit).

Montage

  1. Monter tous les straps (pont de liaison filaire). Le strap le plus long doit être isolé, parce qu'il passe à coté des diodes de redressement.
  2. Monter tous les petit composants (le montage par ordre de "grandeur" est plus facile). Les pattes des résistances doivent être plié au plus près du corps (ce n'est peut-être pas le mieux pour de l'électronique de haute fiabilité, mais c'est juste un passe-temps …). Veuillez respecter la polarité/direction pour les diodes (le coté marqué, anode, dans la pastille carrée), les LEDs (la patte longue dans la pastille carrée) et les condensateur électrolytiques (le signe moins dans la pastille ronde = le coté plus dans la pastille carrée).
  3. Monter les pièces d'alimentation: J3, F1, F2, C13-24, R58, U5, U6, C9, C10, R28-30, D18-20.
  4. Tester l'alimentation, elle doit délivrer +5V, +12V, approximativement -20V et approximativement +20V et les LEDs doivent être allumées.
  5. Monter les autres composants.
  6. Monter le dissipateur thermique. Assurez-vous que les semelles de refroidissement des composants soient correctement isolées, utilisez un multimètre pour vérifier le bon isolement des composants par rapport au dissipateur thermique. Souvenez-vous que vous devez avoir un bon refroidissement dans le cas d'un court-circuit.
  7. Tester!

Mise en service

Utiliser des câbles droits standard avec un connecteur mâle et un connecteur femelle.

Un connecteur Sub-D 9-broches pour le port série (RS232) et un connecteur sub-D 25-broches pour le port parallèle (port imprimante).

Vous pouvez changer les réglages du port imprimante dans le bios si le relais ne fonctionne pas. Certains PC's fonctionnent bien avec les paramètres standard, sur d'autres, les paramètres du port doivent être régler à ECP+EPP.

Quand ORD-1 est connecté à un port com et que le serveur Rocrail est en cours d'exécution (et qu'aucune erreur de port com n'est montrée dans le journal), les LEDs ressemblent à ça:

D10 éteinte = pas de données S88 sur le bus 1
D12 éteinte = pas de tension de voie positive
D13 éteinte = pas de tension de voie négative
D14 éteinte = pas de données
D15 éteinte = STOP
D16 éteinte = normal (pas en mode programmation)
D17 allumée = SC (court-circuit) détecté
D18 allumée = +5V fonctionnel
D19 allumée = +12V fonctionnel
D20 allumée = tension négative fonctionnelle

Quand la puissance sur la voie est en service (La lampe Mettre sous tension dans Rocview est pressée), les LEDs ressemblent à ça:

D10 éteinte = pas de données S88 sur le bus 1 (avec aucun bus S88 connecté)
D12 clignotement très rapide
D13 clignotement très rapide
D14 clignotement très rapide
D15 allumée = GO
D16 éteinte = normal (pas en mode programmation)
D17 éteinte = pas de SC détecté
D18 allumée = +5V fonctionnel
D19 allumée = +12V fonctionnel
D20 allumée = tension négative fonctionnelle

Mise en place avec Rocrail

Depuis Rocrail 1.1, utiliser DDX en tant que module de centrale digitale. Tous les paramètres peuvent être réglés dans l'interface graphique.

Description fonctionnelle

Alimentation

Un bornier à vis 3 pôles, J3, permet le raccordement à l'alimentation AC. Deux fusibles, F1 & F2, protègent contre les sur-intensités fatales. Quatre diodes, D6-D9, redressent la tension. Les condensateurs C11 & C12 ou C13-C24 lissent la tension. La tension lissée devrait être de +-20-24V à vide. Note à propos d'une alimentation en 1x16VAC: Seulement la masse et une des entrée AC sont utilisées, et seulement un fusible et deux diodes. Le circuit devient alors un redressement simple alternance. Les condensateurs de lissage emmagasinent la charge entre chaque alternance. Avec un transformateur 1x16VAC et un redressement simple alternance, Il y a un intervalle d'un demi cycle entre chaque impulsion et la capacité des condensateurs de lissage doit dans ce cas être beaucoup plus grande. A l'arrêt, la tension positive des condensateurs va se décharger rapidement via les régulateurs linéaires. La tension négative peut se décharger à travers R58.

Deux régulateurs de tension linéaire standard 7805 et 7812, U5 & U6, créent la tension d'alimentation pour l'électronique. Deux petit condensateurs, C9 & C10, découplent les tensions régulées.

Trois LEDs de diagnostique permettent facilement de voir si certaines tensions sont manquantes. Une sortie optionnelle pour ventilateur permet d'utiliser facilement un ventilateur 12V de microprocesseur pour le refroidissement.

Interface port série

DATA: Le PC envoie les données série sur TX, J2 contact 3. La tension nominale est de +-12V mais la plupart des sorties port série ont des composants de puissance limitée, donc la tension va baissée quand nous passerons par R42, C1, O9 et O10. O9 et O10 sont montés tête bêche et seulement une seule LED pourra s'allumer à la fois.

GO: Le PC envoie le signal GO/STOP sur DTR, J2 contact 4. La sortie positive > DTR bas > La LED de O11 est allumée > Booster GO.

SC: Le PC reçoit un signal de court-circuit on DSR, J2 contact 6. Court-circuit > Le trasistor de O12 conduit le signal positif > DSR bas

PT: Le PC reçoit un accusée de réception (ack) de la voie de programmation sur RI, J2 contact 9. Ack?? > Le transistor conduit 0V??? > RI???

Le chemin des données du bus Booster

Les données sont envoyés à travers deux opto-couplers, O9 + O10. Un flip-flop, U1A + U1B restitue le signal. La valeur des résistance de pullup R39 + R40, 1k, est choisi pour donner le temps de montée approprié. Le signal des données est envoyé à la sortie du bus du booster et au booster ORD-1. D23 + D24 protègent contre les surtension destructives pour U1, dû à une mauvaise connexion du bus booster. R31 protège la sortie contre les surintensités.

Stop/Go

La ligne DTR de l'ordinateur signale l'alimentation Marche/arrêt (GO/STOP). La LED de l'opto-coupler O11 est pilotée quand l'alimentation est en marche (GO). Quand l'alimentation est à l'arrêt (STOP) le transistor de sortie du booster n'est pas passant. Cela est atteint en forçant l'entrée du booster au niveau haut avec U1D. La tension de la base de Q2 et Q4 est forcée à un peu près la même que la tension de l'émetteur Q2 + Q4, par saturation de Q5, et jamais Q2 ou Q4, ni Q6 + Q7 ne seront passant.

Booster

Le booster n'est pas régulé. Cela signifie que la tension de sortie sera presque la même que la tension d'alimentation redressée et lissée. Cela est fait par saturation de la sortie des transistors, une à la fois. Deux LEDs, D12 + D13, contrôlent la tension de sortie. Si les deux LEDs sont allumées ou clignotent, les deux transistors de sortie délivrent chacun la moitié de la tension de sortie. Si les deux LEDs sont éteintes, le booster est arrêté et la tension de sortie proche de zéro.

Détection court-circuit

sc_det.jpg En fonctionnement normal, la tension après C2, le condensateur de 1uF sera à peu près à -4V (-20V+15V+1V=-4V), Chaque partie de sortie négative du cycle de sortie peut faire passer beaucoup de courant à travers la diode zener Z1 et la diode D4. Pour se préserver des surintensité, R23 100R limite le courant à travers les diodes. Les parties positives du cycle peuvent seulement charger à travers une résistance de 10k, R16, et cette intensité n'est pas suffisante pour augmenter la tension après le condensateur. Quand un court-circuit survient, alors la diode zener et la diode ne peuvent faire passer l'intensité des cycles négatifs plus longtemps, à la place la tension après le condensateur va augmentée et quant elle sera assez élevée, D5 + R17 vont conduire la sortie basse ch7 de U7, ULN2803A. Cela activera la LED D17 et le signal de détection de court-circuit (SC) via l'opto-coupleur O12. SI le contact 5 du bus booster est conduit à l'état haut, alors ch8 de U7, ULN2803A, sera activer et signalera le court-circuit SC. Le filtre D21 + C27 assure que le bruit du port du bus du booster ouvert ne déclenchera pas une détection SC.

Génération d'accusé de réception (Ack)

Quand la loco fait un accusé de réception, cela augmente sa propre consommation de puissance pendant une courte période. L'augmentation de courant fournit une augmentation de tension après R51. L'ampli-opérationnel U4 est configuré comme comparateur avec différente constante de temps sur l'entrée positive et négative. Cela permet de détecter une rapide augmentation de tension et pilote l'opto-coupleur d'accusé de réception (ack) O13 pendant une courte période (6-10ms).

S88

Quatre signaux S88 sont lus en parallèle. Certains logiciels de pilotage de trains peuvent seulement utilisé le canal 1. Les signaux sont mise en mémoire tampon avec U2 et U3. Une LED sur le canal 1 permet la surveillance.

Exemple de connexion

Si vous ne savez pas comment connecter votre ORD-1, jetez un œil sur le schéma de câblage:

Schéma de câblage

Si vous ne savez pas comment connecter après avoir lu le schéma n'hésitez pas à demander sur le Forum.

Images

Image 3D à partir de KiCad, ORD-1 version 1.5:

Le vrai, ORD-1 version 1.3:

ASCII

ORD-1, version 1.5, avec un refroidisseur de processeur AMD:

ord-1.jpg

ORD-1, version 1.52, construit à partir d'un kit:

ord_1_654.jpg

Media



Prototype ORD
ord-0.1.jpg



PT Voie de programmation
SD Détection de court-circuit (indépendant du Booster)
ID Pilote inverseur
ord-1-fr.txt · Last modified: 2018/11/12 08:56 (external edit)