Testo, foto, programmazione e realizzazione a cura di Alberto Niemiz.
Descrizione generale:Il dispositivo in esame deriva dalla modifica del “Decodificator para 4 Semaforos v 2.0” di Paco Cañada presente sul sito:
http://www.tinet.org/~fmco/home_en.htm .
Si tratta di un decoder compatibile con i sistemi DCC (sistemi per il comando digitale dei plastici ferroviari) la cui funzione consiste nel accendere le lampade dei segnali in modo graduale, aumentandone così l’effetto realistico.
Descrizione circuitale:
Il circuito risulta molto semplice in quanto la maggior parte del ‘lavoro’ è svolta dal microcontrollore.
Lo schema circuitale si compone di alcune parti principali: blocco di ingresso, blocco di elaborazione, blocco d’uscita. Il blocco di ingresso ha la funzione di interfacciare il micro con il segnale DCC mantenendo comunque l’isolamento galvanico, ottenuto mediante l’uso di 2 fotoaccoppiatori. Essi rappresentano i componenti principali del blocco di ingresso; il primo veicola le informazioni del segnale DCC al micro, mentre il secondo permette al decoder di rispondere ad una interrogazione della centralina (segnale ACK).
Il blocco di elaborazione si compone unicamente del microcontrollore PIC16F84A e dei suoi componenti accessori che compongono la rete di oscillazione del clock.
Il blocco di uscita è stato pesantemente modificato rispetto al progetto ispiratore per ottenere delle uscite che permettano l’uso di segnali con la massa comune. In particolare il blocco si compone di 8 celle di amplificazione a transistore PNP, uno per ogni uscita. Questa configurazione permette di avere una discreta corrente in uscita, più che sufficiente per comandare dei segnali luminosi a LED.
L’alimentazione richiesta è di 5V continui e stabilizzati affidata ad un circuito esterno. Il consumo del circuito si aggira da 35 mA a vuoto, a 150 mA con tutte le uscite attive.
Sul circuito è presente un diodo che impedisce al micro di rovinarsi causa collegamento dell’alimentazione con polarità invertita, inoltre è presente un condensatore di livellamento dei disturbi eventualmente presenti sull’alimentazione e un LED che indica la presenza dell’alimentazione stessa.
La parte più impegnativa del progetto è sicuramente il programma inserito nel micro che si presenta abbastanza complesso. La modifica effettuata al programma originario riguarda principalmente la sequenza di accensione delle uscite. Originariamente era prevista l’accensione alterna delle luci rossa e verde nello stesso segnale. Disponendo di segnali italiani in cui ogni vela presenta tre colori ed in particolare il colore giallo é ottenuto accendendo sia il verde che il rosso, è evidente la necessità di una modifica.
Il programma modificato permette l’accensione di 4 vele indipendenti che possono assumere i
seguenti stati: Spento; Verde; Rosso;Giallo. Essendoci per ogni vela 4 stati distinti, ed essendo il
segnale DCC strutturato in modo da avere 4 funzioni per ogni decoder, è stato necessario associare al progetto in questione 2 indirizzi di decoder. In particolare il programma reagisce all’indirizzo impostato nelle CV (come da norme NMRA) ed a quello successivo. Ogni indirizzo comanda 2 vele.
Del programma originario sono state mantenute le parti di decodifica del segnale DCC, di gestione delle CV e le temporizzazioni dell’accensione lenta. La programmazione delle CV mediante una centralina sono quindi le stesse del programma originario; in particolare il decoder può essere programmato si a in modalità Paged che Direct. Programmando opportunamente le CV è possibile variare la velocità di accensione-spegnimento e la massima luminosità, inoltre è possibile scegliere se ripristinare all’accensione l’ultimo stato dei segnali.
Tabella delle CV
Montaggio - Collaudo - Taratura:
Il montaggio è stato effettuato tramite disegno e stampa di una basetta a circuito stampato inserita poi in una scatola con flange lasciandone uscire i morsetti di collegamento.
La morsettiera di uscita a 9 poli presenta un collegamento di massa comune a tutte le uscite.
Il circuito è stato pensato per comandare segnali a LED, pertanto sulla basetta sono presenti le
resistenze necessarie alla limitazione di corrente. Volendo eventualmente utilizzare lampade ad
incandescenza è necessario utilizzare lampadine da 5V ed eliminare le resistenze siglate R14 ÷ R21; tuttavia questa soluzione non è stata testata.
Elenco Componenti
Descrizione Valore / Codice Rif Q.tà
Resistenza 1 kΩ R1 1
Resistenza 330 Ω R2 1
Resistenza 1,5 kΩ R3 1
Resistenza 100 Ω R4, R5, R14 ÷ R21 10
Resistenza 10 kΩ R6 ÷ R13 8
Condensatore elett. 100 μF C1 1
Condensatore ceramico 15 pF C2, C3 2
Diodo 1N4007 D1 1
Diodo 1N4148 D2 ÷ D5 4
Diodo Led rosso 3 mm D6 1
Transistore BC337 T1 1
Transistore BC557 o BC556 T2 ÷ T9 8
Microcontrollore PIC16F84A-04/P U1 1
Fotoaccoppiatore 10Mbps 6N137 U2 1
Fotoaccoppiatore singolo TLP521 U3 1
Quarzo 8 MHz X1 1
Zoccolo 18 pin 1
Zoccolo 8 pin 1
Zoccolo 4 pin (o tulipani) 1 (o 4)
Morsettiera da 2 poli 5
Morsettiera da 3 poli 1
Scatola 1
Layout del circuito stampato
Alcune foto del modello sul plastico con un paio di merci e l'EC Allegro
