Indirizzi Utili

Un po' di indirizzi utili per il modellismo ferroviario, scovati da segnalazioni di amici o girovagando direttamente sul web. In questo sito:

http://www.letrainmagique.com/

si trova un po' di tutto per quel che riguarda la meccanica dei treni in tutte le scale. Le cose piu' interessanti trovate sul sito sono:

1. Lastre fotosensibilizzate per incisione (link)
2. Viti di tutte le dimensioni, anche le M1 !!!
   
3. Carrelli motorizzati (link)
   
4. Strisce in bronzo fosforoso per lamelle prendicorrente (link)
5. Motoriduttori per accessori/effetti sul plastico (link)
   

L'acquisto puo' essere a mezzo carta di credito o bonifico bancario, le spese di spedizione accettabili, unica pecca che e' tutto in Francese anche se si puo' inviare una e-mail in Inglese o Tedesco...

Funzionamento decoder in analogico (2)

La corrente di scarica si puo' calcolare abbastanza semplicemente dall'assorbimento dei LED (assorbimento principale) piu' l'assorbimento del PIC e degli altri circuiti. Ecco un bilancio nel caso peggiore in assoluto (cioe' 12 LED bianchi accesi alla massima luminosita'):

LED: 12*(9V-3V)/330 Ohm= 218mA
PIC: 20mA
Drivers e luci di coda: 5mA

Quindi il decoder si puo' pensare (semplificando) come un carico costante di massimo 250 mA. Per la corrente di carica bisogna stimare la resistenza dei diodi del ponte quando sono in continua e per fare questo ci si deve basare su quanto scritto sul data sheet. Altra limitazione alla corrente di carica e' la resistenza interna (ESR) dei condensatori al tanatalio. Difficilmente la corrente di carica potra' essere superiore a 2-3 volte la corrente nominale dei diodi, quindi si puo' considerare una corrente di carica impulsiva nominale di 4A (i diodi sono da 2A). A questo punto considerando che il rapporto tra le correnti e' 4A/0.25A = 16 si capisce che il minimo PWM a cui si accenderanno i LED sara' 1/16 e tradotto in tensione media all'uscita del regolatore

V(on) = 12V/16 = 0.75V

In definitiva il decoder si accendera' a 0.75V (ovviamente a questa tensione il motore e' ancora fermo) e si potra' implementare anche in analogico una funzione (e quindi una posizione sul regolatore) di "treno fermo con le luci accese".

Funzionamento decoder in analogico

I decoder DCC per illuminazione che si trovano sul sito www.oscilloscopio.it possono funzionare indifferentemente sia in analogico che in digitale. Ovviamente il funzionamento in analogico presuppone che la tensione di alimentazione sia maggiore del regolatore che alimenta sia il PIC sia i LED. Il regolatore che alimenta i PIC e' a 5V, mentre quello per i LED e' a 9V quindi nel caso di alimentazione "lineare" cioe' NON PWM le luci si inizieranno ad accendere da 5V, aumentera' la loro intensita' e arrivera' "a regime" sopra i 9V, il che chiaramente e' abbastanza irrealistico. Nel caso invece si alimenti il tutto con un PWM come ormai nel 90% dei regolatori analogici il tutto cambia notevolmente. Il ponte a diodi in ingresso al decoder e la batteria di condensatori di filtro, creano di fatto un rivelatore di picco che tende a rimanere carico alla tensione massima dell'onda del PWM a meno della corrente drenata da PIC, LED e altri circuiti di controllo (ad esempio i drivers dei LED). A questo punto il bilancio diventa tra quanta carica viene immessa nei condensatori (alimentazione) e quanta viene sottratta (LED, PIC...).

Partendo dalla carica/scarica dei condensatori: I*DT=C*DV

Si vede che la parte C*DV rimane costante e quindi si semplifica nel bilancio di carica all'equilibrio:

Ic*DTc = Is*DTs

Dove Ic e' la corrente di carica, DTc e' il tempo di carica (tempo nel ciclo PWM in cui il segnale e' alto), Is e' la corrente di scarica e DTs e' il tempo di scarica (tempo nel ciclo PWM in cui il segnale e' basso). A questo punto bisogna stimare queste quattro grandezze: i tempi si possono facilmente misurare, la corrente di scarica e' calcolabile anche a tavolino, mentre la corrente di carica e' la vera incognita che dovremo calcolare.

Sviluppo nuovi stampati (3)

Sono arrivati anche gli stampati dei decoder illuminazione per le vetture in scala H0. Lo sviluppo era partito alcune settimane fa, documentato proprio su questo blog. Questi circuiti stampati sono ritagliati "ad hoc" per l'impiego su carrozze del tipo "Gran confort" a 8 scompartimenti (il primo in alto) per le carrozze UIC-z di prima e seconda classe (EUROFIMA - 9 e 11 scompartimenti) e per le carrozze UIC-x di prima e seconda classe (10 e 12 scompartimenti).

Questi decoder sono basati su un punto luce bicolore centrato nel mezzo di ogni scompartimento che si puo' illuminare con luce bianca o blu. In occasione della produzione di questi decoder verra' rilasciata anche una nuova versione del firmware (la 2.0) con nuove funzioni rispetto alla 1.0. Le nuovi funzioni del firmware saranno oggetto di un nuovo post a brevissimo.

Sviluppo nuovi stampati (2)

E' stato sviluppato un nuovo circuito stampato per il decoder da servocomandi. Questo stampato migliora alcune caratteristiche del vecchio decoder rendendolo piu' "funzionale" e rendendone piu' economico il montaggio. Queste sono immagini del nuovo circuito:

Le modifiche rispetto alla versione precedente sono:

1. Grazie alla nuova disposizione dei connettori per i servocomandi non sono presenti piu' ponticelli sul circuito (ce ne erano 8 o 9) rendendo il tutto piu' economico e pratico da assemblare
2. E' stato cambiato il pinout dei connettori per i servocomandi: prima il GND era in posizione centrale e alle due estremita' c'erano l'impulso di pilotaggio e l'alimentazione, obbligando, di fatto ad una ricablatura dei servocomandi mentre ora l'alimentazione e' al centro e il comando con la massa ai suoi lati, rendendolo compatibile con i servocomandi di CONRAD, GRAUPNER/JR, FUTABA, ROBBE, MICROPROP mentre necessitano un ricablaggio i servocomandi di MULTIPLEX e SIMPROP. Di seguito una immagine sulla disposizione dei contatti nei servocomandi piu' diffusi.
   

Sviluppo nuovi stampati

Sono arrivati i nuovi circuiti stampati per il decoder accessori. Questo nuova release del circuito permette di migliorare le caratteristiche del vecchio circuito. Di seguito una prima immagine dei due circuiti:

Le modifiche principali sono:

1. Eliminato il ponticello vicino al fotoaccoppiatore 6N135, ora nel circuito non ci sono ponticelli, e' un singola faccia "puro"
2. Modificata la sezione di alimentazione con un improvement sul generatore di corrente che va a caricare i condensatori di "immagazzinamento" della carica. Questo generatore di corrente sfruttava la caduta in "parallelo" su un diodo e su una resistenza per creare una corrente fissata. Sostituendo il diodo con la giunzione base emettitore di un transisitor si puo' sfruttare l'amplificazione del transistor stesso (hFE) per diminuire la corrente di bias e non causare surriscaldamenti alla resistenza di bias.
   

UPS per trazioni DCC (11)

La scelta dell'induttanza e' abbastanza critica dal momento che i magnetici sono abbastanza ingombranti e delicati. Per questo tipo di applicazione potrebbe andare bene un componente della SUMIDA il CDRH125-5R8 che puo' sopportare una corrente massima di 4A con una induttanza di 5.8uH. Questa induttanza (vedi link) e' abbastanza grande 12x12x6mm ma potrebbe essere montata dalla parte del condensatore non andando ad impattare sulle dimensioni totali dell'UPS. Altro componente con caratteristiche interessanti e' il MOS6020-472ML della COILCRAFT che ha un ingombro notevolmente minore, di soli 6x6x2.4mm.

Questo componente ha un valore di 4.7uH e una capacita' di portare corrente di circa 3A. Ultimo componente da selezionare e' il MOSFET a canale P che implementi lo switch di carica del condensatore. Per questo componente una scelta valida puo' essere il FDC658AP della Fairchild nello stesso case del canale N.

UPS per trazione DCC (10)

Gli altri componenti del sistema sono molto meno critici del PWm controller. Discorso a parte merita il MOSFET a canale N che permette la carica dell'induttanza. Questo MOSFET e' critico perche' per avere una uscita di 12V, 0.5A con il condensatore carico a 2.7V la corrente nell'induttanza (e quindi nel MOSFET) sara' circa (a meno del rendimento) di 0.5*12/2.7 cioe' approssimativamente 2-2.5A. Un componente adatto puo' essere il FDC633N di Fairchild semiconductor che nominalmente puo' portare una corrente di 5A, comunque al di sopra di quella operativa in un package molto compatto:

Questo MOSFET ha una RDS(on) di 0.04 Ohm garantendo così a 2A una caduta di soli 80mV.

I diodi non sono molto critici, sono sufficienti quelli usati nei ponti raddrizzatori dei decoder, quindi in case SMA, di tipo Schottky (rendimento migliore) con una corrente nominale continua di 2A. I condensatori ad alta capacita' si sceglieranno al tantalio solido. Il comparatore si puo' scegliere tra molti modelli CMOS (anche della stessa Microchip) in formato TSOP-6 o simile (ne esistono anche in SOT-23-5) come ad esempio il MCP6541 di cui si puo' trovare un riferimento qui. In uscita a questo comparatore si dovra' comunque mettere un transistor NPN dal momento che il gate del MOSFET canale P che implementa la carica del condensatore ha un capo connesso a 12V e quindi il condensatore non potrebbe pilotarlo direttamente.

UPS per trazione DCC (9)

Continuando la selezione dei componenti per l'UPS si deve scegliere il cuore di tutto il sistema che e' il PWM controller del DC/DC converter. Questo deve avere caratteristiche peculiari quali:

1. Case compatto a basso numero di pin
2. Alimentazione da 2.5V
3. Tensione di uscita regolabile
4. Frequenza di switching alta per avere dei magnetici compatti
   

Queste caratteristiche si trovano nel MAX5122 di MAXIM semiconductor che ha tutte le caratteristiche per poter essere usato:


Le caratteristiche salienti:

1. Case TSOP6 da 3x3mm
2. Alimentazione da 2.5 a 5.5V
3. Tensione di uscita settabile con due resistenze
4. Frequenza di switching fino a 1MHz
   

Questo componente avendo una alimentazione da 5V rende necessaria la selezione di un MOSFET per il DC/DC converter attivabile gia' a 5V (logic level mosfet).

LED a luminosita' costante per la scala N

Una possibile implementazione per il circuito di pilotaggio dei LED a corrente (e quindi a luminosita') costante e' quello proposto in questo post. Il circuito e' ottimizzato per la scala N quindi tutti i componenti e gli spazi sulla scheda sono volti ad una ottimizzazione dello spazio per ridurre al massimo gli ingombri.

Lo schema e' quello canonico, da notare che la resistenza da 56 Ohm carica il LED con una corrente costante di circa 10mA, piu' che sufficiente per una buona resa luminosa. La dissipazione sui transistor, considerando una alimentazione di circa 14-15VDC si avra' una dissipazione di 10V*10mA = 100mW che e' al limite per il contenitore del transistor usato.

Le resistenze sono 0603 e il LED 0805 mentre il transistor doppio PNP e' stato scelto il MMDT2907V in case SOT563 di dimensioni 1.7x1.7mm (!). Questo e' il link al componente. Il circuito risultante e' veramente compatto:


Le dimensioni di 7x3mm sono veramente compatte e si possono pensare di introdurre direttamente al posto delle lampadine anche nei modelli in scala N (ancor di piu' in H0).