OpenDCC GBMBoost, une unité de commande pour BiDiB et DCC

Introduction

    Grâce à la possibilité de transmission bidirectionnelle, RailCom® offre des possibilités importantes qui ne sont pas totalement mises en œuvre dans l'ancienne station centrale Z1:
    • retour rapide de grandes quantités d'informations, comme la vitesse réelle de courant, l'emplacement et l'adresse de tous les locos ou wagons sur le circuit.
    • Parfaite optimisation de la voie grâce aux accusés de réception des décodeurs des locomotives.
    A partir d'une puissante interface pour les rétroactions GBMBoost a été créé. GBMBoost peut agir comme une station centrale, un booster et / ou l'interface de détection de présence.

Propriétés

    L'unité de commande GBMBoost peut être utilisée pour les trois tâches principales, son fonctionnement est défini par le microprogramme chargé:
  • En tant que station de commande:
    GBMBoost agit comme une station conventionnelle. Est inclus une interface entre le PC et le circuit, un booster intégré de 4A et la possibilité de connecter des commandes manuelles ou les souris de contrôle via XPressNet ainsi que d'autres unités via BiDiB.
  • En tant que Booster:
    Dans ce mode GBMBoost fonctionne comme un Booster intelligent qui amplifie le signal BiDiB fourni par la station centrale et envoyé sur les voies connectées. Les états internes du Boosters (le courant momentané, la tension, température) sont émis directement vers la station centrale.
  • En tant que concentrateur de feedback:
    Dans ce mode, la rétroaction jusqu'à trois modules de rétroactions connectés localement (GBM16T) sont évalués. Cela peut se faire en même temps que la fonction de booster.
  • Grâce à ces fonctionnalités la numérisation d'un modèle réduit de train est très simple: Un GBMBoost fournit la génération de signaux et l'interface PC, en fonction de la taille plusieurs GBMBoost peuvent être utilisés comme booster. Les modules de rétroactions sont attachés au premier GBMBoost ou à tout autre GBMBoost, ce qui fournira alors toutes les voies de rétroaction. Le résultat est une installation propre, claire et facile à installer.

Téléchargement

Connection


    Dans la partie supérieure de la platine sont reliés USB (pour PC) et l'alimentation électrique. Comme l'alimentation est flottante, une alimentation régulée est requise. La tension doit être 16V pour H0, 12-14V pour jauge N. Un niveau adéquat de protection de l'alimentation en utilisation doit être assuré. OUT1 et OUT2 sont les sorties du booster.

     

     

    Circuit

    • Processeur:
      Le noyau du GBMBoost est un Atmel AVR Atxmega128A1. Cette puce offre de base beaucoup de possibilités de connections avec en tout 8 interfaces série. La puce est alimentée en 3,3 V et est cadencée par un quartz à 8 MHz. L'horloge de travail du processeur est de 32 MHz fixé par une PLL interne.
    • alimentation en courant:
      L''alimentation de puissance et le circuit de protection de polarité inverse correpondent au schéma suivant:


      Le régulateur de tension de 3,3 V est le LP2951-33 (ou TS2951ACS-33) cependant une utilisation avec un pré-contrôle est effectué avec un LM7812. Le régulateur 3,3 V est très chaud ...
    • Booster:
      Comme BOOSTER un BTM7752 H-bridge Infineon est utilisé, il se caractérise par un excellent signal de sortie:

      La capture d'écran de l'HMO2524 montre les signaux des deux côtés du pont, jaune et bleu, et en rouge le signal somme résultant sur le circuit. Les signaux sont propres et avec un front montant monotone bien ajusté (ni trop rapide, ni trop lent), qui évite les réflexions et les pics et des erreurs dans la détection du signal de tension résultant. Les condensateurs "deblocking" de l'amplificateur sont importants, en particulier le condensateur électrolytique polarisé doit présenter un faible ESR et admettre un fort "ripple" (ondulation), un type polymère (par exemple OSCON) doit être utilisé.
      Un filtre de compensation est inséré à la sortie du Booster (C12, C21 and R62 .. R65), Le condensateur C12 n'est pas inséré. R62 .. R65 sont des résistances de 4.7 ohm, pour des raisons de dissipation ce sont des modèles 1206.

      La tension de l'amplificateur est commandée par l'intermédiaire d'un diviseur de tension connecté au convertisseur A/N du processeur. De même pour le courant qui est converti en interne à une tension de mesure à partir de la puce du booster. La mesure de la tension et du courant ne sont pas de haute précision, mais bénéficient d'une attention particulière lors de la mesure du courant tolérance relativement élevée du H-bridge. Ceux-ci sont compensés par firmware, pour fournir une mesure précise à 5%, ce qui est parfaitement adapté ici.
      La balance de la mesure de courant doit être effectuée une fois, la valeur d'ajustement calculée est sauvegardée.
      • 1. Mettez GBMBoost en mode debug avec le cavalier. Connectez-vous au port USB à 115200, 8N1.
      • 2. Connecter au booster une résistance de puissance de sortie dans la gamme 50-100 ohms.
      • 3. Avec la commande BA <cr> les valeurs mesurées actuelles et les valeurs de réglage sont affichées.
      • 4. Vérifiez que la tension mesurée est juste et si la résistance série convient.
      • 5. Au cas où une résistance de détection différente soit utilisée : avec la commande BAR [valeur] <cr> corriger l'ancienne valeur.
      • 6. Lancer la mesure de correction avec BA 1<cr>.
      • 7. Pour plus de sûreté démarrer un indicateur d'état (et la mesure de courant) avec le commandement B <cr>.
      • 8. Si le résultat de la mesure est bon, vous pouvez sauvegarder la valeur actuelle BAS en permanence. La valeur d'équilibre est stockée dans la ligne USER SIGNATURE du XMEGA, et est même protégé contre l'effacement puce ».
      • 9. Si pour une raison quelconque vous vous trompez, vous pouvez définir manuellement avec BA [valeur] Une valeur de comparaison. BA 823 est la valeur par défaut.
    • Interface BiDiB:
      L'interface BiDiB est constituée de deux émetteurs-récepteurs RS-485: un émetteur-récepteur pour le signal de DCC, le second émetteur-récepteur contrôle la ligne de données. Le bus BiDiB doit être terminé aux deux extrémités, la précontrainte (biaising) doit être contrôlée en un point. La terminaison peut être faite par des cavaliers enfichables, la précontrainte nécessite 2 résistances de 1,5 Kohm. La précontrainte peut se produire qu'une seule fois dans le système et se fait à l'interface du module.
        BiDiBus Configuration
        Bouclage aux deux extrémités du Bus
        Biasing que sur l'interface, respectivement 1,5kΩ
        AlimentationSur l'interface, le régulateur de tension 12 V
      Important: L'alimentation de la BiDiB doit être présente, sinon aucun pullup n'est effectué sur la ligne ACK et le booster ne peut pas s'allumer.
    • USB-Interface:
      - Texte manquant -
    • Xpressnet-Interface:
      - Texte manquant -
    • Module de feddback-Interface:
      - Texte manquant -
    • Bouton externe pour arrêt d'urgence:
      - Texte manquant -

    Comportement du booster

      Le booster amplifie le signal de rail qu'il reçoit via BiDiB. En option, il ajoute un intervalle de suppression du signal pour BiDi (railcom®). Pour le contrôle du booster à proximité de l'arrêt par l'hôte, une télécommande d'arrêt d'urgence est fournie.

      Le booster est allumé ou désactivé dans les conditions suivantes:
    • Un message d'arrêt de l'hôte
      L'hôte envoie le message correspondant à l'interface, en mode diffusion. Un accusé de réception ou une mise à jour est effectuée après la mise en œuvre du changement de statut.
    • Coupure ou arrêt du Signal DCC
      Si le signal de DCC distribué par BiDiB ne contient plus aucun changement de front, le Booster s'arrêt. Aucun message n'est généré. Si le signal de DCC est activé de nouveau, le Booster redémarre seul. Cette transition peut être utilisée par exemple pour redémarrer une installation complète après un arrêt général.
    • Le blocage de la ligne ACK (arrêt d'urgence dur):
      Un booster s'arrête lorsque la ligne ACK est au niveau bas durant une période spécifique. Il n'en résulte pas un redémarrage automatique.
    • Surintensité:
      Suite à une détection de surintensité voici les réponses du booster:
      • La forte consommation d'énergie est toléré pour un court laps de temps (de l'ordre de quelques ms).
      • A la fin de ce laps de temps le booster est éteint, Puis il tente par trois fois en 10ms de redémarrer.
    • Si une surintensité est à nouveau détectée, le booster est éteint, un message d'état est envoyé à l'hôte.
    • Si la fonctionnalité "self-restart" (auto-redémarrage) est activée, le booster essaye de redémarrer toutes les secondes.

    Refroidissement

      La carte mère est implantée très dense, elle accueille de nombreuses fonctionnalités ainsi que le booster. Le booster peut fonctionner jusqu'à 3A et jusqu'à 5A en crête. Pour refroidir une grande surface en cuivre et des vias sont installés autour de la puce, un radiateur SMD Fischer Elektronik augmente le rayonnement de la carte mère.
      Si on débite 3 A de courant, la puce monte à environ 100° (à 23° de température ambiante). Pour 4 A de courant soutenu, cela devient encore plus problématique. L'installation joue aussi un rôle : Si la carte-mère se trouve plat, les températures sont plus élevées, avec une 'installation verticale et un bonne convection, les élévation de température sont plus faibles. L'installation verticale est recommandée.

      Il y aurait trois façons d'améliorer le refroidissement:
    • Coller un dissipateur sur la puce
    • monter un disspateur sous 2. CMS
    • équiper la carte d'un régulateur 3,3V à commutation au lieu d'analogique.

    Détails du logiciel

    • Booster:
      La fonction booster est en grande partie séparée dans le logiciel des fonctions station centrale. Même lorsqu'il fonctionne comme un générateur, le signal DCC est sorti, puis de nouveau reçu, à savoir le logiciel reçoit à nouveau le signal généré dans l'autre module. Cela se passe de façon indépendante, de sorte qu'une opération avec un signal DCC externe est possible.

    Utilisation pour les trains de jardin?

      GBMBoost et Les détecteurs d''occupation sont optimisés pour H0, TT, N et Z. Dans Les chemins de fer de Jardin plus de puissance est généralement nécessaire , et utilise une tension plus élevée.
      Si on veut utiliser tout de même les cartes-mères pour les trains de jardin, les points suivants doivent être considérés:
    • Courant de booster:
      Le Booster peut délivrer environ 3 A de courant sur la durée, et 5A en crête. Si l'on pense performances à long terme, il faut envisager un refroidissement supplémentaire. La carte-mère est le résultat d'un compromis entre la complexité des composants, la surface de carte-mère, la largeur de pistes et les données techniques réalisables, ce qui donne l'idéal pour H0 et plus petit.
    • Tension de sortie:
      La tension de sortie est limitée à 20 V dans la version standard, la raison en est le condensateur électrolytique polymère du booster. Si vous voulez augmenter la tension, vous devez tenir compte des éléments dans l'alimentation: protection FET d'inversion de polarité, Ladeelko, puce booster. La puce booster supporte les 24V des trains de jardin, Pour le FET et Elko, on doit utiliser au cas par cas d'autres composants.
    • Dissipation de puissance:
      Le régulateur 7812 nécessite un refroidissement.
    • Capteurs de courant?
      Sur la branche de mesure, le courant maximum des diodes doit aussi être pris en compte. Le SSL33A supporte 3 A soutenus, le signal DCC est un courant alternatif, donc environ 5 A sont possibles.

    Modifications entre la version 1.5 et la V1.6

    • LED verte LTSTC190 KGKT (avec 35mcd@20mA)
    • Régulateur de tension: LP2951-33 (ou. TS2951ACS-33), et suppression de R45/R46 ou R60/R61; Dans l'implémentation il est prévu un TS2950ACT-92-33 dans un boîtier TO92 (3-pattes).

    Module de signalisation de présence GBM16T

    Bornier

      Le GBM16T peut être équipé de divers mode de raccordement. Voir http://www.metz-connect.com/fr/products Selon la place et les moyens financiers il existe plusieurs solutions. Il est recommandé d'utiliser une paire torsadée pour la liaison au rail. En ce qui concerne le RIA-TOP un bornier à double étage est intégré sur la carte mère:
      module de signalisation de présence pour GBM16T
      Système à vis classique, pas de 3,5mm
      Il s'agit de la solution la moins coûteuse
      Système à deux niveaux, pas de 3,5mm
      Les deux fils de rail vont directement par paire, un distributeur externe n'est pas nécessaire.
      RIA à embrocher, pas 3,5mm
      La connexion est établie avec des borniers à vis enfichables. Ils sont disponibles avec des nombres de pôles différents.
      RIAplug Stecksystem, sortie coudée, pas de 3,5mm
      La connexion est établie avec un bornier à vis enfichable. La connexion est fiable et sûre.
      RIAplug Stecksystem à sorties droites,pas 3,5mm
      C'est la solution la plus onéreuse. Une liaison par une connexion aisée et amovible est réalisée.

    Circuit

      ... Texte manquant...

    Téléchargement

    Propriétés, Détails

      Dans cette section nous discutons de détails de certains processus, ceci est en général sans importance pour l'utilisateur.
    • Plusieurs locomotives dans une section
      Railcom reconnaît 2 canaux pour recevoir les messages en provenance des locomotives. Le canal 1 est un canal de diffusion (broadcast) dans lequel chaque décodeur envoie en continu sur son adresse. S'il y a plusieurs décodeurs dans une section, les signaux se chevauchent et interfèrent. Au contraire dans le canal 2 seulement le décodeur adressé peut envoyer (diffuser) son adresse.

      Le GBM16T reçoit sur deux canaux, et peut ainsi distinguer jusqu'à 4 locomotives. Si dans le canal 1 aucune erreur ne s'est produite sur trois annonces d'adresses successives, cette adresse est acceptée comme valable. De même l'adresse DCC actuelle est acceptée comme valable, si le canal 2 reçoit une réponse exacte. Si un nouveau message d'adresse est reçu, les anciennes adresses de canal 1 et 2 sont examinés pour savoir si cette nouvelle adresse existe déjà et si des changements doivent être notifiés. Les messages d'adresses sont supprimés au bout de 800ms lorsque le décodeur n'envoie rien.
      De cette façon le GBM16T est capable de détecter, une partie d'un ensemble de décodeurs, également si les canaux railcom sont activés en CV28.
    • Ecoute de CV
      Le GBM16T applique un filtre pour supprimer les messages CV identiques. Ainsi, si un décodeur indique une lecture CV en mode POM( Programming on Main) un seul message est envoyé à l'hôte. Ce message contient CV-adresse et CV-data. Si le même message CV arrive dans les 500mS, aucun nouveau message n'est généré.

      Par ce que le CV est livré avec à l'adresse de locomotive, des accès de lecture de PoM peuvent être accélérés: Un autre ordre PoM peut déjà être envoyé au décodeur tandis que l'exploitation du premier ordre de lecture est encore en chemin vers l'hôte.

    Anciens Modes

      En complément (en appui) du logiciel hôte Il est possible d'activer une émulation HSI88 ou P50X.
      Note importante : cette émulation est catégoriquement au statut bêta, il n'y a plus de développement sur cette branche et sont contenus seulement dans les versions de logiciel particulières.

      Paramétrage hôte: A la différence de l'original, l'interface émulée tourne toujours à 115200bauds. (paramètre DEFAULT_BAUD dans le code source). Il faut donc configurer le logiciel hôte sur cette vitesse de transmission.
      Pour faire fonctionner une interface pour les anciens modes, la structure BiDi ne peut pas être prise en compte (ces interfaces ne la connaisse pas), c'est pourquoi un hôte local est créé qui par interrogation des noeuds fils, recueillera les données et dans certains cas active un transfert vers l'hôte pour l'émulation choisie. Cet hôte local n'utilise qu'un adressage à plat, il n'y a pas de hub (noyau central). En outre, il n'est pas possible d'utiliser les capacités avancées de BiDiB. Ne sont pas possibles: Le contrôle et diagnostic du Booster, RailCom, accessoires, etc... , seul fonctionne le rapport d'occupation et le contrôle des locomotives.
      Dans les échanges de message d'occupation, l'interface doit fournir l'association entre détecteurs BiDi, détecteurs classiques. Cette correspondance est établie en mode debug en entrant des données de configuration supplémentaires.

    • Commande Debug-IF:
      • NB: Réglage de la base des nœuds: Avec cette commande le nœuds donné devient une adresse de base. Les annonces couvertes par ce nœuds sont rapportées en commençant par l'adresse de base du tableau de feedback. Les adresses de base doivent être multiple de 8, comme 0,8,16 etc..Il est important de veiller que les zones de feedback ne se chevauchent pas..
        L'adresse de base est sauvegardée avec l'Unique-ID et elle est restaurée lors d'un nouveau démarrage au moyen de l'Unique-ID.
      • NI: Envoi une commande identifier à un nœuds. Le nœuds identifié commence à clignoter. Ainsi l'attribution à un nœuds peut être contrôlée.
      • N: Afficher la table de nœuds.
    • Commande HSI88: voir GBM16TC
    • Commande P50X: voir OpenDCC Z1, Les commandes pour rail de programmation et les commandes pour options spécifiques ne sont pas implémentées.