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Oltre ad andare avanti e indietro su una rotaia, i treni debbono potersi spostare da una rotaia all'altra per cambiare destinazione: per questo scopo tutti sanno che esistono gli scambi, e abbiamo tutti un'idea di come funzionino per il treno, ma per spostare le cose che deviano il treno, (si chiamano "aghi" anche se al vero pesano quintali) cosa c'è ?
Nella realtà ci sono motori di tutti i tipi, dall'aria compressa all'olio idraulico, all'elettricità; noi usiamo quest'ultima facendo ricorso al "motore" elettrico più semplice: l'elettrocalamita.
I motori degli scambi più ricorrenti sono costituiti da due avvolgimenti tubolari con un filo di alimentazione in comune ed uno per ciascuno dei due avvolgimenti; all'interno del "tubo" è libero di scorrere un cilindro di materiale magnetico collegato meccanicamente agli aghi con un qualche dispositivo meccanico in grado di assicurare il "fermo" in ciascuna delle due posizioni estreme, una volta raggiunta; non è necessario conoscerlo nei dettagli, ma ci basta sapere che esiste e che tiene fermo il tutto se non circola corrente nel "motore", nel nostro caso si tratta di corrente alternata.
Avendo visto come funzionano le cose, adesso bisogna provvedere ad interfacciare i motori degli scambi a 15V corrente alternata con il PIC che lavora a 5V.
C'è anche un'altro problemino: alimentare e disalimentare i tratti di binario ( le "tratte") occupati da treni che devono muoversi o attendere fermi: possiamo usare dei normali relè, i più economici, magari a 12V che sono comunissimi....
Bene, ma ogni scambio ha bisogno di due segnali (destra e sinistra)
E ogni relè il suo segnale (ON e OFF)
Ma quanti scambi abbiamo? Ne abbiamo 17 potremmo comandarne 6 come tre coppie, quindi da 17 passiamo a 14, ma sono 28 segnali
Quanti relè, ovvero: quante tratte ? Ce ne sono 10 ,
E siamo a 38
Abbiamo il tastierino a 16 tasti: sono 8 fili, si arriva alla necessità di 46 piedini
C'è il display che chiede 6 fili: 52 pin
Dobbiamo riservare almeno due piedini del PIC per alimentare le rotaie, cioè i treni sulle rotaie, per le due sezioni del plastico, arriviamo a 54
Abbiamo già abbondantemente "debordato" oltre i 40 pin dell'877, che ne ha solo 33 per input e output, e non abbiamo ancora finito di collegargli roba, come si fa ?
Passiamo la richiesta di soluzione al software che ci risponde:
le esigenze del PIC, condizio sine qua non, sono di 7 pin:
VDD + 5V
VDD + 5V (sono due PIN di alimentazione)
VSS - zeroV
VSS - zeroV (anche per la massa sono due pin)
Master-Clear (che sarebbe il RESET)
Quarzo pin input
Quarzo pin output 7
multiplexiamo tastierino e display: da 14 scendiamo a 12 12
due ingressi analogici per i due potenziometri 2
due uscite per il pilotaggio delle due "sezioni-motori" 2
quattro pin per "sentire" le direzioni di marcia e i relativi cambiamenti 4
(non erano previsti ma ne ho avuto bisogno)
dieci pin per 50 segnali di uscita 10
===
Totale 37
e avanzano tre pin-segnale.
Ma come è possibile comandare 50 segnali di output (ce ne avanzano addirittura 4) con solo 10 fili, o 10 pin? Per realizzare la soluzione dobbiamo tener presente che si tratta, in 28 casi, di segnali naturalmente bistabili: quelli degli scambi, ma possiamo far diventare bistabili anche i relè per l'alimentazione delle tratte, da 10 passiamo a 20, totale 38; cominciamo con gli scambi e guardiamo questo piccolo schema:
Il motore dello scambio va collegato ai tre morsetti in alto, il comune al centro e gli estremi delle due bobine agli altri due morsetti, mentre in basso si notano i due morsetti indicati con RC-N ed RD-n: vi dico subito che vanno alimentati ad impulsi larghi mezzo secondo o poco più a 5 Volt.
Ma perchè?
Perché, da come sono costruiti e come funzionano gli scambi, dopo che la bobina ha spostato il cilindretto, possiamo disalimentare tutto che non si muove più niente.
E in più: secondo questo schema, se alimento RC-n con il (+) e RD-N con il (-), si azionerà la parte di circuito sulla destra del disegno, se inverto la polarità, si azionerà la sinistra.
Et voilà ! (se qualcuno non ha ancora capito... vada avanti a leggere)
Allo stesso modo, con qualche componente in più, possiamo azionare i normali relè monostabili:
Ovviamente valgono le spiegazioni del circuito precedente, a parte l'inversione destra con sinistra rispetto alle polarità di alimentazione del segnale a 5V.
Et ri-voila! (ancora dubbi ? ... lo sapevo, poche righe ancora)
Adesso dobbiamo fare la quadratura del cerchio: dei due disegni precedenti tenete ben presente soprattutto (o soltanto) i diodi-led degli isolatori ottici, ok? Bene, adesso provate a vedere di riconoscerli nel disegno sottostante:
E ora, comincia a schiarirsi ?
Abbiamo otto fili che, a 4 a 4 si incrociano, quindi abbiamo 16 incroci.
Su ciascun incrocio colleghiamo uno dei circuiti precedenti.
Avremo, quindi, 32 possibili output 16 per ciascuna polarità di pilotaggio
Se aggiuno un filo, con altri quattro incroci arrivo a 40 output (sono altri 8)
Un ulteriore filo, trasversale al precedente, ne aggiunge 10 (5 x 2)
Totale 50 output.
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