DCC dekodér pro ovládání točny

Návrh tohoto dekodéru vychází ze stránek asociace MRRWA. Využit je program z DCC knihovny této asociace, který byl přizpůsoben navržené desce pro točnu Peco NB-55 a krokovému motoru 28BYJ-48. 

Zapojení

Pro řízení motoru je použit driver DRV8825. Na jeho místě je možné použít i podobně zapojený driver A4988, pro jeho použití je však nutné uzavřít propojku JP1. Svorky driveru M0, M1, M2 (MS1, MS2, MS3) jsou přivedeny na výstupy Arduina, nastavení mikrokrokování je pak provedeno programově. Výstupy driveru jsou pro použití s motorem 28BYJ-48 vyvedeny na pinovou lištu (původní sled vodičů v konektoru motoru však nelze zachovat), pro použití jiného motoru pak na běžnou svorkovnici X3. Napětí pro driver je nastaveno nastaveno na modulu snižujícího měniče na 8V. Toto napětí je také přivedeno na vstup VIN Arduina Nano. Snímač, relé a optočlen jsou pak napájeny 5V ze stabilizátoru Arduina. Pinová lišta SV1 slouží pro připojení snímače "výchozí" polohy (home position) točny. V tomto případě byl použit unipolární Hallův snímač, je však možné použít i běžný mikrospínač zapojený mezi piny 2 a 3. Pinová lišta SV3 slouží k připojení tlačítek manuálního ovládání točny, případně i signalizační LED. Pinová lišta SV4 je rezervní pro případné následné využití vstupů/výstupů Arduina. Pro případné využití u jiné točny, která nemá dělené sběrače pro napájení mostových kolejnic, bylo přidáno i polarizované relé. Toto relé je určeno pro přepínání polarity DCC trakce a přepíná podle dosaženého kroku, tzn. motor dokrokuje do požadované pozice, a pokud je cílový krok nad/pod polovinou všech kroků, potřebných pro otočení točny o 360°, přepne polaritu. Toto relé a ani další součástky (R1, R2, T1, T2, D1, D3) není pro točnu Peco NB-55 potřebné osazovat. Použité relé je typ HFD2/005-S-L2-D, můžete použít i typ HFD2/005-M-L2-D, nebo typ RAL-D5W-K uvedený ve schématu.

Program

Pro potřeby krokového motoru a točny byl program následně upraven: 

• Pro krokový motor 28BYJ-48 (15rpm, 100Hz) byly zvoleny tyto parametry: 

•     maximální rychlost 80 kroků/sec

•     počáteční rychlost 20 kroků/sec

•     32 kroků na otáčku

•     převodový poměr 64

•     Řízení bylo zvoleno na poloviční krok (1/2).

• Pro točnu Peco jsem podle vzoru Jana Hlaváčka zvolil 14 stání (28 výjezdů) s tím, že budou vynechány polohy, při kterých dochází k přepínání polarity DCC trakce v kolejích mostu točny (vynechány stání na 5 a 6 pozici). Celkově je pak možno točnu otočit na 12 stání (24 výjezdů), dekodér tak obsadí 12 adres. Programově je samozřejmě možné, počet výjezdů upravit.

• V programu byla přidána možnost ovládat točnu tlačítky. Vstupy pro tlačítka jsou ošetřeny interními pull-up rezistory a spínají se proti GND. Povel od 1. tlačítka přesune točnu o jedno stání vpravo, povel od 2. tlačítka o jedno stání vlevo a povel od 3. tlačítka otočí točnu o 180°.

• Pro manuální ovládání byla přidána možnost signalizace dosažení cílové polohy točny např. pomocí LED.

• Pro točny, které nemají mechanické přepínání polarity v kolejnicích mostu, je přidáno polarizované relé. To je přepínáno podle toho, v jaké cílové poloze se točna nachází. Zde je to určeno podmínkou "if ((stepper1.targetPosition() >= (POSITION_01 * 5)) && (stepper1.targetPosition() < (POSITION_01 * 5 + HALF_TURN_STEPS))){ " Proto je nutné podmínku upravit pro konkrétní točnu a konkrétní rozdělení polarit výjezdů.

• Protože má krokový motor hodně převodů, má i osa převodovky poměrně značnou vůli a pro přímý pohon točny, není tento motor příliš vhodný. V programu je tato vůle ošetřena proměnnou "backlash_gearbox", která určuje, o kolik kroků bude motor přejíždět koncovou polohu (ve směru pohybu točny). Hodnotu této proměnné je možno nastavit i pomocí programování #CV3.

Počáteční adresa (první a výchozí pozice) je v programu nastavena na 51. Hodnotu této proměnné je možno nastavit i pomocí programování #CV1 popř. #CV9. Jak již bylo napsáno, dekodér obsadí 12 po sobě jdoucích adres. Jedna adresa obsluhuje točnu ve dvou pozicích, otočených vůči sobě o 180°. Po zapnutí dekodéru je vyhledána pozice točny, určená hodnotou proměnné "homePosition". Pokud k detekci mostu snímačem nedojde ani po dvojím plném otočení mostu, otáčení se zastaví a dekodér se zablokuje. Jakmile je most snímačem detekován, dojede (vrátí se) do výchozí pozice pro první adresu. Snímač polohy točny je zde umístěn mezi vynechané pozice 5 a 6, proto byl do proměnné zadán počet kroků 767. Musíte si uvědomit, že pozice točny jsou vypočítány makry a výchozí pozice pro první adresu neleží na kroku 0 (zde leží na 146 kroku). Motor se při připojení napájení vždy rozjede daným směrem. U běžné točny to nevadí, ta se může točit stále dokola, u segmentové však hrozí poškození. Pokud se rozhodnete použít tento dekodér pro segmentovou točnu, musí být snímač pozice mostu umístěn do nejzazšího místa dojezdu mostu, aby při zapnutí, nemohl most snímač minout.

Program používá knihovny AccelStepper a NmraDcc.

Mechanická část

Točna byla sestavena podle návodu. Na talíř točny je tavným lepidlem přilepen Hallův snímač. Pod viditelnou úrovní mostu, je mezi kolejnice vlepen malý neodymový magnet ø3x1mm. Protože je použit unipolární snímač, musí být magnet vůči snímači správně pólován. Do osy mostu sestavené točny jsem vlepil kousek kulatiny ø4mm. Na kulatinu je přišroubována pružná spojka, která je druhou stranou přišroubována k ose motoru. Spojka má rozměry ø19x25mm, otvory jsou ø4mm a ø5mm. Držák motoru byl vyroben z pozinkovaného plechu tloušťky 1mm. Plechový držák je přilepen tavným lepidlem na talíř točny. Protože má převodovka značnou vůli, je most přitažen tak, aby bylo otáčení tužší a most neměl tendenci se volně pohybovat.