Embedded Files
Progetto originario
Il progetto originale si basa su due librerie per Arduino, la LocoNet e la XpressNet master che potete trovare open source sul web. Queste librerie sono la base per potersi interfacciare con questi due bus di comunicazione tra la centrale e le sue periferiche. Il terzo ingrediente e' la specifica di Roco con il protocollo Z21 su LAN, che permette di decodificare tutti i messaggi inviati a questa centrale. Per la costruzione della centrale non e' fondamentale conoscere questi concetti di base, ma se qualcuno vuole approfondirli puo' aprire i links. Il sito di Philipp Gahtow che riporta i concetti di base della centrale e la sua implementazione non e' molto ricco di informazioni, inoltre e' scritto meta' in tedesco e meta' in inglese il che rende tutto abbastanza difficile da decifrare.
L'interfaccia XpressNet e' implementata con il trasceiver RS485 (IC1), connesso direttamente ad una seriale del microcontrollore. Inoltre e' presente anche la parte "master" cioe' quella che permette di collegarsi ad un booster come il Roco 10761/10764 (nella presa "master") per avere un DCC a 3 Ampere in modo abbastanza economico. Da notare che il segnale DCC dalla centrale al booster e' portato attraverso il pin 1 del connettore J2 (transistor T1 e T2 che implementano un "AND" logico per poter fermare la generazione del segnale stesso attraverso il segnale GO/STOP) mentre il segnale di cortocircuito e' riportato dal booster verso la centrale attraverso il pin 6 del connettore e relativo transistor T4. Altra particolarita' e' che il booster alimenta la porta XpressNet (pensate al Multimaus che e' alimentato dal booster Roco 10764) invece dello standard (vedi connettore J1) dove la centrale alimenta i dispositivi connessi sul bus XpressNet.
L'interfaccia LocoNet e' implementata in modo basico usando direttamente le caratteristiche dell'ingresso del microcontrollore, senza aggiungere nessun comparatore sul segnale d'ingresso. Il pull-up con il generatore di corrente (transistor T3 e T4) e' escludibile con il jumper JP2 in modo da poter collegare questa centrale come slave sul bus di un'altra centrale LocoNet (ad esempio Intellibox). Il jumper JP1 permette di alimentare il bus LocoNet (se chiuso) per collegare direttamente dei decoder LocoNet o dei moduli di occupazione tratte. Sullo stesso schema si trova anche l'interfaccia S88, implementata direttamente con i pin del microcontrollore, senza nessun buffer.
Il booster di potenza interno e' basato sul componente L6203 di ST Microelectronics. Sono presenti due ingressi DCC in modo da poter tenere le due uscite entrambe basse e generare così il cutout da 500us necessario per la comunicazione bidirezionale dei decoder (RAILCOM). Il disaccopiamento del binario di corsa rispetto a quello di programmazione e' realizzato attraverso un rele meccanico. Il componente di potenza puo' erogare fino a 5 Ampere, il che lo rende sufficiente per piccoli plastici, ma bisogna sempre considerare che il problema dell'uso continuativo e' riuscire a smaltire il calore generato durante l'uso. E' necessario quindi un dissipatore + ventola di raffreddamento di dimensioni opportune. Inoltre è presente anche il circuito con il rilevatore del loop di corrente per la comunicazione bidirezionale dai decoder (RAILCOM).
La centrale può essere connessa in modo molto versatile al plastico. Si possono collegare sia palmari LocoNet (FRED & DAISY) che XpressNet (Lokmaus & Multimaus). La ethernet LAN può essere portata direttamente al PC (per poter interfacciare tutti i piu' comuni software di gestione del plastico) oppure al router WiFi di casa per poter comandare il plastico con l'APP Z21 da smartphone. Alla rete LocoNet si possono collegare i moduli occupazione tratte oppure in alternativa si possono usare i moduli di retroazione S88 attraverso il connettore a standard S88N. Il booster esterno 10764 e' collegabile attraverso il connettore "master" mentre al connettore "slave" si può collegare un MultiMaus o un LokMaus.
La connessione dei circuiti riportati in questa pagina si può osservare nella realizzazione prototipale della centrale. Questa è basata sulla scheda Arduino Mega (con microcontrollore ATMEGA2560) e il suo Ethernet shield con il chip di interfaccia LAN W5100 (le due schede poste sopra tutte le altre). Il resto dei circuiti è implementato su un millefori e collegato ad Arduino attraverso il connettore a spadini con passo 2,54 mm tipico di Arduino. Questo tipo di realizzazione è alla portata di qualsiasi hobbysta ma sicuramente la quantità di connessioni da fare e i componenti da trovare online non la rendono approcciabile da tutti. Per iniziare a fare delle prove con Arduino sembra comunque un ottimo banco di test. Nella pagina del sito si trovano anche altre implementazioni molto curate e professionali.
La parte di firmware da programmare sul microcontrollore si trova in un'altro sito web, accessibile a questo link. La versione attuale e' la 4.98 che implementa le seguenti funzionalità (usando il micro ATMEGA2560):
Interfaccia LAN con protocollo UDP su IP 192.168.0.111 (modificabile da browser)
Controllo della tensione di alimentazione, corrente erogata e temperatura degli elementi di potenza, tutto riportato su display OLED.
Funzioni comandabili in DCC da F0 a F68
2048 Accessori comandabili in DCC
Supporto per i dispositivi muti-aspetto (fino a 32767 aspetti)
Lettura dell CV su binario di programmazione e sul binario di corsa con RAILCOM
Versione XpressNet implementata 3.6
LocoNet con controllo dei palmari FRED e DAISY
Supporto F0 - F28 con palmari LocoNet
Supporto client-mode per collegarsi ad una centrale che gestisce gli slot per le loco
Programmazione delle LNCV attraverso APP Z21
Interfaccia Booster per LocoNet (LocoNet B)
Numero di moduli S88 collegati modificabile da browser
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