Circuito per comandare deviatoi in un plastico ferroviario

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Ciao a tutti,
dopo aver realizzato il comando di un treno da Arduino (vedi qui http://forum.arduino.cc/index.php?topic=345263.0) grazie agli aiuti ricevuti nel forum, passo ora al gradino successivo: come comandare i deviatoi (a volte chiamati anche scambi) da Arduino?

Premessa ferromodellistica: il plastico su cui sto lavorando è basato su componenti Rivarossi degli anni 70, e i deviatoi sono tutti motorizzati (senza protezione di fine corsa). Questo esclude l'opzione di stepper motor per movere gli aghi. Il plastico è piuttosto grande e i deviatoi sono circa 80, per cui devo trovare una soluzione poco costosa.

Bene, le bobine dei motori dei deviatoi sono alimentate a 15V AC e assorbono circa 1A. Ogni scambio ha un filo con il neutro, uno per alimentare la bobina che mette il deviatoio in posizione rettilinea ed uno per alimentare la bobina che mette il deviatoi in posizione deviata. Per azionare il deviatoio si applica una corrente di circa un secondo alla bobina che si vuole eccitare, poi si toglie corrente o la bobina finisce per bruciare. Direi che possiamo assimilare il tutto ad un relè bistabile con due bobine e ritenzione meccanica.

Una possibile soluzione sarebbe quella di usare due relè monostabili comandati da Arduino che danno corrente alle due bobine (una alla volta!) e quindi azionano il deviatoio. Però mi servono 160 relè (80 deviatoi per due posizioni), e quindi il prezzo sale troppo.

Ho pensato di alimentare le bobine in CC (nei vari forum garantiscono che si può fare), ma devo comunque mettere per ognuna un transistor, diodo, resistenza ecc e sembra che le bobine non siano poi così contente di ricevere CC se sono state costruite per lavorare in AC... quindi scarterei questa soluzione.

Mi è venuto in mente di utilizzare dei fotoaccoppiatori (costano pochi centesimi l'uno) per mandare la corrente alle bobine, e qui viene il motivo della mia richiesta di aiuto: che fotoaccoppiatore devo usare per non bruciarlo? (Nell'altro post la triste storia di motor driver bruciati perchè avevo sbagliato la scelta delle specifiche... :frowning: )
Se guardo sui siti dei vari fornitori trovo indicazioni tipo "Corrente massima diretta" "Uscita transistor" oppure "Uscita Triac", ma non capisco quali posso usare per far circolare la mia AC 15V 1A senza fare danni.
Potete aiutarmi per favore?

Molte grazie.

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Direi che ...

  1. probabilmente ti servirà qualche multiplexer per avere le 160 uscite digitali che ti occorrono per comandare il SET/RESET di ogni scambio

2.. per pilotare gli scambi, probabilmente chip tipo ULN2068B potrebbero andare bene (pilota sino ad 1.5A per darlington)

Guglielmo

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Guglielmo, grazie per l'aiuto.

Ho guardato il DS dell' ULN2068B e non capisco bene i collegamenti: la corrente alle bobine è alternata, mentre se capisco bene l'ULN prevede di lavorare in CC (non solo nella logica, che quella la capisco).

Mi potresti aiutare a capire meglio?
E secondo te questa è l'alternativa all'uso dei fotoaccoppiatori?

Grazie.

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Rivarossi in alternata ? ? ? :o :o :o

In quegli anni io ho sempre avuto Märklin e, se la memoria non mi inganna, li era tutto in alternata (... ma potrei ricordare male), mentre ricordavo che Rivarossi lavorasse in DC. Mah ... evidentemente la memoria mi inganna ...

Comunque NO, se lavori in alternata ... quelli non vanno bene e, purtroppo neanche i normali fotoaccoppiatori che sono tipicamente per la DC. Ti servono piuttosto dei triak o dei relè a stato solido per corrente alternata ... ::slight_smile:

Guglielmo

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Essendo solenoidi, le bobine degli scambi da 15V in AC le puoi tranquillamente alimentare a circa 9V in DC, anche perche' la breve durata dell'impulso non gli creerebbe alcun problema ...

Per pilotarli, usi i comuni al positivo, cosi anche i finali di pilotaggio sono piu facili da trovare e costano meno.

Pilotandoli a 9V in DC assorbiranno anche meno corrente, quindi dovrebbero bastare gli ULN2803 ... poi li si pilota con una catena di shift register (oppure, dato il numero di registri necessari, e dato che a volte piu di un tot di registri in serie danno problemi, con due o tre catene di shift, ogni catena connessa a pin diversi)

Gli opto (fotoaccoppiatori) li puoi usare per separare elettricamente le logiche dai comandi, se proprio e' necessario, ma non ci piloti direttamente le bobine, non possono darti cosi tanta corrente ...

80 scambi sono un plastico mica male ... quant'e' in metri quadri e segmenti di circuito ? :wink:

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Grazie amici per l'aiuto!

Il plastico è 6,85 mt per 4,2. Non è mio, ma di una associazione che mi ha chiesto di aiutarli a rimetterlo in funzione. Era stato tagliato in 7 pezzi e smontato, accantonandolo in un magazzino per anni. Nel 2010 hanno rimontato il tutto, ma tutti i fili e i contatti erano persi. Al momento ho rimesso in funzione tre circuiti con sistemi di blocco automatici basati su relè Fleischmann, per un totale di 9 treni circolanti (2 in un anello, treno in un altro con binario di sosta, e 4 con doppie stazioni e sosta nel terzo). Ho fatto un intervento di restauro conservativo, usando tutti materiali originali dell'epoca (1970). Ora ho una quantità enorme di binari di smistamento (8 + 8 + 3 + 7 + piattaforma girevole) che sono abbandonati ed è lì che volevo introdurre una novità con la guida attraverso Arduino.
L'idea è di far girare locomotive di manovra avanti ed indietro fra i diversi binari, componendo treni vari. Per questo ho bisogno di far partire, arrestare e tornare indietro motrici. Poi devo far muovere i deviatoi secondo alcune logiche, e questo thread è relativo a quel movimento.
Detto questo sul plastico...

Se uso CC per le bobine posso sfruttare una delle soluzioni che mi suggerite o avrò comunque problemi di amperaggio? Usando la CC potrei evitare i fotoaccoppiatori, ma ancora dai DS non mi è chiaro come collegare gli ULN.
Non è che riuscite a postare uno schema esemplificativo? :sweat_smile:

Grazie molte di nuovo!

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Etem,
ho trovato questo articolo http://www.mcmajan.com/mcmajanwpr/?p=1122 che mi spiega come usare l'ULN2803 e gli shift register. Ora faccio un po' di prove e torno a chiedere aiuto se mi blocco da qualche parte.

Gpb: ricordi bene che RR gira in continua, ma nei suoi trasformatori ha sempre avuto anche le uscite in AC per scambi, segnali ecc. Per inciso anche io sono nato e cresciuto Marklin, ma ora con questa profonda immersione nel ferromodellismo in CC ne apprezzo le possibilità, che sono superiori a quelle delle tre rotaie, specie quando si va su circuiti complessi.

Grazie ancora e a presto, e come al solito una volta raggiunto l'obiettivo riporterò una breve descrizione di come ho fatto.

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Usando la continua, avresti meno corrente attraverso le bobine, perche' basterebbe una tensione minore. ma comunque dato che si tratta di solenoidi, e credo abbastanza vecchi, la prima cosa che ti consiglierei di fare e' usare un'alimentatore variabile, partendo da 8V, ed usando uno scambio che sai gia che funziona, controllare a quale tensione gli scambi si muovono correttamente, cioe' fanno un bel movimento veloce senza incepparsi a meta' ... poi si usa un volt in piu, che male non fa essendo pilotati ad impulsi, e compensa anche la caduta sui driver ... sarebbe anche interessante vedere che corrente assorbono, se l'alimentatore ha l'amperometro, oppure usando un tester in serie, in modo da avere un'indicazione pratica ...

Seconda cosa, ma sono sicuro che ci avevi gia pensato anche tu, una volta trovata la tensione giusta in CC, controllare tutti gli scambi uno per uno per vedere che funzionino tutti ... magari lasciando l'amperometro nel circuito, in modo da poter vedere anche se c'e' qualche bobina che si era "cotta" ed era andata parzialmente in corto (magari funzionerebbero lo stesso, ma assorbendo troppa corrente e rischiano alla lunga di danneggiare qualcos'altro)

A quel punto, per il pilotaggio diventa abbastanza facile, se gli scambi hanno gia un morsetto comune, lo si collega al positivo, ed i due morsetti dei due solenoidi vanno ciascuno ad un'uscita (quindi fondamentalmente con ogni ULN2803 potresti pilotarci 4 scambi ... non servirebbe aggiungere tutti i diodi di ricircolo alle bobine, perche' gli ULN li hanno gia integrati, basta ricordarsi di collegare tutti i pin 10 degli ULN al positivo ... ovviamente, al positivo che alimenta i solenoidi, NON a quello delle logiche ;))

Quello schema o uno qualsiasi degli altri gia postati qui in passato, non importa molto ... piuttosto, dovendo pilotare 160 solenoidi, ci sara' da provare se una catena cosi lunga di registri puo causare problemi (in alcuni forum avevo letto qualcosa riguardo al fatto che catene piu lunghe di 6 o 7 registri causavano problemi, e tu dovresti usarne 20 in cascata, per di piu pilotandoli con coppie di comandi per ogni azione (uno shiftout per abilitare ed uno per disabilitare, per dare gli impulsi, altrimenti le bobine friggerebbero rimanendo sempre attivate ...)

Ci sarebbe, e' vero, una possibilita' "alternativa" per generare gli impulsi, sfruttando i pin OE degli shift register, pilotandoli per un secondo con un pin extra dopo aver impostato le uscite con gli shiftout (in modo da far abilitare le uscite attivate solo per un secondo senza doverle poi azzerare per spegnerle ... sarebbe anche un sistema piu sicuro, perche' se lo shiftout desse un dato sbagliato, un'uscita potrebbe rimanere alta e bruciare il solenoide, mentre con questo sistema il rischio non ci sarebbe)

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Ciao,

al posto degli shift register, forse potresti prendere in considerazione gli I/O expander I2C.

Gli MCP23017 hanno 16 canali e tre piedini di indirizzamento che ti permettono di metterne fino a 8 sullo stesso bus. A te ne servirebbero solo 5 e quindi ce la fai.

In realtà costano circa il doppio dei 74HC595 ma poiché te ne servono la metà, il prezzo finale della realizzazione sarà praticamente lo stesso.

Ciao.
Vittorio

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Molte grazie Etem; molte grazie Vittorio.
Ora faccio alcune prove poi posto il risultato.

A presto.

Aldo

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vittorio68:
....A te ne servirebbero solo 5 e quindi ce la fai....

Ehm, no, 80 scambi sono 160 solenoidi, quindi glie ne servirebbero 10 ... :wink:

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vero... mi era sfuggito il fatto che ogni deviatoio era comandato con 2 solenoidi

Si potrebbero allora utilizzare i PCA9655. Sempre 16 canali e 3 bit di indirizzamento ma è possibile configurare fino a 64 devices sullo stesso bus I2C per un totale di 1024 I/O.

Mi sono meravigliato che con 3 bit di indirizzamento si potessero indirizzare 64 devices poi ho letto sul datasheet che ogni bit può essere collegato a VCC, GND, SCL, SDA.

Ovviamente in questo caso il costo sale...

Ciao.
Vittorio

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Mi era venuta pure un'idea cattiva, ma sarebbe "troppo" cattiva ... voglio dire, dato che il plastico e' vecchio e si cerca di restaurarlo usando il piu possibile materiale vecchio, perche' non fare tutti gli stadi di comando con le vecchie logiche ? ... 74HC154 per i demux (piu alcune porte per poterne pilotare 10 con 8 pin, piu un pin di enable per l'impulso), gli ULN c'erano gia quindi si potrebbe usarli, stampatone in bachelite (magari con 160 led rossi da 3mm vecchio tipo :P), Arduino nascosto per non far vedere che c'e' (:P) ... naah, davvero troppo cattiva ... :stuck_out_tongue: :smiley: