Programador PIC

Llevaba unas cuantas semanas sin realizar ninguna nueva entrada en el blog. Las fiestas de Navidad, el exceso de trabajo en la vuelta... y ademas ahora intento recuperar la forma física Y he vuelto hacer un poco de deporte. Las navidades hice un pedido de componentes electrónicos para poder montar las placas que me faltaban. Hace tiempo que tengo los componentes electrónicos pero como las placas tienen un microcontrolador PIC estaba necesitado de un programador PIC. Las alternativas eran construirse uno, no son necesario muchos componentes incluyendo el zócalo especial ZIF (Zero Insertion Force), pero como no tengo demasiado tiempo había pensado en comprar alguno con USB. Después de buscar por Internet he encontrado un fabricante en Malasia que tiene buena pinta y el precio no es demasiado elevado. Hice el pedido 3 semanas atrás, más o menos, y ahora estoy a la espera de que me llegue. En cuanto lo tenga aquí podre construir las placas que me faltan y realizar pruebas con el TC software de control en versión demo. De esta forma podre ver que mas necesito antes de hacer el dimensionamiento final para ver cuantas placas necesito y de que tipo.

Driver Module

Mientras aprendo a programar el Arduino para modificar el programa que controle el motor del puente giratorio, he gastado un poco de tiempo en el circuito de control de los desvíos y lo he acabado de montar este fin de semana. Ahora lo estoy cableando para comenzar las primeras pruebas. Ya he explicado anteriormente que mis conocimientos de electrónica son básicos. Por ese motivo he buscado circuitos electrónicos que esten ya diseñados y que se vendan en forma de Kit, porque tampoco tengo tiempo, ni deseos de dibujar, crear un fotolito y fabricarme las placas de circuito impreso.

HDL es el proveedor que encontré en Bélgica y cumple con mis requerimientos. Ofrece circuitos electrónicos en forma de kit, de hecho solo le he comprado las placas de circuito impreso, en este caso para este módulo cuesta 5 Euros. Estas placas de circuito impreso ofrecen una alta calidad, las placas son perfectas y están hechas en fibra de vidrio verde, con todos los agujeros mecanizados y metalizados en su interior. En la parte de los componentes esta serigrafiado para su correcta inserción y el precio es muy bueno en relación a lo que ofrece. A mi me gustaron porque el mismo los ha implementado en su maqueta, se adaptan al bus Loconet y ofrecen un gran abanico de posibilidades de conexión con diferentes elementos que puedas tener en tu maqueta.

El resto de componentes electrónicos los he comprado aquí, aunque no he encontrado un tipo de conector especifico que es donde se conectan los desvíos, que tendré que comprarlo por Internet.

El esquema eléctrico del circuito es el siguiente. 

Como se puede observar cada transistor conmuta una bobina del desvío. El circuito de potencia esta aislado del circuito de control por medio de los opto-acopladores. La placa que controlará estos desvíos no la he fabricado todavía, por lo que para las pruebas voy a usar unos pulsadores como sistema de control, aunque estoy pensando en colocar al Arduino para enviar las señales de conmutación. Creo que voy a necesitar para la estación oculta quince o dieciséis desvíos. No he terminado el diseño definitivo pero estaré muy cerca de ese número. 

Cada placa de este tipo puede controlar dos desvíos, con lo que voy a necesitar unas nueve o diez placas. Cada placa debe de costarme alrededor de 8 Euros, aun no he calculado los costes de envío a lo mejor cuestan un poco menos pero el precio final estará entorno a ese precio. El coste total es realmente asequible teniendo en cuenta que estoy hablando del control de unos veinte desvíos. Para no aburrir al lector con todos los detalles del módulo electrónico dejo aquí el PDF del creador del circuito. Se puede descargar en el apartado de descargas de esta página. Como se podrá observar con pequeñas modificaciones el mismo circuito sirve para controlar otro tipo de dispositivos.

Paso a Paso

Estoy realizando mis primeros pasos con un motor paso a paso. Tengo la idea de construir un puente giratorio dentro de la estación de Brohl. El lugar exacto aun no esta decidido donde va a ir colocado. Como estoy jugando con Arduino, me he comprado un motor paso a paso para empezar a desarrollar el proyecto.

Cuando consiga tener construido el motor con su electrónica de control, entonces pediré el puente giratorio de Peco para escala N referencia NB-55. Tendré que adaptarlo para la escala Z y para usar vía code 40, pero no creo que tenga ningún problema en la adaptación.

Para realizar el control del motor PaP, he seguido los ejemplos del código fuente en la pagina oficial de Arduino donde usan un circuito integrado L293D.

He montado un prototipo con este chip y una pequeña fuente de alimentación. No ha sido nada complicado y enseguida he conseguido hacerlo funcionar. Ahora estoy modificando el código fuente para añadir un potenciometro que controle la velocidad del motor, un pequeño interruptor para cambiar el sentido de giro y por ultimo un pulsador que me permitirá el stop/arranque del motor. Cuando tenga el código fuente listo, lo colocaré en el blog por si alguien quiere reutilizarlo.

Open-Hardware

A veces pienso que este hobby es como la Matrioska, la muñeca rusa que contiene en su interior otras muchas muñecas, porque pienso que podemos hacer múltiples disciplinas diferentes entre ellas y normalmente nada tienen que ver. Ahora estoy en la fase de aprender mas sobre el control de los diferentes dispositivos que componen una maqueta, desde las señales, desvíos,sensores de todo tipo, motores etc. Como siempre que busco en el mercado veo que existen una gran cantidad de posibilidades y de formas de hacerlo, pero manteniendo mi filosofía de costes reducidos, complejidad mínima y estándares abiertos busco en el mercado los “cacharros” que entiendo siguen esta línea. Con estas premisas he encontrado un nuevo juguete que ya ha caído en mis manos. Empece a oír hablar de Arduino en el blog de un compañero bloguero. Entonces comencé a buscar información en Internet sobre este “artilugio”. La verdad es que me gusta “cacharrear” con componentes electrónicos, aunque mis conocimientos electrónicos no son muy grandes, pero siempre he creído que con un poco de voluntad se puede aprender todo, o al menos intentarlo. Arduino es una placa de bajo coste con una serie de entradas y salidas analógicas, digitales y PWM (Modulación por ancho de pulsos)

Este dispositivo es Hardware Open Source. Esto significa hardware libre sin licencia que puedes usar sin tener que pagar a ningún desarrollador si quieres usarlo en alguna de tus creaciones. Arduino es una plataforma electrónica abierta para la creación de prototipos basada en un hardware y software libre llamado opensource. Puedes crear cualquier cosa que este en tu imaginación sin necesidad de grandes y profundos conocimientos en microcontroladores, tampoco es necesario conocer un lenguaje de desarrollo de bajo nivel, ni necesitas construir placas entrenadoras para el desarrollo, etc. Desde el minuto uno en el momento en que lo conectas al Ordenador por el cable USB ya empiezas a desarrollar. Quizas este punto es lo que lo a hecho tan popular y ya existen un elevado numero de personas en todo el mundo utilizando esta placa, y la comunidad crece dia a día Esto permite disponer de una enorme cantidad de código fuente que puedes reutilizar para tus propios proyectos.

La mayoría de las placas Arduino se conectan al ordenador mediante USB y se programan en el lenguaje de programación Arduino, basado en Wiring. Es muy similar al C++. No obstante, no necesitas apenas nociones de programación para comenzar a practicar con el Arduino. Yo ya he realizado un par de ejemplos simplemente conectando unos leds a la protoboard y cargando el software vía USB en la placa de Arduino.
Inicialmente quiero utilizar Arduino para controlar la estación oculta, pero me gustaría integrarlo en mi LAN Loconet para poder gestionarlo con el software TC. Dentro de la estación oculta me gustaría poder controlar todos los sensores en las vías y quiero poder activar los desvíos según la ocupación que he leído previamente con los sensores de las vías. La idea es obtener una estación oculta totalmente automatizada sin control manual y gestionar las entradas y salidas con el software TC.

Las plataformas Arduino están basadas en los microcontroladores Atmega168 o en el ATmega8, chips sencillos y de bajo coste que permite el desarrollo de múltiples diseños.
Como he explicado al ser open-hardware, tanto su diseño como su distribución es libre. Es decir, puede utilizarse libremente para el desarrollo de cualquier tipo de proyecto sin haber adquirido ninguna licencia
El paso de integrarlo en la LAN Loconet me parece mas ambicioso, aunque ya he encontrado en Internet código fuente de algunos desarrolladores americanos que en su día empezaron a hacer sus pruebas. Voy a intentar pedirle ayuda vía Email a ver si consigo desarrollar mi propio código fuente que también será código libre y que podrá compartir toda la comunidad. De esta forma podría incluir dentro de la LAN Loconet el pequeño Arduino y lo manejaría desde la central digital.

Electrónica de control

Ahora que tengo el diseño de la estación oculta bastante avanzado, es necesario pensar en los componentes de control para esta estación. Mi idea inicial siempre ha sido tener un software de control para todas las partes que componen la maqueta. Como no tengo tiempo para escribir el código de mi propio software de control, ni tampoco los conocimientos necesarios, creo que la mejor opción es pensar en adquirir el software escrito ya existente. Uno de los mejores programas de control dentro del modelismo ferroviario, dicen que es el Rolls Royce de los programas según los entendidos, y según algunos foros consultados en Internet. Es el Train Controller, de un fabricante alemán. TC tiene una interfaz sencilla y potente y parece que se puede conectar con un gran número de centrales digitales.

Existe un foro CTMS, que visito regularmente y donde hay una gran cantidad de usuarios expertos en TC que comentan de forma regular sus experiencias con este paquete de software. Sus impresiones son muy favorables. En la web del fabricante nos podemos bajar una versión demo que funciona solo durante 15 minutos, pero que puede ser suficiente para una primera toma de contacto. La venden en tres sabores, bronce, plata y oro. Cada una de ellas con una serie de funcionalidades diferentes. Tendremos que ver cual es la mas idónea para mi maqueta.

Ademas de este paquete de soft también existen otros muchos software de control. Entre ellos y con un proyecto basado en código abierto (Open Source) podemos destacar JMRI. Utilizan Java como lenguaje para su desarrollo y también parece interesante, tendré que realizar algunas pruebas.

Voy a empezar como primer paso construyendo un escenario básico, de hecho el ovalo que tengo le voy añadir un par de desvíos y creo que sera suficiente para comenzar a hacer pruebas, a todo esto le podría añadir mi central digital, junto con los interfaces para conectar el PC a la central digital, la electrónica de control para los desvíos y quizás algunas señales. Todo en el pequeño circuito de prueba que tendré que ampliar. La idea es aprender la electrónica y el software en este circuito antes de llevarlo a la maqueta final.

Mi central digital es Digitrax y utiliza un bus llamado Loconet. Loconet es una LAN (Local Area Network) peer to peer. Esta LAN es simple y diseñada para un gran volumen de trafico. Existen muchos componentes electrónicos para conectar a esta red de forma comercial, pero yo buscaba componentes en forma de kit, o también llamados DIY (Do it Yourself) hazlo tu mismo. Encontré en Internet mucha información para construir tus propios circuitos electrónicos que puedes conectarse a la red Loconet. El LocoIO fue uno de los primeros construido por John Jabour y que se utiliza como Interfaz de E/S entre la central digital y diferentes dispositivos a controlar, como por ejemplo un desvío, señales etc, este circuito lo encontré también mejorado en la pagina de un autor belga HDL que ademas tiene muchos otros circuitos pensados para diferentes tareas. En esta pagina es donde he comprado todas las placas PCB y es por donde voy a comenzar a montar los componentes necesarios para el control. PDF

El primer circuito que voy a construir es el Driver Module que me servirá para controlar los desvíos de Marklin. Inicialmente utilizaré un pulsador para enviar las ordenes de conmutación hacia este circuito. Existe la posibilidad de construirlo en dos versiones, Voy a construir las dos versiones para hacer pruebas y ver cual es la mas conveniente y el que mejor se adapta con la estación oculta que tendrá unos 15 desvíos. Cada placa puede controlar 2 desvíos, con lo que necesitare al menos unas 8 placas. No he calculado el coste de los componentes electrónicos, pero no parece muy caro, creo que con un 3 euros sera suficiente por placa. Si este circuito funciona la siguientes placas a construir son el LocoIO y el LocoBuffer.