de Multifunctionele DCC decoder voor servo s en accessoires met Arduino voor iedereen

Transcriptie

1 Multifunctionele ARduino dcc DECoder de Multifunctionele DCC decoder voor servo s en accessoires met Arduino voor iedereen (met een DCC centrale) Auteur: Nico Teering September 2016 Mardec versie: 3.0 Document versie: 3.0c Info: MARDEC@Ziggo.nl.

2 Algemeen Inleiding... 4 Waarom een Arduino?... 4 Alle MARDEC mogelijkheden op een rijtje... 5 De hardware... 6 DCC circuit... 7 Relais... 7 Software... 8 Aansluitschema MARDEC... 9 Het configureren van de MARDEC De commando s P-Commando (Pin) T-Commando (Test) M-Commando (Move speed) D-Commando (document) R-Commando (Reset) E-Commando (Exit) Terug naar Configuratie BELANGRIJK (min) Commando (plus) Commando Commando C-Commando (Change) I-Commando (Invert) F-Commando (Frog point = puntstuk) A-Commando (Address, ook voor accessoires) N-Commando (Number, ook voor accessoires) T-Commando (Test) M-Commando (Move speed) D-commando (document)

3 <enter>-commando M-Commando (Mode) H-Commando (High) L-Commando (Low) R-commando (Rise) F-Commando (Fall) Overige commando s Opstarten Afsluiten Logging Documenteren Configureren volgende decoders Upload scripts Instellingen configuratie scherm (Putty) Arduino Pro Mini Meerdere MARDEC s tegelijk configureren Relaismodules Release history DOWNLOAD HIER DE MARDEC SOFTWARE DCC library and sample coding provided by Mynabay. The source code, or any part of it, and the Mardec.hex file may NOT be used in any commercial product. Nor it may be modified in any private project without informing the author. Please mail MARDEC@ziggo.nl if you have any comment, questions or suggestions for improvement on this program. 3

4 Inleiding Het gebruik van een Arduino microcomputer in de modelspoorbouw is bij velen wel bekend. Echter het daadwerkelijk zelf toepassen is voor de meesten een brug te ver. Het programmeren of het doen van eenvoudige aanpassingen in een programma wordt toch als een groot probleem gezien. Daardoor blijft de Arduino het domein van een zeer beperkte groep met wat meer technische kennis. Dat is jammer, want met de Arduino kun je heel je modelspoorbaan goedkoop automatiseren. Om de Arduino voor iedereen bereikbaar te maken heb ik daarom een programma gemaakt voor een multifunctionele DCC decoder op basis van een Arduino(MARDEC). Met de MARDEC kunnen zowel servo s voor wisselaandrijving als overige accessoires worden bediend. Met MARDEC is het niet meer nodig om zelf nog maar één letter Arduino-code te schrijven. Net als bij iedere andere DCC decoder moet ook de MARDEC nog wel geconfigureerd worden. Dit configureren wordt meestal ten onrechte programmeren genoemd. Om spraakverwarring te voorkomen gebruiken we de term programmeren voor het schrijven van de Arduino-code en de term configureren voor het uitvoeren van het programma. Bij dit configureren worden de servo s en accessoires ingesteld. De MARDEC werkt in twee verschillende toestanden. In de configureerstand kunnen de servo s/accessoires worden ingeregeld middels één-letter commando s vanaf het toetsenbord. Hierbij communiceert de MARDEC via een USB-kabel met de computer. Hier zijn dus geen DCC signalen voor nodig. Middels een specifiek commando ( E ) wordt overgegaan naar de bedrijfstoestand. In de bedrijfstoestand worden de servo s en accessoires aangestuurd met het DCC signaal. Er is dan geen USBkabel meer nodig Waarom een Arduino? De belangrijkste reden is de prijs. Reken even mee: Een (kloon)arduino kost maximaal 3,00 zonder USB kabel. Een servo (SG92R) kost ongeveer 2,30. Twee relais voor puntstukpolarisatie inclusief aansturing middels optocoupler kosten ongeveer 1,50. Dupont aansluitkabel voor 1,00. Extra losse componenten voor het verwerken van het DCC signaal kosten 2,00. Voor 9 wissels met puntstukpolarisatie kost dat: 3,00 + 9x 2,30 + 5x 1,50 + 1,00 + 2,00 = 34,20. Dat is dus ongeveer 3,80 per wissel inclusief servo s en relais. Alle software is gratis. Daar kan geen één commercieel product tegenop. Voor 12 wissels zonder puntstukpolarisatie kost het 2,80 per wissel inclusief servo. Een andere reden is het gemak waarmee alles geconfigureerd kan worden. Dat gebeurt geheel interactief en er is geen DCC-centrale voor nodig. De installatie van alle software is zeer gebruiksvriendelijk. Hierbij wordt alle vereiste software in één keer geïnstalleerd. Ook het uploaden van het decoder programma naar de Arduino gaat bijna geheel automatisch. Zie hiervoor de installatiehandleiding. ArCoMoRa De Arsigdec maakt deel uit van het ArCoMoRa concept. Dat staat voor Arduino Controlled Model Railway. Ook de Arsigdec maakt hier deel van uit. In de toekomst komt er ook nog de ArLoco, een configureerbare Loconet terugmeld module met Arduino, bij. Ook de ASAR zal hierin worden opgenomen. 4

5 Alle MARDEC mogelijkheden op een rijtje De MARDEC decoder kent de volgende mogelijkheden: Aansturen van maximaal 12 servo s t.b.v. wisselaandrijving zonder puntstukpolarisatie of maximaal 8 servo s met puntstukpolarisatie. De puntstukpolarisatie wordt gerealiseerd middels een extern relais. Het op 10 manieren aansturen van accessoires, waaronder aansturing van wisselspoelen en variabele PWM aansturing. Interactief, via beeldscherm en toetsenbord dus, configureren van de servo s en accessoires. Dat is geheel onafhankelijk van de gebruikte DCC centrale. Hierbij is de Arduino software NIET nodig. Van iedere servo apart kan de begin- en eindhoek op de graad nauwkeurig worden ingesteld. Een willekeurig DCC adres (1-2048) toekennen aan iedere servo of accessoire. Dus niet noodzakelijkerwijs opeenvolgende adressen. Iedere servo (max. 8) kan worden gekoppeld met een relais voor puntstukpolarisatie. Bij het verdraaien van de servo zal, halverwege de verdraaiing, dit relais worden omgezet. Voor iedere servo kan een aparte draaisnelheid worden ingesteld. Hierdoor kunnen servo s makkelijker voor andere doelen worden gebruikt dan alleen wisselaandrijving Een test optie. Hierbij gaan alle servo s twee maal heen-en weer gaan en worden accessoires geactiveerd. Vastleggen van inversie. Hiermee kan worden ingesteld of een wissel bij bv een verdraaiing naar de kleinste hoek rechtdoor of afbuigend moet worden gezet. Dit is nodig omdat de servo op meerdere manieren gemonteerd kan worden. Een documentatie optie waarmee alle instellingen worden getoond. Het toekennen van een administratief nummer aan iedere servo/accessoire. Een reset optie waarbij alle instellingen uit het geheugen van de MARDEC verwijderd worden. Instelbare default snelheid van de servo arm (5-50 ms. per graad). Terug naar configuratiestand door aansluiten USB-kabel en ingave van C -commando. Mogelijkheid tot correctie van de adres offset bij Roco centrales (MM, z/z21) Accessoires kennen de volgende opties: 1. Single steady. Hierbij is n pin permanent hoog of laag afhankelijk van de aansturing. 2. Double steady. Zelfde als single steady, echter een tweede pin heeft de omgekeerde waarde. 3. Single flashing. Hierbij gaat een pin afwisselend hoog(aan) en laag(uit). De aan -tijd en de uit-tijd zijn afzonderlijk instelbaar. 4. Double flashing. Zelfde als single double, echter een tweede pin heeft de omgekeerde waarde. 5. Single one shot. Hierbij gaat een pin een korte instelbare tijd even hoog als de aansturing van laag naar hoog gaat. 6. Double one shot. Hierbij gaat een pin een korte instelbare tijd even hoog als de aansturing van laag naar hoog gaat en een andere pin als deze van hoog naar laag gaat. Hiermee kunnen dus ook wisselspoelen aangestuurd worden. 7. Analoge (PWM=Pulse Width Modulation) aansturing. Hierbij gaat een pin, in een apart instelbare tijd, van 0 tot een instelbaar maximum (max. 255) als de aansturing van laag naar hoog gaat en weer terug naar 0 in een apart instelbare tijd als de aansturing van hoog naar laag gaat. 8. Flicker mode. Hiermee kun je een aangesloten led laten flikkeren. Met geschikte leds kun je bv. vuur of een laslicht simuleren. 9. Random on/off. Hiermee kun je een aangesloten led voortdurend aan en uit laten gaan. De aan en uit tijden worden willekeurig (random) bepaald tussen twee instelbare grenzen.(2-500 sec.) 10. Disco lights. Hiermee kun je een led random snel aan- en uit laten gaan tussen twee instelbare grenzen. ( millisec.) Een help optie toont alle commando s voor het configureren. Een log-optie waarmee alle configuratiesessies worden bewaard. Onafhankelijk van gebruikte busstructuur (LocoNet, S88 e.d). De aansturing is echter specifiek voor DCC. 5

6 Wat heb je nodig? De hardware Op de eerste plaats uiteraard een Arduino UNO, Arduino Pro Mini, Arduino Mega2560 of Arduino Nano In deze handleiding gaan we verder uit van de Arduino UNO (figuur 1) Een Arduino is een microcomputer met een heleboel aansluitingen. Deze worden pinnen genoemd. Deze zijn genummerd op de printplaat. Aansluitpinnen Voor de MARDEC decoder gebruiken we maximaal 16 van deze pinnen. Op deze pinnen kunnen direct servo s, relaismodules (zie verderop) en leds (met voorschakelweerstand van 330 ohm) worden aangesloten. Een Arduino pin heeft een uitgangsspanning 0 of 5 volt en kan maximaal 40 ma verwerken. Voor accessoires die meer stroom vragen (zoals b.v. motoren, wisselspoelen en led strips) is een extra versterkingstrap noodzakelijk. Voor analoge toepassingen zijn er 4 pinnen waarop een blokspanning kan worden gezet met een variabele pulsbreedte. USB aansluiting 9-12 volt voeding Ze worden aangesloten middels Dupont kabels. Daarbij worden de kabelpinnen in de zwarte connectoren gestoken. De kabels zijn verkrijgbaar in diverse lengtes en aansluitcombinaties (M-M, M-V, V-V) Links zie je de USB aansluiting. De Arduino wordt van stroom voorzien vanuit deze USB kabel. De USB aansluiting is nodig om het programma naar de Arduino te kopiëren. Ook is hij nodig om te communiceren met de computer bij het configureren. Als er geen USB kabel is aangesloten moet de voeding komen via de andere zwarte aansluitbus (power jack). Hierop kan een spanningsbron van 7-12 Volt gelijkspanning op worden aangesloten. De Arduino maakt hier zelf een gestabiliseerde 5 volt spanning van. Beide aansluitingen kunnen tegelijk worden gebruikt. Voor de servo s gebruiken we alleen de pinnen 3 t/m 12, A0(=14) en A1(=15). Voor de relais gebruiken we de pinnen 3 t/m 12 en A0 t/m A5 (=14 t/m 19). Op een pin wordt of een servo of een relais aangesloten. Op de Arduino zien we ook een aantal pinnen met de tekst Power. Hier vinden we twee 5 volt pinnen (output), twee GND aansluitingen en een Vin pin. In plaats van de power jack kan ook de Vin-pin worden gebruikt om de Arduino van voedsel te voorzien. Sluit dus geen 5V aan op de 5V pinnen. TIP: Bestel een Arduino inclusief een, doorgaans wat korte, USB kabel. Bij plaatsing onder de baan laat je deze kabel in de Arduino zitten en leg je het andere eind naar de rand van de baan. Om de configuratie te wijzigen verbind je deze kabel, middels een wat langere kabel met de PC. Je hoeft dan niet onder de baan te kruipen voor het insteken van de kabel. 6

7 DCC circuit Als tweede is er een klein beetje elektronica nodig om het DCC signaal geschikt te maken voor de Arduino. Het IC 6N137 is een snelle optocoupler waarmee het DCC-signaal wordt doorgegeven aan de Arduino De benodigde 5 volt kan direct op een 5V pin van de Arduino worden aangesloten. Pin 6 van het IC word verbonden met pin 2 van de Arduino. Deze extra componenten moet je zelf op een montagebordje solderen. Ook is er een opzetprint (shield) ontwikkeld voor deze schakeling. Hierop kan de tevens de voeding voor de Arduino geplaatst worden. Ook bevat de print een 5V voeding (max. 1 Amp) die o.a. voor relais, leds en servo s kan worden gebruikt. Voor servo s wordt echter een externe voeding aangeraden. Deze print kan besteld worden door een mail te sturen naar MARDEC@Ziggo.nl. Vermeld daarbij je naam, adres, postcode en woonplaats. Geef ook het aantal printen op dat je wilt en of je er de componenten bij wilt of niet. Indien niet op voorraad kan de levertijd een aantal weken zijn. Relais Voor de puntstukpolarisatie, of iedere andere toepassing, kan in principe ieder relais worden gebruikt. Daartoe kan een Arduino-pin op de gebruikelijke wijze middels een transistor een relais schakelen. Goedkoper en makkelijker zijn de kant en klare relais modules. Deze zijn zeer geschikt om direct vanuit een Arduino te worden aangestuurd. Ze bevatten twee onafhankelijke relais circuits met een indicatie led en een optocoupler en zijn ook verkrijgbaar met 4, 6 of 8 relais. Ze kunnen direct gevoed worden vanuit de Arduino maar het is sterk aan te raden hiervoor een externe 5V voeding te gebruiken. Een eenvoudiger uitvoering met één relais en zonder optocoupler is deze. Ook zijn ze verkrijgbaar in een 12 volts uitvoering. Een voordeel hiervan is een wat lagere spoelstroom. Zie ook pagina 21 voor meer informatie. 7

8 MOSFET schakelaar Schakelen kan ook met een MOSFET versterker. Ze zijn o.a. geschikt voor wisselspoelen en ledstrips. Ook kunnen ze gebruikt om te dimmen middels pulsbreedte modulatie (PWM). Je kunt hier een kant en klare module voor gebruiken of ze zelf op een montageprintje solderen. Geschikte MOSFET types zijn onder andere de FQP30N06L en de RFP30N06LE. De L staat voor logic level. Dat betekent dat deze MOSFETS bij een stuurspanning van 5V geheel open gestuurd worden en nagenoeg geen weerstand meer hebben. Software Uiteraard is er ook software nodig. 1) Bij de software installatie wordt het MARDEC-programma als een pre-compiled binair bestand op je PC gezet: MARDEC.hex. 2) Om dit weer op de Arduino te krijgen heb je upload software nodig. Daarmee wordt dus MARDEC overgezet van je PC naar de Arduino via de USB kabel. Dit uploaden gebeurt door een script dat gestart wordt met een snelkoppeling op het bureaublad. 3) Voor de communicatie met MARDEC wordt gebruikt gemaakt van een aparte terminal emulator. (Putty.exe) Ook deze wordt gestart middels een snelkoppeling. Hiermee kan output van het programma dat loopt op de Arduino getoond worden en tevens kan er invoer van je toetsenbord naar MARDEC worden gestuurd. 4) Daarnaast zijn er nog eventueel drivers nodig. Als je de Arduino IDE (Integrated Development Environment) al hebt geïnstalleerd heb je die waarschijnlijk al. Voor Chinese kloon Arduino s heb je speciale drivers nodig, de zogeheten CH340 driver. Al deze vier componenten worden in één enkele installatie op je PC gezet. Zie hiervoor de installatie handleiding. DOWNLOAD HIER DE MARDEC SOFTWARE Openingsscherm van MARDEC 8

9 Aansluitschema MARDEC Figuur 5 9

10 Het configureren van de MARDEC Als alle software correct is geïnstalleerd en de MARDEC is aangesloten kan het configureren beginnen. Klik daartoe op de snelkoppeling Configure MARDEC. Alleen als je dit voor de allereerste keer doet met de eerste decoder zullen eerst de USB-drivers worden geladen gevolgd door het uploaden van het decoder programma naar de Arduino. Daarna zal altijd direct de communicatie met het decoder programma worden gestart. (Zie ook de installatiehandleiding) LET OP: Sluit iedere numerieke ingave af met <enter>. Alle één-letter commando s hoeven NIET met <enter> te worden afgesloten. Voor de meeste ingaves geldt dat bij alleen <enter> de bestaande waarde niet veranderd. De bestaande waarde staat dan tussen haakjes. In de configuratietoestand zal er een LED continu aan zijn op de Arduino. In de bedrijfstoestand is deze LED uit. Zorg dat voor het numerieke toetsenbord de NumLock aan staat. Je mag zowel hoofd als kleine letters ingeven. Gebruik alleen de Backspace toets om te corrigeren Er kan nu een commando worden ingegeven. De allereerste keer dat je de MARDEC opstart, of na een volledige reset, moet er eerst n administratief nummer voor deze MARDEC worden ingegeven. Dit nummer identificeert de decoder. Ook wordt gevraagd of je een Roco Multimaus, z21 of Z21 gebruikt. In dit geval zal de MARDEC automatisch een adrescorrectie doorvoeren. Bij iedere start van de configuratie zal automatisch een overzicht van de configuratie worden getoond. De commando s Er zijn drie soorten commando s: - algemene commando s, - servo gebonden commando s en - accessoire gebonden commando s Het configuratieproces kent derhalve ook drie verschillende toestanden. Door ingave van een? (vraagteken) wordt een overzicht gegeven van de beschikbare commando s. Je ziet daarbij alleen de commando s die horen bij de actuele toestand. Algemene structuur van MARDEC Ieder commando bestaat uit één enkele letter en hoeft niet met <enter> te worden afgesloten. De letters zijn gebaseerd op de Engelse omschrijving van de functie van ieder commando. Een servo of accessoire commando kan alleen gegeven worden als er een pin geselecteerd is. Sommige algemene commando s kunnen ook gegeven worden in de servo of accessoire toestand. Na het opstarten in de configuratietoestand kun je alleen algemene commando s ingeven. Een belangrijk commando is daarbij het P-commando. Hiermee wordt een pin geselecteerd. 10

11 Algemene commando s P-Commando (Pin) Door ingave van P kan er een pinnummer gekozen worden. Als de pin nog niet is gebruikt moet eerst het DCC adres worden ingegeven en daarna wordt gevraagd of het een servo- of een accessoire pin moet worden. Vervolgens kun je servo commando s of accessoire commando s ingeven. Als de pin al wel eerder was geconfigureerd dan wordt de instelling van de pin getoond en wordt er direct doorgegaan naar de bijbehorende commando toestand. De servo/accessoire die is aangesloten op de betreffende pin kan dan worden ingesteld. Je kunt voor servo s alleen de pinnummers 3 t/m 12, 14 en 15 gebruiken. Voor accessoires zijn ook de pinnen 16 t/m 19 te gebruiken. Hierbij geldt dat de pinnen op het Arduino printje genummerd met A0 t/m A5 de pinnummers 14 t/m 19 zijn. Echter een accessoire van het type PWM (mode 7 en 8; zie M-commando bij accessoires) is alleen beschikbaar op de pinnen 3, 5, 6, 9, 10 en 11. T-Commando (Test) Als je alle servo s/accessoires hebt ingesteld kun je met het T-commando alles testen. Alle servo s gaan dan na elkaar een paar keer heen en weer en de accessoires zullen ook aan en uit gaan. Het T-commando kan ook worden ingegeven als servo of accessoire commando. In dat geval wordt alleen de betreffende servo of accessoire getest. M-Commando (Move speed) Met het M-commando kun je de standaard draaisnelheid van alle servo s instellen. Deze is instelbaar tussen 5 en 50 milliseconden per graad. Daarbij is 5 ms. heel snel en 50 ms. heel langzaam. De default instelling is 25 ms. Het M-commando kan ook worden ingegeven als servo commando. Daarbij kan de snelheid van de betreffende servo apart ingesteld worden. D-Commando (document) Het D-commando geeft een overzicht van hoe alle pinnen zijn ingesteld. Maak hiervan een schermafdruk en bewaar deze op je computer en/of druk het af op je printer. Je weet dan altijd hoe de servo decoder is ingesteld. Ook kun je de logfile gebruiken. R-Commando (Reset) Met het R-commando worden alle instellingen uit het geheugen van de Arduino gewist. Er wordt tweemaal om bevestiging gevraagd. Na een reset wordt het scherm leeg gemaakt. E-Commando (Exit) Met het E-commando zal de bedrijfstoestand worden gestart. De USB kabel is nu niet meer nodig. Hiervoor wordt nog wel eerst een bevestiging gevraagd. Na ingave van Y wordt het scherm leeg gemaakt en start de bedrijfstoestand. 11

12 Je kunt nu met je DCC centrale de servo s omzetten en accessoires bedienen. Merk op dat de statusled op de Arduino nu uit is. Hieraan kun je zien dat de Arduino in de bedrijfstoestand staat. Bij ieder geconfigureerd DCC-adres dat ontvangen wordt zal de led een korte puls geven. Je kunt nu de USB kabel verwijderen en het configuratiescherm sluiten. In de bedrijfstoestand zal de decoder iedere activering van een servo/accessoire terug melden. Dat is handig om de bedrijfstoestand te testen. Normaal gesproken heb je de USB kabel er niet meer aanhangen en zie je deze berichten dus niet. Terug naar Configuratie Om terug te gaan naar de configuratiestand sluit je de USB-kabel weer aan. Start vervolgens het configuratieprogramma middels de snelkoppeling op het bureaublad. Hierdoor wordt de Arduino herstart wat je kunt zien aan het 3 maal kort knipperen van de statusled en daarna uit blijft. Druk in het configuratieprogramma nu op de C -toets. Hierdoor komt MARDEC in de configuratietoestand en zal de statusled weer continu branden. BELANGRIJK Na ieder ontvangen DCC-commando wordt de gewijzigde stand van een servo of accessoire direct opgeslagen in het geheugen van de MARDEC. Bij het aanzetten van de Arduino worden deze opgeslagen toestanden weer uitgelezen en de servo s en accessoires weer gezet zoals ze waren op het moment van afsluiten van de Arduino. Voor een servo betekent dat, dat deze niet meer beweegt tussen het afsluiten en weer opstarten van de Arduino! Het kan wel voorkomen dat een servo toch enigszins beweegt als gevolg van stoorsignalen. Een goede voeding is daarom een vereiste evenals kwalitatief goede servo s. Eventueel kan een ferrietkern vlak bij de servo ook helpen. Ook een weerstand van 4k7 tussen signaal en 5V kan helpen. 12

13 Servo commando s Een dialoog voor het configureren van een nieuwe servo ziet er als volgt uit: Op een nog niet eerder gebruikte pin zal de servo worden ingesteld op hoeken van 75 ( Low ) en 105 ( High ) graden. Een al wel eerder ingestelde servo krijgt uiteraard de al ingestelde hoeken. In beide gevallen wordt de servo in Low positie gezet. - (min) Commando Het - commando verlaagt de hoek één graad. De High hoek moet minimaal 5 graden groter zijn dan de Low hoek. + (plus) Commando Het + commando verhoogt de hoek één graad. De Low hoek moet minimaal 5 graden kleiner zijn dan de High hoek. 9-Commando Met het 9-commando wordt de servo op 90 graden ingesteld. Dit is handig om de draaiarm van de servo op de juiste plaats op de servo te zetten. C-Commando (Change) Met het C-commando wordt gewisseld tussen beide hoeken. Nu kan de andere hoek worden afgesteld middels de plus en min commando s. Als beide standen zijn afgesteld kun je door een paar keer het C-commando in te geven de servo testen. Dat kan ook met het T-commando. I-Commando (Invert) Het ligt er maar net aan hoe de servo onder de baan is gemonteerd of de wissel bij bv. een verdraaiing naar de kleinste hoek in de rechtdoor- dan wel de in afbuigstand wordt gezet. Je wilt echter wel dat de wisselstand overeenkomt met de stand op het DCC Command station en/of computerprogramma. 13

14 Als blijkt dat dat niet hetzelfde is kun je met het I-commando het relais net andersom laten werken. Je kunt alleen Y of N ingeven waarbij N de standaard is. F-Commando (Frog point = puntstuk) Met het F-commando kun je automatisch een pinnummer laten bepalen waarop je een relais wilt aansluiten voor puntstuk polarisatie (frog point). De MARDEC zal zelf een vrije pin kiezen en begint daarbij te zoeken vanaf pin 19 naar pin3 Als er al een frog pin is toegekend vraagt de MARDEC of je deze wilt verwijderen. Bij het omzetten van de wissel zal het relais precies halverwege de verdraaiing van de servo ook omgezet worden. Daarbij geldt dat bij verdraaiing naar de grootste hoek het relais bekrachtigd wordt en bij verdraaiing naar de kleinste hoek zal afvallen. Als dat verkeerd om is dan moet je de aansluiting op het relais omwisselen. TIP: Je kunt op de frog pin uiteraard ook iets anders aansluiten dan een relais; b.v. een wisselsein bedienen of een indicatieled die de stand van de wissel weergeeft. Ook kun je met het relais iets anders schakelen dan het puntstuk. Per saldo is de frog pin gewoon een pin die hoog of laag wordt gelijktijdig met het omzetten van het wissel. A-Commando (Address, ook voor accessoires) Met het A-commando wordt het DCC adres van de servo/accessoire ingesteld. Je krijgt een waarschuwing als het adres al is toegewezen aan een andere servo of accessoire. Door ingave van adres 0 (nul) wordt een eerder ingestelde pin weer vrijgegeven en wordt de pin gezien als niet ingesteld. N-Commando (Number, ook voor accessoires) In je baanontwerp heb je de wissels en accessoires vast wel een nummer gegeven. Dat administratieve nummer kun je met het N-commando ook aan de pin toekennen. Het heeft geen enkele technische betekenis en ingave is ook niet verplicht. Je krijgt een waarschuwing als het nummer al aan een andere servo/accessoire is toegekend. Overige commando s T-Commando (Test) Het T-commando kan ook worden ingegeven als servo of accessoire commando. In dat geval wordt alleen de betreffende servo of accessoire getest. M-Commando (Move speed) Met het M-commando kun je de individuele draaisnelheid van de geselecteerde servo instellen. Deze is instelbaar tussen 5 en 50 milliseconden per graad. Daarbij is 5 ms. heel snel en 50 ms. heel langzaam. De default instelling is 25 ms. Deze is ook instelbaar middels het M-commando als algemeen commando. 14

15 D-commando (document) Het D-commando toont een overzicht van alle instellingen. <enter>-commando Door ingave van <enter> worden de instellingen van de servo opgeslagen en wordt er teruggegaan naar de algemene commando s. Er kan dan een andere pin geselecteerd worden. Accessoire commando s De data van het DCC-signaal voor een accessoire kent slechts twee waardes (0/1, aan/uit, hoog/laag, rechtdoor/afgebogen). De MARDEC kan met deze accessoire data diverse functies realiseren. De hieronder genoemde double functies vereisen het gebruik van een tweede pin. Dat is de buddy pin. Deze wordt automatisch toegewezen bij de double functies. Voor een nog niet eerder ingestelde pin wordt eerst de gewenste functie (= mode ) gevraagd. De volgende functies zijn beschikbaar: 1. Single Steady. Hierbij volgt de Arduino pin het DCC signaal. 2. Double Steady. Hierbij volgt de Arduino pin het DCC signaal en een tweede Arduino pin (buddy pin) krijgt de omgekeerde waarde. 3. Single Flashing. Hierbij wordt de Arduino pin afwisselend hoog en laag, zolang de DCC data hoog is. De aan- en uittijden zijn afzonderlijk instelbaar tussen 50 en 5000 ms. 4. Double Flashing. Het zelfde als single flashing maar een buddy pin krijgt de omgekeerde waarde. Let er op dat je de leds correct aansluit. Voor een AHOB-signaal (led uit als flashing uit) verbind je de anode met de Arduino en voor een WUBO-signaal (led aan als flashing uit) verbind je de kathode met de Arduino. Zie ook de voorbeeld aansluitingen van pin 4 en 6 in het aansluitschema op pagina Single One Shot. Hierbij wordt de Arduino pin een bepaalde periode ( ms) hoog op het moment dat de DCC data hoog wordt. 6. Double One Shot. Hetzelfde als single one shot. Een buddy pin echter gaat voor dezelfde periode hoog op het moment dat de DCC data laag wordt. Met deze functie kun je ook wisselspoelen aansturen. Wisselspoelen vereisen minimaal 12 volt en trekken een relatief grote stroom. Daarom kun je ze niet direct op een Arduino pin aansluiten. Hiervoor is dus een extra versterkertrap nodig. Zie het voorbeeld in het schema op pagina 9 (pin 16). Voor één wissel heb je dus twee versterkertrappen nodig. Een voor iedere spoel. De op pagina 7 genoemde MOSFET modules zijn hier geschikt voor. 15

16 7. Analoge, PWM aansturing. Op een aantal pinnen kan een Arduino een blokspanning zetten waarvan de pulsbreedte (duty cycle) kan variëren van 0 tot 100%. Dat wordt gerealiseerd door een waarde van 0 tot 255 te schrijven naar deze pin. Door bv. een led aan te sluiten en de PWM waarde te variëren kan deze led gedimd worden. Dit kan gebruikt worden voor bv variabele baanverlichting. Principe van pulsbreedte modulatie Voor deze functie kan het volgende worden ingesteld: - de maximale PWM waarde (min. waarde - 255) - de minimale PWM waarde (0 - max. waarde) - de stijgtijd - de daaltijd De tijden zijn onafhankelijk instelbaar van 0 tot 500 sec in stappen van 2 seconden. Met drie van deze accessoires kun je b.v. een RGB led strip aansturen. Ook een ledstrip heeft een versterkertrap nodig in de vorm van een MOSFET transistor. Zie hiervoor het aansluitschema op pagina 9 (pin 11) Nog meer functionaliteit met PWM kun je vinden in dit draadje van Ruud Boer. 8. Flikkerlicht mode. Hiermee kun je een aangesloten led laten flikkeren met een instelbare minimale en maximale lichtsterkte. Door drie geschikte leds in verschillende kleuren te laten flikkeren kun je vuur simuleren. Ook kun je het gebruiken voor b.v. laslicht simulatie. Hierbij wordt ook gebruik gemaakt van PWM en kan dus alleen op de pinnen 3,5,6,9,10 en Random on/off. Hiermee gaat een aangesloten led voortdurend aan en weer uit zolang de DCC data hoog is. Voor iedere aan- en uit-periode wordt er random een tijd bepaald. De minimale en maximale tijd kan daarbij worden ingesteld tussen 2 en 500 seconden in stappen van 2 seconden. Dit kan gebruikt worden om bv. binnenverlichting van huisjes of straatverlichting aan en uit te laten gaan. 10. Disco light. Hiermee gaat een aangesloten led voortdurend aan en weer uit zolang de DCC data hoog is. Voor iedere aan- en uit-periode wordt er random een tijd bepaald. De minimale en maximale tijd kan daarbij worden ingesteld tussen 2 en 500 milliseconden. Deze functie is in feite hetzelfde als functie 9; alleen gaat het 1000 keer sneller. Na de keuze van de gewenste functie zal eventueel een buddy pin worden toegekend en gevraagd worden naar aan- en uittijden of PWM instellingen. Dat is afhankelijk van de gekozen functie. Van een pin die al als accessoire geconfigureerd is, worden de instellingen getoond. Met de volgende commando s kunnen deze worden aangepast. 16

17 M-Commando (Mode) Met het M-commando kan een (andere) functie worden gekozen voor de geselecteerde pin. H-Commando (High) Bij de functies 3, 4, 5 en 6 kan hiermee de aan - tijd worden vastgelegd. Deze kan variëren van 100 tot 5000 ms. in stappen van 20 ms Bij functie 7 (PWM) kan hiermee de hoogste PWM-waarde worden ingesteld. (min-255) Bij functie 9 kan de maximale periodetijd worden ingesteld (min-500 sec. in stappen van 2 sec.) Bij functie 10 kan de maximale periodetijd worden ingesteld (min-500 msec.) L-Commando (Low) Bij de functies 3 en 4 kan hiermee de uit -tijd worden vastgelegd. Deze kan variëren van 100 tot 5000 ms. in stappen van 20 ms. Bij functie 7 (PWM) kan hiermee de laagste PWM-waarde worden ingesteld. (0-255) Bij functie 9 kan de minimale periodetijd worden ingesteld (2-max sec. in stappen van 2 sec.) Bij functie 10 kan de minimale periodetijd worden ingesteld (2-max msec) R-commando (Rise) Alleen voor functie 7. Hiermee kan de stijgtijd worden ingesteld. Dit is de tijd waarin de PWM-waarde van de laagste waarde tot de hoogste waarde loopt. F-Commando (Fall) Alleen voor functie 7. Hiermee kan de daaltijd worden ingesteld Dit is de tijd waarin de PWM waarde van de maximale waarde terug loopt naar de laagste waarde. Overige commando s De volgende algemene commando s zijn ook beschikbaar als servo commando. T-commando: testen van individuele accessoire functie. (m.u.v. functie 9) N-commando: instellen administratief nummer. A-commando: instellen DCC adres of pin vrijgeven (adres=0). D-commando: overzicht van alle instellingen. Configuratie van analoge PWM sturing 17

18 Overige zaken Opstarten Bij het opstarten van de Arduino zal de statusled drie keer kort knipperen. Daaraan kun je zien dat de Arduino gestart wordt. De Arduino wordt ook herstart als je in configuratietoestand Putty opstart. Vanaf MARDEC 3.0 Is er geen herstart mee bij wisselen tussen configuratie- en bedrijfstoestand. Afsluiten Het configuratiescherm (Putty) kan te allen tijde worden gesloten. Hiervoor is geen apart commando beschikbaar. Gebruik dus Alt-F4 of klik op het bekende kruisje rechtsboven in het window. Let er op dat je wel in de algemene commando toestand bent, zodat de laatste wijzigingen voor een pin opgeslagen zijn. Logging De gehele configuratie dialoog wordt gelogd in het bestand: Mijn Documenten/Mardec/MARDEC_<datum>_<tijd>.log. Daarbij geldt dat <datum>_<tijd> het tijdstip is van afsluiten. Documenteren Als je klaar bent met configureren is het verstandig om de instellingen vast te leggen in een document. Daarvoor is er de snelkoppeling Document your MARDEC in de MARDEC-folder van het Windows startmenu. Dit opent een MS Word document wat je kunt invullen. (Vereist dus MS Word op je PC). Configureren volgende decoders Na de installatie van de software zal het decoder programma automatisch op de Arduino worden geladen bij het voor de eerste keer opstarten van Configure MARDEC. Voor de tweede en volgende decoders is er een andere werkwijze. Start daartoe de snelkoppeling Load and Config MARDEC. Deze vind je in het Windows startmenu in de map Arcomora/MARDEC Nu zal Mardec op de Arduino worden geladen. Als dat klaar is zal automatisch weer het configuratiescherm starten. Upload scripts Een andere manier om de MARDEC sketch te uploaden is gebruik te maken van de meegeleverde scriptjes UploadUNO.cmd, UploadNANO.cmd en UploadMEGA.cmd. Deze scripts doen enkel en alleen een upload van de MARDEC file. De UploadUNO.cmd is voor de Arduino s UNO en Pro Mini. De UploadNANO.cmd is voor de Arduino Nano De UploadMEGA.cmd is voor de ATMega2560 en gebruikt de file Mardecm.hex Als COM-poort wordt dezelfde poort gebruikt als voor Putty. Deze scripts staan in de MARDEC-folder; er is geen snelkoppeling voor. 18

19 Instellingen configuratie scherm (Putty) Je kunt de weergave van het configuratiescherm als volgt aanpassen. 1. Klik op de snelkoppeling Configure Putty. Deze vind je in het Windows startmenu in de map Arcomora Het nevenstaande scherm verschijnt: 2. Klik op MARDEC en dan op Load. 3. Bij Session Logging kun je de log-opties aanpassen. Let op: Als je de filenaam aanpast kunnen de configuratiesessies niet meer bewaard blijven! 4. Bij Window Appearance/Behaviour/Colours kun je ook het uiterlijk aanpassen. 5. Indien nodig kun je hier ook de COM-poort wijzigen. 6. Verander niets aan alle andere instellingen! 7. Selecteer Session en klik op Save om de instellingen weer op te slaan. 8. Klik op Open om het configuratiescherm weer te openen. Arduino Pro Mini Een alternatief voor het gebruik van de Arduino Uno is de Arduino Pro Mini. Deze is 100% compatibel met de Uno en heeft dus dezelfde specificaties v.w.b. intern geheugen en pinaansluitingen. Uiteraard zijn er verschillen: De Pro Mini is veel kleiner Er zit geen USB aansluiting op. Daarom is er een speciale USB-TTL omzetter nodig om de programma s op een Pro Mini te laden. Hier heb je er uiteraard maar één van nodig. Je moet eerst zelf de (meegeleverde) aansluitpinnen op de Pro Mini solderen. Dat zijn male connectors. Uiteraard kun je er ook female connectors opzetten. Omdat de upload scripts alleen geschikt zijn voor de UNO moet je zelf MARDEC uploaden mbv Xloader Bootloader aanpassen Standaard heeft de Pro-mini een andere, grotere, bootloader dan de UNO. Hierdoor is de maximale programmagrootte slechts bytes. Dat is te weinig voor de MARDEC; deze heeft bytes nodig. Dit kan worden opgelost door op de Pro Mini dezelfde bootloader te zetten als op de UNO. Dat is de zgn. Optiboot bootloader. Je kunt deze methode ook gebruiken om een onwillige UNO van een nieuwe bootloader te voorzien! Wat heb je nodig: * Een goed werkende Arduino UNO * Een goed werkende Arduino Pro-Mini waarvan je de bootloader wilt aanpassen. * 6 Dupont kabels M-V 19

20 Doe als volgt: * Verbind de UNO met de USB kabel met de PC * Verbind de UNO als volgt met de Pro-Mini: - Pin 10 van de UNO aan RST (reset) pin van Pro-Mini - Pin 11, 12 en 13 van de UNO met pin 11,12 en 13 van de Pro-Mini - 5V en GND van UNO met de Vcc en GND van de Pro Mini. (voor een UNO verbind dan beide 5V pinnen) * Stel in bij 'hulpmiddelen': - de juiste COM-poort - board: Arduino/Genuino UNO - Programmer: Arduino as ISP * Open vanuit Bestand-> Voorbeelden de sketch 'ArduinoISP' * Upload deze naar de Arduino UNO. * Start vanuit 'Hulpmiddelen' de optie 'Bootloader branden' De pro-mini wordt nu voorzien van de optiboot bootloader. Dit duurt maar kort. Nu kun je de Pro-Mini weer normaal aansluiten, dus via het speciale USB interface. Open nu MARDEC en probeer deze te uploaden. Je zult zien dat je nu bytes beschikbaar hebt. LET OP: Het boardtype MOET nu Arduino/Genuino UNO blijven! Als je meer over de bootloader wil weten kijk dan hier even: Meerdere MARDEC s tegelijk configureren Je kunt meerdere MARDEC's tegelijk configureren op één PC, door ze op een USB hub aan te sluiten. Recept: 1. Sluit 2 of meer Arduino s aan via de hub. 2. Controleer in Windows de nieuwe COM-poorten: 3. Start Configure putty op in de MARDEC map van het Windows Startmenu. 4. Selecteer session Arduino en klik op load 5. Pas bij Serial line de COM-poort aan 6. Pas bij Window -> Behaviour de Window title aan 7. Bij session: geef nieuwe sessionnaam op (MARDEC1) en klik op Save 8. Herhaal 5 t/m 7 voor iedere extra MARDEC Je hebt nu twee of meer verschillende sessies voor verschillende COM-poorten Maak nu twee of meer nieuwe snelkoppelingen (MARDEC1, MARDEC2 etc) naar putty.exe en configureer ze verschillend zoals hieronder aangegeven. 20

21 Je kunt nu alle MARDEC s tegelijk configureren: Relaismodules Als je de relaismodules met optocoupler gebruikt zoals vermeld op pagina 7 is het wellicht van belang te weten dat deze actief LAAG zijn. Dat wil zeggen dat het relais bekrachtigd wordt als de spanning op de Arduino pin 0 volt is. Er zit standaard een jumper over de pinnen Vcc en JDVcc. Je hebt nu twee opties: 1) Jumper laten zitten en Vcc/JDVcc aansluiten op externe voeding 21

22 2) Jumper verwijderen en: - Vcc aansluiten op een Arduino 5V uitgang - JDVcc aansluiten op externe voeding In dit plaatje zie je ook dat het relais bekrachtigd wordt als de Arduino pin LAAG is. Je mag in ieder geval NIET de jumper laten zitten en Vcc/JDVcc aansluiten op de Arduino. In dat geval trek je de spoelstroom ook uit de Arduino en dat is niet verstandig. Release history Release Notes 2.1, March 2016 Bugs: Bug fixed in generic testoption; MARDEC hangs when testing servo Bug fixed in logfile time stamp; logfile not renamed before 10 o'clock Bug fixed in helptext; wrong helptext for accessories Bug fixed in Y/N question (uppercase Y was interpreted as 'No') New Features: Added flickermode for accessoriess Added random on/off for accessories. Added Discolights Added option to use the reset button for configuration mode in absence of DCC signal. Added option to correct address offset of ROCO MM,z21 or Z21. Changes: Frogpin is now automatically assigned Buddy pin (previously named 'companion' pin) is now automatically assigned Maximum '1'-period raised from 64 to 80 us for compliance with Digikeijs DR Release Notes 2.2, May 2016 Bugs: Bug fixed at restore of servo position Bug fixed when changing mode of accessoire if buddy already present. New Features: Automatic document command when starting configuration mode Changes: Removed reset-option and replaced by check on USB-cable presence (Thanks Sjoerd) Release Notes 2.3, May 2016 Changes: Indicator led continuous on in configuration mode Indicator led flashes when configured address is detected

23 Release Notes 2.3.1, May 2016 Changes: Minimum 'On'-time for one-shot and flashing lowered from 100 to 50 ms. Bugs: Message 'command not applicable' no longer showed when pressing 'enter' Pins 9 and 10 can't be a PWM-pin Release Notes 3.0 September 2016 Changes: DCC address for configuration mode removed. Was already replaced by 'C'-key DCC address for save-option removed. All changes in normal mode are stored in EEPROM All servo's and accessories are set at last stored position on power on. Initialization of servo's no longer moves the servo's Arduino starts with 3 flashes of status led. Switching between Normal mode and Configuration mode is now without a restart DOWNLOAD HIER DE MARDEC SOFTWARE 23