La idea es convertir la  locomotora a sistema marklin, usar el interfaz para comunicar con rocrail por loconet y dejar la mobile station como un control más.
Lo segundo aún no tengo muy claro si se puede hacer. El interfaz estaba pensado para una central intellibox. Así que tengo que investigar un poco más.
Para la conversión a digital en tres carriles la cosas es más sencill.  No tengo ni que instalar  el imán. la conversión es casi directa sólo me surge una duda: ¿para qué sirve el pequeño tornillo de la foto?

Aún no tengo claro si necesitaré dos ucontroladores o uno. Necesito 4 pines de salida (uno por motor más el que lleva la frecuencia que marca la velocidad de los motores), 1 de entrada y otro AD. Con estas condiciones un único pic debería ser suficiente. Sin embargo, no he conseguido hacer funcionar la entrada en el pin que se utiliza también para el master reset (GP3). Creo que es un problema con la resistencia interna del PIC. Si no consigo hacerlo funcionar, necesitaré diferenciar las funciones de grúa en un pic, y las del decodificador en otro. En cualquier caso este era el plan original para así añadir 4 funciones de control de leds a la grúa.

Antes de investigar más, me voy a centrar en la placa de calibrado, que ya está hecha. Lo primero será ver si los motores funcionan y luego decidiré si necesito uno o dos pics.

Por otro lado, he probado la opción de programar una dirección de consist (función de grupo de locomotoras) y parece que funciona bien – como siempre al programar es necesario reprogramar varios cv para que funciona. El único problema, a resolver más adelante, es que la programación en la vía principal (POM) no parece funcionar.  Esto no es clave para la reparación de la grúa, pero sí para integrar el decodificador de funciones en otras locomotoras.

• Recibe y acepta comandos. Lo sé porque lleva un pequeño led que parpadea al mandar acciones en cualquiera de los tres motores. Además funciona como marcan las instrucciones: primero siempre un comando de función a v=0
• No consigue activar las salidas de los motores. Con lo que deduzco que hay algo más quemado. Además, la salida que está más alejada de la alimentación (creo que es la función 1) es la única que parece reaccionar y  tiende a quedarse activa. Eso sí, tiende a reaccionar justo a la salida del microcontrolador, de ahí va a ¿un transistor? y nunca llega la señal a la salida del motor.

Así que me voy a intentar continuar con el plan de substituir el decoder. El siguiente paso, hacerme una placa de calibrado de motores… así de paso comprobaré si los motores aún funcionan.

La primera versión que hice, aunque simplemente copiaba el diseño original de Paco Cañadas, no funcionó muy bien. No obstante, el software para el vagón grúa deberá ser algo diferente. De momento he traducido la versión original a un PIC16f628a, más que nada por si luego quiero hacer parte del programa que comunique en serie con el ordenador – posiblemente lo necesite para calibrar los motores.

Dejo aquí el código. Lo próximo será hacer el software específico de control y calibrado del motor

En la esquina inferior izquierda se pueden ver los tres elementos que acabaron socarrados. He intentado averiguar que eran, y ver si se podían substituir, pero ha sido imposible. Incluso al microscopio no ha habido forma de leer algo que diera una pista de que elementos podían ser. También probé suerte con diversos foros, y lo más que he llegado a averiguar es el nombre del fabricante de las piezas electromecánicas que hacen de motor: elliptec.

De hecho parece que märklin ha seguido bastante de cerca las guías de implementación que publica el fabricante – al menos en cuanto al microcontrolador se refiere. Y el propio fabricante publicita sus trabajos hechos para la marca. Por ejemplo, el modelo de pantógrafo móvil, y el del equipo de limpieza de la catenaria también utilizan la misma tecnología.

Ahora lo que me queda es la posibilidad de construir un nuevo circuito nuevo que emule el quemado… y a ser posible de tamaño similar. Lo primero será comprobar que efectivamente los motores piezoeléctricos siguen funcionando. Para ello ya me he hecho con la etapa de potencia que recomienda elliptec, y tengo la información de catálogo para buscar las frecuencias que hacen que el motor actúe en un sentido u en otro. Lo siguiente es hace un pequeño circuito que lo ponga a prueba.

Si los motores piezoeléctricos funcionan, trataré de integrarlos con el decoder DCC – que nunca terminé.

El proyecto surgió en LCTM. Miguel Angel Piera me dio la idea al enseñar el banco que se había hecho – y luego mandarme información sobre cómo construirlo – y Antonio Sanz me puso sobre la pista  definitiva del banco que quería construir al pasarme un enlace a forotren donde se explica la lista de materiales a utilizar.

Mi receta es bastante similar a la original:

- 24 rodamientos de 3x8x3 para aeromodelismo. Los encontré en ebay a 1€ el rodamiento.

- 1 regleta de conexión eléctrica. La receta original hablaba de  cables de 6mm. En realidad está es la parte más difícil de localizar y lo importante es que la separación de los tornillos de espacio suficiente para atornillar dos rodamientos (8mm+8mm  mínimo). También es crítico que los tornillos utilizados por la regleta sean de un diámetro inferior a los del interior del rodamiento para poder atornillarlos (3mm).

- 3 varillas de aporte para soldaduras eléctricas de 2,5mm de diámetro. Yo las compré en Leroy Merlin y la medida venía impuesta por el diámetro interior de la regleta de conexión. En la receta original se hablaba de varillas de 3,5mm. Ya digo que depende de las medidas de la regleta.

- 2 trozos de madera para sujetar las varillas.

- Plástico fino. Yo he reutilizado el plástico de la receta original. En ella se utilizaba canaletas de pasar cables de 25mm para agrupar los pares de ruedas, sin embargo en mi caso era una medida excesiva y dejaba una separación entre ruedas demasiado grande.

-6 tornillos, 24 tuercas y 24 arandelas. El tamaño no es crítico, esta tornillería se utiliza para sustituir las piezas de plástico de la canaleta que agrupaban las ruedas.

Lo primero que se hace es sacar la pieza metálica de la regleta. Ésta, junto con sus tornillos, es el soporte para los rodamientos.  Con los 24 rodamientos se necesitan 12 de estas piezas metálicas, que darán lugar a un banco que pueda acoger locomotoras de 6 ejes máximo.

Para garantizar que los ejes estén bien alineados – los rodamientos queden bien enfrentados dos a dos  – es necesario agruparlos de alguna manera. Además, con el agrupamiento, se tiene una forma fácil de desplazar los rodamientos por las varillas y adaptar la distancia entre ejes a diferentes composiciones.

Yo primero probé con la canaleta que mencionaba el artículo de forotren, pero me daba como resultado una distancia entre ruedas excesiva. Miré a ver si encontraba canaletas más pequeñas (apenas necesitaba bajar a 23mm) u otras soluciones como  “U” metálicas o escuadras. Sin embargo era muy difícil acertar con una pieza que tuviera las medidas necesarias para garantizar la distancia entre ruedas y ajustar con la pieza metálica de la regleta.

La solución vino por reutilizar el plástico de la canaleta y ajustar la distancia entre ruedas con tornillería

Aunque la solución es menos limpia que la original, da más consistencia al agrupamiento, y se consigue menos vibraciones cunado las máquinas funcionan a plena velocidad. La distancia entre tuercas se regula para que el desplazamiento por las varillas sea suave.

El último paso es limpiar 3 varillas de aporte de soldaduras, y hacer tres agujeros en 2 piezas de madera. Los agujeros deben estar a 1,5 mm de distancia, es decir, 3 mm de distancia entre raíles. Esta medida puede variar dependiendo del grosor de la pieza metálica que se extrae de la regleta.

En uno de los extremos de las varillas se ajusta la toma de corriente y listo

Algunas consideraciones extras para una versión más avanzada del banco:

• La receta original habla de 3 piezas de madera para sujetar las varillas. Yo he querido usar sólo dos para tener plena libertad al colocar los rodamientos y  no limitar el número de composiciones. Sin embargo, con locomotoras pesadas, es cierto que las varillas sufren y empiezan a combarse. Para una versión más avanzada habría que volver a las 3 piezas de madera originales o buscar una solución alternativa. Las piezas tienen que ser lo suficientemente grandes para absorber las vibraciones de los rodamientos, pero si se pone una pieza central se quiere que ésta  sea estrecha para no limitar el número de locomotoras que pueda usar el banco. Además, si se pone una pieza central es importante la posición de las varillas en los bloques de madera, debiendo quedar lo más altas posible. De lo contrario, la pieza central levantará las locomotoras de más de 3 ejes – aquellas que hagan uso de rodamientos a ambos lados del bloque central.
• La toma de corriente en  el artículo original era para sistema de 2 carriles y quedaba muy bien disimulada en los bloques de madera. Para una versión más avanzada sería bueno copiarla.
• En forotren se mencionaban varios proyectos para adaptar un medidor de velocidad, al estilo de la solución comercial de märklin para los bancos de pruebas. Es algo a lo que no he dedicado mucho tiempo, pero creo que se podría incluir en una versión más avanzada, con conexión a rocrail y a un 7 segmentos.
• Con las tres modificaciones anteriores solo faltaría una forma de “frenar” los rodamientos para poder empotrar el banco en una maqueta, al estilo de la solución de brawa (enlace). La idea es frenar los rodamientos para que las locomotoras entren y salgan del banco, en lugar de levantar el banco como hace brawa. Sin duda, cualquiera de las dos opciones – frenar o levantar – no es sencilla, y no sé muy bien si se podría conseguir una buena solución casera… habrá que probar.

Lo primero fue abrir la locomotora. Como ya comenté en LCTM (enlace post), la caldera y la cabina no parece que se pueda abrir. No he encontrado el despiece de este modelo en concreto, pero por lo que me han comentado en el grupo, parece equipar un motor cordless Faulhaber. Tanto la luz delantera como la trasera estarían aisladas de la masa común – retorno por vía. No es posible instalar un fumígeno ni una luz en el hogar, puesto que ni siquiera he podido abrirme paso hasta el motor. En cualquier caso, por los despieces de modelos similares, no parece que hubiese sitio suficiente.

De esta forma, todas las actuaciones se limitan al tender. Como se ve en las fotos, de fábrica lo que tenemos es un inversor electrónico – bastante voluminoso y lleva la luz trasera instalada sobre la placa. Como curiosidad el enganche trasero lleva una portacorriente que parece estar conectado al retorno rectificado. Yo, como no pensaba utilizarlo, lo he conectado al patín. De esta forma podría pasar corriente a un tren de vagones que equipe su propio decoder de funciones y evitar la instalcion de un nuevo patín.

Para la digitalización elegí un loksound que tenía por casa con la segunda salida auxiliar estropeada. Como ni el fumígeno ni la luz de hogar podía instalarse, solo necesitaba una salida auxiliar para instalar una luz en el tender.

El primer paso fue retirar el circuito de fábrica y sustituirlo por una placa de conexiones casera. Esta vez opte por una placa a dos caras para aprovechar al máximo el espacio. Todas las conexiones a cable van en la cara superior, incluida la conexión a la luz trasera y al portacorriente, y en la cara inferior deje la resistencia necesaria para el led de luz en el tender.

Los planos de la placa los dejo adjunto. Para poder colocar el altavoz, tuve que deshacerme del conector NEM del loksound y soldar los cables directamente. Además utilice una caja de resonancia más pequeña de lo normal – obtenida de otro despiece en Internet. Finalmente, la placa se diseño para  que pudiese ser atornillada como la original.

El proceso más delicado fue la instalación de la luz trasera, que tuvo que ser soldada.

ANTES

DESPUÉS

La colocación del led en el tender merece una explicación detallada ya que experimente por primera vez con una estrategia para soldar componentes smd. La técnica consiste en poner una plancha boca abajo y depositar en ella la placa con las pistas y pads preestañados. De esta forma al calor de la plancha es posible depositar los componentes smd sin necesidad de soldador. Por supuesto esta estrategia solo es válida para placas de 1 cara.

En mi caso utilice una plancha de cocina- mucho más fácil de manejar. Prepare una pequeña plaquita para depositar un led amarillo smd y soldar más tarde 2 cables.

El resultado puede verse en las fotos.

Con esto solo quedaba mejorar un poco la decoración. Lo cierto es que tanto la loco como el tender tienen un nivel de detalle muy alto. El único espacio de mejora lo encontré en la colocación de la luz del tender, para lo que tuve que taladrarlo, y la colocación de una capa de pseudoturba en el interior del tender. Para ello recorte un poco la pieza de plástico fina que se colocaba sobre la electrónica- a fin también de ganar espacio para el altavoz- y la decore con piedra de carbón pintada en tonos marrones y verdes. No sé muy bien cuanto se parece a la turba, pero siempre queda mejor que un tender vacio. El resultado final queda así:

Al final me lo he construido – bastante sencillo. Básicamente se pueden probar las conexiones de las luces delanteras y traseras, de la salida AUX1 y de la AUX2 con leds y también conectar un motor externo para  ponerlo a prueba. Yo lo estoy usando junto al lokprogrammer, pero también se podría conectar a cualquier tramo de vía o booster que recibiera las correspondientes señales digitales

Dejo adjuntos los planos para construirse el probador de decoders. Las resistencias son de 1k.

Finally, I have been able to analyse the output of a Mobile Station and compare it to the output of a DDX+MGV105.

After a couple of tests, it was clear, as expected that the signal from the MS (hereafter) was quite different to the signal coming from DDX, especially with regards to the distribution of packets.

The voltage and timing were similar, except for the pause between double packets.

At this point, I needed a logic analyser to check the content of the packets and since I do not have an easy access to an oscilloscope at work, obviously I do not have one at home, and I needed a good set of samples, I decided to ‘build’ something that without having the quality of an oscilloscope, enables the recording of a high number of samples.

With a couple of resistors the voltage coming from a MS or a MGV105, can be reduced to meet the maximum acceptable levels of a sound card (normally between -1V and 1V). In the Internet there are a lot of examples on circuits to adapt the signal that is going to be recorded, protecting the sound card and PC. In my case, and since this solution was prepared ad-hoc to solve the problem with the crane, I simply used a simple voltage divider.

Choosing the resistors is critical, especially if you do not know the circuit in the sound card. As a general rule the second resistor should support only the -1V,1V difference, and the current through the divider should not be high enough to destroy the resistors.

Personally, I do not know if a high impedance in the divider would be better than a low impedance (as I said I do not know the details of the sound card). I have the feeling that a low impedance would be better… but it would require to dissipate a lot of power, and this solution was design to be built with 0,25W resistors. All in all, I used the following schema.

Playing with different values for the second resistor, the best results in my case were with 33k – the limit to saturate my sound card and get voltages close to -1V,1V. Note that a higher resistor can damage a soundcard; actually 33k is already too high… especially for the MGV105.

As explained before, this was just an ad-hoc solution; there are much better circuits to adapt the signals.

The software used to record the signal was wavosour. Any software that can record at the maximum sample rate supported by a sound card is OK. I used the “line in” port of my sound card, but I suppose the microphone port could work too.

The higher the sample rate is, the best (you get more samples to capture the signal). Since the Motorola format has a frequency of ≈38K[1], a sample rate of 44K could be enough (you get a sample each ≈22us and the shortest pulse in the format for locomotives is ≈26us). However, higher sample rates are needed in order to obtain an accurate capture, (pretty important if you want to measure the timings, and not just to capture the levels). In addition, higher sample rates enable the recording of accessory packets, which shorter pulse is ≈13us – out of the scope of this analysis.

I recorded the signals from the MS and DDX+MGV105 (configuring rocrail to work only with MM) using 192K as ample rate – once again I had no idea of what the limits of my sound card were.

The resulting wave files can be opened and treated with Matlab. To that end I wrote a set of functions to prepare the signal (chose the channel in the case of a stereo recording, produce the sampling vector and even adapt the polarity of the signal); decode the trits and measure the distance between packets; decode the bits; and measure the distance between two data cursors in a figure.

The results for idle data in a group of 4 packets in DDX can be found hereafter. Besides the the way the information is distributed in the MS, and not considering the expected differences –i.e. no idle data for DCC in the MS, unknown packets in the MS that could be MMX info – the main differences were on the pause timing between packets, specially the pause between double packets.

The MS is forcing a pause of more than 6000us, whilst DDX is forcing only 2000us (1700us reading the source code, if I am understanding it right).

On the other hand, the timing of an idle packet in DDX is similar to the timing of the MS, though the MS is not producing the expected idle packet -i.e. AAAA00000’trit.

With this first analysis and the results of the different functions in Matlab, the most significant difference seemed to be on the pause between double-packets. Furthermore, the comments on the different configurations for the Intellibox, and the comments on how the 6021 can be also configured to adapt the timing between packets, pointed at the timing as the more probable cause of the problem with the crane.

As a first solution I have modified the end19K value at locpool.c in rocrail sourcecode, 6000us instead of 1700. With this figure, the crane is reacting fine. I have tested the other MM decoders I have (tams LD-W-3, and a MMX decoder) and everything still works. I have also tested if this modification affects to the DCC signal,  and so far I have not detected any problem with my home made DCC accessory decoder and the loksound decoders.

I would expect more flickering in the lights, and of course a longer delay in the response to commands… but it does not seem to be so critical. Obviously, this is just a working solution. At least it would require a dialog in rocview to offer the possibility to change this value or not (as the intellibox or the 6021 do).

I am working now in declaring a new MM format in DDX (MM6) forcing this special pauses of 6000us. As soon as I get results, if any, I would publish them.

The files in matlab as well as the modified locpool.c can be found attached. Sorry but the comments are in Spanish, so if you want to use them and you need translation, please let me know.

[1] A complete description of the Märklin Motorola format is provided by Andrea Scorzoni at http://www.diei.unipg.it/STAFF/scorzoni_file/personale/hobby/motorola.htm

En realidad el mecanismo es sólo el juego de bobinas para conmutar los cambios de aguja, la parte de digitalización hay que ponerla aparte a través de un decoder. Mi idea era utilizar las dos placas de decoders v2.0  que hice ya hace algún tiempo. Sin embargo, al hacer las primeras pruebas tuve algunos resultados no previstos y acabé quemando 4 veces la placa, en concreto el microcontrolador y el array de darlingtons.

Tras  volverme loco, probar con diferentes versiones de firmware, con diferentes boosters e incluso probar la placa v3.0, obteniendo siempre resultados extraños (desde más elementos quemados hasta placas que no respondían), finalmente, gracias a un amigo electrónico creo que he conseguido tener alguna idea del porqué de estos comportamientos raros.

Midiendo la resistencia de una bobina tradicional, de las que iban incluidas en las vías M, se tiene un valor de 30 Ohms, mientras que las nuevas bobinas, visiblemente más pequeñas, ofrecen una resistencia de sólo 12 Ohms. Como resultado, además de tener un bobinado más pequeño para mover el mecanismo, y que por lo tanto puede requerir más corriente, para una misma caída de tensión de 18-20V, la corriente que se debe ofrecer al bobinado es mucho mayor.

Como resultados de esta campana de pruebas, si el array Darlington sólo puede dar 0,5A, en las pruebas acababa por quemarse. Solución:

• Evitar el uso de la fuente de 20V, ya que incluso puede ser excesiva para las bobinas tradicionales.
• Soldar un nuevo Darlington encima del que lleva la placa, de forma que puedan drenar 1A.

• Incluir una resistencia en serie antes del bobinado. Hice pruebas con los valores de la tabla, y el máximo valor aceptable era de 8,2 Ohms. Además, y por precaución leí que era conveniente proteger los bobinados en su desactivación mediante un diodo en paralelo, con lo que hice el siguiente montaje: