Bij dit project was niet direct een opdrachtgever of klant, maar is het de bedoeling dat we komen tot elektronica oplossingen voor modelspoor. Deze worden dan serie gemaakt en verkocht aan particulieren. Twee verschillende producten vallen tot nu toe onder deze noemer. De servo-decoder en de S-44.


De Servo Decoder

Modelspoor is door de jaren heen sterk geëvalueerd waarbij digitale technieken een heel belangrijk aspect zijn geworden. Voor het schakelen van bijvoorbeeld een wissel is een decoder nodig, die een digitaal signaal opvangt, decodeert, en eventueel een solonoid schakelt, die de wissel omzet. Het nadeel aan solonoids is, dat het een harde tik geeft en de transitie van de wissel allesbehalve realistisch is. Hier zijn mogelijkheden voor het gebruik van bijvoorbeeld servo's.

De oplossing die we hebben gemaakt, is gebaseerd op de Atmel ATTiny44. Deze microcontroller heeft een flash van 4kB, en daarin hebben we een software UART driver (voor de configuratie), een decoder en een aansturing voor vier servo's.

De servo decoder hebben we aan zware tests onderworpen: het is van groot belang dat hij absoluut betrouwbaar was. Ook na een powercycle moet de decoder de servo's niet opeens een andere kant opsturen. We hebben een opsteling gemaakt die volledig geautomatiseerd controleerde of de decoder deed wat hem was opgedragen:

Nadat het was geverifiëerd dat de firmware deed wat hij moest doen, hebben we een kleine serie met zelf-geëtste printplaten gemaakt, en toegepast op een modelspoorbaan.


Nu zijn we niet de enige die dit soort servo decoders heeft ontwikkeld, maar onze meerwaarde is het bewegings model dat we hebben geïmplementeerd, wat de decoder inzetbaar maakt voor dingen anders dan wissels. Bijvoorbeeld, voor een seinpaal.

En om volledig gebruik te kunnen maken van de mogelijkheden van het bewegingsmodel, is er een MFC applicatie gemaakt die middels een seriëele verbinding de servo decoder configureert. Om de RS232 verbinding naar TTL levels te werken is geen gebruik gemaakt van een MAX232 variant, maar van een quad opto-coupler. De decoder moet galvanisch gescheiden blijven van de PC, omdat er aardlussen kunnen ontstaan.

De S-44

Om de aansturing van de modelspoorbaan te laten weten waar treinen rijden, zijn zogenaamde terugmeld decoders nodig. Traditioneel zijn hiervoor de S88's. Dit zijn in principe twee parallel naar seriëel convertors waar op elke parallelle ingang een S/R flipflop zit. Een S-88 heeft 16 ingangen, de S-44 die wij hebben gemaakt is de helft. Met een aantal weerstanden en diode's wordt voorkomen dat een kortsluiting op de baan ervoor zorgt dat er 18V op de CMOS ICs komt te staan. Hiervoor hebben we ook een schema en PCB layout gemaakt, en een kleine serie zelf gemaakt.

Het nadeel van zelf etsen, is dat het praktisch onmogelijk is om tweezijdig te doen. Daarom zitten op dit ontwerp veel patchdraden. Als het tot een serie komt om te verkopen, dan zal er een nieuwe layout worden gemaakt, en zullen de PCBs door een externe partij worden gemaakt zodat het dubbelzijdig is, en compleet met soldermask en silkscreen. Datzelfde geldt ook voor de servo decoder.