centrale DCC / analogique modulaire

[trimarco232]

Hi ,
la surface de PCB dont j'ai besoin pour traiter 15 (quinze) zones , c'est 7 cm² ; le coût , toujours pour les 15 zones , c'est 3 ou 4€
peux-tu donner les chiffres , en comparaison pour la même quantité de zones , de ta version ?

[trimarco232]

now ladies & etc. , le pont en H , c'est la partie la + simple

[trimarco232]

j'ai choisi le DRV8870 ; il a l’inconvénient de nécessiter une encombrante résistance de shunt , pour limiter et mesurer le courant , mais il est assez puissant , bon marché , facile à remplacer le cas échéant (boitier SMD à 8 broches) , et il existe un équivalent chez Alegro , et un autre , chinois , moins ... limité : donc pas de souci de disponibilité
il a une entrée Vref qui permet de limiter le courant ; cette tension est générée sur la carte par un diviseur de tension , dont les 2 résistances SMD sont assez grandes pour être remplacées , si on veut augmenter ou diminuer le courant des 5 ponts en H
un des 4 multiplexeurs CD4051B est dédié à la mesure de la tension de shunt , qui permet de déterminer le courant
à chaque pont sont associées 2 LEDs : l'une ou l'autre est allumée + ou - , en analogique , ou les 2 allumées den DCC , ou aucune , pour un arrêt en analogique , ou un défaut en DCC

la détection railcom ; je réalise ceci par des comparateurs et des resistances (c'est des composants de base jlcpcb, donc ça ne coûte rien) ; l'origine du dessin , c'est un génie du club de Saltzbourg , si quelqu'un peut m'en expliquer en détail le fonctionnement , je suis preneur :

[trimarco232]

grosso modo , parmi les 2 comparateurs du montage , celui qui a la moitié positive du message railcom , présente ce message sur sa sortie à collecteur ouvert , et celui qui a la moitié négative , ne présente rien , il laisse la résistance de pull-up qui lui est associée fixer le niveau de la sortie à 3v3 (HIGH pour le STM32duino)
si la locomotive est posée sur la voie dans l'autre sens , les rôles des 2 comparateurs sont inversés
j'ai ajouté une schottky entre les 2 sorties ; ainsi , le signal railcom , est présenté à l'entrée de l'UART , sortie DAT , quelque soit le comparateur actif ; cela ne change rien pour le comparateur du bas , qui selon le sens de la locomotive , présentera le signal railcom ou rien , sur la sortie DIR : cette sortie est présentée à une entrée digitale quelconque du STM32 , qui devra se débrouiller pour interpréter ce qu'il reçoit , et nous dire quel est le sens de la locomotive

le PCB :

[trimarco232]

de gauche à droite et de haut à bas :
- 5 connecteurs à visser de 3mm5 , pour les 5 cantons ; chacun a les 3 zones + le rail opposé
- la trichiée de schottky SS34 , pour la détection des zones
- les 5 ponts en H , avec leur chimique et leur shunt , et dessous leurs 2 LEDs ; les connecteurs à visser sont l'alim 15 volt , qui arrive par la gauche , et par la droite va vers la carte 5 cantons suivante , selon un principe de facilité et de clarté de câblage , auquel je ne déroge pas
- les 4 multiplexeurs analogiques , leurs ponts diviseurs , et les 3 transistors
- les 5 comparateurs doubles LM393 du railcom , avec leurs cours de résistances
- les connecteurs pour le réseau : on peut opter pour du RJ12 , du JST-XH , ou du bornier à visser ; le module STM32 de chez Weact ; le réseau est en RS485 , il y a aussi 2 MAX3485 en + , pour l'arrivée et le départ de la synchro ; et 5 WS2812 , que j'ai mis pour donner des infos complémentaire sur l'état des cantons (sans savoir quoi pour l'instant)
- à droite , il y a des schottky et un MPS1117-5 pour avoir du 5 volts ; une zener en série en amont de celui-ci , permet au MPS de digérer sans risque les 15 volts de l'alim
- à gauche , il n'y a rien alors j'ai vaguement meublé

une telle réalisation n'est possible , pour moi , que grâce aux facilités mises à disposition par des entreprises comme jlcpcb ; ils se chargent de confectionner le PCB à 4 couches , de fournir et de souder les composants SMD ; il faut tenir compte de la disponibilité de ces composants , par 4 niveaux , en commençant par le préférable :
- les composants basic
- les composants extended , mais pris dans une liste préférentielle , pour laquelle les frais supplémentaires des composants extended ne sont pas appliqués , si on choisit l'option economic (ici , le CD4051B)
- les composants extended (ici , le DRV8870 et les résistances de shunt ; j'hésite encore si je vais acheter ces résistances à part , et les souder moi-même)
- les composants non dispo chez jlcpcb , mais qu'on peut leur faire acheter auprès des grans distributeurs , et qu'ils garderont pour nos propres projets

j'estime à 60€ le coût de 2 cartes terminées ; cela fait  6€ par canton , avec pour chacun , bimode analogique DCC , réversibilité , sécurité électrique , détection sur 3 zones , détection railcom , indication par LEDs
mais encore un défi à faire fonctionner ...

[trimarco232]

encore un petit mot sur le dessin du PCB 4 couches ; j'utilise le principe suivant , sans valeur didactique :
- côté composants (rouge) , ben les composants CMS , et un maximum de routage et de plan de masse dans la place qui reste ; le placement des empreintes et le routage immédiat (et les vias) sont dessinés et optimisés une fois , pour chacun des modules élémentaires , puis ils sont copiés collés en utilisant la grille pour bien aligner les choses (reste la fastidieuse maj. des numéros , je ne connais pas d'autre méthode)
- la 1ère face interne (vert) : le plan de masse , et de rares et courtes pistes pour dépanner
- la  2ème face interne (brun clair) : le routage vertical
- côté soudures : le routage horizontal et les lignes d'alimentation (lignes d'alimentation ici , car les 2 couches internes n'ont que la moitié de l'épaisseur)

petit extrait (les 4 couches ont leur plan de masse , non représenté ; c'est pour cela qu'on voit très peu le vert)

[laurentr]

Hello Marc

C est beau!
Y a du travail derrière!!Belle œuvre appréciable

Rm sur les utilisations: avec le retour d'expérience des satellites autonomes qui font appel à des détecteurs "ponctuels" placés aux extrémités de zone(s) via des capteurs optiques ( sortie 0-1) sur comparateur , est ce que cela  n'arrangerait il pas tes usages ? La zone pilotée par le PONT H serait alors composée d' un seul segment ("canton") et si besoin des capteurs aux extrémités viennent informer de l'occupation "locale" selon les zones ou le tain se situe en plus de la détection globale par conso au niveau "canton"?

Pour ce qui est du calcul des couts avec les NE556 ( x2)/555(x1) et les coils selon, leur nombre (5 à priori)  le cout est assez faible mais c est plus une question d encombrement qui sera probablement supérieur à ton dispositif actuel à base de diodes. et avec des montages externes pour les capteur locaux.

la SS34 est une Schottky à faible chute (mais rapide)  aussi tu risques d'avoir quelques surprises avec cette faible chute qui sera plus franche avec une diode "classique" avec un Vdrop plus haut.
.

Ltr

[trimarco232]

Hi Laurent ,
merci , oui cela fait beaucoup de travail , alors ce sera encore plus beau si ça marchera
je vais déjà tester "mon" idée à 3 zones avec ce prototype ; en cas d'échec , il faudra trouver autre chose , alors pourquoi pas les capteurs
la SS34 , c'est parce qu'il faut penser à tout : en DCC , chacune des 2 diodes dissipe la moitié de la puissance , en analogique , l'une dissipe tout , et l'autre rien ; il faut donc que ces diodes puissent conduire le double du courant par rapport à une diode en DCC , et à gabarit égal , ce n'est possible qu'en divisant par 2 la tension de seuil ; évidemment , ça complique la lecture ADC , et j'ai bien du cogiter pour trouver une solution qui a une chance de fonctionner
faire une détection en mesurant la conso du pont en H ça ferait 5mA *0.22R = 1.1mV , trop peu pour pouvoir être mesuré

[lebelge2]

Bonjour.

Assemblage PCB:

Juste pour vous informer que je  viens de faire une simulation pour un double face et les prix ont fortement augmenté chez JLCPCB.
Pour ma part, je ne ferai plus que des simples faces....
Alors pour un quatre couches……

[laurentr]

Historiquement le rapport du cout pour  passer de 2 vs 4 couches était d un rapport de 1 à 4

C'est restait plutôt stable, voir même le cout du 4 couches a baissé

A noter que le format 100mmx100mm ( 10x10cm) est moins pénalisant coté cout qu'autrefois.

En revanche les prix du port ont "explosé"!

Pour le montage c est selon... mais il y a quelques astuces pour optimiser:
respecter la taille mini du 70mmx70mm y compris avec des bords "edges" additionnels pour y parvenir.
choix de composants en évitant si possible les "extended"
garder tout ce qui est traversant à implanter soit même.( connecteurs notamment, relais,...)

en cas de petites séries rester sur des couleurs et épaisseurs "ordinaires" type 1.6mm/vert
équiper 2/5 des pcb fabriqués.

garder un oeil entre les multiples de couts des pièces et leur nombre à implanter.
enfin rester sous les 150€ pour ne pas avoir de taxes supplémentaires à devoir acquitter...

Ltr


Ltr

[bobyAndCo]

Bonjour.

Assemblage PCB:

Juste pour vous informer que je  viens de faire une simulation pour un double face et les prix ont fortement augmenté chez JLCPCB.
Pour ma part, je ne ferai plus que des simples faces....
Alors pour un quatre couches……

Bonjour,

Ce n'est pas exactement le cout de transport qui a augmenté mais les taxes incluses dans ce cout "apparent". C'est vrai comme le dit Laurent que le format 100 x 100 (ou moins) reste canon chez JLCPCB.

Il faut profiter de l'offre qui est faite pour la première commande (qui se renouvelle au moins tous les jours) pour le pack 5 exemplaires. Résultat, si j'ai besoin de 20 cartes, je commande 4 fois 5 cartes !!! C'est stupide, je sais, mais beaucoup moins cher (pas pour la planète). De l'ordre de 0,88 cts € la carte.

@lebelge : je ne comprends pas, un double face n'est pas plus cher qu'un simple face ! Ce n'est jamais qu'un PCB avec des piste recto-verso. Sauf peut-être si tu fais monter les composants.

Christophe

[lebelge2]

Oui, pour le montage des composants, il y a un supplément de 23 € par face, donc 46 € pour un double face (plus les composants)

[trimarco232]

Bonjour ,
les 4 couches me permettent de diminuer le nombre de cartes , d'arduino , de câblages , donc je pense que je suis globalement gagnant ; je vous dirai combien ça coûte quand j'aurai lancé la commande (il y a aussi le coupon qui s'applique à la fin)