Mi riallaccio all' oscillogramma pubblicato da Tz a pagina 10 del filetto "Plastico: 4S" per commentarlo.
Lo metto quì per non inquinare il filetto di Luca-62, che merita più attenzione alla sua opera in corso.

Cosa mostra la videata di Tz ?
E' l' andamento della grandezza, la tensione in questo caso, nel passare del tempo.
Un po' come l' elettrocardiogramma, o i grafici delle quotazioni in borsa.
Nel caso del PWM, però, abbiamo a che fare con fenomeni che sono così veloci che il nostro occhio non riesce a distinguerli.

A renderceli visibili ci pensa l'oscilloscopio, che fotografa continuamente ciò che avviene e ce lo mostra.
Ovviamente, li mostra alla massima velocità che il nostro occhio può percepire : 25 fotogrammi al secondo.

Ma, l' oscilloscopio ha anche il fermo immagine, azionabile col tasto STOP su tutti gli oscilloscopi (30 anni fà erano rari quelli digitali a memoria, e non si poteva fermare l' immagine. Inoltre, all' aumentare della frequenza del fenomeno misurato, ovvero stringendo il tempo di osservazione, diminuiva la luminosità dell' immagine. Meglio oggi).

Cos' è un PWM ?
Significa modulazione a larghezza di impulsi.

Se dobbiamo versare un liquido su una bilancina, possiamo regolare l' inclinazione del bicchiere che versa fino ad ottenere di far scendere un filo di liquido.
Oppure possiamo buttarne giù un po', poi vedere dove siamo arrivati, quindi ripetere l' operazione.
Il primo modo è la regolazione analogica
Il secondo modo è il metodo PWM.

Tornando alla videata di Tz, si notano :


Durante ton c' è tensione, e viene fornita energia al motore.
Durante toff non c' è tensione, ed il motore prosegue per inerzia

Il periodo totale è ton+toff. Nel nostro caso 19 ms (millisecondi), ovvero circa 53 Hz. Significa che l' onda ton+toff si ripete 53 volte ogni secondo.
E' un PWM a bassa frequenza, in grado di "svegliare" il motore anche a bassi regimi di rotazione.
PWM a frequenza elevata richiedono il controllo di carico.
Non sò se quello di Tz ha anche il controllo di carico.

Dell' impulso "h", che si ripete nello stesso punto di ogni onda, non conosco l' origine.
Potrebbe essere legato al controllo di carico, o una tensione induttiva del motore (ma in quel caso la aspetterei negativa) o altro.

In alto a dx c' è la scritta "f < 10 Hz" probabilmente dovuto al fatto che questa onda non ha la componente negativa, ma si sviluppa tutta nel campo positivo.

I decoders hanno un software interno, ovvero un programma, che consente loro di leggere, riconoscere e attuare i comandi del DCC.
Il fatto di riconoscere l' onda sopra come un PWM, quindi funzionare in analogico, o come un segnale DCC, e quindi cercare di interpretare ciò che non è e quindi impazzire, dipende da quanto è elaborato il programma dentro al decoder.


Stefano Minghetti

Allora un PWM fino a 100 HZ, magari generato dalle due semionde raddrizzate dell frequanza di rete a 50Hz, non fa danni al decoder, ma non è detto che qualcosa funzioni.

Ma qui bisogna sapere come funzionano le comunicazioni seriali, sia a tensione unipolare, es. RS 232; sia a tensione bipolare, es. RS 422, RS 485, Ethernet, e DCC.
Senza queste conoscenze non si comprende il perché un decoder "impazzisce" fino a perdere la programamzione.
Queste conoscenze servono anche a comprendere perché i tester non misurano nulla se impostati per tensione continua, mentre misurano qualcosa se impostati su corrente alternata nel caso delle trasmissioni seriali bipolari.

La forma d'onda del PWM di Tz, che prima di tutto bisogna sapere in che punto dei cablaggi è stata rilevata, è probabilmente dovuta a un cattivo funzionamento dell'oscillatore o dei finali. Ma i finali cosa sono: transistor o mosfet?
Poi ci sono induttanze di filtro.
Ci sono i diodi di protezione?

E' il classico economico alimentatore Hornby fornito di serie con le confezioni base e che puoi trovare alle borse scambio per 10 €... in sostanza il minimo sindacale...
Per quel poco che l'ho usato è anche molto debole in corrente e come si vede non supera i 10 V in uscita... però per far delle prove va bene.

Ah, nella prova al volo al banco era a vuoto, ovvero in uscita ci sono collegati solo gli strumenti... può darsi che quel "corno h" ne sia la conseguenza... farò altre prove...

Già usare quell'alimentatore per luci tremolanti dei presepi è una offesa alla riproduzione storica, figuriamoci per i trenini!

Ma cosa ridi ? Quello è un alimentatore PWM commerciale che mi sono trovato fra le mani e che ho voluto provare...

Se proprio vuoi ridere allora beccati questo alimentatore telecomandato che avevo inventato per poter andare dentro/sul plastico a fare delle prove con i modelli con la necessita di comandarlo a distanza non potendo intervenire direttamente dal pannello.
La regolazione è fatta col telecomando tramite un regolatore elettronico per illuminazione led e l'inversione di marcia tramite un altro telecomando con relè.
C'evevo aggiunto anche quello scatolotto Broadway in uscita per poter far trombare le digitali con sound ESU...
Ecco con questo ti diverti di più...



Ah, i 35 alimentatori delle 35 sezioni di BA del mio impianto sono ancora di un tipo diverso...

Cosa c'è da ridere?
Io non ho visto nulla.
Io non vedo niente.
Dove ho messo l'esomeprazzolo, perchè non lo trovo ... ah devo aprire la nuova scatola
Io sono in garage a costruirmi il plastico, nel legno non passa la corrente!

Ecco, bravo, allora quando l'hai costruito facci vedere qualcosa... deve essere interessante un plastico funzionante a pompa protonica...

Come ho già velatamente preannunciato, mi sa tanto che per vederlo (sopra, sotto e dentro), si dovrà pagare!
Invecchiando sono diventato venale.

Quello che ho ri-reso pubblico nei giorni scorsi è solo un assaggio di quanto progettato e già iniziato a costruire nel passato, e sono solo le sotto fondamenta: il magrone di appoggio e leggero consolidamento del terreno.

Dai, Marco.
Non è necessario conoscere tutta l' elettronica, elettrotecnica, informatica, etc per usare un PWM.
Similmente, Tz potrebbe guardarci tutti con sufficienza, mentre manovriamo i nostri treni, avendo lui fatto il capostazione e conoscendo ed avendo applicato i regolamenti veri, anche in situazioni complesse e difficili.

Riguardo al funzionamento dei decoder alimentati dal PWM, non serve conoscere tutti i protocolli e gli standards fisici di comunicazione (RS232, RS422, RS485, Ethernet, DCC, ...), dato che la reazione del decoder dipende esclusivamente dal firmware con cui è equipaggiato, firmware che non abbiamo la possibilità di conoscere.


Stefano Minghetti

Stefano spiacente ma non hai capito.
Il firmware del decoder centra nulla, è proprio il princio di base dei decoder che serve conoscere, che al 90% è basato solo sul suo harware.
Ho detto che per capire perchè un dedecoder impazzisce se è alimentato in PWM bisogna conoscere le comunicazioni seriali, solo per fare necessaria differenza fra le varie forme onde quadre visibili all'oscilloscopio.

Diversamente, da ignoranti della materia, applichiamo alla lettera il principio gradito ai produttori:
- modello analogico solo con mio alimentatore e plastico analogico con miei accessori analogici.
- modello digitale, solo con mio sistema digitale e plastico con mie accessori digitale.

Ma tanto qui, e pure fuori di qui, si considera ancora il DCC una corrente alternata, e allora si continui a lamentarsi dei decoder bruciatio o/e sconfigurati quando alimentati in analogico.
In fin dei conti non sono i mie trenini, così come non sono i mie plastici.

Va bene che i trenini sono di fatto un gioco, ma anche i giochi vanno conosciuti per goderne pianamente il divertimento.

No, Marco. Quel che dici non è vero !!!


A differenza di te, sò bene di non sapere tutto.
Ma se parliamo di decoder e di microcontrollori, sicuramente non sono ignorante in materia. E sicuramente lo sono molto meno di te.
Da quarant' anni ti sei guadagnato la pagnotta con automazione industriale, PLC, SCADA e quant' altro. Non lo dubito.
Ma io da quarant' anni me la guadagno facendo hardware e firmware e software per microcontrollori, fra l' altro programmando i registri per comunicare in seriale e progettando le interfacce elettriche per gli standard di comunicazione.
Ed anche progettando circuiti analogici con transistors, amplificatori operazionali e quant' altro.

Il centro del decoder è un microprocessore che :
- riceve in ingresso il segnale DCC proveniente dalle rotaie e opportunamente riproporzionato ai 5V o 3.3 V a cui il microprocessore funziona
- decodifica il segnale ricevuto trasformandolo in una fila di "1" e di "0" raccolti in bytes (gruppi da 8 bits) o in words (gruppi da 16 o da 32 bits)
- genera il segnale PWM che viene applicato ai MOSFET di uscita (oggi 4, agli inizi erano 2)
- fine

Per la decodifica del segnale di ingresso i processori dispongono di periferiche che deserializzano e immagazzinano (con registri e DMA) i dati che arrivano, o quelli da trasmettere.
Tutti i microcontrollori di oggi (il mio primo l' ho programmato nel 1977 !) hanno la periferica UART (se aggiungi il traslatore di livello a +-9 V, ottieni la RS232, se aggiungi driver e receiver differenziali ottieni la RS422 o la RS485). Ed anche la I2CBUS ce l' hanno praticamente tutti.

Nessun microcontrollore, però, ha la periferica che decodifica il DCC. L' unico modo per eseguire tale decodifica è farla bit per bit dal firmware del processore.
Quindi l' affermazione " il princio di base dei decoder che serve conoscere, che al 90% è basato solo sul suo harware" non è vera. La decodifica è fatta almeno al 90% dal firmware.

Ricordo che nel DCC la codifica è realizzata con impulsi da 58 us per i bits a "1" e >100 us per i bits a "0" indipendentemente dalla polarità, quindi non semplicemente con livelli alto o basso.
Per questo non è utilizzabile una periferica UART (quella usata per RS232/422/485).
Ci si può aiutare con le periferiche di cattura impulsi che alcuni hanno, ma non presentano un dato pronto. Occorre firmware per farli diventare comandi DCC.

Tutto questo, se il decoder è collegato ad una centralina DCC.
Se, invece, lo colleghiamo ad un regolatore PWM come quello di Tz, allora può succedere che il microprocessore capisca fischi per fiaschi, o che entri in una situazione non prevista dal firmware, o che durante il toff (periodo in cui non c' è tensione) si resetti non correttamente. In tutti questi casi il comportamento non è standard e può non essere prevedibile, neanche da chi ha scritto il firmware.

Invece, in quei casi in cui il processore continua ad essere alimentato durante il toff e sono previsti provvedimenti per la gestione degli errori di comunicazione, esso può comandare correttamente il ponte MOSFET di uscita e funzionare correttamente.

Si può non capire cosa ho scritto sopra. E' legittimo.
Se vuoi affermare che la decodifica del decoder è fatta da hardware, mostra quale periferica del microcontrollore la esegue.
Ribadisco che nessun microcontrollore ha la periferica che decodifica il DCC.

Ma, alla fine. Tu sapresti fare un decoder DCC usando solo un microcontrollore e 4 MOSFETS ?
Io, sì. E anche con microcontrollori di tipo diverso.


Stefano Minghetti

No, e non mi è mai interessato.

Questa parte delle cose elettriche come altre non sono mai state di mio interesse, se non per saperne di più o farne ab-uso nei campi dove ho sempre operato per mia scelta.
Il mio campo è la logica e la messa in pratica di nuovi metodi/processi di produzione: la mia specializzazione è a parità d'impianto fisico produrre meglio e di più (almeno il 20% in più) a minor costo, e soprattutto con minor consumo di energia e prodotti ausiliari alle materie prime. Di fatto ho sempre lavorato assieme a tecnologi e ideatori di nuovo processi.
Quindi le apparecchiature le uso al massimo delle loro potenzialità.
Caso mai, come in alcuni casi, assieme ai progettisti li ho fatti migiorare testandoli direttamente sugli impianti e non in laboratorio.

Il progettare e costruire apparecchiature e impianti, sono due mondi completamente diversi, se c'è voglia s'incontrano solo durante una richiesta di nuova apparecchiatura e, non sempre, durante l'uso sugli impianti di produzione.
Di problemi a firmware e hardware (anche elettromeccanico) ne ho trovati tanti, ma non tutti produttori si son dati da fare per risolverli; dal nuovo secolo poi manco ti hanno in nota: piuttosta mettono a disposizione gratis nuove versioni (che fanno solo confusione e perdere tempo e soldi), ma non scendono a confrontarsi con chi li usa ogni giorno, anzi, già solo chi fa domande è bollato.

Ma speriamo che questa tua piegazione serva ad altri, se non altro per non fare confusione e capire che una immagine o parola vanno sempre contestualizzate.

...

Come ho già scritto e detto più volte, il DCC non mi piace, ma tra fare complessi circuiti e cablaggi in analogico, scendo a compromessi con il DCC e uso quelle parti che servono al momento: l'uso per l'automazione è escluso, in quanto lo ritengo una complicazione di cose semplici.
Come principio di funzionamento preferisco il DCS, ma probabilmente la MTH non aveva validi commerciali e soprattutto non è stato inventato dai tedeschi, che anche gli americani piace tanto.
Ma ormai il DCS è stato sotterrato.

Comunque, credo sia interessante affrontare ancora il discorso di regolatori, PWM o no.

Per quanto mi riguarda, fin dai primi anni '80 ho avuto l' idea che il regolatore dovesse aiutare a raggiungere movimenti lenti come il vero.
Allo scopo feci un regolatore analogico che misurava la BEFM, ovvero quella tensione elettrica che il motore genera e che è proporzionale alla sua velocità.
Ha funzionato fino all' anno scorso, quando per acciacchi di vecchiaia è stato soppiantato da un altro sistema, basato su una scheda ARDUINO (ho detto una parolaccia ? No, tranquilli. Se volete, vi dò schema e sorgente).

Nelle prove fatte per la messa a punto di quello analogico scoprii un metodo per giudicare se un alimentatore regola sufficientemente bene.
Facendo andare piano la locomotiva, per esempio a poco più di passo d' uomo, se la locomotiva si appoggia ad un paraurti o a un dito (!), le ruote continuano a girare circa alla stessa velocità, ovviamente slittando lentamente.
La locomotiva non si rovina in questo, ma è meglio non insistere a lungo per preservare gli anelli di aderenza.

Un' altro punto che ad oggi mi è diventato irrinunciabile è il comando mediante un banco simile a quello di una locomotiva.
Lo ho realizzato dotandolo di un commutatore elettrico che riproduce il rubinetto del freno, ed un potenziometro che regola la forza di trazione.
Essi (freno e trazione) comandano l' elettronica : analogica il primo, digitale quello attuale.
La conseguenza principale è che, una volta avviato il treno, se viene messo a zero il regolatore il treno prosegue alla stessa velocità.
Come nel vero, essa cala talmente lentamente che a prima vista sembra non diminuire.

Poi, col rubinetto del freno (il 5 posizioni, erroneamente interpretato da me come un 4 posizioni), si può creare una depressione in condotta freni.
Maggiore è la depressione, maggiore è la decelerazione del treno, ovvero la frenata.
In quello attuale ho anche messo un interruttore che esclude l' inerzia ed il freno, comandando il treno direttamente col regolatore, con solo un minimo di inerzia.

Il risultato principale è sorprendente.
Si riesce a regolare la velocità molto più finemente che col solo regolatore diretto. A mano, infatti, se vogliamo variare la velocità ci è difficile farlo senza che il treno rallenti troppo o acceleri troppo.
Mi riferisco a quelle variazioni minime di velocità, tipiche dei mezzi in manovra.

Quindi, più che PWM o analogico, a mè preme la finezza della regolazione, che non vedo ottenibile senza una quantità ragionevole di inerzia.


Stefano Minghetti

Ciao,
anche per il mio plastico lavoro in pwm, costruito da me.
Dopo tante prove nel range 100 Hz - 25 Khz, ho scelto la frequenza di 21 KHz, con segnale 0-12, senza inversione 12-0 nella fase off.
Per i ponti ad H di pilotaggio binari ho testato sia darlington che mosfet e ho visto che nel mio caso la regolazione è migliore con i primi.

Come Stefano, anche io ho interposto hardware e software fra il potenziometro e l'azionamento.
Il duty-cycle del generatore di frequenza è pilotato da un dac, e il controllo di questo dac può arrivare sia dal sistema di circolazione automatica che dalla manovra a mano.
I limiti di duty-cycle che determinano la Vmin e la Vmax, così come le rampe di accelerazione e decelerazione, hanno una calibrazione dedicata per ciascuna loco.
Di conseguenza, anche manovrando a mano si ha l'effetto accelerazione e decelerazione della macchina, senza scatti brutali in avanti o fermate brusche.
Per l'avviamento loco ho anche la funzione "cicchetto" (sempre calibrata per ciascuna loco) che garantisce lo spunto inziale per mettere in moto la macchina.

Avendo calibrato ciascuna loco, riesco anche a fare in modo che in funzionamento automatico la velocità massima del convoglio in movimento sia sempre limitata alla minima fra (Vmax_linea, Vmax_loco, Vmax_vagoni).

Al momento non sfrutto retroazione, se lo facessi sarebbe come spostare il decoder DCC con controllo di carico dalla loco a sotto i binari; però negli anni '60 e '70 anche le loco vere non avevano il controllo di carico...

Lamps

Cosa intendi precisamente ?
In quegli anni TUTTE le loco FS avevano motori in CC ad eccitazione serie e la caratteristica meccanica di quel tipo di motore è già un po' autoregolanete in funzione del carico.