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Progetti Elettronici
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SEMAFORO A LED per MODELLISMO NUOVA VERSIONE
(New version of 4-Way Model Traffic Lights Controller with LEDs)
Indice:
INTRODUZIONE [ TORNA ALL'INDICE ]
Questo progetto è utile per chi si diletta con il modellismo stradale: si tratta di una scheda che simula i 4 semafori posti ad un ipotetico incrocio stradale (i semafori NORD e SUD funzionano in modo identico così come quelli EST e OVEST).
Per questo progetto ho utilizzato il microcontrollore PIC16F886 della Microchip e pochi altri componenti tutti saldati su una basetta che misura 100x75 mm.
Per illustrare il funzionamento del circuito, i 12 LED sono stati saldati TUTTI sulla basetta: ovviamente essi andranno rimossi e installati in posizione idonea su un evenutale plastico usando del cavetto conduttore, come illustrato nella seguente illustrazione:
Nel circuito ci sono 3 pulsanti: Reset, Scambio Forzato (quello che avviene quando un pedone preme il pulsante per "chiamare" il verde) e Notte (lampeggio delle luci GIALLE su tutto l'incrocio stradale, spesso utilizzato nelle ore notturne quando il traffico è limitato).
Per la regolazione dei tempi, ci sono 6 jumper: quattro di essi gestiscono la temporizzazione semaforica e gli altri due sono riservati alla programmazione della durata GIALLO-VERDE (o ROSSO-VERDE, opzione prevista in alcuni paesi Europei).
LO SCHEMA ELETTRICO [ TORNA ALL'INDICE ]
La figura successiva riporta lo schema elettrico completo del SEMAFORO PER MODELLISMO (cliccare sulla figura per ingrandirla).
I semafori sono stati chiamati NORD, EST, SUD e OVEST ed ognuno di essi va posizionato in modo opportuno all'incrocio stradale in miniatura.
Il connettore ICSP è utile per la programmazione del PICmicro e consiglio di rimuoverlo una volta programmato il microcontrollore per evitare che un accidentale cortociucuito sui suoi piedini possa mettere fuori uso il PIC.
Attraverso la resistenza R22 collegata sulla Porta A.5 (piedino no. 7 del PIC) è possibile prelevare un segnale con livello logico alto (+5V) quando è abilitata la modalità NOTTE (per questo, sul PCB è stata predisposta un'apposita piazzola).
I condensatori C2 e C3 non sono critici e per essi è possibile utilizzare valori compresi tra 15 e 47 pF.
Anche le resistenze da R5 a R16 non sono critiche e possono essere utilizzati valori compresi tra 120 ohm e 330 ohm: tuttavia, essendop i LED rossi più luminosi, è consigliabile utilizzare per loro delle resistenze con un valore più alto rispetto a quelle utitlizzate per i LED verdi e gialli (notoriamente meno luminosi).
Il circuito va alimentato con una tensione continua compresa tra 9 e 12 Vcc e comunque non oltre i 15 Vcc.
L'assorbimento medio si aggira intorno ai 70-80 mA con punte di 120 mA quando sono accesi contemporaneamente più di 4 LED.
REALIZZAZIONE PRATICA [ TORNA ALL'INDICE ]
Per realizzare questo Semaforo per Modellismo ho progettato un PCB a doppia faccia, con dimensioni 100x75 mm.: il Top Layer non è molto complesso per cui è possibile evitare di realizzarlo ed usare dei ponticelli dove richiesto (sono disegnati in colore verde nel PCB components).
Nelle figure successive sono riportati i due Masters (Top e Bottom), il PCB Components e l'Elenco dei Componenti (per scaricare le immagini, cliccare su quella desiderata e, una volta ingrandita, con il tasto destro del mouse scegliere 'Salva immagine con nome...').
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Il PCB contiene un paio di errori. Per quelli che lo realizzeranno, consiglio di controllare l'ERRATA CORRIGE alla pagina n. 5 del Manuale Tecnico (scaricabile cliccando QUI).
SCELTA DELLA MODALITA' [ TORNA ALL'INDICE ]
E' possibile scegliere 3 modalità di funzionamento, secondo alcuni standard Europei. La scelta va fatta inserendo UN SOLO JUMPER (J7, J8 o J9) secondo quanto specificato di seguito:
J7 - ITALY Simula il classico semaforo italiano con accensione del GIALLO/VERDE che avverte l'imminente passaggio al ROSSO.
J8 - ITALY & EUROPEAN E' usato in molti paesi dell'Europa e sempre di più anche in Italia: rispetto al precedente, si accende solo il GIALLO per indicare un imminente passaggio al ROSSO.
(N.B. - Se nessuno dei 3 jumper è inserito, il semaforo si predispone automaticamente con questa modalità di funzionamento)
J9 - SOME EUROPEAN E' una variante utilizzata da alcuni Paesi Europei. Funziona come il precedente (solo luce GIALLA che avvisa l'imminente passaggio al ROSSO) ma viene segnalato anche l'imminente passaggio al VERDE con l'accensione del GIALLO insieme al ROSSO.
Dopo aver impostato la modalità di funzionamento è necessario "riavviare" il semaforo premendo il pulsante RESET.
PROGRAMMAZIONE TEMPI [ TORNA ALL'INDICE ]
Per default, il tempo del ROSSO è di 65 secondi e può essere diminuito fino a 25 (con passi di 10 secondi) inserendo uno o più dei quattro jumper siglati J1, J2, J3 e J4 (ogni jumper inserito, sottrae 10 secondi al tempo di default): ad esempio, se lasciamo inseriti DUE jumper, il tempo totale del ROSSO sarà 65-10-10 = 45 secondi. Lasciando inseriti tutti i quattro jumper, il tempo del ROSSO sarà pari a 25 secondi (65-10-10-10-10).
Sempre per default, il tempo del GIALLO/VERDE (modo 'ITALY'), del solo GIALLO (modo 'ITALY and EUROPE') e del ROSSO/GIALLO (modo 'SOME EUROPEAN') è di circa 4 secondi e può essere diminuito fino a 2 secondi inserendo i jumper J5 e/o J6 (ogni jumper inserito sottrae 1 secondo al tempo di default).
Il tempo in cui tutti i 4 semafori sono sul ROSSO è circa 2 secondi e questo è l'unico tempo fisso non programmabile.
Dopo la programmazione è necessario "riavviare" il semaforo premendo il pulsante RESET.
COMANDI MANUALI [ TORNA ALL'INDICE ]
Sulla scheda sono presenti tre pulsanti per i comandi manuali:
RESET (S1) - Premendo questo pulsante, si genera un Reset generale e la sequenza riparte dall'inizio: tutti i semafori si predispongono sul ROSSO e dopo qualche secondo inizia la sequenza standard (quella programmata con i jumper J7, J8 e J9).
SCAMBIO FORZATO (S2) - Premendo questo pulsante, il semaforo attende circa 1 secondo e quindi avvia lo scambio (la pressione di questo pulsante non ha alcun effetto se lo si preme quando manca 1 secondo allo scambio). Questo pulsante è ininfluente durante la modalità NOTTE.
NOTTE/GIORNO (S3) - La pressione di questo pulsante alterna le modalità NOTTE e GIORNO. In modalità NOTTE tutte le luci gialle sono lampeggianti.
FOTOGALLERY [ TORNA ALL'INDICE ]
Da notare che le piazzole per i due pulsanti (S1 e S2) e quelle per il quarzo (XTAL1) sono state disegnate per alloggiare due diversi tipi di componenti: per i pulsanti, è possibile utilizzare i classici microswitch da circuito stampato (Tactile Switch) oppure i più eleganti (e costosi) pulsanti rotondi mentre per il quarzo, è possibile utilizzare il tipo miniatura (a cilindro, del tipo a bassa potenza) oppure il tipo HC-49.
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Nel manuale PDF (che potete scaricare cliccando sul link riportato qui sotto) troverete gli schemi, i disegni per realizzare il PCB, lo schema dei collegamenti, l'elenco dei componenti e altro.
Per tutte le altre richieste (firmware HEX, domande, suggerimenti, ecc.) utilizzare la sezione COMMENTI.
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Scarica il manuale tecnico e le istruzioni del Semaforo per modellismo (1.5 MB) Scarica il Datasheet del Microcontrollore PIC16F886 (4.3 MB) |