OC32 3.0 Wissel(spoel)multiplexing

Multiplexing

Bij wissel(spoel) multiplexing worden de spoelen in een matrix aangesloten. De matrix heeft N Sink-drivers en M source drivers. Elke wisselspoel komt tussen een unieke combinatie sink -en sourcedrivers. Om de wisselspoel te activeren wordt deze unieke combinatie geactiveerd.

Wisselmultiplexing bespaart op vermogenselektronica en bedrading. Voor het aansturen van 32 wissels heb je normaal gesproken 65 draadjes nodig en 64 stuurtrappen. Mij multiplexing wordt dit gereduceerd tot 16 draadjes en 16 stuurtrappen. En in het geval van de OC32 kun je de uitgespaarde stuurtrappen weer voor andere toepassingen gebruiken. De besparing groeit exponentieel. Tot 4 wissels is de besparing nihil of negatief. Hoe meer wissels, hoe meer je bespaart.

Bij multiplexing kan er maar één spoel tegelijk worden geschakeld. Als meerdere wissels "tegelijk" om moeten zal dit dus sequentieel (achter elkaar) gebeuren. Het bufferen van opdrachten in de tijd gebeurt door de OC32.
Deze sequentiele aansturing heeft het nadeel dat er een tijdsvertraging kan zijn. Deze vertraging is echter klein. Bij een pulsduur van 150ms kun je in 1 seconde 6 wissels schakelen. Sequentiele aansturing heeft daarentegen ook voordelen. Het totale benodigde vermogen per matrix is nooit meer dan het vermogen van één spoel. Je kunt dus toe met een veel lichtere voeding.

De Matrix

Om te voorkomen dat de stromen de verkeerde kant op gaan lopen moet elke spoel voorzien worden van een diode. Om te voorkomen dat eindafschakelingen in wissels de elektronica verstoren is het verstandig elke spoel te voorzien van een ontstoorcondensator. Als dit onvoldoende is kun je de uitgangen nog beschermen met spoeltjes. Deze ontstoormaatregelen hebben op zich niets met het multiplex-principe te maken, maar gelden ook in "normale" omstandigheden. De multiplexing kun je uitvoeren met behulp van de MDdec. Dat printje zorgt voor de uitkoppeling naar 8 wissels, incl de benodigde diodes en ontstoorcondensatoren. MDdec's kunnen worden gecascadeerd voor een groter aantal wissels.
Om de wisselspoelen van voldoende stroom te voorzien is het verstandig gebruik te maken van de DS32 waarop voor de gebruikte uitgangen versterkers zijn gemonteerd. Optioneel kun je ook de extra ontstoorspoeltjes monteren op de betreffende uitgangen. Voor details, raadpleeg de DS32 handleiding en de MDdec handleiding.

Configuratie

Multiplexing activeer je op de OC32 door dit te configureren met een apparaatdefinitie.
Basis in de apparaatdefinitie is de MX-Pulse instructie. Deze instructie zet de opdracht in een geheugen om een source+sink paar te activeren gedurende een in te stellen tijd en met een in te stellen modulatie. De gebufferde opdrachten worden in volgorde afgewerkt door de matrix.

• De tijdsduur is in eenheden van 1/60 seconde met een maximum van 127. Maximale duur is dus ruim 2 seconden, maar voor de meeste spoelen zal 150ms voldoende zijn (default instelling in de apparaatdefinities).
• De modulatie is 0..31. Default = 31 = 100%. Je kunt hiermee dus de effectieve stroom per wisselspoel regelen.

De door de MX-Pulse instructie geadresseerde Sink-Pin is per definitie de pin waaronder de instructie wordt opgeslagen. Een Pin-Offset is dus niet mogelijk De Source-Pin wordt in de instructie opgegeven en is een "absoluut" Pin-nummer, d.w.z. deze is niet relatief ten opzichte van de Pin waaronder de instructie is opgeslagen.

Let op: De bank waarin een source driver is geplaatst moet ingesteld worden als source driver, anders klopt rechtdoor/afbuigend niet.

Er zijn 6 standaard apparaatdefinities beschikbaar:
De eerste drie werken op Pin 16..23 als source driver:

• Multiplexer 4 x 4 (20..23)
• Multiplexer 4 x 8 (16..23)
• Multiplexer 8 x 8 (16..23)

De andere drie werken op Pin 24..31 als source driver:

• Multiplexer 4 x 4 (28..31)
• Multiplexer 4 x 8 (24..31)
• Multiplexer 8 x 8 (24..31)

Het advies is om het Multiplexer-device altijd te laden op adres 0. In dit geval vallen de adressen waarmee de wissels worden aangestuurd altijd aan het begin van het adresbereik van de OC32. Eventuele andere apparaten starten dan op adres 8, 16 of 32. Daarmee blijft de adressering binnen de OC32 redelijk overzichtelijk.

Zoals boven vermeld zijn er twee "groepen" apparaatdefinities gemaakt met verschillende source-driver Pinnen.
Als je gebruik maakt van de DS32Rev02 voor versterking van de uitgangsstroom, dan zit er op Pin 0..7 en 16..23 de mogelijkheid ontstoorspoeltjes te monteren. Dit kan handig zijn bij wissels met eindafschakeling. Het nadeel is dan dat je twee, niet-aansluitende reeksen Pinnen overhoudt voor andere apparaten.
Als je gebruik maakt van Pinnen 24..31 als sourcedriver heb je dat nadeel niet, alleen dan heb je niet de mogelijkheid spoeltjes op de DS32 te monteren. Dat kun je, indien je toch ontstoorspoeltjes nodig hebt, oplossen door ze in de aansluitdraad te solderen die je in de DS32 steekt.
Kwisvraag: waarom kan bij gebruik van de DS32 voor versterking de combinatie Pin 0..7 = sinkdriver en 8..15 = sourcedriver niet?

Groter

Onder één Sink-Pin kun je in principe 12 Aspects met MX-Pulse opnemen. Je zou dus een matrix van 16 x 12 kunnen maken, goed voor 192 spoelen of 96 wissels en dan houd je nog 4 pinnen over (degene die ziet waarom 20 x 12 niet kan heeft het begrepen) . Praktischer is het echter om je te beperken tot 8 source drivers en dus 8 Aspects per Sink-Pin. Dit leidt dan tevens tot maximaal 24 x 8 = 192 spoelen, alleen houd je dan geen 4 pinnen over. Overigens is een dergelijk grote matrix vanuit een praktisch, bedradings -en troubleshooting-oogpunt af te raden en is het verstandig per OC32 een maximum van 8 x 8 aan te houden (32 wissels per OC32). Er blijven dan nog 16 pinnen vrij voor andere toepassingen.

Adressering

Het is op dit moment nog niet geheel duidelijk welke aanvullende mogelijkheden software (bv iTrain) zal gaan bieden om wissels op deze wijze gemakkelijk te adresseren. Hiervoor worden vanuit de OC32 meerdere mogelijkheden geboden. Het "probleem" ontstaat feitelijk pas op het moment dat je per OC32 boven de 32 adressen uit komt. In principe dus pas bij een matrix groter dan 4 x 8. In het geval van Koploper zul je dan gebruik moeten maken van OM32 Lineaire Adressering waarbij je aan de module meer dan 32 adressen toekent.