使用Pico便携示波器探寻Hornby火车模型的工作原理摘要英国Hornby创建于年，目前已经是上市公司。它专门设计高仿真的铁路和火车模型，Hornby的玩具火车有一个最大的特点：贵。这当然是有道理的，它的铁轨、火车、车站以至于铁路道岔、信号灯、环境装饰都惟妙惟肖，并且许多部件都可以编程控制，非常具有教育和收藏价值。如果你买了一套Hornby的火车模型给孩子作为生日礼物，Ta拿着精密的遥控器问你这些火车还有车站里的设施是怎么动起来的？你可能一时难以回答，但也许，一台PicoScope能够带给你一堂生动的科普课。DCCElite是Hornby火车模型的一种控制器（比早期的Select型号复杂很多），本文是Hornby的一名测试员使用PicoScopeB测量DCCElite信号的过程和解读。Hornby所有的火车模型，包括火车头和车站设施都是通过接收DCC控制信号来工作的。每个火车头里面都内置了一个解码器，车站设施的解码器则藏在铁轨的下面，能够根据指令控制附近的铁路岔道、信号灯、动画还有氛围灯光等等。这里所说的解码器是硬件解码，不同于PicoScope6软件自带的解码功能，下文中提到的解码器都是指这些硬件。一、测试与被测设备被测的HornbyDDCElite是一款高级数字控制器，可以同时控制64个火车头工作。你可以通过两个控制通道中的任意一个，手动设置每辆火车头。Elite同时还能控制一些车站设施，比如铁路岔道等等。还可以通过它给火车头以及固定设施编程，只需要把Elite和PC连接，就能使用火车模型的软件来控制操作，或者更新模型的固件。用于测试的示波器：PicoScopeB是一款4通道示波器，有高达MS的存储深度，最大采样率1GS/s.PicoTA是一款30A交直流电流探头，这个案例中它连接到PicoScope的B通道，同时测试信号的电流。与测试设备配合工作的PicoScope6软件，内置多种协议解码软件，包含DCC协议。上图所示是Elite控制器的所有接口，它们的定义如下：TRACK:DCC的供电输出，用于驱动铁路、火车模型还有配件。输出有A和B两极，通过红黑两个弹簧夹接出，保证供电的极性正确。PROG:DCC编程输出端口，用于连接可编程的轨道。这和TRACK输出不同，它的输出电流有限制，不会因为错误的连线造成火车头或者配件过载。只有在编程模式下，这个输出才起作用（产生15VAC脉冲）。它和TRACK输出一样，也使用弹簧夹，分为A和B两个极性。XPRESSNET:这两个接口是6线RJ12类型（电话线），通过他们可以级联HornbyDCCSelectWalkabout控制器、DCCBooster电源和信号增强模块或者其他支持XPRESSNET协议的装置。其中，Walkabout协议，使用第2和第5针脚，HornbyBooster使用第1和第6针脚。这些与XPRESSNET不相干，只是为了方便而作的复用设计。USB端口:通过一根标准的USBStandardA-B线缆，把Elite连接到计算机。既可以更新火车模型的固件，也可以在计算机上运行HornbyRailMaster来控制或编程。PowerInput:通过Hornby的15V4A稳压器电源供电。这个变压器只能接V/50Hz的交流电，电压不同的国家地区要配其他的适配器。BOOST:这个输出算是一个低功耗版本的TRACK信号，可以驱动一个或者几个DCCBooster单元。BOOST输出比前面提到的XPRESSNET灵活的多，不需要特殊的线缆。具体的可以阅读HornbyDCCBooster的说明书。这个端口同样也是A和B双极性弹簧夹输出。AUX输出:这是一个15V的直流辅助输出，可以用来给灯光、信号等等供电。注意一下，这个端口的输出功率会从Elite驱动火车的总功率中分走一部分。该端口使用标有15VDC的夹子引出。二、连接测试环境在PC连接PicoScopeB并且装好PicoScope6软件之后，我把4根TA探头依次按照示波器操作手册的说明一一做了补偿校准。我用了一台ESU解码器测试板来模拟轨道上面的火车。这个装置的作用，是用来和解码器对连，检查它们是不是正常工作、给它们分配地址号或者自定义的配置。确认这些解码器没问题之后，才把它们装进火车头或者其他装置里面。在这个应用里面，我只测试火车头的解码器。接着，我把Elite电路板上的测试点飞线出来，以便于连接TA电压探头。测试的对象是TRACK,BOOST,PROG输出。我把探头的夹子钩在信号输出的A端，地线连接到B端。与此类似的，我还在XPRESSNET的PIN1和PIN6上做了飞线。这种连接方式和常规的区别在于：没有直接把所有探头和被测电路共地，不过结果仍然能够正确地捕获目标信号的峰峰值，同时还避免了多个地环回路的干扰。最后，我在ESU的测试板上连好被测的HornbySapphire解码器，作为工作负载。我们之前发布过一个测试视频，这个型号比那里面用的老火车头解码器更高级。后面我们还会发布一个应用案例，详细地解析Sapphire解码器的工作原理，以及它的DCC信号协议。可以先参考Sapphire的白皮书做个参考：

转载请注明:http://www.aideyishus.com/lkzp/8485.html