Construa uma Estação de Comando DCC Digital para Ferromodelismo com Arduino – App Gratuito Incluído

Componentes e Materiais

Componente	Quantidade	Observações
SparkFun Arduino Pro Mini 328 - 5V/16MHz	1
LMD18200T (Driver H-Bridge)	1
PCB (Placa de Circuito Impresso)	1	Disponível no eBay
Regulador Linear 7805	1
Diodo Zener 3.6V 0.5W	1	1N4732A
Módulo Bluetooth HC-06	1
Resistor 0.1 ohm 2W	1	Para detecção de corrente
Capacitor Eletrolítico 220 µF 16V	1
Capacitor Eletrolítico 10 µF 16V	1
Capacitor Cerâmico 0.1 µF	3
Resistor 10k ohm	2
Resistor 4.7k ohm	1
Terminal de Parafuso 2 posições 3.5mm	1	Para alimentação
Terminal de Parafuso 6 posições 2.54mm	1
Soquete 4 pinos 2.54mm	1	Para HC-06
Soquete 12 pinos 2.54mm	2	Para Arduino Pro Mini

Aplicativos e Serviços Online

• LocoMotive - Versão gratuita do app na Google Play Store
• LocoMotive DCC - Versão completa (paga) com leitura/escrita de CV 1 a 255

Sobre o Projeto

Este projeto apresenta uma estação de comando DCC (Digital Command Control) para ferromodelismo, controlada via Bluetooth por um aplicativo Android. A grande inovação está na arquitetura: o smartphone realiza o trabalho pesado de construção dos pacotes DCC, enquanto o Arduino apenas gerencia os sinais de clock e a interface com o driver H-bridge LMD18200.

Principais Características

• Controle de 1 a 20 locomotivas simultaneamente
• Ideal para layouts de pequeno a médio porte
• Driver LMD18200 entrega 2A, suficiente para até 16 locomotivas HO/OO
• Possibilidade de expandir com H-bridge de maior corrente
• Proteção contra curto-circuito e corte automático por sobrecorrente (ajustável no código)
• Controle de luzes, direção e funções F1 a F8
• Edição de nomes de funções, visibilidade e ação momentânea
• Controle de desvio/acessórios (até 8 pares de saídas)
• Nomeação personalizada de locomotivas e velocidade máxima por loco
• Programação de endereço CV1 e leitura/escrita de CV 1 a 255
• Adição de endereços de acessórios personalizados
• Fonte DC configurável 12V a 20V (escalas Z/N/HO/OO/O/G)

Histórico de Atualizações

• Ago 2019: Novo app com leitura/escrita CV 1-255 (versão paga £5 + taxas)
• Maio 2019: App melhorado com até 28 funções editáveis, controle de 4 locomotivas com barras de velocidade (£3 + taxas)
• Fev 2019: Modificação no HC-06 para estender alcance (antena de 31.2mm = 1/4 onda a 2.4GHz)
• Jan 2019: Opção momentânea em F2/F3 para sons de buzina, velocidade máxima pré-definida por loco

Como Funciona

O app Android LocoMotive monta os pacotes DCC completos (conforme padrão NMRA S-9.2.1) e os envia via Bluetooth ao Arduino. O Arduino decodifica a string recebida, atualiza os buffers de mensagem e gera os pulsos de clock DCC nos pinos D5 (DIR) e D6 (PWM HIGH) do LMD18200.

Exemplo de pacote de velocidade (4 bytes):

String: "DD, 3, 63, 12, 48,"
Loco 3 | Speed steps | Velocidade | XOR check
[00000011] [00111111] [00001100] [00110000]

Exemplo de pacote de função (3 bytes):

String: "DD, 1, 129, 128,"
Loco 1 | F1 ON | XOR check
[00000001] [10000001] [10000000]

Detecção de Corrente e Proteção

Um resistor de 0.1 ohm 2W no pino de sense do LMD18200 permite monitorar a corrente (0-200mV = 0-2A). O Arduino lê a média de 5 amostras no A0 (referência interna 1.1V) e desliga a ponte H (pino D13 HIGH no Brake) se ultrapassar 2A. O valor da corrente é enviado ao app a cada segundo via Bluetooth.

Montagem do Circuito (Fritzing)

O Arduino Pro Mini recebe dados via HC-06 (Rx-Rx, Tx-Tx). Gera ciclos de clock NMRA via Timer2 (2MHz com prescaler /8). O circuito inclui regulador 7805 para alimentar o Arduino a partir da fonte dos trilhos (12-20V), diodo Zener 3.6V para proteção dos pinos do HC-06, e capacitores de desacoplamento.

Dica para maior alcance do Bluetooth: Solde um fio de cobre sólido (31.2mm) na antena do HC-06 e isole com termorretrátil.

Código Arduino

O sketch completo (locomotive_dcc_sep19.ino) está disponível na seção de código. Implementa máquina de estados para geração de preâmbulo (16 ou 24 bits '1'), separador e bytes de dados com temporização precisa via interrupção do Timer2. Inclui rotinas para:

• Recepção e parsing de strings Bluetooth
• Montagem de pacotes 3 e 4 bytes com XOR
• Programação CV1 (preâmbulo de 24 bits)
• Leitura/escrita de CV 1-255 via detecção de corrente (ACK do decoder)
• Controle de sobrecorrente e envio periódico de corrente ao app

Arquivos Adicionais

• Diagrama de circuito Fritzing (bluetooth_android_dcc_lmd18200_S8NTVsI4LY.fzz)
• Instruções do app
• PCB disponível no eBay

Custo estimado: ~£20 (componentes do eBay)