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Zur Steuerung unserer Züge haben wir eine Blockplatine entwickelt. Normalerweise teilt man bei Digital betriebenen Anlagen die Anlage in mehrere Boosterbereiche ein und platziert diese Booster an verschiedenen Stellen. Hinzu kommen dann noch viele Rückmeldekontakte, die meistens direkt unter den Gleisen montiert werden. Oft benötigt werden dann auch noch verschiedene Ausgangs und Eingangskontakte um Kurzschlussmeldungen der Booster zu empfangen. Des weiteren werden dann noch Spezialelektronikbausteine wie z.B. Kehrschleifen und Trennmodule benötigt.

In Summe ergibt das alles andere als die oft gehörten "Nur 2 Kabel werden bei Digital benötigt" sondern ein sammelsurium an verschiedenen Kabeln und Bausteinen, die verstreut unter der Anlage platziert sind. Wir wollten einen anderen Weg gehen, zumal die Anlage ja bereits grossteils verkabelt war und bestehende Trennungen und Einspeisungen weiter verwendet werden sollten.
Auf Grund dieser Tatsachen machten wir uns an die Entwicklung eines Boosters mit drei Rückmeldern, Spannungs, Temperatur und Stromüberwachung sowie eines RaiCom Detectors inkl. Richtungserkennung und Kehrschleifenmodul. Wir nennen das ganze Blockplatine.
Die Funktionen im ßberblick:
Die Platine enthält einen Doppelblock, d.h. alle nachfolgenden Angaben (bis auf die CPU) sind doppelt auf dieser Platine enthalten:
* ARM7 CPU mit bis zu 72MHz Taktfrequenz inkl. In-System Bootloader.
* Verlustarmer Schaltregler zur Spannungsstabilisierung (max. 2 Ampere)
* Booster mit max. 2 Ampere
* Einstellbare Strombegrenzung und Kurzschlusserkennung
* Vollautomatisches Kehrschleifenmodul
* RailCom Detektor mit Richtungserkennung
* Spannung/Strom/Temperatur ßberwachung
* 3 Belegtmeldeabschnitte (Trennschiene links/rechts und das Gleis dazwischen)
* Umschaltung zwischen eigenem und externem DCC/Signal
Und das alles zweimal pro Platine!
Da die heutigen SMD-Bauteile so klein sind, schafften wir es, gleich zwei solcher Einheiten (Blöcke) auf einer Platine unterzubringen.
Den Schaltplan der Blockplatinen können Sie hier als PDF Datei herunterladen. Ebenfalls steht der Schaltplan der Rückenplatin hier zum download bereit.
Für alle Interessierte folgt hier noch eine kurze Schaltungsbeschreibung:
Auf der 1. Seite des Schaltplans sind links oben die beiden MAX1381 Transceiver für den Bus und das DCC-Signal zu erkennen. Das DCC-Signal wird von der Zentrale erzeugt und alle Platinen erhalten das gleiche Signal, damit es zu keinen Problemen bei der ßberfahrt von einem zum anderen Block kommt. Links unten sitzt die 3,3V Spannungsstabilisierung für die CPU und die Logik. In der Mitt liegt die CPU (ARM7 Cortex M3 von ST) mit dem JTAG-Interface zur erstmaligen Inbetriebnahme. Im rechten Bereich befinden sich die LED's für die Statusanzeige und der Stecker für den Einschub. Die Adresse erhält die Platine durch den Platz im Einschub, so ist ein DIP-Schalter nicht notwendig und beim Tausch einer Platine sind keinerlei Einstellungen notwendig. (Bei unseren alten Analogen Blockplatinen mussten 5 Potentiometer sowie ein DIP-Schalter korrent eingestellt werden).
Es folgt der etwas kompliziertere Teil.
Links unten ist der Eingangsgleichrichter sowie der (verlustarme) Schaltregler. ßber ein PWM Signal kann die Spannung des Blocks geregelt werden. Die unteren beiden Spannungsteiler dienen zur Messung der Eingangsspannung sowie der Block-Betriebsspannung. Der obere Linke Teil dient zur Messung des aktuellen Stroms sowie zur Kurzschlussabschaltung. Ebenfalls über ein PWM-Signal ist die Höhe des Kurschlußstroms einstellbar. In der Mitte folgt der eigentliche "Booster". Dieser wurde mit einem L6201PS von ST aufgebaut. Die Lokig davor dient der Steuerung dieses Bausteins. So kann über einen Pin die Polarität des DCC-Signals invertiert werdne, der Baustein ausgeschaltet bzw. kurzgeschlossen (notwendig für RailCom) und sogar ein selbst erzeugtes DCC-Signal (asynchron zum System-DCC Signal) eingespeist werden. Letzteres ist zum Programmieren von Lokdekodern notwendig - so kann die Anlage in Betrieb bleigen, während eine Lok umprogrammiert wird.
Die 3. Seite ist beinahe identisch mit der 2. Seite. Sie zeigt den zweiten Block.
Nach der Endstufe sitzt der RailCom Detektor und die RailCom-Richtungsauswertung. Dieser Schaltung war es auch hauptsächlich zu verdanken, dass wir mehrere Anläufe benötigten, bis schließlich alles funktionierte. Danach kommt noch die Besetztmeldeerkennung für das Gleis und zwei Stopmelder (bzw. Signaltrennschienen).
Der Schaltplan der Rückenplatine ist relativ simpel. Im Prinzip werden 16 Stecker auf einer Platine angebracht und die Meisten Pins dieser Stecker sind untereinander verbunden. Die Anschlüsse für die Gleise werden auf WAGO-Klemmen geführt. Zusätzlich sind noch Klemmen für die Stromeinspeisung und für das DCC sowie das Bussignal vorhanden, um mehrere Einschübe miteinander verbinden zu können. ßber einen DIP-Schalter wird die obere Adresse und über die Jumper (Layoutmäßig bereits vordefniert) die untere Adresse vergeben.

Im Bild ist die fertige Blockplatine (von der wir ca. 160 Stück einsetzen) zu sehen.

Die Platinen für die H0-Strecke befinden sich in insgesamt 8 solcher 19" Einschüben, die unter der Anlgage verteilt sind.

Blick von vorne auf einen Doppel-Einschub mit ingesamt 32 Blockplatinen und 64 Blöcken.

Gut zu erkennen ist die Verkabelung der Gleiseinspeisungen mit dem grünen EIB-Kabel. Rechts sitzen die 320VA Transformatoren.
Autor: Andreas KönigErstellt am: 01.06.2010Zuletzt bearbeitet: 01.06.2010