Zentrale

Die Zentrale wird zukünftig ersetzt durch zwei Minibooster und einen Rückmelder. Sie wird deshalb nicht mehr weiterentwickelt. Für diejenigen, die den Nachbau schon begonnen haben, bleibt bis Mitte 2021 die Bauanleitung hier stehen.

Die Zentrale arbeitet nur in Verbindung mit dem Steuerungsprogramm auf dem Hostcomputer. Sie besitzt 3 Arduino-Nano Boards: Lok-Steuerung, Magnetartikel-Steuerung und Rückmelder. Die Trennung der Aufgaben erlaubt eine relativ einfache und trotzdem leistungsfähige Software. Für die Lok-Steuerung und die Magnetartikel-Steuerung muss je ein separater Booster angeschlossen werden. Dadurch wird eine gegenseitige Beeinträchtigung über den Stromverbrauch ausgeschlossen. Zur Kommunikation mit dem Host werden 3 freie USB-Anschlüsse benötigt. Zur Stromversorgung wird ein 24V/150mA Schaltnetzteil verwendet. Die 12V für die Rückmeldung werden von einem LM7812 geliefert. Die Stromversorgung der drei Nano-Boards erfolgt über die USB-Anschlüsse.
Alle Sketche für die Nano-Boards können gemeinsam heruntergeladen werden. Die hier benötigten Sketche heißen "loco" (für Lok-Steuerung), "solenoid" (für Magnetartikel-Steuerung) und "capture" (für Rückmelder).
In allen drei Sketches befindet sich ziemlich am Anfang die Zeile //#define OLD_CENTRAL. Durch die Entfernung der beiden Schrägstriche muss die Anweisung gültig gemacht werden.

Schaltung Spannungsregler

Lok-Steuerung

Es können CDE-Booster (DCC) oder der Märklin-Booster 6015 an der Klemmleiste angeschlossen werden. Zum Betrieb mit CDE-Boostern wird das Gleis-Signal in einem einstufigen Verstärker von 0..+5V auf +-12V umgeformt.
Zur Loksteuerung wird bei beiden Boostertypen die Kurzschluss-Rückmeldung ignoriert. Stattdessen wird von jedem einzelnen Booster eine Kurzschluss-Rückmeldung in je einen S88-Eingang gelegt. Das Steuerungsprogramm verarbeitet die Rückmeldung und zeigt individuell den Booster an, der betroffen ist.

Stiftleistenbelegung für Lok-Steuerung

R1 und C1 bilden einen Tiefpass. Dadurch wird die Flanke des Signals etwas abgeflacht, wodurch ein Hauch von EMV-Verträglichkeit hergestellt wird.
Die Kondensatoren C1 und C3 mit 47 nF sind ausgetauscht worden gegen solche mit 6,8 nF.
Die 5-poligen DIN-Buchsen sind für die Handregler vorgesehen. Sie sind nicht geeignet für Lokmäuse von Roco oder LGB!

Schaltung Lok- bzw. Magnetartikelsteuerung für CDE

Es werden Motorola2- und DCC-Kommandos verarbeitet. Für Motorola sind die Adressen 1..255, die max. Fahrstufe 14 oder 27 und die Funktionen F0..F4 erlaubt. Bei Nutzung von DCC werden die Basis-Datenpakete erzeugt. Das erlaubt die Adressen 1..127, die max. Fahrstufe 14 oder 28 und die Funktionen F0..F4.

Lokdecoder-Programmierung

An der Stiftleiste für die Loksteuerung kann neben dem Lok-Booster der Minibooster für ein Programmiergleis angeschlossen werden. Hier wird die Kurzschluss-Rückmeldung berücksichtigt. In der aktuellen Version wird ein Kurzschluss nicht dem Host gemeldet, sondern nur der Strom abgeschaltet. Vom Steuerungsprogramm wird die byteweise Registerprogrammierung für DCC sowie die Motorola-Programmierung unterstützt.

Programmiergleis-Booster an der Stiftleiste für Lok-Steuerung

Magnetartikel-Steuerung

Der Anschluss ist fast identisch mit dem für die Lok-Steuerung. Anstelle der "PRG"-Leitung ist eine "+5V"-Leitung. Die Kurzschlussleitung zusammen mit der +5V-Leitung kann mit dem Weichenrückmeldungsmodul verbunden werden. Wenn kein Weichenrückmeldungsmodul verwendet wird, muss die Kurzschlussleitung über eine Brücke mit +5V verbunden werden.

Wird ein Märklin-Booster 6015 verwendet, so müssen im Sketch "solenoid" zwei Zeilen geändert werden, um den Pegel umzukehren. Dort steht, was zu tun ist.

Stiftleistenbelegung für Magnetartikel-Steuerung

Rückmeldung

Der S88-Bus wird mit einer Spannung von 12V betrieben. Dazu werden die vom Arduino ausgegebenen Signale verstärkt. Das einzulesende Data-Signal wird über den Spannungsteiler R5, R11 auf 5V herabgesetzt. Es sind 3 Stränge für je maximal 20 S88-Module vorgesehen. Die Stränge unterscheiden sich nur in den Daten-Rückleitungen. Alle anderen Leitungen sind gemeinsam.

Hinweis: Am Ende jedes Stranges ist ein Abschlusswiderstand von 470 Ohm zwischen CLK und +12 einzubauen. Dies wird sinngemäß von OpenDCC vorgeschlagen und hat sich bewährt. Er kann auf einen Stecker gelötet und wie ein weiteres Verbindungskabel aufgesteckt werden.

Schaltung Rückmelder für einen Strang

Layout Bestückung

Layout Rückseite

Stückliste

Anzahl Bezeichnung Wert
5 T1, T2, T3, T4, T5 BD679
1 Spannungsregler LM7812
2 C1, C3 6,8nF
2 C2, C4 1µF
1 C5 0,33µF
1 C6 0,1µF
5 R1, R3, R14, R15, R16 220 Ohm
2 R2, R4 2,7k
6 R8, R9, R10, R11, R12, R13 4,7k
3 R5, R6, R7 7,5k
1 NV-Steckverb.-Buchse 5,5 / 2,1
2 DIN-Rundbuchse 5 pol. f. Platine
5 Stiftleiste 2,54 mm / 6 pol.
3 Prozessorboard Arduino Nano
1 Streifenrasterplat. 160 x 100 mm
1 Aluwinkel 2 mm dick
2 Zylinderschraube M3 x 16
2 Mutter M3
div. Drahtbrücken 0,5 dick

Anschlusspläne

Die Anschlusspläne sind ein Beispiel für eine Gesamtkonfiguration mit der alten Zentrale.
  • Die Anschlusspläne besitzen eine allen Modulen gemeinsame Masseverbindung, hier als "gnd" oder "0" bezeichnet.

  • Die Servodecoder und Signaldecoder benötigen eine 6V-Stromversorgung.

  • Das Weichenrückmeldemodul, hier in der Gleichstromvariante, kann je nach Ausführung der Weichendecoder auch als Wechselstromvariante gewählt werden. Die Bedienungsanleitung eines Weichendecoders gibt Aufschluss über die vorhandenen Möglichkeiten der Fremdeinspeisung. Die Wechselstromvariante ist vorzuziehen.

  • Bei einer Gleichstrom-Fremdeinspeisung ist zu beachten, dass der Pluspol des Netzteils an Masse liegt.
  • Zur Datenversorgung der Magnetartikel reicht ein Minibooster, wenn alle Decoder eine Fremdeinspeisung besitzen. Bei Servo- und Signaldecodern ist dies ohnehin der Fall.



Anschlussplan für Magnetartikel

  • Für das Programmiergleis reicht ein Minibooster. Der kann auch mit einem 12V-Trafo versorgt werden.

  • Die Kurzschlussmeldeleitungen der Booster werden in S88-Eingänge geleitet. Da das Signal, z.B. bei einem Tams Booster B-2, positiv ist, und ein S88-Eingang ein Signal erkennt, das auf Masse liegt, muss ein Inverter zwischengeschaltet werden. Ein Schaltplan hierfür wird demnächst vorgestellt.



Anschlussplan für Gleise



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