OpenDCC OneServoTurn

    Vorbemerkung: Diese Seite deckt mehr die technischen Aspekte der Baugruppe ab, für den Anwender finden sich wichtige Informationen auf www.fichtelbahn.de.

Überblick, Entstehung

    OneServoTurn ist eine Trägerplatine, in welche das Einsteckmodul BiDiBOne eingesteckt werden kann.
    OneServoTurn ist optimiert für die Ansteuerung von 4 Gleichstromweichen und bietet folgende Eigenschaften:
  • 4 Servoausgänge:
    Die Servoausgänge sind einzeln schaltbar, auch die Stromversorgung der Servos kann zu- und abgeschaltet werden. Der Stromversorgungspfad der Servos ist mit einer Überstrom-Absicherung ausgerüstet.
  • 8 Relais:
    Diese Relais sind frei den einzelnen Schaltaktionen zuordenbar. Jedes Relais hat zusätzlich eine Kontroll-LED, welche die Aktivierung des Relais anzeigt. Für einen universellen Einsatz sind die Kontakte der Relais wie folgt zugänglich:
    • 4 Relais sind als Umschalter verdrahtet: das ist optimal zur Polarisation von Herzstücken.
    • 4 Relais sind als Polwender verdrahtet: damit kann man z.B. abhängig vom Fahrweg bestimmte Gleisabschnitte umpolen, d.h. die Zuordung von DCC1 und DCC2 zum Gleis links/rechts umschalten. Das ist insbesondere hilfreich, wenn Weichen Bestandteil von Kehrschleifen sind. ()
    • Durch Kombination beider Relais lassen sich auch Weichen mit durchgehenden Zungen (wie z.B. Peco oder Tillig) sicher polarisieren.
    • Die Relais lassen sich umabhängig von den Servos auch für allgemeine Schaltaufgaben verwenden. Selbstverständlich eignet sich sowohl Umschalter als auch Polwender für einfache An/Aus-Schaltung, z.B. für Weichenlaternen.
    • Die integrierte Makrofähigkeit bietet größtmögliche Flexibilität bei der Kombination von Servostellung und geschalteten Relais.
  • 4 Lage-Rückmeldeeingänge:
    Die Lage der Zunge kann mittels eines Mikroschalters an der Stellschwelle und dieser Rückmeldeeingänge ausgewertet werden und über das Bussystem zurück an das Steuerprogramm gemeldet werden. So kann sichergestellt werden, dass der Zug nur losfährt, wenn die Weiche auch wirklich gestellt ist.
  • GBM16T-Anschluß:
    Optional kann ein GBM16T angeschlossen werden und man kann so neben der Knotenfunktion 'Accessory' auch die Knotenfunktion 'Occupancy' (Belegtmeldung) nutzen. Dabei sind selbstverständlich alle 16 Kanäle voll railcomfähig.
  • Makrofähigkeit:
    Servos, Relais und Lagerückmelder lassen sich frei zu Accessory kombinieren, dabei bietet die OneServoTurn folgende Größen bei den Makros an:
    Anzahl Accessory12
    max. Anzahl Begriffe je Accessory 8
    Anzahl Makros32
    Schritte je Makros32

Schaltplan OneServoTurn


    OneServoTurn_V1.3_sch.pdf
  • Spannungsversorgung
    OneServoTurn kann entweder mit einem DC-Steckernetzteil (Kleinspannungsstecker, 2.1mm/5,5mm, + Pol innen) oder über eine sonstige Gleichspannungsquelle mit 7V-18V versorgt werden. Auf der Platine ist entweder eine SMD-Kleinspannungsbuchse von Lumberg oder eine 5mm Schraubklemme montierbar. Ebenso gibt es Wahlfreiheit beim Spannungsregler: es sind drei verschiedene, alternative Spannungsregler für die 5V vorgesehen (OKI 78SR-5V - horizontal, Texas Intrusments PTH08080, LM7805). Der Eingang ist mittels einer FET-Schaltung vor Verpolung geschützt.
    Die Spannungsquelle muß erdfrei sein oder auf das gleiche Massepotential wie der BiDiBus bezogen sein. Man kann also durchaus die Stromversorgung einer benachbarten Baugruppe mitverwenden (selbstverständlich unter Beachtung der Leistungsreserven).
    In Ruhe benötigt OneST etwa 30mA bei 12V (mit Schaltwandler), bei Servobetrieb steigt das je nach Servos und der mechanischen Last an den Servos an und kann bis etwa 1A bei 12V gehen.
  • Servos
    Die Stromversorgung der Servos ist mit einem Baustein TPS2044 geschaltet und auch gegen Überstrom abgesichert. Dieser Chip wird üblicherweise für USB verwendet, ist jedoch auch optimal zur Kontrolle von Servos geeignet. Das PWM der Servos wird mit einem Treiber 74125 gepuffert und über Schutzwiderstände (100 Ohm) an den üblichen 3-poligen Anschlußstiften im Raster 2,54mm bereitgestellt. Eine gute Anschlußmöglichkeit bieten hierfür MTA-100 IDC Steckverbindungen, welche es für unterschiedlich Drahtdurchmesser gibt.
    Die Servosignale werden direkt per Hardwaretimer erzeugt und haben extrem hohe Auflösung von 0,25µs und sind jitterfrei, was eine entsprechend ruhige Fahrt der Servos ermöglicht (entsprechend gute Servos natürlich vorausgesetzt).
  • Relais
    Die Relais werden durch einen SPI-IO-Expander (TPI6C595) angesteuert, dieser kann direkt die 100mA für die Relais treiben. (Hinweis: TPI6C595 ist nicht pinkompatibel zu 74HCT595!) Es sind insgesamt 8 Relais vorgesehen, davon vier als Umschalter verdrahtet (mit je 2A Schaltvermögen, 4A Dauerstrom), weitere 4 als Polwender verschaltet. Die Umschalter sind zur Polarisation von Herzstücken vorgesehen, die Polwender für allgemeine Schaltaufgaben.
    Anwendungsgebiete sind z.B. 'schwierige' Weichen: wenn die Zunge und Herzstück ein Potential hat, muß man vor der Bewegung das Herzstück trennen, dann die Bewegung durchführen und anschließend in der neuen Lage polarisieren. Verwendet man bei einer solchen Weiche nur ein Relais, so besteht die Gefahr, dass die Zunge noch Kontakt zu einer Seite hat, aber jedoch bereits umgepolt wird. Das würde Kurzschluß auslösen. Ebenso können (nicht befahrene) Diagonalschienen, welche das Potential einer Seite haben, mit dem Spurkranz der anderen Seite Kurzschluß verursachen. Man vermeidet dadurch den sogenannten Peco-Schnitt. Diese kann man mit der OneST gezielt stromlos schalten und so eine kurzschlußfreie Überfahrt sicherstellen.
    Auch bei komplizierten Kehrschleifen mit Fahranteilen in Weichenstraßen kann der Polwender gute Dienste leisten: durch die Makroprogrammierbarkeit kann man die Polwendung gleich zusammen mit der Weichenstraßenschaltung vornehmen.
    Die Relais sind 2A-Typen G6, diese gibt es mit J-Leads, THT oder SMD. Alle Varianten sind bestückbar, wobei THT für die Handlötung am einfachsten ist.
    (Nur für Var.1.1 und Var.1.2: Man kann als Bestückungsalternative ein Relais weglassen und mittels Schließen der Lötbrücken SJ5 bis SJ8 (auf der Lötseite unter den Relais) nur einen Umschalter verwenden.)
  • GBM16T
    OneServoTurn kann optional einen Belegtmelder GBM16T verwalten. Dieser wird an J51 angeschlossen. Zu beachten ist dabei, dass diese Verwaltung einen BiDiBOnePlus erfordert. Der BiDiBOnePlus ist steckkompatibel zum BiDiBone, ist jedoch mit einem ATXmega128A3 (statt ATXmega128D3) ausgerüstet, dieser verfügt über mehr Schnittstellen - und diese Schnittstellen werden für den GBM16T benötigt.
    Neben den 4 Servos und 8 Relais stehen dann auch 16 railcomfähige Belegtmelderkanäle zur Verfügung.
  • Anzeigen
    5V und Servo-Überstrom werden mit LEDs angezeigt.

Layout


    Die Platine ist 79mm x 49mm groß und einseitig bestückt. Bei den Polarisierungs-Anschlüssen besteht eine Bestückungsalternative Stiftleiste Raster 2,54 bzw. Schraubklemme im Raster 3.5mm. Mit Stiftleiste und entsprechenden Brückenkabeln /Servoverlängerung kann man eine recht kostengünstige Verdrahtung der Herzstücke erreichen.

Anwendung

    Die OneST ist optimal geeignet für das Schalten von Weichen mittels Servo. Die integrierten Relais zur Herzstückpolarisation ermöglichen eine kurzschlußfreie und wegen der durchgehden Stromaufnahme der Lok auch ruckelfreie Überfahrt. Servos können nach Betätigung wieder stromlos geschaltet werden, dadurch gibt kein gelegentliches Knarren der Antriebe.
    Durch die Makrofähigkeit des Dekoders sind neben einfachen Weichen auch kompliziertere Konstruktionen wie Dreiwegweichen, Hosenträger, EKW und DKWs sicher schaltbar, insbesondere wenn es sich um vorbildgerechte Weichen ohne abgetrennte Herzstücke handelt (z.B. Peco / Tillig Elite).
    Selbst wenn die Weichen Bestandteil von Gleisdreiecken oder Kehrschleifen sind, kann durch die Polwender-Relais eine kurzschlußfreie Durchfahrt realisiert werden. Die OneST ist hier die Lösung!

FAQ

  • Welche Version brauche ich?
    Servo und Relais: OneST + BiDiBone, benötigte Firmware OneST_STANDARD.
    Servo, Relais und GBM16T-Anschluß: OneST + BiDiBonePlus, benötigte Firmware OneST_PLUS_OCCU.
  • Knoten meldet sich nicht und LED Power und BiDiB blinken schnell im Wechsel?
    Es wurde eine Software auf den BiDiBOne geladen, welche für diesen CPU-Typ nicht geeignet ist. Es muß eine passende Software (STANDARD oder PLUS) neu geladen werden. Hierzu Taste drücken, der Knoten meldet sich mit dem Bootloader. Nun kann z.B. mit dem BiDiB-Monitor eine neue Firmware geladen werden. Es sind immer beide Bestandteile (*.000.hex und *.001.hex) zu laden.
  • Wo bekomme ich die Seriennummer für die OneST?
    Die OneST hat keine eigene Seriennummer, es wird die Nummer des BiDiBOne weiter verwendet. Diese ist beim Kauf einer SMD-vorbestückten Version bereits geladen. Sollte diese aus irgendeinem Grund gelöscht worden sein, dann kann sich hier eine neue Seriennummer erzeugen lassen. Wichtig: diese Seriennummern gelten für BiDiBOne, für Nachbauten sind separate Produktkennungen und Seriennummernbereiche zu verwenden.
  • Wie kann ich einen Fehler auf meiner OneST suchen?
    Die Firmware enthält ein Debug-Interface. Hier kann man sich mit einem FTDI-Kabel und 115200, 8N1 verbinden. Nach Eingabe von ?<cr> erhält man eine Liste aller verfügbaren Befehle. Mit dem Debug-IF ist es möglich, gezielt einzelne Leitungen, Servos, LEDs usw. anzusprechen und so einen Hardwarefehler einzukreisen. Hilfe und Support hierzu gibt es im opendcc-Forum.

Weblinks