OpenDCC S88-TLE-Bridge

Überblick, Entstehung

    S88-TLE-Bridge ist eine BiDiB-Baugruppe, welche insbesondere für OpenCar-Rückmeldungen optimiert ist.
    Eigenschaften der S88-TLE-Bridge:
  • S88-N Interface: Es können bis zu 14 externe S88-N Module (je 8 Bit) angeschlossen werden.
  • Interface für 16 Magnetsensoren oder IR-Lichtschranken: Es können direkt 16 Magnetsensoren für die Fahrbahn angeschlossen werden. Der Anschluß erfolgt am einfachsten mit handelsüblichen, dreipoligen Servokabeln, die es günstig im Internethandel gibt.
  • Cool: Stromversorgung von S88-N und Magnetsensoren über modernen Schaltregler.

Schaltplan S88-TLE-Bridge


  • Spannungsversorgung
    Die S88-TLE-Bridge kann entweder mit einem 12V-Steckernetzteil (Kleinspannungsstecker, 2.1mm/5,5mm, + Pol innen) oder über eine sonstige Gleichspannung mit 8-20V versorgt werden. Die Eingangsspannung geht über eine Verpolschutzschaltung und eine Polyfuse. Auf dem Modul ist ein moderner Schaltwandler MPM3610 (baugleich zu MPM3620) von MPS mit 1.2A Ausgangsstrom vorgesehen (max. Eingangsspannung 21V), dieser wandelt auf 5V. Alternativ kann ein 7805 oder kompatibler Schaltregler (z.B. OKI-78SR-5) verwendet werden.
    Die Schaltung selbst braucht etwa 50mA, jeder TLE verbraucht ca. 8mA, so dass sich bei 100 Meldern etwa 1A Strombedarf ergeben.
    Für Sonderanwendungen ist optional eine Versorgung direkt aus dem Bus möglich - hierzu sind die normalerweise nicht bestückten Diode D2 und R9 zu bestücken.
  • BiDiB
    Für den BiDiB-Anschluß ist ein flankenreduzierter RS485 Tranceiver mit 500kBaud gemäß BiDiBus-Spec vorgesehen.
  • S88-Master
    Weitere TLE-Module können via S88-N angeschlossen werden, hierfür ist eine RJ45 Buchse vorgesehen. Diese Module können von der Bridge aus mitversorgt werden (max. 1A). Zur Vermeidung von Clockreflexionen ist ein RC-Tiefpass mit 47 Ohm, 10nF (Zeitkostante 470ns) auf der Clockleitung vorgesehen.
  • Prozessor
    Die Baugruppe verwendet einen ATmega644P-AU in 44-poligen QFP-Gehäuse. Dieser wird mit einem 16 MHz Quarz getaktet.

Aufbau, Layout


    Die Platine ist 80 x 50mm groß, 2-lagig mit Durchkontaktierungen und nur einseitig bestückt. Bis auf den Schaltregler ist das nicht weiter schwierig - aber beim Schaltregler kann man ja eine Alternative wählen. Auf fichtelbahn.de steht eine SMD-vorbestückte Version zur Verfügung.

    Beim Bestücken beginnt man mit dem Spannungsregler und dessen zugehörigen Bauteilen (natürlich nur, wenn der MPM3610 / 3620 verwendet wird). Dann folgt ein erster Test der Stromversorgung: man klemmt das Meßgerät an Masse und +5V und legt dann die Eingangsspannung an. Beobachtet wird die Stromaufnahme (muß < 10mA sein) und die Ausgangsspannung.
    Sind die 5V gemessen, so werden Widerstände und LEDs bestückt. Auch hier schließt sich ein Test der LEDs an. Hierzu klemmt man an die 5V einen Draht an, rüstet das andere Ende des Drahtes mit einem 220Ohm Widerstand aus und berührt mit dem freien Ende des Widerstand die Pins 23, 24, 25 und 26 des Prozessorlötplatzes. (Mit zwischengeschaltetem Widerstand deshalb, damit nicht versehentlich ein Kurzschluß ausgelöst wird). Leuchtet jede LED?
    Anschließend wird der Prozessor, der RS485-Transceiver und die Buchsen bestückt. Nach den Löten empfielt sich eine genau optische Inspektion auf Schlüsse (Lupe, Mikroskop oder auch ein Foto aus verschiedenen Winkeln machen und dieses Foto dann am Bildschirm betrachten).

Firmware

    Für die erstmalige Installation der Firmware sind 4 Komponenten mit dem Programmiergerät auf den Chip zu bringen:
  • Bootloader:
  • Firmware (Flash):
  • Permanentspeicher (EEPROM):
  • Seriennummer:
    • Außerdem sind die Fuses einzustellen: Der Prozessor muß auf externen Quarz () EXTOSC_8MHZ_XX_16KCK_65MS, ohne Teiler CLKDIV8), Brown-Out-Detektion bei 4,3V, Reset in den Bootloader eingestellt werden. Bootsize ist 4096 Words. JTAG ist abzuschalten (wegen LED-Ausgängen auf den JTAG Pins). (Man kann die Fuses per Menu auswählen oder auch direkt eingeben)
    Extended0xFF
    High0xD8
    Low0xFF

Anschluß

    Die Sensoren werden gemäß folgender Anschlußbelegung angeschlossen:
     Signal
    1DATA_IN: Ausgangssignal des Sensors, zulässiger Pegel: 0..5V, 0V = Sensor aktiviert.
    2VCC: Stromversorgung für Sensor, Spannung: 5V
    3GND: Masse.
    Der Anschluß geht am einfachstem mit üblichen Servokabeln. Verwendbar sind z.B. TLE4905 mit Adapterplatine.

    S88-Bus:
    Der S88-Anschluß ist gemäß S88-n ausgelegt. Der Spannungspegel ist 5V. Die Stromversorgung der S88 Module erfolgt über eine Schutzdiode D7 (SSA33L). Sofern sichergestellt ist, dass es keine Rückspeisung erfolgt, kann man diese mit der Lötbrücke SJ8 überbrücken.

    Stromversorgung:
    Durch den integrierten Schaltregler kann die Stromversorgung in weiten Grenzen erfolgen: es ist eine Gleichspannung im Bereich 9V - 20V DC nötig. Der Strombedarf hängt von der Anzahl der versorgten Sensoren ab: Das Grundboard benötigt 300mW, jeder Sensor (Typ TLE4905) benötigt ca. 40mW an Eingangsleistung. Z.B. sind für 16 Sensoren dann 300mW + 640mW = 940mW erforderlich, bei einer 12V Versorgung also etwa 80mA.
    Voll ausgestattet mit 128 Sensoren sind etwa 500mA auf 12V erforderlich.

DIL-Variante

    Für 'Komplett-Selbstlöter' ist auch eine kompatible DIL-Version dieser Baugruppe verfügbar: diese ist zweiseitig bestückt, verwendet den Prozessor im DIL-Gehäuse und sonstige Bauteile im 1206-Gehäuse. Das Layout hierzu steht auf Anfrage zur Verfügung.