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ORD-1 ist eine Hardware-Schnittstelle für die Modellbahn-Steuerung.
Die Baugruppe wurde speziell für die Verwendung mit Rocrail entworfen.
Diese Selbstbau-Kommando-Station verbindet einen Computer mit der Modellbahn-Anlage. Der Computer erzeugt den Datenstrom für die Steuerung der Loks und Weichen. ORD-1 verstärkt diesen Datenstrom. Außerdem liest der Computer den Rückmelder-Status von S88-Modulen über den ORD-1 zurück. Die einzigartige Eigenschaft des ORD-1 ist die optische Isolation, die das Risiko von Beschädigungen der Computer-Hardware minimiert, die durch Spielereien mit der relativ hohen Modellbahn-Spannung entstehen können.
Um Rocrail mit der DDX-Schnittstellen-Bibliothek im Automatikmodus betreiben zu können, wird ein minimaler Testaufbau verwendet:
An sich ist der Zusammenbau unkritisch, grundlegende Elektronikkenntnisse sind jedoch von Vorteil. Wer z.B. mit den Begriffen 'Kathode' und 'Anode' nichts anzufangen weiß, sollte vielleicht doch besser die Finger davon lassen.
Gesamte Dokumentation: https://gitlab.com/rocrail/GCA/tree/master/ord-1
Die letzte Version ist 1.52; ältere Versionen stehen nicht mehr zur Verfügung.
Schaltpläne und Layout wurden mit KiCad, einer Open Source CAD Lösung erstellt.
0,33Ω für 2,5A Ausgangsleistung. 0,22Ω für 3A Ausgangsleistung (nur verwenden wenn eine gute Kühlung vorhanden ist)
Es müssen 4W-Typen mit max. 17mm Länge verwendet werden.
Längere Widerstände müssen stehend eingelötet werden. Es können auch mehrere Widerstände parallel geschaltet werden. Z.B. 3 Stück 1Ω, 2W, Metallfilm, parallel ergibt 0,33Ω.
FEME VMA 001 12 (Elfa Artikel Nr. 37-069-18) oder Schrack PE014012 (Conrad Artikel Nr.: 503946-62) oder (Fujitsu-)TAKAMISAWA VE12H-K.
Ansonsten kann jedes 12V, 5A, 20 bis 29mm Standard-Relais mit 1 x Umschalter benutzt werden. Diverse Bohrlöcher sind dafür in der Platine vorgezeichnet.
Wenn 29mm-Relais verwendet werden, muss der Kühlkörper verkleinert oder versetzt angeordnet werden.
In 04.2013 bietet ein Forumbeitrag eine weitere Alternative: http://forum.rocrail.net/viewtopic.php?p=49766#49766
Es können entweder C13-C24, 16mm Durchmesser, 7,5mm Pin-Abstand, 1000µF minimum 35V oder C11 und C12, snap-in-Typ verwendet werden.
Wenn ein Trafo ohne Mittenabgriff ( 1 x 16V ) verwendet werden soll, wird empfohlen, Elkos mit der größtmöglichen Gesamt-Kapazität zu verwenden, mindestens 2 x 6000µF.
Die Dioden müssen den maximalen Strom aushalten, den der Trafo liefert. Für geringe Lasten können 1N5401 verwendet werden.
Wenn die vollen 3A gefordert sind, sollten stärkere Dioden als die 6A10 eingebaut werden.
Um den Spannungsverlust an den Dioden zu minimieren, können Schottky-Dioden verwendet werden, z.B. SR506.
Ein PC-CPU-Kühler mit Ventilator ist eine einfache und günstige Lösung. Bohren Sie 2,5mm Löcher in den Kühlkörper und schneiden Sie ein M3 Gewinde in den Kühler.
Die Transistoren und 78xx IC's müssen mit Nylon-Schrauben und Isolierscheiben am Kühler befestigt werden.
Über den Kontakt P9 kann der Ventilator mit 12V versorgt werden. Es können natürlich auch andere Kühlkörper verwendet werden.
Wichtig ist aber, dass die Rückseiten der Transistoren keine elektrische Verbindung zum Kühler haben.
ORD-1 wird mit Standard-1zu1-Verlängerungskabeln (mit jeweils einem männlichen und einem weiblichen Stecker) mit dem PC verbunden. 9pol-D-Sub für die serielle Schnittstelle (RS232) und 25pol-D-Sub für die parallele Schnittstelle (printer port).
Wenn das Relais nicht anzieht, muss die BIOS-Einstellung des Drucker-Port geändert werden. Bei einigen PCs geht es mit der Standard-Einstellung, sonst muss die Einstellung auf ECO+EPP
geändert werden.
Wenn der ORD-1 mit dem COM-Port verbunden ist und der Server gestartet wurde (keine COM-Port Fehler im Log), zeigen die LEDs folgendes an:
D10 dunkel = keine S88 Daten am Bus 1 D12 dunkel = keine positive Gleisspannung D13 dunkel = keine negative Gleisspannung D14 dunkel = keine Daten D15 dunkel = STOP D16 dunkel = normal (kein Programmiermodus) D17 leuchtet = Kurzschluß / negative Spannung am Ausgang zu gering D18 leuchtet = +5V vorhanden D19 leuchtet = +12V vorhanden D20 leuchtet = negative Spannung vorhanden
Wenn die Spannung eingeschaltet ist (der Knopf "Gleisspannung einschalten" (Glühlampen-Symbol) in Rocview ist gedrückt), zeigen die LEDs folgendes an:
D10 dunkel = keine S88 Daten am Bus 1 (wenn kein S88 Bus angeschlossen ist) D12 blinkt sehr schnell = positive Gleisspannung vorhanden D13 blinkt sehr schnell = negative Gleisspannung vorhanden D14 blinkt sehr schnell = Daten vorhanden D15 leuchtet = GO D16 dunkel = normal (kein Programmiermodus) D17 dunkel = kein Kurzschluß D18 leuchtet = +5V vorhanden D19 leuchtet = +12V vorhanden D20 leuchtet = negative Spannung vorhanden
Seit Rocrail 1.1 wird DDX als Zentralen-Modul verwendet. Alle Parameter können im Dialog eingestellt werden.
Der Trafo wird mit den 3-poligen Anschluß J1 verbunden. Die beiden Sicherungen F1 & F2, schützen den Booster im Falle eines Kurzschlusses. Vier Dioden, D6-D9, richten die Eingangsspannung gleich. Die Glättung der Spannung wird durch die Elko's C11 & C12 oder C13-C24 vorgenommen. Die geglättete Gleichspannung beträgt ohne Last ungefähr +-24-30V. Wenn ein 1x16V-Trafo verwendet wird, muss er mit GND (die mittlere Klemme von J1) und einem der beiden Wechselstrom-Eingänge verbunden werden. In diesem Fall werden nur eine Sicherung und zwei Dioden benötigt. Die Schaltung fungiert dann als Einweg-Gleichrichter. Die Glättungs-Elkos speichern Ladung zwischen den Wechselstrom-Halbwellen. Weil es bei der Einweg-Gleichrichtung eine ungenutzte Halbwelle gibt, müssen die Elkos deren Zeit überbücken und die Kapazität verdoppelt werden. Wird ORD-1 ausgeschaltet, entladen sich die VAA-Elkos relativ schnell über die 78xx Stabilisatoren. Die -VAA-Elkos entladen sich über R58.
Zwei Standard-Spannungsregler U5 (7805) & U6 (7812), erzeugen die Spannungen für die Elektronik. Zwei kleine Kondensatoren, C9 & C10, entkoppeln die +12V und die +5V Versorgung.
Drei LEDs verschaffen einen Überblick, ob die Betriebsspannungen anliegen. Optional kann ein Lüfter zur Kühlung an die Schaltung angeschlossen werden.
Das Datensignal wird durch zwei Optokoppler, O9 und O10 geleitet und gelangt in ein FlipFlop, U1A und U1B.
Hier wird über die Pullup-Widerstände R39 und R40 die Form und Flankensteilheit des Signals verbessert.
Danach geht das Signal zum Boosterbus-Anschluß und zum internen Booster der ORD-1.
Die beiden Dioden D23 und D24 schützen U1 vor zu hohen Spannungen, R31 schützt vor zu hohem Strom.
Das Schaltsignal Stop/Go wird über den Optokoppler O11 und Gatter U1C zum Boosterbus geleitet.
Außerdem wird Treiberstufe Q2 u. Q4 des internen Booster des ORD-1 über U7.3 und Q5 gesperrt bzw. freigegeben.
Der Booster ist unstabilisiert. Dies bedeutet, dass die Ausgangsspannung ungefähr den selben Wert hat, wie die gleichgerichtete und geglättete Spannung des Netzteils.
Zur Verstärkung der Eingangssignale wird jeweils einer der Ausgangstransistoren durchgeschaltet. Das Ergebis ist ein Rechtecksignal.
Im normalen Betrieb liegt die Spannung über dem Kondensator C2 (1µF), bei ungefähr -4V (-20V + 15V + 1V = -4),
weil jeder negative Teil des Ausgangssignals C2 mit einem Teilstrom über die Zenerdiode Z1 und die Diode D4 entlädt.
R23 (100Ω) verhindert einen zu hohen Entladestrom über die Dioden. Der positive Teil des Ausgangssignals kann C2 nur über R16 (10kΩ) aufladen.
Dies ist zu wenig um im normalen Betrieb die Kurzschlusserkennung auszulösen.
Wenn es einen Kurzschluss nach Masse gibt, kann über die Zenerdiode und die Diode kein Strom mehr fließen und C2 wird aufgeladen.
Wenn die Spannung hoch genug ist wird über D5 U7.7 (ULN2802A) angesteuert. Dadurch wird über LED D17 und Optokoppler O12 das Erkennungssignal ausgelöst (SC).
Wenn der Booster-Bus Pin 5 hochgesetzt ist, löst U7.8 das SC Signal aus. Der Filter D21 & C27 stellt sicher, dass keine Störeinflüsse über den Boosterbus die SC-Erkennung auslösen können.
Die Steuerung erfolgt über die par. Schnittstelle Pin 14, Optokoppler O8, U7.6 mit Relais K1, dass das Hauptgleis abschaltet und das Programmiergleis einschaltet.
Über U7.4 wird die PT-Aktivierung mit LED D16 angezeigt und andere Booster mit U1C durch "Stop" über den Boosterbus deaktiviert.
Durch einen Schalter (oder Jumper) an Stiftleiste P5 kann die PT-Funktion auch manuell aktiviert werden.
Wenn der Lokdekoder einen Bestätigungsimpuls sendet (Ack), erhöht er seine Stromaufnahme für eine kurze Zeit.
Der erhöhte Strom erzeugt eine höhere Spannung über R51.
OP U4 ist als Komparator mit verschiedenen Zeitkonstanten für den negativen und positiven Eingang geschaltet.
U4 erkennt die kurzzeitig erhöhte Spannung und schaltet den Ack-Optokoppler O13 für eine kurze Zeit ein (weniger als 10ms).
Hinweis:
Für den Fall, dass ACK-Impulse nicht gelesen werden können, gibt diese Seite interessante Hinweise: http://www.stacken.kth.se/~haba/slamra/dcc/ackpulse/
Vier S88-Busse werden parallel eingelesen. Einige Steuerungsprogramme können allerdings nur den ersten Bus auslesen.
Die S88-Signale werden mit U2 und U3 gepuffert. Eine LED zeigt den Status von Bus 1 an.
Wenn Sie unsicher sind wie sie Ihre ORD-1 anschließen sollen, sehen Sie sich das Beispiel-Diagramm an:
Sollten Sie nun immer noch unschlüssig sein, stellen Sie Ihre Frage im Rocrail-Forum.