Hardware GBM-8-V1

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Kategorie: Gleisbelegtmelder-V1
Veröffentlicht am Mittwoch, 03. August 2011 18:09
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Die Gleisbelegterkennung ist nach dem Stromfühler-Prinzip realisiert. Ist auf dem überwachten Gleisstück ein Verbraucher, so fließt der Strom über die Strecke der antiparallelen Dioden und führt zu einem Spannungsabfall am Komparatoreingang des LM339. Über die Widerstandswerte 4,7kOhm (R20) und 100kOhm (R21) ist als Referenz-Spannung 0,6...0,8V eingestellt - je nach Höhe der Digitalspannung am Gleis (14...18V). Seitens der Gleisanschlüsse sind PTC's (PTC1...PTC8) vorgesehen, die je nach Ansprechschwelle nach 1s Überstrom den Gleisausgang "abschalten". Sehr wohl wird der Gleisausgang nicht galvanisch getrennt, sondern der PTC erhöht derart seinen Widerstand, dass praktisch der Stromfluss zum erliegen kommt. Sollte dieser Schutz nicht gewünscht sein, können anstelle der PTCs auch die vorhandenen Lötbrücken (Lötjumper SJ1...SJ8) geschlossen und auf die PTCs verzichtet werden.
Wird über den Gleis-Komparator-Eingang ein Verbraucher auf dem Gleis detektiert, wird der entsprechende Ausgang des LM339 auf Masse gezogen. Die Ausgänge dessen ist mit den Eingängen des Mikrocontroller ATMEL ATmega8 verbunden. Per Firmware sind die Eingänge mit AVRs mit internen Pull-Up-Widerständen konfiguriert. Ein Stromfluss (resp. Spannungsabfall) über den Gleisausgängen bewirkt also, dass die Ausgänge der Gleis-Komparators auf Masse gezogen werden und somit dem AVR signalisiert wird, dass ein Verbraucher auf dem Gleis steht. Die Firmware übernimmt die weitere Verarbeitung dieser Information.
Über einen freien Eingang am SX-Bus-Komparator ist der Gleis-Versorgung-Anschluss (Klemme 1 bzw. 10 der Schraubkelmmen) angeschlossen. Über ihn wird dem ARV signalisiert, ob am Gleis-Versorgungs-Eingang ein Pegel anliegt.
Der SX-Bus ist ebenfalls über einen Komparator angebunden, zusätzlich für die Schreibleitung "D" noch ein Transistor BC557. Als Refernez-Spannung und somit Schaltschwelle für den SX-Bus sind 2,5V eingestellt (R5 & R6). Geschrieben wird eine logische "1" über den Transitor BC557, eine logische "0" durch einen Komparator-Ausgang des SX-Bus-Komparators.
Der AVR sowie die restlichen ICs erhalten ihre Versorgungsspannung aus dem SX-Bus. Hierfür wird Leitung "B" (20V) genutzt und per Festspannungsregler 78L05 die 5V-Versorgungsspannung bereit gestellt. Die vorhandenen Kapazitäten glätten die Spannung, damit die ICs optimal versorgt werden.

Einleitung GBM-8-V1

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Kategorie: Gleisbelegtmelder-V1
Veröffentlicht am Sonntag, 31. Juli 2011 13:08
Zugriffe: 2752

GBM-8-V1

Der Gleisbelegtmelder GBM-8-V1 ist in der Lage 8 Gleisabschnitte zu überwachen. Es können die Gleisformate SX1, SX2 und DCC verarbeitet werden. Die Rückmeldung erfolgt über den SX-Bus. Über den SX-Bus wird der GBM-8-V1 auch programmiert, folgende Parameter können eingestellt werden:

  • SX-/Rückmelde-Adresse
  • Meldeverzögerung der Belegtmeldung
  • Meldeverzögerung der Freimeldung
  • Verhalten bei Fahrstrom aus

Der GBM-8-V1 arbeitet nach dem Stromfühler-Prinzip. Es reicht ein Stromfluss von weniger als 1mA bzw. ein Spannungsabfall von 0,67V, um eine Belegtmeldung zu erzeugen. Damit sind auch stehende Loks (nur der Decoder als Verbraucher) sicher erkennbar, oder auch Waggons mit Innenbeleuchtung bzw. mit präparierten Achsen - z.B. per SMD-Widerstand an der Achse (22k-Ohm).

Der GBM-8-V1 benötigt kein dem SX-Bus synchrones Gleissignal und verarbeitet folgende Gleisformate:

  • SX1
  • SX2
  • DCC
  • MM

Foto

GBM-8-V0.4 Prototyp

Platine / Bauelemente / Bausatz

Für Interessenten biete ich gern Bauelemente, Platine (industriell gefertigt, 2-lagig, mit Lötstopplack und Bestückungsdruck) oder komplette Bausätze (Platine, alle Bauelemente und programmierter Mikrocontroller) an. Bei Interesse bitte hierfür das Kontaktformular nutzen.

Schaltplan

GBM-8-V1-Schaltplan

Bestückung

GBM-8-V1-Bestückungsplan

Weiterführende Informationen

Testbericht eines Prototypens

Quelle: http://www.mobamitspass.de/forum/index.php?page=Thread&postID=4745#post4745

Der GBM, den mir Schnorpser freunlicherweise zum Testen zur Verfügung gestellt hat, ist - im Vergleich zu den von mir bisher eingesetzten *** -GBMs - recht handlich, und überzeugt durch - obwohl mit den optionalen PTC's bestückt - einen zurückhaltenden Einsatz von Bauteilen, dadurch ist der Zusammenbau auch von Elektroniklegastheniker stark vereinfacht worden.
Die Programmierung über die MS-1 ist innerhalb von Sekunden erledigt, da eine "sinnvolle" Grundkonfiguration bereits vorhanden ist. Adresse eingeben - das wars. Sehr schön: Die Programmierung kann im in der Anlage integrierten Zustand erfolgen; dies ist leider nicht selbstverständlich.
Im Dauerbetrieb über zwei Tage hinweg traten bei mir (reiner DCC-Fahrbetrieb, das bringt gelegentlich Hardware an ihre Grenzen ...) keinerlei Probleme auf; der GMB macht einfach das, was er machen soll.

Fazit: Für einen vergleichsweise kleinen Betrag für den Bausatz mit PTC's bekommt man einen guten und zuverlässigen GBM. Für mich kam er nur zwei Jahre zu spät auf den Markt (Trotzdem wird Norbert mein Haus- und Hoflieferant, weil: Ein paar brauch ich noch, weil mein Betriebswerk ja auch noch aussteht)

Vielen Dank an Alex!

Rechtliches

Der SX-GBM-8-V1 (Firmware/Software und Schaltung/Platine) ist ein privates Hobbyprojekt ohne jegliche Gewähr und ohne Haftung für eventuelle Schäden, die durch die Anwendung/Betrieb entstehen. Eine Funktionsgarantie wird nicht übernommen.