Hallo zusammen.
Wie versprochen stelle ich heute die Lokplatine vor. Das wohl komplexeste und komplizierteste Bauteil dieses Platinensatzes. Galt es doch eine gehörige Anzahl von Ausgängen für unterschiedliche Anwendungen auf kleinstem Raum unterzubringen. Eigentlich fing das ja mal ganz einfach an. 5 Lampen vorne das wäre es gewesen.....
Ich versuche das so einfach wie möglich zu gestalten ohne zu viel Technikballast. Wer dennoch etwas mehr wissen möchte, der lese die Abschnitte ELEKTRONIK INSIDE. Wer nicht, kann das auch ohne Informationsverlust überspringen.
Herausgekommen ist folgendes:
4 Lichtausgänge zur Darstellung der Zugschlußsignale vorne
1 Ausgang für die digitale Kupplung vorne
1 Ausgang für einen Raucherzeuger
1 Ausgang für das Feuerbüchsenflackern
1 Ausgang für die Triebwerksbeleuchtung
1 Ausgang für die Führerhausbeleuchtung
1 Reserve bzw. Kohlenentnahmebeleuchtung (wahlweise auch aus dem Tender)
Dazu musste noch die Verbindung zum Tender und somit zum Decoder, mit so wenigen wie möglich Drähten auskommen. Außerdem sollte die Lok auch von Dreileiterfahrern (So wie meiner einer ) unter voller Ausnutzung der Radstromabnehmer genutzt werden können. Und zum guten Schluß kam Andreas noch mit der Erweiterung der Radstromabnehmer um die Ecke.
Grundlage der gesamten Ansteuerelektronik bildet ein Microcontroler vom Typ PIC16F690 I/SS der Fa. Microchip. Seine Daten erhält der Controler vom zweipoligen SUSI-Bus, der neben GND und Schiene A und B die Verbindung zur Tenderplatine und somit zum Decoder herstellt, der die SUSI-Daten ausgibt. Die Spannungsversorgungen für den PIC und die Leistungsausgänge werden auf dieser Platine hergestellt. Ein diskreter Brückengleichrichter aus 1,5A Schottkydioden bildet das Herz dieser Versorgung. Alle Leistungsausgänge sind über eine automatische Sicherung von 200mA Haltestrom gegen Kurzschlüsse geschützt. Die Endstufentransistoren können jeder für sich 2,5A bei 25V schalten. Dies ist vollkommen überdimensioniert dient aber der Sicherheit im Kurzschlußfall. Alle Anschlüsse sind über Lötpads an den prädestinierten Stellen herstellbar. Vorne an der Platine befindet sich der Leistungstransistor und die Lötpads für eine digitale Kupplung. Diese Platine wird abgetrennt und findet im Vorschuh Platz.
ELEKTRONIK INSIDE:
Die Schottkydioden haben gegenüber normalen Gleichrichterdioden den Vorteil, dass sie erheblich schneller schalten und zusätzlich einen geringeren Spannungsabfall aufweisen. Da die Wechselspannung der DCC-Versorgung relativ steile Flanken aufweist braucht es faktisch keinen Stützkondensator mehr, sondern eher einen kleinen keramischen Kondensator um die "Löcher" in der Gleichspannung zu stopfen. Aus der Erfahrung heraus hat sich dort ein 330nF Vielschicht als praktikabel herausgestellt.
Damit stehen der Endstufe über eine Sicherung die volle Gleisspannung abzüglich 450mV zur Verfügung. (Da denkt der Elektroniker nicht mehr über nach.) Die Sicherung selbst ist eine 20V 250mA PTFE Sicherung und schaltet bei 400mA innerhalb 0,1s die Endstufen ab. Die Endstufen sind masseschaltend und verfügen in jedem Zweig über einen Vorwiderstand. Einzig die digitale Kupplung hat keinen. Da dieser Ausgang, so wie alle anderen Ausgänge über PWM angesteuert werden ist das auch nicht notwendig. (Soweit mein Wissensstand.) Die Leiterbahnen mussten wirklich mit dem spitzen Bleistift gerechnet werden. Das habe ich so das letzte mal im Studium gemacht und gleichzeitig festgestellt, wie viel man im Alltag als Sicherheit da drauf haut. Kurzum 2,5A Dauerstrom bei 20V kann die Platine ab. Ein kleiner Trick dabei, der Lötstoplack ist extrem Wärmeleitend. Alle Widerstände im Leistungskreis sind 1/4Watt Typen. Diese Widerstände sind zwar fast doppelt so teuer als die Standardtypen in 0603, aber wer A sagt.........
Der verwendete Controler ist ein 8Bit Midrange Typ. Die Decodierung des Susi-Signals erfolgt Interruptgesteuert. Dummerweise brauchen wir aber auch noch einen Interrupt für das PWM-Signal und der kleine Kerl hat nur einen Interruptvector. Aber bei 8MHz interner Taktfrequenz und 2µs Zykluszeit sollten das zu lösen sein. Hat bisher jedenfalls prima funktioniert. Der Controler hat außerdem eine eigene Spannungsversorgung die ein 100mA 5V LDO liefert. Das trägt zusätzlich in Verbindung mit XR7 Kondensatoren zur Reduzierung von Transienten am Prozessor bei.
ELEKTRONIK ENDE.
Noch eine Sache zum Raucherzeuger. Auf meiner Originalplatine wurde eine Schienenseite mittels einer Schraube auf den Rahmen kurzgeschlossen, so dass die Befestigungsschrauben zum Kessel die Spannung an den Zinkdruckgussblock geleitet haben. Damit war eine Seite des Raucherzeugers mit Spannung versorgt. Die andere Seite hatte Ihren Anschluß unter der vorderen Kesselbrücke. Das entfällt komplett. Aus mehreren Gründen muß der neue Raucherzeuger zweipolig an die Lokplatine angeschlossen werden. Ich empfehle dazu einen Seuthe100 den ich schon mehrfach verwendet habe. Dieser hat zwei Anschlußdrähte und einen geringeren Strom bei gleicher Dampfausbeute. Außerdem ist er sehr schnell und läßt sich an die Fahrgeschwindigkeit bzw. die Last anpassen, was zu schönen Effekten führt.
Nun, bis dahin wieder viel Spaß mit der Lektüre.
Mit freundlichen Modellbahnergrüßen
Thomas