Nachbau OpenDCC Booster2 (Bidi)

Beschreibung

Um Züge auf der Modellbahnanlage fahren zu lassen, braucht man Strom. Um sie intelligent fahren zu lassen, braucht man Bidi. Außerdem ist z.B die OpenDCC-Zentrale nicht dafür ausgelegt, viel Leistung zu liefern, weil dabei viel Wärme frei wird, so dass es besser ist, die Leistung extern zu erzeugen.

An Materialkosten muss man mit etwa 20Eur rechnen, plus Trafo. Der Booster2 bietet eine Leistung von nominell 4A, auf Grund der Wärmeentwicklung setze ich ihn aber nur bis ca. 2.5A ein. Er läßt sich allerdings nur an Gleichspannung betreiben, d.h. für den Betrieb an einem normalen Modellbahntrafo muss man erst einen Gleichrichter zwischenschalten. Ich verwende ein günstiges externes geregeltes "Eco-Steckerschaltnetzteil"(15V, 36W) für ca. 16Eur (einem Bruchteil des Preises eines "echten" Modellbahntrafos).

Der Booster wird von dem existierenden Gleisausgang der Zentrale gespeist und nicht an eine extra Boosterschnittstelle (CDE) angeschlossen. Er braucht ein symetrisches Eingangssignal, um korrekt arbeiten zu können. Das war für mich zwar ungewöhnlich, hat aber auch seine Vorteile. Man braucht z.B. kein langes Boosterkabel, wenn man in der letzten Ecke der Anlage einen neuen Stromkreis aufmachen muss. Die Eingänge sind mit Optokopplern zur Potentialtrennung ausgestattet.

Bidi ist die von der NMRA standardisierte Form des Rückmeldekanals vom DCC Empfänger zurück zur Zentrale und ist in Deutschland unter dem Markennamen "Railcom" der Firma Lenz bekannt. Dieses Rückmeldeverfahren benötigt eine Lücke im Datenstrom, welche vom Booster zu berücksichtigen ist. Der Booster2 (BiDi) von OpenDCC kann das, und, wenn gewünscht, auch wenn die Zentrale ( wie z.B. die Zentralen aus den Startpackungen) diese Lücke nicht selbst bereitstellen. Dafür ist ein kleiner ATtiny2313 am Werk, der den Datenstrom überwacht und die konventionelle Leistungsenstufe entsprechend steuert.

Um eine Überlastsituation/Kurzschluss erkennen zu können, werden die ohnehin für die Leistungsentstufe vorhandenen Stromshunts abgefragt und mittels Komperatoren in 2Stufen ausgewertet. Der Kühlkörper ist im Vergleich zur Platine relativ groß und könnte diese eigentlich tragen; nicht umgekehrt.

Nachbau

Der Nachbau ist relativ einfach, da nur konventionelle Bauelemente zum Einsatz kommen. Einige Kondensatoren können aber alternativ auch als SMD bestückt werden
Die doppelseitige und durchkontaktierte Leiterpatte kann wieder über Rail&Road bezogen werden und kostet ca. 10Euro(2009). Offensichtlich gibt es aber Streuungen in der Qualität, denn ich hatte eine Leiterplatte erwischt, bei der auf der Komponenentenseite noch eine Masseverbindung unter einer LED Bestand. Leider habe ich das Problem erst bei der Inbetriebnahme gemerkt, was mich eine LED und viel Schweiss und Nerven gekostet hat, die LED wieder aus der Leiterplatte zu bekommen, ohne die empfindliche Durchkontaktierung dabei zu beschädigen.

Bei der Bauelemente-Auswahl muss man auf die Optokoppler achten. Statt eines 12nF Kondensators für die Endstufe habe ich nur 10nF bekommen, was lt. Datenblatt aber immer noch für mindestens 2,5A Leistung ausreicht. Der 74HC08 war bei Reichelt aus dem angebotenen Warenkorb rausgefallen und mußte extra hinzugefügt werden.

Auch hier gilt beim Löten: erst die niedrigen Bauelemente, dann die höheren, und die Schraubklemmen ordentlich mit Lötzinn versehen. Ganz zum Schluss wird der Leistungs-IC eingesetzt und verlötet.

Den Prozessor kann man nicht auf der Platine programmieren, hier tut z.B. ein STK500 gute Dienste. Wenn der Atmel drin ist, kann nach einer abschliessenden Kontrolle der Lötstellen und Bestückung das erste Mal Spannung mit einer Strombegrenzung angelegt werden. Hier ist übrigens auch mein Problem mit der LED aufgefallen. Dann kann man den Gleisausgang der Zentrale anschliessen. Erst jetzt erkennt der Prozessor das DCC Signal und die entsprechende LED leuchtet auf. Jetzt kann der Kühlkörper festgeschraubt und mit einer Fächerscheibe gesichert werden. Damit ist der Nachbau abgeschlossen.

Aufgebauter Booster

Beim Einbau in die Anlage sollten die Hinweise zur Verkabelung beachtet werden. So sollten die Minus-Seiten aller Booster verbunden werden, um Ausgleichsströme zu vermeiden.

Ausblick

Auch wenn der Booster momentan fast alle Ansprüche erfüllen kann, gibt es immer noch Ideen für Erweiterungen.
Ganz spontan fallen mir da ein: Leider passen die Software-Wünsche nicht mehr in den Prozessor. Da es kein sockelkompatibles Modell mit mehr Speicher gibt, müßte man einen anderen Prozessortyp auswählen und ein neues Layout erstellen. Nur, ob das den ganzen Aufwand wert wäre... :-)) Realistischer wäre evtl. eine Zusatzpatine zu entwickeln. Diese könnte über Distanzhalter über die vorhandene Platine befestigt werden. Dazu müssen dann aber irgendwie noch die benötigten Verbindungen (5V,Masse,Signal,Strommessung) an die Originalleiterplatte gebracht werden, z.B. als Stiftleisten, zur Not auch direkt angelötet.

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letzte Änderung 18.02.2010