S88-N-P


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S88-N-P

Diese Seite beschreibt das S88-N-P Modul für den S88-N Bus (siehe Konzept). Es handelt es sich dabei um das "Power-Modul" und ist der Nachfolger vom

S88-P Modul (hier ohne das "N"!)

Dieses Modul wurde 2011 ersetzt durch den Nachfolger

S88-N-P (V2)

Anschluss 1 / Anschluss 2 / Anschluss 3 / Vorgehen / Wieviel Module / Stückliste / Download / Archiv

s88-n-p (46K)

Dieses Modul macht aus dem "normalen" S88-Bus den S88-N Bus. Dabei leistet es ein bisschen mehr als ein Simpler Adapter-Stecker (logisch, bei dem Aufwand!). Daher hier einmal in Stickworten die wichtigsten Funktionen dieses Moduls:

Galvanische Trennung: Der S88 ist elektrisch nicht mehr mit der Zentrale verbunden (Trennung durch schnelle Optokoppler). Dadurch werden Masseschleifen verhindert und Spannungsspitzen von der Zentrale fern gehalten
Versorgung der folgenden S88-Module durch "frische" 5V. Die S88-N Busspannung muss also nicht mehr von der Zentrale bereitgestellt werden.
Einspeisung von RAILDATA in den S88-N Bus (galvanisch getrennt). Dieses Signal beinhaltet die Digital-Befehle der Gleisspannung. Dadurch eröffnen sich neue Möglichkeiten wie z.B. das Weich88-N Modul mit integrierter Dekoder-Funktion.
Adapter von S88-Stecker auf RJ45 Stecker: Das Modul besitzt als Eingangs-Stecker sowohl den alten S88-Stecker als auch den neuen S88-N Stecker (RJ45, auch Westerm-Stecker genannt). Das Modul kann somit direkt über ein normales S88-Kabel an die Zentrale angeschlossen werden oder mitten in einem S88-N Bus als Zwischenverstärker eingesetzt werden.

Aber um es hier nochmal konkret zu sagen: Das S88-N-P Modul ist KEIN MUSS, um aus einem S88-Bus ein S88-N Bus zu machen. Man kann auch mit einem einfachen Stecker-Adapter (S88-Stecker auf 8-poligen Western-Stecker / RJ45) auskommen. Dies möchte ich aber nicht empfehlen (logisch, sonst hätte ich ja dieses Modul nicht entwickelt).

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Anschluss

Anschluss-Beispiel 1

Grundlegeder Anschluss mit vollständiger galvanischer Trennung. Der S88-N Bus und die Zentrale sind vollständig voneinander getrennt. Der S88-N hat somit keinen Bezug zur Gleisspannung. Daher ist dies nur möglich, wenn keine Weichenbefehle (RAILDATA) auf dem S88-Bus benötig werden und wenn keine Masse-Sensoren eingesetzt werden. Werden also nur Strom-Sensoren eingesetzt, so ist dieser Anschluss zu bevorzugen! Daher ist dies der Regel-Fall für 2-Leiter Fahrer ohne Verwendung des Weich88-N.

Anschluss S88-N-P

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Anschluss-Beispiel 2

Zentrale und S88-N-P an selben Trafo. Es gibt nur eine Masse, diese gilt für die Schiene, den Versorgungs-Trafo und den S88-N Bus. DIes ist nötig, wenn RAILDATA für den Weich88-N verwendet wird oder wenn Masse-Sensoren eingesetzt werden. Dies ist daher der Regel-Fall für Mittelleiter- (Märklin-)Bahner.

Anschluss S88-N-P

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Anschluss-Beispiel 3

Zentrale und S88-N-P an verschiedenen Trafos. Gerade die neuen Zentralen ECoS, CS, CS2 haben oft ein eigenes Netzteil (oder sollten eins haben). Die Versorgung des S88-Busses am S88-N-P wird durch einen eigenen Trafo vorgenommen. Die Masse des Versorgungs-Trafos wird mit der Schienen-Masse verbunden. Damit ist die Masse des S88-N wieder identisch mit der Schienenmasse. Dies ist daher der Regel-Fall für Zentralen mit eigener Spannungsversorgung.

Anschluss S88-N-P

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Vorgehen beim Anschluss an die Anlage

Bitte beachten Sie, dass die niemals an der Ausgangs-Buchse (gekennzeichnet mit "zu Anlage") die Zentrale anschliessen. Diese würde durch die Spannungs-Erzeugung auf dem S88-N-P eine Spannung "von hinten" bekommen, was nicht ganz optimal wäre. Da normalerweise aber an der Zentrale kein RJ45-Stecker zu finden sein dürfte, muss man schon einiges dafür tun (z.B. einen S88 auf RJ 45 Adapter verwenden), um das hin zu bekommen. Trotzdem würde ich folgende Vorgehensweise empfehlen:

Spannung am S88-N-P Modul anschliessen. Jetzt leuchtet die LED am Kühlkörper des S88-N-P
Eins meiner Module an die Buchse X2 des S88-N-P (gekennzeichnet mit "zu Anlange") anschliessen. Auf diesem Modul sollte jetzt die LED blinken (da die S88-Verbindung zur Zentrale noch nicht steht)
Blinkt am S88-Modul die LED NICHT, so könnte es ein, dass man die falsche Buchse am S88-P erwischt hat (nun wäre es schlecht, wenn eine Zentrale angeschlossen wäre!)
Blinkt am S88-Modul die LED, dann kann man beruhigt an der anderen Buchse des S88-N-P die Zentrale anschliessen. Nun sollte zum einen die 2. LED auf dm S88-N-P leuchten, zum andren sollte die LED auf dem S88-Modul jetzt vom Blinken in Dauerlicht gehen.

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Wieviele Module kann ich an das S88-N-P anschliessen?

Kurze Antwort: Soviel Module, wie gehen.

Lange Antwort: Hier hole ich mal ein bisschen aus, man will ja auch Wissen aufbauen, und ausserdem kann ich die Frage nicht mit einer Zahl beantworten...
Ein SMS88-N braucht ca. 40 mA (davon ca. 20 mA für den PIC, 10 mA für die LED, weitere 15 mA für den FREEZE-Optokoppler), der Weich88-N ca. 25 mA. Schnüffel88-N-Module hingegen sind hier schlecht zu kalkulieren, da die Stromaufnahme stark schwankt von der Anzahl der eingeschalteten (oder sogar extern angeschlossenen) LEDs. Hier kann man locker über 100 mA kommen (weshalb diese Module auch extern versorgt werden können).
Nun, ich nehme mal die Stromaufnahme des S88-N Busses mit 500 mA an. Jetzt addieren sich noch ca. 80 mA für das S88-N-P selber (Optokoppler). Dann ham ma 580 mA.
Dieser Strom muss durch den 7805 bereitgestellt werden. Dieser Bursche muss nun die Versorgungs-Spannung in die 5V umbauen. Annahme: 20V Versorgungs-Spannung, dann kann man schon die Leistung ausrechnen:

P = U x I = (20 V - 5 V) x 580 mA = 8.7 W

Was hilft das? Wir können jetzt die Kühltemperatur ausrechnen:

8.7 W x 11 K/W = 95 K (K für Kelvin, die 11 K/W, also Kelvin pro Watt, sind die Daten des verwendeten Kühlkörpers PR32).

Fazit: der Kühlkörper muss eine Temperatur von 95 Kelvin (entspricht hier Grad Celsius) abführen, er wird also bei 20° Zimmertemperatur satte 95 + 20 = 115 Grad Celsius warm. Dies ist also schon für den 7805 eine ganze Menge, der macht bei 125° Schluss (er ist geschützt und schaltet sich daher einfach ab).

Nun, das klingt ja noch nicht so toll: 500 mA = 115°...

Was kann man tun? Die Versorgungsspannung der S88-N-P verringern! Wiederholen wir die Rechnung mit 15V Betriebsspannung:

15V - 5 V x 580 mA = 5.8 W

5.8 W x 11 K/W = 64 K, also 84 °C bei 20° Zimmertemperatur.

Hier wäre also noch ein bischen Reserve, aber der Kühlkörper ist schon recht mollig.

Was will uns diese Rechnung sagen:

Die Anzahl der anzuschliessenden Module hängt insbesondere ab von der Stromaufnahme der Module und der Versorgungsspannung
Bei Überlast geht nichts kaputt. Irgendwann schaltet sich der 7805 einfach ab. Dies kann allerdings ungemütlich werden, da sich dann der 7805 wieder abkühlt, dann wieder einschaltet, dann wieder abschaltet usw.
Auch 60°C sind für den Kühlkörper eigentlich noch eher wenig Temperatur. Diese Temperatur empfindet der Mensch aber schon recht hoch. Regel: solange man den Kühlkörper anfassen kann, ist alles OK.
Ist der Kühlkörper nicht mehr anfassbar, sollte man mal prüfen, ob man die Versorgungsspannung der S88-N-P reduzieren kann. Beachte: Bei einer Versorgung mit 18V AC (Wechselspannung) beträgt die Versorgung des 7805 satte 18 x 1.4 = 25 V (durch die Gleichrichtung)! Desweiteren sollte man jetzt evtl. angeschlossene Schnüffel88-N-Module mit externer Spannung versorgen
je kleiner die Versorgungsspannung, desto weniger Wärme entsteht am Kühlkörper. Optimal wäre hier z.B. ein Stecker-Netzteil mit 1A und ca. 8-9 V (DC). Sowas ist recht günstig auch als Stecker-Schaltnetzteil zu bekommen (z.B. bei Reichelt das SNT 1000 oder das MW 3K10GS )
Wenn nichts mehr geht: ein weiteres S88-N-P als Zwischenverstärker in die S88-Kette einbauen

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Die Stückliste

öffentlicher Warenkorb S88-N-P (inkl. DIN-Schienen-Halter, Kühlkörper, aber ohne Western-Stecker) bei Reichelt

Stückliste als CSV-File für den Import in "MyReichelt"

Qty	Parts	Bezeichnung	Gehäuse	Bezug	Bestellnummer	Preis	Anmerkung
1	IC2	Spannungsregler 7805 , TO-220		Reichelt	µA 7805	ca. 0.17 Euro
5	OK1..OK5	Optokoppler 6N137 , DIP8		Reichelt	6N 137	ca. 0.49 Euro
1	D1	Diode 1N4001 , MELF		Reichelt	1N 4001 SMD	ca. 0.04 Euro
1	D10	Doppel-Diode BAV70 , SOT-23		Reichelt	BAV 70 SMD	ca. 0.04 Euro
1	T1	Transistor PNP BC807 , SOT23		Reichelt	BC 807-40 SMD	ca. 0.05 Euro
2	LED1, LED2	LED , 1206		Reichelt	SMD-LED 1206 xx	ca. 0.11 Euro	xx = RT/GN/GE siehe 1)
5	R12, R23, R32, R42, R52	Widerstand 47R , 1206		Reichelt	SMD 1/4W 47	ca. 0.10 Euro
4	R21, R33, R43, R53	Widerstand 330R , 1206		Reichelt	SMD 1/4W 330	ca. 0.10 Euro
2	R1, R22	Widerstand 470R , 1206		Reichelt	SMD 1/4W 470	ca. 0.10 Euro
2	R2, R54	Widerstand 1 k , 1206		Reichelt	SMD 1/4W 1,0k	ca. 0.10 Euro
5	R10..R11, R31, R41, R51	Widerstand 1.5k , 1206		Reichelt	SMD 1/4W 1,5k	ca. 0.10 Euro
1	C1	Elko 1000uF, 35V, radial (stehend)		Reichelt	RAD 1.000/35	ca. 0.30 Euro
6	C3, C5, C6, C7, C8, C22	Keramik-C 100nF , 1206		Reichelt	X7R-G1206 100N	ca. 0.09 Euro
1	C4	Tantal Elko 22uF/20V , D		Reichelt	SMD TAN.22/20	ca. 0.71 Euro
1	F1	SMD-Sicherung 1A Superflink		Reichelt	SMD-SF 1,0A	ca. 0.40 Euro	Info Sicherungen
2	X1, X2	Westernstecker 8-8, stehend		Conrad	716232	ca. 0.56 Euro
1	X3	Stecksystem 3-polig, RM 3.5 mm		Reichelt	AKL 182-03 / AKL 169-03	ca. 0.35 + 0.66 Euro
1	X4	Stiftleiste 1x6-polig gerade, RM 2.54 mm		Reichelt	(SL 1x40G 2,54) = 40-polig	ca. 0.18 Euro	abschneiden
1	LP1	Platine ca. 90 mm x 50 mm		Shop	pcb_s88-n-p	Staffelpreis lt. Shop
1	KK1	Kühlkörper PR32 38,1mm		Reichelt	V PR32/38,1	ca. 1.25 Euro	excl. Montage-Material (M3)
1	Z1	DIN-Schienen-Halter		Reichelt	BOPLA TSH35	ca. 2.30 Euro	optional für Hutschienen-Montage

wer ein S88 Kabel (Verbindung S88-Buchse an Zentrale zu X4 von S88-N-P) sucht, der findet dieses z.B. bei Conrad unter der Nummer 240009 (2m) / 248028 (1m) / 248027 (0.5m). Der Hersteller ist hier LDT.

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Download

Schaltplan, Bestückungsplan
Layout für S88-N-P V1.10

Änderung von V1.00 zu V1.01: R22 von 1k5 auf 470 Ohm, da DATA-Signal an der ESU EcoS zu stark verschliffen war.

Im Okt.2009 wurde die Platine leicht verändert (R54 und T1 hinzu), um den Betrieb von S88-N Modulen zwischen dem S88-N-P und der Zentrale zu ermöglichen. Der neue Platinen-Stand ist V1.10 (rote Platine).

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Archiv für ältere Versionen

siehe

S88-P Modul

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