DSD 2010

(Drehscheiben-Dekoder 2010)

Entwicklungsgrundlage

 

 

 

 

 

INHALT:

 

1      Grundsätzliches. 2

1.1    Zweck dieses Doc. 2

1.2    Grund für die Überarbeitung des Systems. 2

1.3    System-Übersicht DSD2010. 2

2      Haupt-Platine. 4

2.1    Aufgaben. 4

3      Motor-Platine. 5

3.1    Aufgaben. 5

3.2    Funktionsblock „Spannungsversorgung“ 5

3.3    Funktionsblock „Hall-Sensor“ 5

3.4    Funktionsblock „Motor-Ansteuerung“ 5

3.5    Funktionsblock „Erkennung Position“ 6

3.6    Funktionsblock „Rückmeldung“ 6

3.7    Kommunikation mit der Haupt-Platine. 6

3.7.1  Bitübertragung (Physical Layer) 6

3.7.2  Haupt-Platine an Motor-Platine. 7

3.7.3  Motor-Platine an Haupt-Platine. 7

4      Anzeige-Platine. 8

4.1    Aufgaben. 8

4.2    Kommunikation mit der Haupt-Platine. 9

4.2.1  Bitübertragung (Physical Layer) 9

4.2.2  Haupt-Platine an Anzeige-Platine. 9

4.2.3  Anzeige-Platine an Haupt-Platine. 9

5      Anhang. 10

5.1    Fehler-Codes. 10

 

 

 

1          Grundsätzliches

1.1         Zweck dieses Doc

Dieses Dokument dient der technischen Dokumentation. Es werden Ideen und bereits realisierte Teile entwicklungsbegleitend beschrieben, sodass dieses Dokument während der Entwicklung als Diskussions-Grundlage und Ideen-Sammlung dient und nach Abschluss des Projektes den technischen Ist-Zustand des Projektes dokumentiert.

 

1.2         Grund für die Überarbeitung des Systems

Der Drehscheiben-Dekoder (DSD) V1.4 hat in seinem Geburtsjahr 2004 die Wünsche vieler Drehscheiben-Anwender erfüllen können. Inzwischen sind sowohl die Ansprüche alsauch die technischen Möglichkeiten gewachsen.

 

Auf der Wunschliste standen daher z.B.:

 

1. Möglichkeit einer Sound-Implementierung
2. Verbesserung der Positionierung insbesondere durch Lastregelung des Motors
3. Implementierung einer „RESET“-Möglichkeit
4. Vereinfachung der Programmierung (Zuordnung der Gleisabgänge zu den Adressen)
5. Anzeige-Modul für Soll- und Ist-Position
6. Einbindung der DSD-Informationen in ein Rückmelde-System, sodass ein automatisierter Betrieb erleichtert bzw. erst möglich wird
7. Ausgabe einer Information „Bühne dreht“ für PC-Steuerung
8. Verwendung eines Strom-Sensors vereinfachen / ermöglichen, um ein „Bühne besetzt“ Signal zu generieren
9. ggf. weitere Rückmeldungen für eine PC-Steuerung, die eine Positionierung der Lok auf der Bühne ermöglicht
10. Kehrschleifen-Modul für 2-Leiter Bahnen integrieren
11. Modul verkleinern (N-Bühne)

1.3         System-Übersicht DSD2010

Um möglichst viele Wünsche zu realisieren, wird das neue System aus 3 Modulen bestehen:

 

1. Haupt-Platine
2. Motor-Platine
3. Anzeige-Platine

 

2          Haupt-Platine

 

2.1         Aufgaben

Die Hauptplatine fungiert als Zentral-Platine.

 

• Kommunikation mit der Anzeige-Platine
• Kommunikation mit der Motor-Platine
• Empfang der Befehle aus der Digital-Spannung (Gleisspannung)
• Ausgabe von bis zu 32 Rückmeldungen (Optokoppler-Ausgänge). Diese ermöglichen dann das Einbinden der Drehscheiben-Informationen in einen Rückmeldebus (S88 u.a.)
• Bereitstellung der Versorgungs-Spannung für Anzeige-Platine und Motor-Platine

 

3          Motor-Platine

3.1         Aufgaben

Diese Platine wird unter der Bühne montiert und ist klein genug, um in alle Fleischmann-Drehscheiben (H0, TT, N) zu passen.

 

• Kommunikation mit der Motor-Platine
• Steuerung des Motors, Lastregelung
• Steuerung der Lichtsignale (weiches Überblenden bei Bühnenbewegung auf ROT)
• Steuerung der schaltbaren Hausbeleuchtung
• Abfrage von (bis zu) 3 Rückmelde-Kontakten (Optokoppler-Eingänge, z.B. zum Anschluss an Reed-Kontakte, Masse- oder Stromsensoren). Der Status der Rückmeldekontakte können via Haupt-Platine auf den Rückmeldebus gegeben werden, wodurch eine Positionierung einer Lok auf der Bühne möglich wird (nötig insbesondere bei Automatik-Betrieb durch eine Steuerungs-Software)
• Ein Hall-Sensor zur Definition der Position NULL kann eingebunden werden. Dadurch kann sich die Bühne selbstständig justieren

 

3.2         Funktionsblock „Spannungsversorgung“

Die Motor-Platine erhält 18V DC (von der Haupt-Platine). Diese wird auf 5V herabgesetzt.

 

5V:

• PIC
• Optokoppler

 

18V:

• Motor
• Umschalt-Relais für Motor (Drehrichtung)
• LED-Ausgänge

 

3.3         Funktionsblock „Hall-Sensor“

tbd

 

3.4         Funktionsblock „Motor-Ansteuerung“

Die Drehrichtungsumkehr erfolgt wie bisher via Relais.

 

Neu ist jetzt eine Motor-Regelung, die ein genaueres Positionieren während der Endphase der Bewegung (Langsamfahrt!) ermmöglicht.

 

3.5         Funktionsblock „Erkennung Position“

tbd

 

3.6         Funktionsblock „Rückmeldung“

Es können 3 Rückmelde-Kontakte eingelesen werden. Die Information wird via Optokoppler übertragen, d.h. es muss eingangsseitig eine LED (die Übertrager-LED im Opto) bestromt werden. Die Opto-Eingänge besitzen hierfür AC-Eingänge, d.h die Polung der Spannung ist unbedeutend, ebenso kann Wechselspannung oder Digital-Spannung verwendet werden.

 

Als Beispiel: Ein Reed-Kontakt wird einseitig an die Digital-Spanung angeschlossen und an der 2. Seite an den Opto-Eingang. Schliesst jetzt der Kontakt (Magnet), dann wird der Opto-Eingang an die Digital-Spannung gelegt, die Opto-LED ist bestromt und der Rückmelde-Kontakt wird ausgelöst.

 

Ein ähnliches Beispiel kann man sich für Masse-Sensoren (Kontakt durch Achsen bei Mittelleiter – Märklin möglich).

 

Weitere Möglichkeiten können sich durch Lichtschranken, Hall-Sensoren, Strom-Sensoren (sinnvoll???) usw. ergeben.

 

3.7         Kommunikation mit der Haupt-Platine

Die Motor-Platine kommuniziert über 1 Leitung mit der Hauptplatine, also bidirektional und seriell.

 

3.7.1        Bitübertragung (Physical Layer)

„1“ und „0“ sind entsprechend der DCC-Norm codiert.

 

 

3.7.2        Haupt-Platine an Motor-Platine

Folgende Informationen müssen übertragen werden:

 

• Soll-Position
• Befehl „Stopp“
• Befehl „Go“ (tbd.)
• Flag „Rechts / Links“
• Motor-Parameter zur Anpassung
• Flag „Hausbeleuchtung ein/aus“

 

Für die Übertragung werden 2 Byte verwendet, wobei das erste Byte die Funktion definiert (Identifier Byte):

 

Bit 7	Bit 6	Bit 5	Bit 4	Bit 3	Bit 2	Bit 1	Bit 0	Contents Byte enthält:
1	1	0	0	0	0	0	1	Motor-Parameter 1
1	1	0	0	0	0	1	1	Motor-Parameter 2
1	1	0	0	0	1	1	1	Motor-Parameter 3
1	1	0	0	1	1	1	1	Motor-Parameter 4
0	0	1	0	0	0	0	1	Soll-Position
0	0	1	0	0	0	1	1	Blink-Code
0	1	1	1	0	1	1	1	Flag-Übergabe

 

Das 2. Byte (Contents Byte) überergibt idR. einen Zahlwert 0..255 (Parameter, Soll-Position etc).

 

Für die Flags (Identifier = 01110111) wird definiert

 

Bit 7	Bit 6	Bit 5	Bit 4	Bit 3	Bit 2	Bit 1	Bit 0
Go 0 = stop 1 = go						Drehricht. 0 = Rechts 1 = Links	Licht Haus 0 = aus 1 = ein

 

Es wird zudem ein 3. Byte übertragen (Prüfbyte, EXOR-Verknüpfung aus dem Identifier Byte und dem Contents Byte (analog DCC)

 

3.7.3        Motor-Platine an Haupt-Platine

Folgende Informationen müssen übertragen werden:

 

• Ist-Position
• Flag „Bühne dreht“
• Error-Codes
• Klemmung
• kein Strom (=Open Loop f. Motor-Kreis / Treiber defekt)
• Sensor Pegel
• Motor Parameter
• Rückmelde-Kontakte

 

Bit 7	Bit 6	Bit 5	Bit 4	Bit 3	Bit 2	Bit 1	Bit 0
0	1	Istwert (6-Bit)
1	0	Reserve
1	1	Error-Code (siehe Anhang)
0	0	Flag-Übergabe
		Drehricht. 0 = Rechts 1 = Links	Bühne 0 = steht 1 = dreht	RM1 0 = idle 1 = set	RM2 0 = idle 1 = set	RM3 0 = idle 1 = set	Reserve

 

 

4          Anzeige-Platine

 

4.1         Aufgaben

Diese Platine ist optional. Sie ermöglicht die Anzeige der ist- und Soll-Position der Drehscheibe. Zusätzlich kann hierüber die Bühne bewegt werden, ohne dass man Digital-Befehle auslösen muss („Hand-Steuerung“)

 

• Kommunikation mit der Haupt-Platine (RS232)
• Anzeige der Soll-Position (2-stellig 7-segmend LED)
• Anzeige der Ist-Position (2-stellig 7-segmend LED)

 

An stehen 6 Taster und 2 LEDs zur Verfügung.

 

In dieser Variante entspricht die Taster-Funktionen im wesentlichen den digitalen Befehlen

• 2 Taster: Soll-Position inkrementieren (+1) oder dekrementieren (-1), Druck auf Taste verändert Soll-Position, Bühne startet mit der Drehung entsprechend der eingestellten Drehrichtung R/L
• 2 Taster 180° Turn Rechts / Links (entsprechend dem digital-Befehl), Druck setzt die Soll-Anzeige entsprechend und die Bühne beginnt zu drehen)
• 2 Taster: Drehrichtung Rechts / Links (entsprechen dem digital-Befehl), Druck schaltet die LEDs um, Bühne dreht aber nicht (da Soll-Position unverändert)
• 2 LED zur Anzeige Rechts / Links

 

Alternativ könnte man sich auch folgende Tastenbelegung vorstellen:

• 2 Taster: Soll-Position inkrementieren (+1) oder dekrementieren (-1), Druck auf Taster verändert Soll-Position, Bühne startet aber noch nicht.
• 2 Taster 180° Turn Rechts / Links, Druck verändert nur die Soll-Position, Drehbewegung startet aber noch nicht.
• 2 Taster: Drehrichtung und Start Rechts / Links:: Drehbewegung startet
• 2 LED zur Anzeige Rechts / Links

 

Zwischen den beiden Varianten kann via DIP-Schalter gewählt werden.

 

Zusätzlich kann die Anzeige-Platine einen Fehler-Code anzeigen, sobald ein Fehler aufgetreten ist. (Codes siehe Anhang)

 

4.2         Kommunikation mit der Haupt-Platine

Die Motor-Platine kommuniziert über RS232, also bidirektional (2-Draht) und seriell.

 

4.2.1        Bitübertragung (Physical Layer)

„1“ und „0“ sind entsprechend der RS232 Norm codiert. Es wird mit einer Baudrate von 9600 Baud übertragen (8N1)

 

4.2.2        Haupt-Platine an Anzeige-Platine

Folgende Informationen müssen übertragen werden:

 

• Soll-Position
• Ist-Position
• Error-Code
• Flag „Rechts / Links“
• Flag „Bühne dreht“

 

Für die Übertragung genügt 1 Byte, sodass keine Ring-Puffer beim Senden und Empfangen nötig sind. Bit 7/6 stellen dabei den Identifier dar, Bit 5..0 die Nutz-Information

 

Bit 7	Bit 6	Bit 5	Bit 4	Bit 3	Bit 2	Bit 1	Bit 0
0	1	Sollwert (6-Bit)
1	0	Istwert (6-Bit)
1	1	Error-Code (siehe Anhang)
0	0	Flag-Übergabe
		Drehricht. 0 = Rechts 1 = Links	Bühne 0 = steht 1 = dreht	Reserve	Reserve	Reserve	Reserve

 

4.2.3        Anzeige-Platine an Haupt-Platine

Folgende Informationen müssen übertragen werden:

 

• Flag „Taster 1“
• Flag „Taster 2“
• Flag „Taster 3“
• Flag „Taster 4“
• Flag „Taster 5“
• Flag „Taster 6“
• Soll-Position
• Flag „Rechts / Links“

 

Für die Übertragung genügt 1 Byte, sodass keine Ring-Puffer beim Senden und Empfangen nötig sind. Bit 7/6 stellen dabei den Identifier dar, Bit 5..0 die Nutz-Information

 

Bit 7	Bit 6	Bit 5	Bit 4	Bit 3	Bit 2	Bit 1	Bit 0
0	1	Sollwert-Vorgabe (6-Bit) rechts herum
1	0	Sollwert-Vorgabe (6-Bit) links herum
1	1	Reserve
0	0	Taster Info
		Taster 6 0 = idle 1 = pressed	Taster 5 0 = idle 1 = pressed	Taster 4 0 = idle 1 = pressed	Taster 3 0 = idle 1 = pressed	Taster 2 0 = idle 1 = pressed	Taster 1 0 = idle 1 = pressed

 

 

5          Anhang

5.1         Fehler-Codes

Die Anzeige-Platine zeigt folgende Fehler-Codes an:

 

Anzeige:	Bedeutung	Erläuterung
E1	Communication Error	Haupt-Platine kann mit der Motor-Platine nicht kommunizieren
E2	Motor Error	Motor-Platine kann keinen Motor-Strom messen („Open Loop“ oder Motor-Treiber defekt)
E3	Motor Klemmung	Motor-Platine erkennt eine Einklemmung (kein Sensor-Impuls)
E4	Sensor Pegel	Motor-Platine: Sensor-Pegel unterschreitet Minimal-Wert
E5	Motor Parameter	Motor-Platine: Motor-Parameter unstimmig
E6
E6
E8
E9