SAnD


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SAnD-4 - Servo Ansteuerungs-Dekoder (4 Servos)

Diese Seite beschreibt einen Dekoder, der über digitale Befehle bis zu 4 Servos ansteuern kann.

Dieses Modul wurde 2013 ersetzt durch den Nachfolger Sand-4 (V2)

Anschluss / Stückliste / Download / In Circuit Programmierung / Adressen lernen / Kurvenform konfigurieren

Sand 4 Dekoder

Hier die Eigenschaften des SAnD:

Für Motorola (Märklin) oder DCC
Digitale Ansteuerung von 4 Servos mit nahezu beliebigen Kurvenformen
Über 8 Digital-Adressen können 4 unterschiedliche Kurven abgerufen werden. Dabei ist die Zuordnung zu den Servos frei konfigurierbar
Kurven können einmalig oder wiederholt ("Loop") ablaufen
Jeder Ablauf kann bis zu 100 Schritte haben. Dabei ist eine Schritt-Breite von 20 ms bis zu 4 s möglich, d.h. ein Ablauf kann bis zu 6.6 min dauern.
erweiterter Einstellbereich für den Servo (gängig sind 1 ms .. 2 ms). Die minimale Impulsbreite kann 0.4 ms, die maximale Impulsbreite 4 ms betragen, wobei ein maximales Delta von ca. 2 ms möglich ist (also z.B. 0.4 ms .. 2.4 ms).
Konfiguration der Kurvenform und Parameter via PC-Software
Zusätzlich Ansteuerung von 4 Relais (Umschalter), um das Weichen-Herzstück der 2-Leiter Fahrer mit der richtigen Spannung zu versorgen
Konfigurierbar, ob nach Ablauf die Servo-Spannung und/oder die Servo-Impulse abgeschaltet werden sollen. Dadurch kann ein ständiges Nachjustieren (und damit Brummen) des Servos verhindert werden.
Anwendungsbeispiel 1: Umlegen von Weichen und Signalen inkl. "Umfassen" (das ist eine kleine Pause im Ablauf, in der ein Stellwerker den Hebel neu greifen muss)
Anwendungsbeispiel 2: Ansteuerung von Schranken (inkl. "Nachwippen")
Anwendungsbeispiel 3: Öffnen / Schließen von Toren etc.
Anwendungsbeispiel 4: Ansteuerung von Spielplatz-Wippen etc. ("Loop"-Funktion)
Einstellen der Servo-Endpositionen durch Justage-Routine möglich
Digital-Spannung wird nicht durch Servo-Strom belastet (galvanische Trennung)
Die Adressen können beliebig vergeben werden
Address-Learning Funktion: Nach dem Druck auf die Taste gelangt der Dekoder in den "Lern-Modus".
Keine DIP-Schalter notwendig, also auch keine Adress-Tabellen
Polung der Eingangssignale beliebig, keine Verpolungsmöglichkeit
Platinen-Grösse: 67 mm x 62 mm
Vorbereitet für Montage auf DIN-Hutschienen (dadurch entfällt das Anschrauben unter der Anlage)
Konfigurierbar ab V3.35: Ansteuern von bis zu 2 Servos auch durch Tasten möglich

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Anschluss

Für den Anschluss an den Servo sind 3-Polige Stiftleisten im RM 2.54 ("JR-Stecker") vorgesehen. Die Spannungsversorgung kann über eine externe DC oder AC-Spannung vorgenommen werden, der Digital- Eingang hat eine galvanische Trennung über einen Optokoppler.

Anschluss Sand 4 Dekoder

Anschluss-Beispiel Herzstück-Polarisierung

2-Leiter Fahrer haben das Problem, dass das Herzstück einer Weiche je nach Weichenstellung eine andere Polarität haben muss. Mit Hilfe der Relais kann das Herzstück sehr einfach mit dem richtigen Pol der Gleis-Spannung versorgt werden. Hier im Beispiel für Relais 1 aufgezeigt:

Anschluss Sand 4 Dekoder Relais

Anschluss-Beispiel Rückmeldung

Die Relais können für eine Rückmeldung der Weichenstellung verwendet werden. In dem Beispiel ist der Kontakt in der einen Weichenstellung offen, in der anderen geschlossen. Auch eine 2-Polige Rückmeldung ist möglich (Weichenstellung 1 = Kontakt 1 geschlossen, Weichenstellung 2 = Kontakt 2 geschlossen). Der Anschluss an den Rückmelder ist vom Rückmelder selber abhängig. Geeignet sind alle Rückmelder, die einen Kontakt offen/geschlossen erfassen können wie z.B. Masse-Sensoren. Strom-Sensoren eignen sich also weniger.

Diese Art der Rückmeldung ist ein Kompromiss zwischen Betriebssicherheit und einfacher Verdrahtung. Ein Versagen des Servos (z.B. Servo Defekt, Kabel ab) wird hier NICHT erkannt. Hier ist ein Ansetzen "weiter hinten" in der Wirkungskette nötig, z.B. den entsprechenden Kontakt durch ein Mikroschalter auslösen, der wiederum mechanisch durch den Servo ausgelöst wird.

Anschluss Sand 4 Dekoder RM

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Die Stückliste

öffentlicher Warenkorb (inkl. Z1, K1..K4, R40..R43, inkl. Bauteile lt. Stückliste Justage-Platine, inkl. Bauteile lt. Stückliste f. Justage-Kabel)

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

Qty	Parts	Bezeichnung	Gehäuse	Bezug	Bestellnummer	Preis	Anmerkung
1	IC1	Prozessor 16F684-I/SL , SOIC-14		Reichelt	PIC 16F684-I/SL	ca. 1.20 Euro
1	IC2	Spannungsregler 7805 , TO-220		Reichelt	µA 7805	ca. 0.17 Euro
1	IC3	Treiber ULN2803AD , SOIC-18		Reichelt	ULN 2803 D	ca. 0.45 Euro
1	IC4	Logic-IC 4094 , SOIC-16		Reichelt	SMD 4094	ca. 0.16 Euro
1	IC6	Logic-IC 4011 , SOIC-14		Reichelt	SMD 4011	ca. 0.15 Euro
1	OK1	Optokoppler 6N137 , DIP8		Reichelt	6N 137	ca. 0.49 Euro
4	T1..T4	Transistor PNP BC807 , SOT23		Reichelt	BC 807-40 SMD	ca. 0.05 Euro
1	D10	Doppel-Diode BAV99 , SOT23		Reichelt	BAV 99 SMD	ca. 0.04 Euro
1	G1	Gleichrichter DF 005		Reichelt	SMD DF005	ca. 0.21 Euro
5	LED1..LED5	LED , 1206		Reichelt	SMD-LED 1206 xx	ca. 0.11 Euro	xx = RT/GN/GE
4	R1..R4	Widerstand 10k , 1206		Reichelt	SMD 1/4W 10k	ca. 0.10 Euro
3	R20..R22	Widerstand 10k , 1206		Reichelt	SMD 1/4W 10k	ca. 0.10 Euro
6	R6..R11	Widerstand 1 k , 1206		Reichelt	SMD 1/4W 1,0k	ca. 0.10 Euro
4	R40..R43	Widerstand 1 k , 1206		Reichelt	SMD 1/4W 1,0k	ca. 0.10 Euro	alternativ zu K1..K4, siehe Ergänzungs-Stückliste 1)
1	R18	Widerstand 470R , 1206		Reichelt	SMD 1/4W 470	ca. 0.10 Euro
4	R30..R33	Widerstand 330R , 1206		Reichelt	SMD 1/4W 330	ca. 0.10 Euro
1	C1	Elko 470uF, 35V, radial (stehend)		Reichelt	RAD 470/35	ca. 0.14 Euro
6	C3..C8	Keramik-Kond. 100 nF , 1206		Reichelt	X7R-G1206 100N	ca. 0.10 Euro
1	C10	Keramik-Kond. 47 pF , 0805		Reichelt	NPO-G0805 47p	ca. 0.05 Euro
1	F1	SMD-Sicherung 1A Superflink		Reichelt	SMD-SF 1,0A	ca. 0.40 Euro	Info Sicherungen
1	SW1	Taster Schurter LSG 1301.9313, 6.2 x 6.8 mm		Reichelt	Taster 9313	ca. 0.28 Euro
2	X5, X9	Stecksystem 2-polig, RM 3.5 mm		Reichelt	AKL 182-02 / AKL 169-02	ca. 0.35 + 0.46 Euro
4	S1..S4	Stiftleiste 1x3-polig gerade, RM 2.54 mm		Reichelt	(SL 1x40G 2,54) = 40-polig	ca. 0.18 Euro	für Servo (JK), abschneiden
1	X20	Stiftleiste 2x3-polig, RM 2.54 mm		Reichelt	(SL 2x40G 2,54) = 2x40-polig	ca. 0.28 Euro	Programmierstecker
1	LP1	Platine, ca. 67 mm x 61.5 mm x 1.6 mm		Shop	nicht mehr lieferbar GOTO Sand-4 (V2)	--
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

Ergänzungs-Stückliste 1: Relais und Anschluss-Stecker

Die Relais K1..K4 sind nicht für jeden brauchbar. Wer jedoch 2-Leiter Schienen verwendet und mit dem Servo eine Weiche umschalten möchte, der kann Herzstück (und evtl. Weichenzunge) über das Relais umpolen. Auch Rückmeldungen via S88 (oder ähnliches) sind durch das Relais leicht zu realisieren.
Wer die Relais nicht braucht, kann diese (und auch X1..X4) weglassen. Dafür sollten dann aber R40..R43 bestückt werden, da man dann wenigstens die LEDs LED1..LED4 zur Anzeige verwenden kann. Im Justage-Modus werden diese LEDs dafür benötigt, den aktiven Servo zu signalisieren. Im Betrieb könnte man über die LEDs dann eine aktive Bewegung signalisieren (dies muss dann nur in der Kurven-Form entsprechend vorgegeben werden).

Qty	Parts	Bezeichnung	Gehäuse	Bezug	Bestellnummer	Preis	Anmerkung
4	K1..K4	Relais Omron G5V-1 12V		Reichelt	G5V-1 12V	ca. 1.35 Euro	Relais baugleich
4	K1..K4	Relais Fujitsu-Takamisawa SY 12V		Reichelt	SY 12W K	ca. 1.30 Euro	Relais baugleich
4	X1..X4	Stecksystem 3-polig, RM 3.5 mm		Reichelt	AKL 182-03 / AKL 169-03	ca. 0.35 + 0.66 Euro
4	R40..R43	entfallen

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Download

Schaltplan, Bestückungsdruck
Layout für SAnD V1.31

Motorola Firmware Download

	Protokoll	Motorola
	Name	sand_4_mm_349.hex
	Version	V3.49 vom 04.04.2011
	Prozessor	PIC 16F684
	Änderungen	V3.27 erste Veröffentlichung V3.28 Korrektur u. Erweiterung Justage-Modus, Sperre Wiederholer hinzu, Sperre Unterbrechung hinzu, LED-Signalisierung V3.29 Korrektur Justage-Modus V3.30 Korrektur PWM-Berechnung, Stretch V3.31 Korrektur Befehls-Abblockung V3.32 Laufruhe verbessert, Korrektur bei STOP bzw. ABBRUCH sowie Blockierung Befehlswiederholer V3.35 Taster-Erkennung hinzu V3.39 Widerherstellen der Servo-Position beim Einschalten verbessert V3.49 Relais sinnvoll angesteuert (d.h. Anpassung der vordefinierten Kurven)

DCC Firmware Download

	Protokoll	DCC
	Name	sand_4_dcc_349.hex
	Version	V3.49 vom 04.04.2011
	Prozessor	PIC 16F684
	Änderungen	V3.27 erste Veröffentlichung V3.28 Korrektur u. Erweiterung Justage-Modus, Sperre Wiederholer hinzu, Sperre Unterbrechung hinzu, LED-Signalisierung V3.29 Korrektur Justage-Modus V3.30 Korrektur PWM-Berechnung, Stretch V3.31 Korrektur Befehls-Abblockung V3.32 Laufruhe verbessert, Korrektur bei STOP bzw. ABBRUCH sowie Blockierung Befehlswiederholer V3.35 Taster-Erkennung hinzu V3.39 Widerherstellen der Servo-Position beim Einschalten verbessert V3.49 Relais sinnvoll angesteuert (d.h. Anpassung der vordefinierten Kurven)

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In Circuit Programmierung

Über den 5-poligen Stecker X20 kann die
bestückte Dekoder Platine programmiert werden.

siehe

PICs programmieren

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Adressen lernen (Address-Learning Funktion)

Durch den Druck auf den Programmier-Taster auf der Platine fangen die LEDs der Ausgänge an zu blinken. Zuerst blinkten diese im 1er Rhythmus, jetzt wird die Adresse für den Befehl#1 abgefragt. Als nächstes (2er Blinken) möchte der Dekoder die Adresse für den Befehl#2 wissen, es folgt die Abfrage für Befehl#3 bis Befehl#8. Jede Lernphase kann mit der Taste übersprungen werden, dann wird die bereits programmierte Adresse nicht verändert.

Solange die Kurven und die Zuordnung nicht über den Manipulator geändert wurden, ist die Abfolge der Adressen wie folgt definiert:

Adresse 1 = Servo 1 hin
Adresse 2 = Servo 2 hin
Adresse 3 = Servo 3 hin
Adresse 4 = Servo 4 hin

Adresse 5 = Servo 1 zurück
Adresse 6 = Servo 2 zurück
Adresse 7 = Servo 3 zurück
Adresse 8 = Servo 4 zurück

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Kurvenform konfigurieren

Die Parametrisierung und Justage ist hier beschrieben:

Konfiguration

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