OpenDCC GBM16: Gleisbesetztmelder / BiDi-Belegtmelder

Erweiterung für Kehrschleifenautomatik

    Der Gleisbesetztmelder kann mit einer Zusatzplatine zu einer automatischen Kehrschleife erweitert werden. Dabei kommt das Sensorprinzip zum Einsatz, das eine absolut störungsfreie Durchfahrt durch den Kehrschleifenabschnitt erlaubt.
    Die Sensorgleise und das eigentliche Kehrschleifengleis können frei gewählt werden, zudem kann die Umschaltung zusätzlich auch von der Zentrale erfolgen - damit ist auch eine rechnergestütze Kehrschleifenautomatik möglich.

    Das ist ein sehr preiswerte und elegante Möglichkeit für eine Kehrschleife, weil auf dem GBM die Sensorerfassung bereits vorhanden ist. Die Signale der Gleisbelegtmeldung werden im Gleisprozessor entsprechend verknüpft und damit wird eine Zusatzplatine mit Umpolschaltern angesteuert.

Schaltung der Zusatzplatine


    Die Spulen der bistabilen Relais werden mit Standard-FETs (z.B. BSS123 oder BSS138) angesteuert, eine Doppeldiode (z.B. BAS70-05) übernimmt den Strom im Abschaltmoment. Zur Positionskontrolle ist ein einfaches RS-Flip-Flop aus 2 NOR-Gattern vorhanden. Die LED sind low current bzw. mit mind. 50mcd@20mA gewählt, dann kann man diese direkt aus den Gattern ansteuern.
    Die verwendeten Relais haben ein Schaltleistung von 2A, was typischerweise für H0 ausreicht.
    Angesteuert wird die Zusatzplatine mit kurzen Schaltimpulsen von der Grundplatine und wegen der bistabilen Relais wird nur im Schaltmoment ein Strom von etwa 110mA verbraucht, sonst liegt die Stromaufnahme bei 2mA.

    Der Schaltzustand wird mit einem simplen RS-FlipFlop (gebaut aus 2 NOR-Gattern) auf zwei LEDs angezeigt. Die LED1 '||' kennzeichnet den 1:1-Verbindungszustand, die LED2 'X' den umgepoltem Zustand. Das Nor-Gatter ist ein 74HCT02 (wichtig ist das T, damit die Eingangsschwelle zur 3,3V Logik des Atxmega passt).

Layout der Zusatzplatine


    Layout, nur 49 x 25mm


    Bauteilseite


    Lötseite

Aufbauanleitung, Einbau

    Auf der Zusatzplatine sind SMD-Bauelemente gemäß Bestückungsplan zu bestücken. Die Relais sind bistabile Relais, latching-type mit 2 Spulen, mit 5V Betriebsspannung. Typebezeichnung: TQ2SA-L2 bzw. FRT5-L2-5V, es sind sowohl SMD als auch THT bestückbar. Die Kontakte Relais sind als Polwender verdrahtet, es sind alle Lötbrücken zu schließen.
    Es empfiehlt sich, den Verbindungsstecker zum Trackproc erst nach der Montage festzulöten.

    Die Zusatzplatine wird auf den Steckern J10 und J11 des Trackprocs aufgesteckt. Der Abstand der Zusatzplatine zur Grundplatine wird mit zwei Abstandssäulen definiert, auf diesen Abstand sind auch die Verbindungsstecker festzulöten. Alternativ kann man die Zusatzplatine auch mit einem kleinen 6-poligen Flachbandkabel (Raster 2.54) anschließen.

    Wichtig: Der Trackproc muß bei Benutzung der Relaisplatine mit einer externen, separaten Gleichstromversorgung 5V (also z.B. eine USB-Netzteil) versorgt werden. Diese 5V müssen unbedingt separat erzeugt werden, hier darf keine Versorgung aus einem PC o.ä. erfolgen.

Beispiel

    Kehrschleifenprinzip
    Das Beispiel zeigt eine Strecke, bestehend aus 5 Abschnitten: A sei 'rechts' gepolt, B, C, D bilden den umschaltbaren Abschnitt, Abschnitt E ist 'links' gepolt. Die Abschnitte A und B bilden die Sensorgleise für das 'Rechts'-Schalten der Kehrschleife, D und E entsprechend die Abschnitte für das 'Links'-Schalten.

    Fährt nun ein Zug in A ein, so werden die Abschnitte B, C, D nach 'rechts' geschaltet und der Zug kann problemlos einfahren. Erreicht der Zug den Abschnitt D, werden die Abschnitte B, C, D nach 'links' geschaltet und der Zug kann ausfahren. In Gegenrichtung löst E das 'Links'-Schalten aus und B dann die Schaltung nach 'rechts'.

    Verdrahtung: Die mittleren Abschnitte werden über die Relaisplatine geführt, diese macht die Umpolung. Alle Abschnitte werden dann auf den GBM16 verdrahtet, dabei ist es egal, wohin welcher Abschnitt verdrahtet wird. Im Beispiel ist A auf 2, B auf 5, C auf 11, D auf 7 und E auf 13 angeschlossen.

    CV-Einstellung: Die Melder A und B (also 2 und 5) sollen das Einschalten der Kehrschleife auslösen, damit ergibt sich folgendes Bitmuster für CV47 und CV48 (Bits und Melder werden je beginnend bei 0 gezählt):
    CV48 (On, Highbyte)CV47 (On, Lowbyte)
    151413121110 9 8  7 6 5 4 3 2 1 0
    00000000 00100100
    Wert: 0Wert: 36
    Die Melder D und E (also 7 und 13) sollen das Ausschalten der Kehrschleife auslösen, damit ergibt sich folgendes Bitmuster für CV49 und CV50 (Bits und Melder werden je beginnend bei 0 gezählt):
    CV50 (On, Highbyte)CV49 (On, Lowbyte)
    151413121110 9 8  7 6 5 4 3 2 1 0
    00100000 10000000
    Wert: 32Wert: 128
    Wichtig: Der eigentliche Kehrschleifenabschnitt C muß länger als der Zug sein, die Sensorabschnitte B und D dürfen nicht gleichzeitig ausgelöst werden.

    Info: Sollte gewünscht sein, dass der Kehrschleifenabschnitt C aus mehr als einem Meldeabschnitt besteht (z.B. weil man das in der Zugfahrtsüberwachung so braucht), dann kann man mittels eines weiteren Relaismodul auch mehr als drei Meldabschnitte schalten lassen. Auf die Funktion hat das keinen Einfluß. Es ist wichtig, dass alle Triggermelder auf dem gleichen GBM angeschlossen sind.

Stückliste

    BauteilWertDeviceAlternative/Order
    C110uC-EUC1206K
    C2100nC-EUC0805K
    D1BAS70-05SOT23BAT 54C SMD
    D2BAS70-05SOT23
    D3BAS70-05SOT23
    IC174HCT02DSO14
    J10J-03-Stiftleiste, HDR-100-1X03
    J11J-03-Stiftleiste, HDR-100-1X03
    K1TQ2SA-L2-5VLOW PROFILE 2 FORM C RELAY NAiSFRT5 - L2 DC 5V
    K2TQ2SA-L2-5VLOW PROFILE 2 FORM C RELAY NAiS
    K3TQ2SA-L2-5VLOW PROFILE 2 FORM C RELAY NAiS
    LED1LEDCHIP-LED0805LED
    LED2LEDCHIP-LED0805LED
    Q1BSS123NFET, SOT23
    Q2BSS123NFET, SOT23
    Q3BSS123NFET, SOT23
    Q4BSS123NFET, SOT23
    Q5BSS123NFET, SOT23
    Q6BSS123NFET, SOT23
    R11kR-EU_R0603_SJ
    X1RIA267-04Printklemme, stacked, Grid 3,5
    X2RIA267-04Printklemme, stacked, Grid 3,5
    X3RIA267-04Printklemme, stacked, Grid 3,5