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Montag, 5. Februar 2018, 18:05

Gleisbildstellpult SpDrS2

Hallo,

nach vielen Wochen Abstinenz vom Forum möchte ich Euch die ersten Ergebnisse auf einem anderen Gebiet als Anlagenbau vorstellen. Wie einige von Euch wissen, habe ich vor geraumer Zeit für meinen Bahnhof eine mechanische Hebelbank konstruiert und (fast) fertig gebaut. Sobald ich den Bahnhof auch mal aufbaue, geht es damit auch weiter. Um die Weichen und Signale vom „Rest“ der Anlage ebenfalls realitätsnah überwachen und stellen zu können, habe ich mir lange den Kopf über das „Wie“ zerbrochen, denn noch eine Hebelbank zu bauen, war mir schlicht zu aufwändig. Bislang habe ich den Probebetrieb auf meiner Anlage ausschließlich mit der ECoS von ESU gefahren. Das klappt auch soweit ganz gut, ist mir aber zu wenig gewesen. Zwar kann man Züge, Weichen und Signale digital stellen bzw. fahren, aber echte Überwachung ist auch damit nicht wirklich möglich. Daher ist meine Anlage auch in viele Gleismeldeabschnitte aufgeteilt, die letztlich vom Computer überwacht werden. Dieser steuert auch die Geschwindigkeit eines Zuges im jeweiligen Abschnitt in Abhängigkeit von der jeweiligen Signalstellung. Der Computer ist also der elektronische Lokführer, der auf die „Anweisungen“ des Fahrdienstleiters hört. Ich finde das Konzept sicherer, als wenn man die Rolle des Lokführers übernimmt und der Fahrdienstleiter nur schmückendes Beiwerk ist. Zumal, wenn man in mehreren Führerhäusern gleichzeitig säße, wird es unübersichtlich. Ich habe daher nach Alternativen gesucht, um einen möglichst realistischen Betrieb zu ermöglichen und auch gleichzeitig Zeit für das „Train-Spotting“ zu haben oder aber auch um später mal mit Freunden „Fahrabende“ zu veranstalten. Mein erster Gedanke fiel daher auf die Erbert-Spurplantische, nach deren Muster ich das Gleisbildstellpult für den infrage kommenden Bereich meiner Bahn entworfen habe (Bild Tisch.jpg). Allerdings wollte ich mehr. Und das Mehr will ich heute hier vorstellen.

Ausgangspunkt meiner Planung waren, wie gesagt, die Erbert-Tischfelder nach Siemens DrS2. Tatsächlich kommen die denen auch sehr nahe. Neben sehr vielen Fotos aus dem Internet war auch das Buch „Bedienen von DrS2-Stellwerken“ (DB Fachbuch) eine sehr gute Informationsquelle und es keimte der Gedanke: Selbermachen. Es hat mich irgendwie gereizt, selbst ein Drucktastenstellpult zu konstruieren. Und das sollte nicht „nur“ eine große Platte mit eingesetzten Tastern und LEDs sondern ebenfalls modular dem Vorbild entsprechend aufgebaut werden; mit Gleisbesetztmeldung, Zweitastenbedienung und allem was sonst noch dazu gehört. Daher ran ans Werk. Meine Tischfelder haben jeweils die Abmessungen von 63 mm x 38 mm. Das sollte das Originalmaß sein (jedenfalls habe ich diese Angabe so im Internet gefunden). Kniffelig war dann der Entwurf der darunterliegenden Platinen, auf denen dann die Leuchtdioden und Taster Platz finden sollten. Die Abmessungen der Platinen mussten natürlich kleiner sein als die Deckplatten der Tischfelder. Sie sind nun 59 mm x 34 mm groß geworden. Damit habe ich je Seite 2 mm Platz bzw. 4 mm Abstand zur nächsten Platine eines Tischfeldes. Das reicht, um die Anschlusskabel der Platinen nach unten wegführen zu können.

Ursprünglich wollte ich nur zwei Universalplatinen entwerfen, eine für Gleise/Weichen und eine für Signale. Tatsächlich wurden es dann vier Platinen: zwei für Weichen (rechts/links aufgrund asymmetrischer Anordnung der Taster), eine für die Signale und eine für die Gruppentasten und Sonderfelder wie Erlaubnisabgabe, Zieltaster usw. Dazu kamen zwei Schnittstellenkarten. Letztere wurden erforderlich, da die Ausgangsspannung der Digitalbausteine von ESU nicht TTL kompatibel (5V) sind, sondern mit 11V bis 22V arbeiten. Es mussten also jede Menge Optokoppler zur Trennung der Spannungen vorgesehen werden. Die Platinen werden mit 5V betrieben, da diverse Logikbausteine notwendig wurden. Die Taster werden über die ECoSDetector Standard und die LEDs über die ECoSDetector Extension angeschlossen. Taster und LEDs sind voneinander galvanisch getrennt. Möglicherweise kann man das Gleisbildstellpult auch mit der Lenz-Zentrale und dem LW150 betreiben. Allerdings fehlt mir die notwendige Ausstattung, um dies auszuprobieren.

Bevor ich die Platinen entworfen habe, habe ich zumindest einige Schaltungen auf einem Steckbrett (Bild Steckbrett.jpg) auf Funktion hin geprüft. Das hat einiges an Zeit gebraucht, zumal sich die verschiedenen Bauteile nicht unbedingt in meinem Bastelvorrat befanden. Mehrere Bestellungen bei den einschlägigen Elektronikversendern waren notwendig. Letztlich war das aber gut investierte Zeit. Die Layouts der Platinen zu erstellen, hat dann trotz Autorouter auch nochmal viel Zeit gefressen.

Nun aber zu den Platinen selbst. Mit den Weichenplatinen kann man die verschiedenen Weichen, ob rechts, links, DKW oder EKW stellen (Bilder Universal Weichen links.jpg und Universal Weichen rechts.jpg). Die Rückmeldung der Stellung erfolgt über gelb/rote Duo-LEDs. Allerdings habe ich mir, abweichend vom Original, blinkende Melder beim Stellvorgang der Weiche erspart. Ist die Weiche durch einen Zug belegt, leuchten die Stellungsmelder rot, sonst gelb. Mit diesen Platinen können auch weitgehend alle Gleisfelder bedient werden, wobei auch hier die Belegung des Gleisabschnitts rot ausgeleuchtet wird (ansonsten gelb). Da für die Gleisfelder keine logischen Verknüpfungen erforderlich sind, können auf den Platinen dann die ICs weggelassen und durch „Drahtbrücken“ ersetzt werden. Das ist vielleicht nicht die schönste aller Lösungen, aber auf alle Fälle die kostengünstigste. Der Anschluss dieser Platinen erfolgt über ein achtpoliges Flachbandkabel an die Schnittstellenkarte.

Die Signalplatine (Bild Universal Signal.jpg) ermöglicht ebenfalls weitgehend alle Signalbilder, die es so gibt. Neben den üblichen Hp0/Hp1 Darstellungen, sind auch Vs0/1, Sh0/1, Zs1, FFM (Fahrstraßenfestlegemelder) in den unterschiedlichsten Kombinationen möglich. Der Anschluss dieser Platine erfolgt über ein vierzehnpoliges Flachbandkabel an die Schnittstellenkarte.

Die Gruppentasterplatine (Bild Universal Gruppen.jpg) ist für die Gruppentaster, die Erlaubnisabgabefelder, Zielfelder und auch für die Umschaltung Orts-/Durchgangsbetrieb ausgelegt. Der Anschluss dieser Platine erfolgt ebenfalls über ein achtpoliges Flachbandkabel an die Schnittstellenkarte.

Die Schnittstellenkarten habe ich in zwei Versionen entworfen. Einmal für den Anschluss von jeweils vier Platinen: Gruppen-, Weichen- und Signalbausteinen (Bild Anschluss SP 4fach.jpg). Letztere aber nur für Signale mit einer Anzahl von maximal vier unterschiedlichen Signalbildern. Da die Platinen ja eine unterschiedliche Anzahl von Signalleitungen haben (8 polig vs. 14 polig), können auf die Schnittstellenkarten sowohl 8- als auch 14-polige Stecker gelötet werden. Das Layout ist Pinkompatibel ausgeführt. Um aber auch die komplexeren Signalbilder darstellen zu können (z.B. Einfahrtsignal mit Vorsignal und Vorsignal des Ausfahrtsignals), habe ich noch eine Schnittstellenkarte für den Anschluss von zwei Signalplatinen entworfen, bei denen dann bis zu neun Signalbilder möglich sind (Bild Anschluss SP 2fach.jpg). Zwar brauche ich die z.Z. selbst nicht, aber man kann ja nie wissen, ob nicht doch irgendwann, und außerdem hat mich das gereizt.

Da ich weder über eine Ätzanlage noch über eine Belichtungsanlage verfüge und auch keine Lust habe, am Ende tausende von Löchern zu bohren, habe ich jetzt jeweils eine Platine als Prototyp bei einem Platinenhersteller bestellt. Wenn ich die dann habe und diese auch funktionieren, werde ich eine entsprechende Serie bestellen, und zwar versilbert, durchkontaktiert und mit Lötstopplack versehen. Das wird zwar kein Geschenk sein, aber alles andere wäre Wahnsinn.

Wenn die Platinen dann funktionieren, muss ich „nur“ noch die Tischfelder mit CAD entwerfen und fräsen und so weiter. Es gibt noch viel zu tun, aber das ist ja der Reiz unseres Hobbys.

Besten Gruß,

Ian
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Dienstag, 6. Februar 2018, 00:27

Hallo,

ich lasse meine Platinen in China fertigen und habe dort einen zuverlässigen Hersteller. Du musst ihm nur die CAD Daten der Platinen schicken. Firma heißt peakpcb.com Bei Fragen bitte PN.

Gruß

Christoph
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Sonntag, 18. Februar 2018, 18:58

Testfeld

Hallo Christoph,

genau so wird es wohl auch laufen. Wahrscheinlich bekomme ich kommende Woche die Prototypen.

Was ich zwischenzeitlich angegangen bin, ist ein erstes Tischfeld probehalber fräsen. Werkstoff ist wieder Polystyrol, 2mm stark. Um die schwarzen Bereiche schön konturscharf hinzubekommen, habe ich deren Bereich um 3/10mm tief ausgefräst und dann einfach mit schwarzer Plastikfarbe ausgemalt. Schön wären jetzt noch "Scheibeneinsätze" für die Öffnungen. Schaun ma mal.

Gruß, Ian
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Sonntag, 18. Februar 2018, 21:24

Hallo Ian,

Du kannst auch spezielles Polystyrol verwenden, innen schwarz, außen weiß.

Gruß

Christoph
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Sonntag, 18. Februar 2018, 21:55

Polystyrol

Hallo Christoph,

das ist ja ein guter Tip. Wo bekommt man das? Versand?

Ich habe nur Verbundplatten gefunden: Alu, Kunststoff, Alu. Sind aber auch interessant. Vielleicht bestelle ich mir mal etwas zum Probieren.

Gruß,
Ian

Dieser Beitrag wurde bereits 1 mal editiert, zuletzt von »isiko« (18. Februar 2018, 22:20)


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Sonntag, 18. Februar 2018, 22:25

Gravierkunststoff

Im Bau: Papierfabrik Koslar an der Jülicher Kreisbahn und Module nach Fremo-Norm.

Mein Spur 0 Blog: 1durch45.de

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Montag, 19. Februar 2018, 08:47

Oder bei cnc-plus.de Abteilung Werkstoffe.

Gruß

Christoph
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Montag, 19. Februar 2018, 17:21

Oder auch hier in verschiedenen Stärken und auch mit Metalloberflächen.

https://www.gravurmaterialien.de/lasermaterial.html

Gruß Georg
Bau der Gartenlaube von Moog - Bau der Spur-0.de Kö 1 - Anlagenplanung für 7 x 7 m Raum

Konstruktion zweier Umbausätze für H0-Modelle der Nassauischen Kleinbahn auf Wunsch eines Freundes

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Montag, 19. Februar 2018, 20:10

Ich mache das gerne mit Aluoxid, eifach die eloxierte Aluplatte gravieren, mit der Säure einstreichen und gleich wieder unter laufenden Wasser abwaschen, somit bleibt nur das gravierte schwarz:

Aluoxid

Aber Hände, Augen, ... schützen und in gut belüfteten Räumen verwenden
Grüße,
Wolfgang

Nicht labern sondern schaffen

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Sonntag, 25. Februar 2018, 21:46

Prototypen

Hallo,

nachdem ich nun die Prototypen der Platinen bekommen habe, ging es am Wochenende ans Bestücken. Leider fehlten mir noch ICs (ein großer Elektronikversand hat mir die falschen geliefert). Richtig lästig war aber, dass die Platinen noch nicht durchkontaktiert waren, was dann eine echt miese, zeitaufwändige Arbeit bedeutete. Als ich dann fertig war, habe ich die wichtigsten Verbindungen "durchgeklingelt" und wollte dann das Ganze an die ECoS anschließen.

Ganz großes Kino. Nach neuerlichem Studium der Bedienungsanleitungen der ECoS Detector Std & Extension vor Anschluss meiner Platinen fiel es mir wie Schuppen aus den Augen: Katastrophe!
Die Bausteine arbeiten mit gemeinsamen Pluspol und geschaltetem Minuspol (Masse). Meine Schnittstellenkarte habe ich aber mit gemeinsamen Minuspol (Masse) und geschaltetem Pluspol entworfen. Also Schrott; die Schnittstellenschaltung muss ich nun ändern (schon geschehen) und die Platine "umrouten". Danach wieder einen Prototypen bestellen, warten, löten und hoffentlich nicht wieder so einen Fehler entdecken.

Trotzdem mal ein Bild von Schnittstellenkarte, Weichenmodul, Erlaubnisabgabemodul und provisorischen Gruppentasten.

Besten Gruß,
Ian
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Sonntag, 11. März 2018, 21:48

Anschlussschema

Hallo,

nachdem ich in den vergangenen beiden Wochen nun alle Platinen überarbeitet und zugleich noch neue Funktionen vorgesehen habe, sind die Layouts nun zur Prototypenfertigung verschickt.

Zwischenzeitlich habe ich die Anschlussmöglichkeiten der Platinen mal graphisch aufbereitet, damit man sich ein besseres Bild von der späteren Schaltung machen kann. Letztlich sind bislang zwei Varianten möglich:

1. Volle Unterstützung durch Computersoftware: Für die vorbildliche Zweitastenbedienung sind alle Tastenbetätigungen durch eine Computersoftware auszuwerten und in die jeweiligen Stellbefehle umzusetzen. Ferner werden Fahrstraßenfestlegung und Auflösung sowie die Geschwindigkeitsteuerung durch die Software gesteuert.

2. Teilweise Unterstützung durch Computersoftware: Hier übernimmt die ECoS bereits Teile der Steuerung. Der Computer unterstützt noch bei der Fahrstraßenfestlegung und Auflösung sowie der Darstellung der Signalbilder und der Geschwindigkeitsteuerung.

Möglicherweise entwerfe ich noch ein Fahrstraßenmodul, um dann möglichst nur noch für die Geschwindigkeitssteuerung vom Computer abhängig zu sein. Dafür muss aber ersteinmal "der Rest" laufen.

Gruß,
Ian
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