Het S88 bussysteem. S88 bussysteem 1. Afb. Principe van het S88 bussysteem

Transcriptie

1 Het S88 bussysteem Een foutloos werkend terugmeld systeem is een voorwaarde voor een storingsvrij bedrijf met een PC. In tegenstelling tot een menselijke gebruiker heeft het systeem geen oren en ogen. Het moet zich daarom op een foutloos terugmeld systeem kunnen verlaten, anders komen er talrijke foutverschijnselen en problemen. Wat is een S88 systeem? Oorspronkelijk werd deze techniek door een Märklin leverancier ontwikkeld om in het Märklin Digitaal systeem een terugmelding van treinen te verkrijgen waarmee het mogelijk is om via een Memory b.v. een aantal wissels (in een wisselstraat) achter elkaar te schakelen. De terugmeldmodule heet bij Märklin S88 en is heel simpel van opzet zodat deze vrij gemakkelijk is na te bouwen. In de loop van de tijd zijn er talrijke producten van verschillende fabrikanten op de markt gekomen. Jammer genoeg staat dit systeem bekend als niet betrouwbaar vooral bij middelgrote en grote modelbanen. Maar als men de aanwijzingen van de fabrikant opvolgt, die er overigens niets aan kunnen doen omdat de meeste praktijkervaring missen, en het hieronder staande opvolgt dan is het S88 systeem een betrouwbaar terugmeld systeem voor (grote)modelbanen. Hoe werkt deze techniek? Per module zijn 16 terugmeldingen mogelijk. Over een 6-polige buskabel zijn de modules in een lijn achter elkaar te verbinden. Deze buskabel wordt aan de centrale aangesloten. Het maximaal aantal modules van Märklin is op 31 modules begrenst. Afb. Principe van het S88 bussysteem S88 bussysteem 1

2 Technisch handelt hier om een eindeloos schuifregister. Dit schuifregister is met goedkope IC s opgebouwd. In iedere module bevinden zich twee schuifregister van het type HEF4014. Voor deze schuifregisters bevinden zich buffers (zogenaamde Latches), die binnengekomen terugmeldingen in een tussengeheugen plaatsen. Ze zorgen ervoor dat ook korte impulsen niet verloren gaan en bij de volgende leescyclus ingelezen worden. Hiervoor zijn 4 IC s van het type HEF4044 nodig. Hieruit volgt dat er 16 ingangen zijn. Door meerdere modules achter elkaar te schakelen is dit uit te breiden. De modules worden met 5 Volt vanuit de Digitale Centrale gevoed. De aansluitingen van de buskabel is als volgt: Pin Betekenis 1 Data 2 Massa 3 P/S 4 Clock 5 Reset 6 + 5V Bij iedere leescyclus wordt door eerst pin3 (P/S) te activeren de informatie aan de ingangen door de uitgangen overgenomen. Nu wordt door de clockpulsen op pin 4 met een frequentie van ca. 6 KHz de parallelle informatie serieel op pin 1 (Data) doorgegeven. Bij iedere clockpuls verschijnt op pin 1 een nieuw niveau die gelijk is aan de eerste ingang van de module tot de laatste ingang van de laatste module. Na ongeveer 63 milliseconden zijn alle ingangen van de 31 modules door de centrale ingelezen. Door een resetpuls op pin 5 worden de buffers gereset en zijn weer gereed voor het ontvangen van nieuwe terugmeldimpulsen. Het Märklin systeem (interface 6051) draagt de informatie van de terugmeldmodules altijd naar de PC over, egaal of deze veranderd is of niet. Tezamen met de relatief langzame overdrachtsnelheid van 2400 Bits per seconden is het S88 bussysteem bekend als een langzaam systeem. Voorgaande is niet geheel juist, gedeeltelijk waren de PC -besturingen niet in staat efficiënt met de aangeboden informatie om te gaan. De Intellibox en de vergelijkbare TwinCenter lezen de informatie van de op de centrale aantal ingestelde modules in. Bovendien wordt de informatie van de terugmeld modules in het geheugen geschreven en worden alleen de veranderingen naar de PC overgedragen, hierdoor wordt het systeem efficiënter. De HSI-88 van Littfinsky Datentechnick is een zuiver terugmeld - leessysteem en bezit 3 S88 busaansluitingen voor tezamen 31 modules. Net zo als de Intellibox of de TwinCenter draagt deze alleen de veranderingen over naar de PC. Daarom eigent zich dit systeem bijzonder als vervanging voor het Märklin systeem. Bij gebruik van een Intellibox of TwinCenter is het systeem eigenlijk onnodig, omdat dit systeem op dezelfde manier werkt. Sommige digitale systemen werken met een veel hogere clockfrequentie. Dit is onnodig doordat bij de standaard s88 bus bij een volledige bezetting er maar 12 leescyclussen per seconde kunnen plaatsvinden, dit is meer dan voldoende. Hogere clockfrequenties maken de impulsen alleen maar korter waardoor het stoorgevoeligheid alleen maar toeneemt. Stel (indien mogelijk) het aantal S88 modules op het systeem in en vergeet niet om dit bij veranderingen aan te passen. Stel bij de HSI-88 het aantal S88 modules in de software in. S88 bussysteem 2

3 De adressering van de module Iedere terugmeld module wordt door een modulenummer en aansluitnummer geïdentificeerd. Het aansluitnummer van de module is met 1 tot 16 vastgelegd. Afb. In de regel 16 terugmeldingen per module Het nummer van de module volgt de aansluitvolgorde op de busaansluiting en is daardoor eenduidig. De eerste module (vanuit de centrale gezien) heeft nummer1, de daarop volgende nummer 2 enzovoort. Afb. Modulenummer volgt uit de rijvolgorde Wanneer binnen de keten een nieuwe module wordt toegevoegd veranderen de nummers van de modules na de nieuwe module. Een uitbreiding van het bussysteem kan daarom, indien mogelijk, het beste op het einde van het bussysteem plaatsvinden. Bezitters van Märklin S88 bussysteem 3

4 systemen moeten opletten dat S88 modules die op de Memory aangesloten zijn niet via een PC uitgelezen worden, Om deze modules via een PC uit te lezen moeten deze aan de Interface 6051 aangesloten zijn. Via de Interface zijn dan ook alle 16 uitgangen te gebruiken wat via de Memory niet het geval is. Een bijzondere module is die met maar 8 ingangen. In het bijzonder terugmeldmodules met ge integreerde bezetmelding zoals bijvoorbeeld de RM-GB 8 van LDT, hebben maar 8 ingangen. Door zo n modules toe (tussen) te voegen verschuift de adressering maar 8 posities. Daardoor komt de modulenummering niet meer geheel overeen omdat het bussysteem en het digitaal systeem alleen mar 16-voudige modules kent en geen informatie over het aantal ingangen per module over de bus kan transporteren. Afb. Verschuiving van de modulenummering door halve modules Het beste is daarom dan ook om bezetmeldmodules met maar 8 ingangen paarsgewijs toe te passen. Twee dezelfde modules vormen samen een volle S88 module. Opmerking: bedenk vanaf het begin van de bouwfase goed na over het aantal benodigde modules en bouw ze vanaf het begin in zodat u later zowel hardwarematig als softwarematig niets hoeft te veranderen. Kabels tussen de modules Märklin geeft op dat de lengte van de kabels tussen 2 modules maximaal 2 meter mag zijn. Bij Märklin (en ook andere fabrikanten) is de langst te verkrijgen kabel dan ook 2 meter. Tegelijkertijd is het ook aan te bevelen om deze kabels niet parallel aan stroomvoerende leidingen (Booster naar spoor en andere) te leggen. Als men zich aan de volgende aanbevelen houdt dan zal een S88 terugmeldsysteem probleemloos werken. Leg nooit S88 kabels parallel aan digitaal stroomvoerende kabels (Booster <> spoor), verbindingskabels voor wisselaandrijving (wisseldecoder <> wisselaandrijving) of andere wisselspanning voerende leidingen zoals voor verlichting. Houd hierbij een minimale afstand van tenminste 20 cm aan. Leg nooit S88 kabels direct onder en parallel aan sporen, de sporen zijn ook digitaal stroomvoerende leidingen. S88 bussysteem 4

5 Verbindingskabels tussen 2 modules mogen nooit langer zijn dan 2 meter. Zijn toch langer kabels nodig gebruik dan altijd afgeschermde kabels. Vergeet niet om de afscherming aan de massa van de module te leggen. De aansluitingen van het spoor aan de module wordt over het algemeen via een schroefverbinding of via een stekker met schroef verbonden. Door de schroef kan vaak de (litze)draad beschadigd raken. Hierdoor ontstaan vaak na lange tijd contactproblemen. Het potentiaalprobleem De elektrische stroom gaat zo zijn eigen weg, het zoekt immers altijd de weg met de minste weerstand. Men kan het daarom met stromend water vergelijken. Een S88 teugmeldmodule vormt is in zekere zin ook nieuwe terugweg voor de retourstroom van de locomotief. Dat geldt in het bijzonder als de retourleiding van de centrale (booster) naar het spoor te dun is. Aangezien een S88 kabel in de regel een dunne ader heeft verhoud deze zich over het algemeen als een weerstand is hierover een spanningsval meetbaar. De spanningsval of potentiaalverschil verschuift hierdoor het massapotentiaal van de S88 module. Daardoor zijn onder bepaalde omstandigheden geen eenduidige digitaal niveaus (hoog/laag) voorhanden en kan het tot tijdelijke of zelfs langdurige foutieve impulsen bij de dataoverdracht naar de centrale veroorzaken. Gebruik altijd kabels met een dikke ader tussen booster en spoor. 1.5 mm^2 is het absolute minimum, beter is 2.5mm^2. S88 bussysteem 5

6 De bij de modelbouwhandelaar verkrijgbare kabels zijn veel te dun en kunnen bij een kortsluiting kabelbrand veroorzaken. Neem deze waarschuwing serieus. Zorg dat de massa aansluiting direct en via de kortste weg aan de dichtstbijzijnde massa aansluiting van het spoor ligt. S88 modules zonder massa aansluiting (b.v. Viesmann) zijn eigenlijk niet geschikt. Beter is het gebruik terugmeldmodules met geïntegreerde optocouplers. Bij deze kunnen geen storingen optreden omdat er geen galvanische koppeling is. Optocouplers zetten een spanningsimpuls om in licht en aansluitend weer terug in een spanning. Een diode aan de (storende) ingang kan ook voldoende zijn. Kathode moet aan het spoor liggen. Omdat er geen grote stromen lopen is ieder type b.v. 1N4148 maar ook 1N4001 te gebruiken. Problemen met rijdende locomotieven Een enkele locomotief kan bij het rijden storingen veroorzaken. Meestal treed dat niet overal op maar op bepaalde gedeelte van de baan. De ervaring leert dat dit in het algemeen bij lage snelheden optreedt. Meestal komt de storing over de buskabel in het bussysteem en kan dan voor valse terugmeldingen zorgen. Zijn aan de vorige voorwaarde voldaan dan helpt alleen nog ontstoring van de locomotief. Veel locdecoders neigen bij bepaalde motoren tot verhoging van stoorstraling. Sommige fabrikanten geven bij hun aansluitvoorbeelden verdere aanwijzingen om deze met condensatoren en/of spoeltjes te minimaliseren. Volg de aanwijzingen altijd met de aanbevolen onderdelen op. Ze zijn bij een elektronicazaak (b.v. Conrad) verkrijgbaar. S88 bussysteem 6

7 Transformatoren als foutbron Transformatoren zijn stoorbronnen voor terugmeldsystemen waar men weinig of niet aan denkt. Waarom gaat het eigenlijk? De in de handel verkrijgbare transformatoren worden over het algemeen als week aangemerkt. Modeltreinen is speelgoed en daarom gelden hiervoor bepaalde voorschriften. Dat betekent dat de uitgangsspanning van zo n trafo onder belasting kleiner wordt. Rijdende locomotieven veroorzaken soms zeer sterke impulsvormige veranderingen in het stroomverbruik. Dit kan veranderingen of storingen binnen het digitaal systeem of S88 modules veroorzaken en daarmee foutmeldingen in het terugmeldsysteem veroorzaken. Bestudeer altijd de handleiding van het desbetreffende digitaal systeem en gebruik te allen tijde de hierin aanbevolen transformatoren en belastingen. De belasting van een transformator wordt altijd in VA (Volt/Ampère) uitgedrukt. In het bijzonder de Intellibox en de TwinCenter schrijven een transformator van 75VA voor. De HSI-88 van LDT wordt dikwijls uit dezelfde trafo gevoed waaraan ook het normale digitaal systeem aangesloten is. Zolang deze voor het digitaal systeem voldoende gedimensioneerd is en het digitaal systeem niet permanent de maximaalstroom gebruikt (meestal 3,5 Ampère, dat zijn 3 tot 4 locomotieven met onbelichte wagons), zal dit geen probleem zijn. Daar de HSI-88 relatief gevoelig reageert kan men het beste voor dit systeem een eigen trafo gebruiken Let op de aanwijzingen die bij het systeem zijn bijgevoegd. Er mag geen verbinding aan de secundaire wisselstroomzijde tussen de trafo van de HSI-88 en het digitaal systeem aanwezig zijn. Anders bestaat de mogelijkheid dat de HSI-88 kapot gaat of dat een aantal terugmeldsystemen geen stroom meer krijgt. Andere stroomverbruikers Ook op het huisnet aangesloten stroomverbruikers kunnen storingen veroorzaken. Deze laten zich over het algemeen niet beïnvloeden. Kent men de veroorzaker(s) dan is er aan te doen. Als veroorzaker van foutmeldingen in het terugmeldsysteem zijn in het bijzonder neonverlichting, elektrische kachels of verhitters, luchtontvochtigers, lichtdimmers enz. Vermijd in het algemeen het in en uitschakelen van stroomverbruikers tijdens het baanbedrijf of laat de storende apparaten door een vakman ontstoren. Motoren voor wisselaandrijvingen en andere collectormotoren Motoren voor wisselaandrijvingen kunnen ook een bron van storingen in het terugmeldsysteem zijn. In het bijzonder de luide maar robuuste Fulgurex aandrijving is een stoorbron. Ook andere motoraandrijvingen op de baan kunnen storen. Dit kan ook de draaischijf of bewegende functionele modellen zijn S88 bussysteem 7

8 Deze afbeelding laat een wisselaandrijving, waaraan een keramische (belangrijk) Condensator van 10nF is gesoldeerd, zien. Mobile telefonie Regelmatig hoort men van storende mobile telefoons. Bedoelt zijn hier die apparaten via de mobile zendmasten (GSM s) werken. Telefoneert men met zo n apparaat dan zend deze een signaal uit die hoger wordt naarmate de afstand tot de zendmast groter wordt. De modelbaan met zijn bekabeling, spoor en elektronische componenten kunnen als ontvanger (antenne) werken en stoorimpulsen in de S88 bus of terugmeldsysteem veroorzaken. U kent misschien wel het voorbeeld van de TV of muziekinstallatie, bevindt zich een GSM in de buurt dan hoort men het brommen of ratelen uit de luidspreker. Of een PC met luidsprekerboxen (bedrading). In een persoonlijk geval was het werken van een digitale modelbaan onmogelijk omdat zich een GSM mast op een naast gelegen gebouw bevond die de werking totaal onmogelijk maakte. Vermijd het gebruik van GSM in de ruimte van uw modelbaan. Laat hem niet ingeschakeld liggen omdat deze van tijd tot tijd korte impulsen uitzend. Foutzoeken In ieder bussysteem is foutzoeken niet geheel eenvoudig. Getracht wordt enkele tips te geven om het fout zoeken te vergemakkelijken. Maar eerst moet men alle fout bronnen, zover deze aanwezig waren, uitgesloten hebben. Treden storingen in een bepaalde module op dan kan men deze het beste tegen een reserve module omruilen. Is dit niet mogelijk dan wisselt men twee modules om, bijvoorbeeld module 2 en 7. Gaat de fout met de module mee, dan is deze defect, anders zit de storing rond de modules die de storing veroorzaakt. Verwijder een of meer modules door de kabel los te nemen. Is de storing verdwenen dan zit de storing in de laatst afgekoppelde module of de kabel de storing. Het kan ook om een transformator probleem gaan. De praktijk heeft uitgewezen dat men niet altijd op de eventueel in het digitaal systeem aanwezige monitor vertrouwen kan. Omdat dit ook voor de PC met hard- en software geldt is het beste om bij het foutzoeken of gebruik te maken van de monitor in het digitaal systeem of van de monitor in de software. S88 bussysteem 8

9 Fabrikanten Er zijn talrijke fabrikanten die S88 bus compatibele modules leveren. Omdat de techniek relatief eenvoudig is zullen bij combinaties van modules van verschillende fabrikanten weinig problemen te verwachten zijn. Een compleet overzicht wordt niet gegeven. Vergelijk de modules van de fabrikanten onderling, in het bijzonder die met geïmplementeerde functies, zeker die modules die voor 2 rail systemen bedoeld zijn. Let goed op de modules met galvanische scheiding (optocouplers), S88 wisselmodules maar zeker de modules van LTD die bedoeld zijn om zeer snel uit te lezen. Geheugen en bezettoestanden Veel modelspoorders gebruiken voor een 2 railsysteem het S88 bussysteem. Hiervoor zijn speciale bezetmeldmodules of wordt er gebruik gemaakt van stroomdetectie schakelingen aan de ingang. Hier moet toch op het volgende gewezen worden. Bij een kortsluiting met afschakeling van de booster is het van belang dat de laatste toestand opgeslagen wordt. Doordat de stroom weggevallen is door het afschakelen van de booster worden één of meer sporen als vrij gemeld met alle eventuele gevolgen van dien. Wissel terugmeldingen Zuiver technisch gezien handelt het hier om een gescheiden, na een schakelbevel, terug gezonden informatie of dat het omschakelen ook daadwerkelijk uitgevoerd kon worden. Een voorbeeld is een wissel waar op het einde van de wisseltongen een stang met schakelcontacten gemonteerd is. Op modelbanen wordt ook veelvuldig van indirecte terugmelding gebruik gemaakt. Dit zijn wissels die een eindafschakeling bezitten. Na het omzetten van de wissel wordt het contact verbroken waardoor er geen stroom meer door de spoel loopt. Deze contacten worden dan gebruikt om een terugmelding aan het digitaalsysteem of PC door te geven. Volgende figuur toont de aansluiting van een terugmeldmodule een wisseldecoder. Als voorbeeld een terugmeldmodule volgens het S88 bussysteem. Het is met een LDT wisseldecoder en een RM-DEC-88 Opto opgebouwd, maar vanzelfsprekend kunnen ook componenten van andere fabrikanten gebruikt worden. S88 bussysteem 9

10 Bezetmelding of terugmeld contact? Waarin bestaat het onderscheid tussen een duurcontact en een momentcontact op een modelbaan? Een momentcontact wordt gemaakt door een schakelrails of een reedcontact d.m.v. een magneet. In deze gevallen wordt er maar even een korte puls gegeven. Een nadeel is dat een trein niet over zijn gehele lengte gedetecteerd wordt. Mocht er een wagon achterblijven of mocht het einde van een trein zich nog op een wissel bevinden dan wordt dit niet herkend. In tegenstelling van een momentcontact bewaakt een duurcontact de totale lengte van begin tot eind van een railstuk. Bij een 3 railsysteem is dit vrij gemakkelijk doordat hier een spoorlengte geheel ingezet kan worden. Bij 2 railsystemen kan dat alleen door stroomdetectie plaats vinden. Bij een duurcontact worden ook stilstaande of achtergebleven wagons gedetecteerd. Daardoor is er ook geen probleem als een trein langer is dan een bloklengte van de baan. Een duurcontact is dus véél betrouwbaarder dan een momentcontact. Tenslotte Is het een perfect en zonder storingen werkend S88 terugmeldbus. Op vele duizenden modelbanen (ook 2 railbanen) wordt het S88 bussysteem ingezet en heeft het zich op grote en zéér grote banen bewezen. Deze informatie is gebaseerd op ervaring, informatie en terugmelding van vele die dit systeem gebruiken. S88 bussysteem 10