StationInterfaceGateway


zur Bahnhofsschnittstelle in Relaistechnik
Foto Foto Dieses universelle Gerät kann die Bahnhofsschnittstelle mit einem PC und/oder Schnüsselinterface in Beziehung setzen. Es gibt verschieden Anwendungszenarien für dieses Gerät. Folgende Schnittstellen sind implementiert:

Inhalt

  1. Anwendungsszenarien
  2. Hardwaredesign
  3. Software

Anwendungsszenarien

1) Bahnhofsschnittstelle, vom PC beobachtet

Zeichnung
Mit einer minimalen Zugnummernmeldeanlage, die nur ein Streckengleis betrachtet läßt sich eine Einwahlstelle implementieren. Züge, die in Richtung dieser Strecke fahren, werden hier der Zugnummernmeldeanlage angemeldet. Hierfür ist für die Weiterschaltung nur der Haltfall des Einfahrsignals bzw. der Haltfall irgendeines der Ausfahrsignale interessant. Diese Information kann auf der Bahnhofsschnittstelle abgegriffen werden und über USB an den PC gemeldet werden

2) Abhängigkeit zwischen Bahnhof, Block und einer Schlüsselsperre

Zeichnung
Der Schlüssel wird freigegen, wenn der Block die Ausfahrsignale entsperrt und der Bahnhof den Erlaubniswechsel erlaubt. Wenn der Schlüssel entfernt wurde, werden die Ausfahrsignale gesperrt und der Erlaubniswechsel gesperrt.
In diesem Anwendungsszenario ist kein PC enthalten. Die Stromversorgung muß über ein Steckernetzteil erfolgen. In allen anderen Fällen reicht der USB-Port des PC aus, um das Gerät mit Strom zu versorgen.
Anwendungen (1) und (2) können gleichzeitig verwendet werden.

3) Test eines der relaisbasierten Schnittstellen vom PC aus

Zeichnung
Quasi als Ersatz für drei individualle Testboxen könnten mit einer einfachen GUI vom PC aus die Schnittstellen bedient bzw. ihr Zustand angezeigt werden.

4) Bahnhofsschnittstelle für PC-basierte Stellwerke

Zeichnung
Elekdra könnte als Alternative zur intern implementierten Blocklogik über das StationInterfaceGateway mit einer externen Blockkiste oder einer Anschlußstelle interagieren.

4) Bahnhofsschnittstelle für Loconet-basierte Stellwerke

Zeichnung
Um ein Loconet-basiertes Stellwerk (z.B. SMF) mit einer Bahnhofsschnittstelle auszustatten, kann das StationInterfaceGateway zwischen Relaiszuständen und Weichenstellbefehlen auf dem Loconet vermitteln. Das Protokoll auf dem Loconet wird als Bahnhofsschnittstelle über Loconet beschrieben.


MODE Schalter
Elektrisch Bedeutung
BOOT↔GND Aktivierung des bootloaders bei reset, für Update über USB
offen Keine eigene Logik, Ausgänge unter Kontrolle des PCs
MODE↔GND Gerät bringt Bahnhofsschnittstelle und Schlüsselschnittstelle in Abhängigkeit. PC ist optional und beobachtet nur.

Hardwaredesign

Beschreibung

Der Schaltplan ist in mehrere Blöcke aufgeteilt. Auf der rechten Seite sieht man untereinander die beiden Bahnhofsschnittstellen in Relaistechnik und darunter die Schlüsselschnittstelle. Die Beschaltung der Eingänge ist von der Blockplatine abgeguckt. Die Relaiskontakte gehören zu den Relais in der Mitte des Schaltplans. Als Relais kommen sehr kleine Reed-Relais zum Einsatz, die mit 10mA Spulenstrom auskommen. Daher ist es möglich, sie zusammen mit einer LED direkt an einen Ausgang des Microcontrollers anzuschliessen. Zusätzlich zu den LEDs parallel zu den Relaisspulen gibt es noch für jeden Eingang eine LED, die den Zustand des Eingangs aus Sicht des Prozessors anzeigt (unten im Schaltplan). Weitere LEDs zeigen den Betriebszustand an. Neben der USB-Buchse gibt es noch eine ISP-Wanne als Plan-B zur Programmierung des Prozessors (normalerweise sollte das über USB gehen). Ausserdem ist eine JTAG-Wanne zum Debuggen und ein Anschluß für die I2C-Pins des Prozessors (man weiß ja nie, was man mal braucht). Ein dreipoliger Header "MODE" dient zum Anschluß eines Schalters mit drei Stellungen zur Wahl der Betriebsart. Die Westernbuchsen und Firwire/LoTUSNet-Buchse für LocoNet sind als Option gedacht.

Reichelt Warenkörbe

Vielen Dank dafür an Günter Schütt! Auch wenn diese Warenkörbe den Bestellvorgang vereinfachen, ist es leider trotzdem nötig, sich mit den verschiedenen Bestückungsoptionen, die dieses Board ermöglicht, auseinanderzusetzen.
  1. StationInterfaceGateway_Klassisch_141004
    • Teilezuschläge bei SMD-Wiederständen und Kondensatoren, so dass einzelne Teile verloren gehen dürfen
    • SMD Spannungsregler, Eingangsspannung nicht grö▀er als 16 V
    • der im Schaltplan aufgeführte bedrahtete Resonator ist nicht lieferbar. Stattdessen sind ein Quarz sowie 2 SMD-Kondensatoren 15 pF enthalten. Die Baugrö▀e ist so gewählt, dass die Kondensatoren auf der Untereite der Platine jeweils zwischen einen Anschlu▀draht des Quarzes und dem benachbarten Masse-Via gelötetet werden können.
    • Umschaltung der Betriebsart mit Jumper
    • 2 Telefonbuchsen für Loconet, keine Lotusnet-Buchse

  2. StationInterfaceGateway_AllesZusammen_141019 als Ausgangspunkt für individuelle Bestückungsvarianten
    • Anzahl von SMD-Teilen exakt
    • alternativer Spannungsregler mit höherer zulässiger Eingangsspannung, ggf. das Kühlblech absägen und so die Bauhöhe begrenzen
    • SMD-Resonator: elektrisch unkritischer als Quarz plus Kondensatoren, Einbau jedoch fummelig, ggf. mu▀ ein Adapterboard angefertigt werden
    • Lotusnet-Buchse
    • Umschaltung der Betriebsart mit Kippschalter, der über ein Platinenverbiundungskabel angeschlossen wird.
    • Präzisions-Sub-D-Buchsen samt Montagematerial: falls zu Projektbeginn das Gehäuse noch nicht festgelegt ist, bieten sich diese Buchsen an, da sie wieder ausgelötet werden können

Software

Eine erste Version der Software funktioniert. Quelldateien gibt's auf dem CVS-Server von Source-Forge. Das USB-Interface wird zum Software-Update und im Betrieb als virtueller COM-Port verwendet. Als Protokoll-Stack wird LUFA verwendet. Kommandierung kann wahlweise ueber LocoNet oder USB mit dem selben Protokoll geschehen. Um einzelne Ein-/Ausgänge zu beobachten oder zu kommandieren, können individuelle vier-Byte-Messages in SVs programmiert werden. Eine noch nicht releaste SVProgrammer-Version hilft mit Spezialdialogen dabei. Dokumentation der SVs gibt es auf einer gemeinsamen Seite mit Loconet2Block.

Autor: Stefan Bormann. Site hosted by: Valid HTML 4.01 Transitional SourceForge Logo