Hallo Zusammen,

heute möchte ich euch gerne ein "Werkzeug" zeigen, welches ich mir schon vor einiger Zeit mal gebaut habe. Da ich ja von Zeit zu Zeit mal Loks umbaue bzw. neu aufbaue, war der Wunsch da, die Kandidaten auch abseits der Anlage prüfen und testen zu können: Auf dem Tisch, direkt vor der Nase. Daher legte ich mir den Märklin Rollenprüfstand zu. Der sieht schön aus, ist vernünftig gebaut und hat in der langen Version genug Rollenbockpaare, um alles drauf zu stellen, was mir vor die Nase kommen könnte.
Nun war noch die Frage: Wie versorge ich den Rollenprüfstand bzw. die drauf stehende Lok mit Energie und Informationen? Da kam mir die Idee einen universellen Prüfstand zu bauen, um jede H0-Lok damit betreiben zu können. Dazu habe ich mir überlegt, wie ich das Ganze in Baugruppen aufteile.
1. Prüffeld mit den Komponenten
- Rollenprüfstand
- Märklin Programmer mit Decodertestplatine
- Esu Programmer
- Laborbuchsen zum universellen Anschluss von "fliegenden" Lösungen (einzelne Motoren etc.)
- Zentrale Verbindungsbuche zur Kontrolleinheit

2. Kontrolleinheit mit folgenden Kernbaugruppen:
- Masterprozessor mit Schaltlogik und Unterversorgung
- Schalteinheit zur Betriebsartauswahl
- Messbaugruppe für Spannung und Strommmessung AC/DC, Spannungsaufbereitung DC
- Analoges Versorgungsgerät AC/DC ("Märklintrafo")

Alle Baugruppen sind in alte Digitalgehäuse von Märklin eingebaut (vornehmlich in 6020er Gehäuse...die sind billig im Einkauf :D). Außerdem wie ich finde vom Industriedesign sehr ansprechend gemacht. Das wollte ich gern erhalten.

3. Digitalzentrale für Rechnerunabhängigen Betrieb

Das alles Zusammen ergibt dann einen Prüfstand der folgende Betriebsarten abdeckt:

- AC Analog 0-16V, gestellt direkt vom Märklin Trafo (0-16V Ausgang)
- DC Analog 0-18V, Rechts/Linkslauf über Taster wählbar , gestellt direkt vom Märklin Trafo (0-16V Ausgang, in Messbaugruppe gleichgerichtet, geglättet)
- Digital, wählbar über Taster: Esu Programmer, Märklin Programmer, Ext. Zentrale (Haupt oder Programmiergleis)
- Rollenprüfstand umschaltbar (Mittelleiter /Außenleiter) für "Wechselstrommodelle" oder "Gleichstrommodelle"

Alle Betriebsarten wirken zeitgleich jeweils auf den Prüfstand und die Laborbuchsen (parallel verdrahtet). Die Steuerung der Betriebsartenumschaltung erfolgt durch einen ArduinoMega mit entsprechendem Ablaufprogramm. Die Verschalung ist in Relaistechnik gebaut. Alle Funktionen sind so gegeneinander verschaltet, dass ein versehentliches Zusammenschalten (z.B. AC analog und digital = bumm) ausgeschlossen ist, auch im Falle eines Softwarefehlers. Die gewählte Betriebsart wird auf der Schalteinheit durch beleuchtete und beschriftete Taster dargestellt. Die Bedienung ist einfach und intuitiv. Für die Auswahl der Digitalbetriebsart stehen noch zwei Leuchtdioden zur Verfügung um die Betriebsart unterscheiden zu können. Spannung und Strom werden nur in den Analogmodi gemessen, die Baugruppe ist im Digitalbetrieb abgeschaltet.

Besonderheiten:
- Taster sind von Rafi, Serie Lumotast 75...die klicken ganz phantastisch, alleine um diese Taster bedienen zu können, war ein Grund zum Bau :D
- Alle Platinen Eigenbau (Abgesehen vom Arduino und den Messgeräten). Die Pläne und die Logik zu überlegen hat seitenweise Papier verschlungen
- DC Versorgung wird direkt vom Trafo vorgesteuert...das ist nicht ganz "Astrein", ich wollte aber kein separates Stellglied für DC-Betrieb, sondern das intuitiv alles über den Trafo machen. Hier wird also die DC Versorgung von der Eingangsseite vorgesteuert (nicht klassisch längsgeregelt)
- Eingebaute "Idiotensicherungen": Mischen von Signalen unmöglich. Die Analogversorgung am Gleisausgang ist über eine separate 1A Schmelzsicherung abgesichert. Arduino und Steuerlogik (5V/12V) sind ebenfalls separat abgesichert.
- Verbindung von Prüffeld zum "Master" über ein zentrales Kabel. Von da aus Modulare Weiterverteilung (örtliche Separierung möglich)
- Aktuell sind alle Geräte in einer Schublade am Werktisch verbaut, die bei Bedarf einfach heraus gezogen wird.

Nachdem ich das nun schon eine Zeit betreibe, kann ich sagen, dass ich mit meinem Werk gut zufrieden bin! Alles macht was es soll. Kleinere Bugs (Lampentest arbeitet noch nicht ganz korrekt) sammle ich, das kann ich später per Firmwareupdate mal nachladen.
Doch nun mal Bilder...die sagen ja mehr als Worte:

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Die Digitalzentrale ist momentan noch eine uralte 6020...die ist nicht mehr wirklich zu was nutze, die Märklin Platine erwartet aber eine entsprechende Versorgung. Meine Intellibox hängt an der Anlage. Über ein Kabel wäre auch hier eine Verbindung möglich. Bequemer wäre aber irgendwann eine 2. Box.

Was fehlt noch?... Ich hätte gern irgendwann noch die Messeinheit zum Rollenprüfstand von Märklin (gab es mal, 78111 oder 78158). Beides lange ausverkauft oder hier und da gebraucht zu Mondpreisen oder optisch schlecht. Irgendwann läuft mir da vielleicht noch wa passendes über den Weg. Das wäre eine schöne Komplettierung, um auch Abstimmarbeiten (Geschwindigkeiten) vornehmen zu können. Kommt Zeit, kommt Rat!
Gekostet hat das ganze unendlich viel Arbeit (aber das war ja auch der Bastelspaß beim Herstellen) und etwa 1000€. Genau hab ich es nicht nachgehalten. Es war es auf jeden Fall wert!

Viele Grüße
Daniel

Hier noch ein paar Impressionen der Bauphase des Innenlebens:

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Innenansicht der Messbaugruppe (Messgeräte unter der Platine) Oben die DC-Versorgung für die analog Steuerung, unten die dc/dc Wandler für die Messgeräte (galvanische Trennung)


Die folgenden Bilder zeigen die Masterbaugruppe mit Arduino und Logik.
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Hallo Zusammen,

in der letzten Zeit hatte mich noch eine Schwäche meines Prüfstandes umgetrieben:

die beiden analogen Betriebsarten sind über eine träge 1A Schmelzsicherung abgesichert (Kurzschluss, Überlast). Der Natur dieser Sicherung nach, ist demnach im Fehlerfall die Sicherung "durch" und muss ersetzt werden.
Da es mir doch häufiger vorkommt, dass ich beim hantieren vergesse das Prüffeld freizuschalten, sind deshalb schon einige Sicherungen zu beklagen gewesen (beim Aufgleisen kurzgeschlossen etc.,...).
Da habe ich mich gefragt, wie kann das besser zerstörungsfrei überwacht werden?
Da als Hauptprozessor und Ablaufsteuerung ein Arduino im Einsatz ist, habe ich mich entschlossen, eine Software gesteuerte Überwachung nachzurüsten. Als Geber kommt ein "ACS712"- Baustein mit 5A Nennstrom zum Einsatz. Das ist eine kleiner Baustein, der mittels Hall-Effekt-Sensor einen Strom in eine Spannung übersetzt. Diese generierte Spannung kann direkt an einem analogen Eingang des Arduino angelegt und somit verwertet werden. Zur korrekten und sauberen Erfassung der Werte gibt es fertige Bibliotheken. Der Messwert ist für die Einrichtung einer Überstrom- bzw. Kurzschlusserkennung hinreichend genau.

Ich habe den Code meines Ablaufprogrammes entsprechend ergänzt
Im Fehlerfall (Schwelle bei 1000mA) werden alle Ausgänge zum Prüffeld freigeschaltet und zwei Leuchtmelder beginnen zu blinken. Rücksetzen lässt sich der Fehlerstatus durch einfache erneute Anwahl einer Betriebsart zurücksetzen. Steht der Fehler noch an, wird sofort wieder frei geschaltet: Die Messung läuft in der Hauptprogrammschleife. Bei Erkennen eines Überstroms, wird die Messung nach einer Wartezeit (200ms) wiederholt. Erst wenn auch dieser 2. Messwert über der Schwelle liegt, wird der Fehlerstatus ausgelöst. Das gibt eine gewisse Akzeptanz zum Beispiel bei Stromspitzen (AC-Fahrtrichtungswechsel, schnelles "hochdrehen" energiehungriger Motoren)

Der Strom wird weiterhin durch eine Schmelzsicherung (auf 1,25AT hochgesetzt) hardwareseitig begrenzt. So bleibt der Leistungsteil auch bei einem Softwarefehler geschützt.

So konnte ich sehr preiswert (ca. 4 Euro für den Sensor) eine Sicherheitsschaltung umsetzten. Alles andere war vorhanden. Lediglich eine Leitung musst zum Einbau des Sensors nochmal aufgetrennt werden. Der erst ist Software.

Viele Grüße
Daniel