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DCC Polarity Checker

DCC Polarity

Einleitung

      Der DCC Polaritätsprüfer ist ein einfaches, aber wichtiges Hilfsmittel bei der Anlagenverdrahtung: Er kann die Polung einer DCC-Spannung anzeigen!
      Eigentlich handelt es sich bei DCC um wechselnd gepolte Pulse, es gibt keine Richtungsabhängigkeit der Datenübertragung, sowohl die logische Null als auch die logische Eins werden mit beiden Polaritäten übertragen, nur die Pulsbreite ist für Null und Eins unterschiedlich. Daher ist die Polarität von DCC mit einen normalen Multimeter nicht meßbar und selbst mit einen Oszilloskop muß man genau auf die Kurvenform achten, um die Polarität festzustellen.
    Jetzt ist der Einsatz eines Oszilloskops oft nicht praktikabel, zudem liegt DCC oft ohne Erdbezug vor, was die Messung zusätzlich erschwert. Abhilfe schafft diese kleine Schaltung, welche einfach direkt am Gleis oder auf einen Modellbahnwagen montiert die Polariät anzeigt.

Einsatzgebiete und Anwendung

      Auf größeren Modellanlage mit mehreren Boostern, Kehrschleifen und Verbindungstecker stellen sich schnell folgende Fragen:

    • Habe ich überall das Gleis richtig herum angeschlossen?
    • Funktioniert meine Weichenverdrahtung korrekt, ist das Herzstück angeschlossen und richtig gepolt?
    • Sind benachbarte Abschnitte gleich gepolt, welche aus verschiedenen Boostern versorgt werden?
    • Schaltet meine Kehrschleife-Schaltung korrekt um? Wann genau erfolgt die Umschaltung?
    • Hier hilft der

Polaritätstester: Einfach an der fraglichen Stelle auf Gleis halten

    und schon wird mit entsprechenden LEDs die Polung des Gleises angezeigt. Ein nahezu unentbehrliches Hilfsmittel bei der Anlagenverdrahtung!

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      Der Polaritätstester hat vier Leuchtdioden, je eine LED rot und blau ist einer Seite zugeordnet.
LEDs Bedeutung
+ DCC
DCC anliegend, DCC+ ist links (bei der Seite mit der rot leuchtenden LED)
DCC +
DCC anliegend, DCC+ ist rechts (bei der Seite mit der rot leuchtenden LED)
+ DC
DC (Gleichspannung), + ist links (bei der Seite mit der rot leuchtenden LED)
DC +
DC (Gleichspannung), + ist rechts (bei der Seite mit der rot leuchtenden LED)
~ AC ~
AC (Wechselspannung), die beiden blauen LED leuchten
    DCC+ ist hierbei diejenige Anschlussseite, an welcher in der ersten Teilhälfte des jeweiligen DCC-Bit das höhere Potential anliegt.

Schaltung

Schaltplan DCC Tester

      Die Schaltung entspricht einem einfachen DCC-Dekoder. Das DCC-Signal wird gleichgerichtet und mit mit einem üblichen Längsregler 7805 wird die 5V für den Prozessor bereitgestellt.

 

      DCC wird vor dem Gleichrichter abgezweigt und (mit Zenerdiode abgebremst) auf Int0 zugeführt. Der Prozessor ermittelt anhand der Phase des ersten Null-Bits nach der Präambel (welche auch mehr als 10 Einsbits besteht) die ‘Polarität’ von DCC. Diese Polarität wird dann mittels 4 LEDs angezeigt (je zwei rot und blau), diese sind low current Typen und werden direkt vom Prozessor angesteuert.

 

    Die LEDs sind alternativ als SMD (Bauform 0603) oder als bedrahtete 3mm-LED bestückbar, wobei die bedrahtete LED stirnseitig an der Platine montiert wird und die beiden Anschlußdrähte je oben und unten auf die Lötpads X1 bis X8 aufgelötet werden. Diese Montage ist speziell für einen Gleistester sinnvoll.

Layout

      Der Polaritätstester ist in drei unterschiedlichen Bauformen verfügbar:
Layout DCC Tester SMD, Spur H0 H0: Die Platine mißt 23.5 x 32mm und hat seitliche Griffmulden. An einer Schmalseite sind zwei durchkontaktierte Bohrungen vorgesehen: diese schneidet man auf und kann damit dann direkt zwei Schienen im Abstand von 16.5mm kontaktieren.
Layout DCC Tester SMD, Spur N N: Die Platine mißt 15 x 32mm und ist auch für die Montage auf Wagen der Spur N oder TT geeignet. An einer Schmalseite sind zwei durchkontaktierte Bohrungen vorgesehen: diese schneidet man auf und kann damit dann direkt zwei Schienen im Abstand von 9mm kontaktieren.
Layout DCC Tester THT DIL: Die Platine mißt 23.5 x 62mm und ist komplett mit traditionellen Durchsteckbauelementen aufgebaut. Eine Option für alle, die sich an die kleinen SMD-Bauteile nicht rantrauen und sowieso noch ein paar Teile in der Bastelkiste rumliegen haben.

Bauanleitung

Top Bottom
      Bei Löten beginnt man mit dem Attiny2313. Dieser hat bei den SMD-Version ein sehr kleines QFN-Gehäuse. Er wird ausgerichtet und dann mit feiner Spitze verlötet, siehe hierzu auch die Hinweise zum

Löten von QFN

      .
      Die sonstigen Bauteile bereiten wenig Schwierigkeiten (bei den Dioden und Chips ist jeweils Kathode oder Pins markiert), hinzuweisen ist noch auf mögliche Bestückungsalternativen:

 

      Gleichrichter: B2, D1/D3: entweder ein SMD-Gleichrichter B4S (oder baugleich B6S) oder 2 Dioden BAS70-04 (das -04 ist wichtig); bei der DIL-Version wird ein IC-förmiger Gleichrichter verwendet (+) und (-) auf einer Seite, nicht diagonal gegenüber, bitte Beschriftung im Kupfer beachten.

 

      LED: hier gibt es die Möglichkeit, entweder SMD-LED (in 0603) oder bedrahtete LEDs (3mm) zu bestücken. Bei bedrahteten LED ist der lange Anschlußpin die Anode, diese wird auf der mit ‘+’ markierten Seite der Platine angelötet. Die Löterei gelingt am leichtesten, wenn man eine Lehre verwendet: hierzu bohrt man in ein kleines Brett 4 Löcher mite je 3mm im Abstand der Pads, zwickt von den LEDs den Kathode-Pin kurz ab und steckt die LEDs in das Brett. Dann verlötet man die Kathode, kürzt anschließend die Anode und lötet auch diese fest.

 

      Die Vorwiderstände der LEDs wählt man passend zur gewünschten Helligkeit, 1k oder 1k5 ist oft eine passende Wahl.
      Nachdem alles aufgebaut ist, wird die Platine mit einer potentialgetrennten (!) Gleis- oder Wechselspannung versorgt und Fuses sowie das Hex-File des Prozessors eingespielt. Ein EEPROM-File wird nicht benötgt. Hierzu nimmt man einfach einen 6-poligen Stiftblock (Wrap-Stifte), klemmt diesen mit einer Federklammer in den Löchern der Platine fest und kann so ohne Bestückung der Stifte das Programm einspielen.

Attiny2313, 8MHz, interner RC

      Einstellung der Fuses. Ponyprog stellt die Bits gemäß ihrer Anordnung im Byte dar, das ist also 0xDB und 0xE4.

 

      Bedeutung: 8MHz, interner RC-Oszillator, schneller Startup, brownout aktiviert, kein Watchdog.

 

Download

Firmware DCC-Polarity:
  Version: 1.01
V1.0
Schematic, Layout, Eagle:
  Version: on request by mail

 

      Hinweis: auf dieser Hardware ist auch die Firmware für

SingleSignaldekoder

    verfügbar und funktionierend. Diese hat einen Compileswitch, um sie auch als DualDecoder zu betreiben. Aus der Polarity-Platine wird dann ein kleiner Dual-Signaldekoder. Hierfür sind auch die 3-poligen Anschlußpins gedacht, um ein externes Signal zu betreiben (Betriebsspannung des Signals: 5V)

Stückliste (SMD)

Bitte beachten: bei dem LEDs und beim Gleichrichter gibt es Alternativen; Für die DIL-Version sind entsprechende Durchsteckbauteile zu wählen.

Bauteil Wert Package Description
B2 B4S MBS Surface Mount Glass Passivated Bridge Rectifiers
C1 10uF/25V 1206
C2 100nF 0603
C3 100nF 0603
D1 BAS70-04 SOT23 Silicon Schottky Diodes (instead of B2)
D2 Zener, 4V7 SOD110-W or Melf
D3 BAS70-04 SOT23 Silicon Schottky Diodes (instead of B2)
IC1 L78LXXBD/CD SO08 VOLTAGE REGULATOR
IC2 ATtiny2313M4 MLF20-M MICROCONTROLLER
J1 JP3Q Stift JUMPER, not fitted
J2 J-03- HDR-100-1X03 not fitted
J3 J-03- HDR-100-1X03 not fitted
LED1 SMD LED, 2mA, rd 0603 LED
LED2 SMD LED, 2mA, bl 0603 LED
LED3 SMD LED, 2mA, rd 0603 LED
LED4 SMD LED, 2mA, bl 0603 LED
R1 22k 0603 RESISTOR, European symbol
R2 1k5 0603 RESISTOR, European symbol
R3 1k5 0603 RESISTOR, European symbol
R4 1k5 0603 RESISTOR, European symbol
R7 1k5 0603 RESISTOR, European symbol
T1 TASTER KMR KMR SMD Switch, not fitted
X1 PAD_1.6X3.5 Single Pad for Led 3mm
X2 PAD_1.6X3.5 Single Pad for Led 3mm
X3 PAD_1.6X3.5 Single Pad for Led 3mm
X4 PAD_1.6X3.5 Single Pad for Led 3mm
X5 PAD_1.6X3.5 Single Pad for Led 3mm
X6 PAD_1.6X3.5 Single Pad for Led 3mm
X7 PAD_1.6X3.5 Single Pad for Led 3mm
X8 PAD_1.6X3.5 Single Pad for Led 3mm
X12 AKL59-02 2POL35 RIA Anschlussklemme Typ 59, Raster 3,5 mm, Polzahl 2, not fitted