NMRA-kompatibler Zubehördecoder


In April 2003 hatte ich das Projekt "Weichendecoder in Eigenbau" angefangen und recht bald Ergebnisse vorzeigen können. Die Decoder haben erste Kinderkrankheiten über­stan­den und laufen heute bei Modellbahnerkollegen und natürlich auch bei mir zu­frie­den­stel­lend. Je mehr ich mich aber mit dem Thema Zubehördecoder, Weichendecoder, Sig­nal­de­co­der auseinander setzte, um so mehr kam ich zu der Überzeugung, dass die Flexibilität des realisierten Konzeptes unzureichend ist. Die starre Bindung an den 4 Doppelausgängen pro Decoder, die 8 möglichen Ausgangszustände, der Programmiertaster und vor allem die fehlende Möglichkeit, die Schaltzeiten und das Verhalten des Decoders freizügig an­zu­pas­sen, wurden bald als störend empfunden. Ich wollte einen Decoder haben, bei dem man wie bei einem Fahrzeugdecoder, die Parameter in CVs (Control Variables) einstellen kann. Ein Zubehördecoder, der sich an die bestehende Normierung des DCC-Protokolls der NMRA hält, den man lesen und schreiben kann und sogar im Betrieb, im eingebauten Zustand, noch neu oder anders programmieren kann. Vielleicht kann man solche NMRA DCC Accessory Decoder in USA erwerben, hier auf dem Markt kenne ich kein Beispiel. Seitdem habe ich viele Abende damit verbracht, die NMRA Recommended Practices (RPs) und Standards (Normen) zu lesen und zu untersuchen, wie man diese Konzepte in ein Programm für den mir nun bekannten ATMEL AT90S2313 umsetzen kann.

DCC-Logo

WDecN-90


Der Decoder wurde zunächst auf Experimentierplatinen aufgebaut und getestet. Nach­dem alles zufriedenstellend lief, wurde die Schaltung auf eine kompakte ge­druckte Schaltung übertragen und diversen Härtetests unterworfen (Belastung und EMV). Das Lesen und Schreiben der CVs funktioniert. Der Decoder versteht alle DCC-Telegramme und zeigt den Status der 8 Ausgänge richtig an. Die DCC-Telegramme, die ich mit der IntelliBox in der Version 1.3 noch nicht absetzen konnte, sind nun in der Version 1.5 der Intellibox-Firmware über den Umweg LocoNet möglich. So kann ich nun das POM (Programming On Main / Operations Mode Programming) mit der IntelliBox durchführen, aber vor allem die Eigenschaften des "Extended Mode" und der Ausgangsadressierung prüfen.

Der erste Prototyp des NMRA kompatiblen Decoders
Der Prototyp des NMRA kompatiblen Decoders

Software Eigenschaften

  • Universell einsetzbar für Doppelmagnetantriebe und für Dauerbetrieb (Lichtsignale)
  • Unterstützt alle NMRA Basic Accessory Decoder DCC Formate (Broadcast/Output/Operations Mode Programming)
  • Unterstützt die NMRA Extended Accessory Decoder Formate (Broadcast/Output/Operations Mode Programming)
  • Zeitdauer der Ausgänge einstellbar (Magnetspulenantriebe)
  • Blinken für jeden Ausgang getrennt schaltbar (Bahnschranken/Lichtsignale)
  • Blinkfrequenz und Tastverhältnis einstellbar
  • Vorbildgetreues überblenden der Signalbegriffe mit einstellbarer Zeit und Maske
  • Hauptgleisprogrammierung wird unterstützt (das neue sowie das alte, von der IB benutzte, Format werden akzeptiert)
  • Lesen und Schreiben Byteweise und Bitweise aller CVs am Programmiergleis
  • Betriebsarten für 2-, 3-, 4- und 8-begriffige Signale oder Signalkombinationen inklusive Blinken mit bis zu 8 physikalischen Ausgängen möglich
  • Automatische Beeinflussung eines Signals durch das nächste Signal (Vorsignal-Funktion eines Hauptsignals)
  • Mit der automatischen Beeinflussung stehen bis zu 40 Signalbegriffe in bis zu 8 Gruppen zur Auswahl
  • Bei der erweiterten Betriebsart, sind für ein Signal/ Signalkombination bis zu 32 verschiedene Signalbegriffe möglich (Signal Aspects / Aspect Control)
  • Ausgangs- oder Decoderadressierung, spart Decoderadressen
  • Speicherung des letzten Begriffes bei Spannungsausfall (Option über CV einstellbar)
  • Mode 0 mit freier und unabhängiger Verwendung aller 8 Ausgänge (ab v2.0)

Hardware Eigenschaften

  • Einfacher Aufbau
  • Leistung aus Modellbahntrafo oder aus dem Booster
  • Preisgünstige Komponenten
  • 1 oder 2 ULN2803 als Ausgangsstufen
  • Leistungsfähiger ATMEL AT90S2313 oder ATTiny2313 mit 10 MHz Quarz

Die Platine des NMRA Weichen-/Signal-Decoders misst 70 x 55 mm
Die einseitige Platine des Decoders kommt mit nur einer Drahtbrücke aus und misst 70 x 55 mm

Bedienungsanleitung und Schaltungsvorschläge

Wer den NMRA-kompatiblen Decoder WDecN-90 für seine private Modellbahn nach­bauen möchte, findet nachstehend die Firmware, das Handbuch und Schal­tungs­vor­schläge.
Die Software stelle ich gerne auch in Form von programmierten Prozessoren zur Verfügung. Da der AT902313 abgekündigt wurde, kann ich nur noch den verbesserten Nachfolger ATTiny2313 (bzw. dessen Nachfolger ATTiny2313A) liefern. Das hat den Vorteil, dass die Resetschaltung TL7705 entfällt. Der Pin 1 des Atmels wird nun direkt mit +5V verbunden. Da der ATTiny2313 und sein Nachfolger ATTiny2313A einen internen RC-Oszillator haben, wurde auch das Selbstbauprojekt auf die 8 Mhz des internen Oszillators umgestellt. Bis 2016 kam interne RC-Oszillator ausschließlich für die kommerzielle Variante WDecN-TN der Firma Darisus GmbH zum Einsatz.

Die Betriebsanleitung war während der Entwicklung mein Pflichtenheft. Die oben aufge­führ­ten Eigenschaften sind in dieser Bedienungsanleitung alle ausführlich beschrieben. Der Schalt­plan des ausgeführten Decoders und einige Schaltungsvorschläge sind in der Betriebs­anleitung enthalten.

Der Atmel Mikroprozessor ist mit den vielen Aufgaben vom Flash Speicher her zu ca. 99% ausgelastet. Die Aktuelle Firmware stelle ich zum selber Flashen zur Verfügung oder liefere sie auf einem ATTiny2313A aus. Die Version V2.3 setzt die Verwendung des ATTiny2313A Prozessors voraus. Der ATTiny2313A ist der Nachfolgers des abgekündigten ATTiny2313 und des noch älteren AT90S2313. Weitere Informationen zum Nachbau in meinem Blog.


Frequently Asked Questions

Frage: Ich habe noch AT90S2313 (oder ATTiny2313) liegen. Können diese noch für den WDecN-90 verwendet werden?

Antwort: Ja, sprechen Sie mich bitte an! Ich programmiere auch Ihre AT90S2313 mit der Version 2.0 (in leicht veränderter Ausführung) oder Ihre ATTiny2313 mit dem Code V2.1 für den WDecN-90 Decoder.

Frage: Was ist der Unterschied zwischen dem NMRA kompatiblen Decoder WDecN-90 und dem selbstlernenden DCC Decoder WDecD-90, der auch auf diesen Seiten beschrieben wird? Beide sind doch DCC Decoder.

Antwort: Der einfache Weichendecoder WDecD-90 versteht aus der gesamten Menge von Befehlen, die von der NMRA standardisiert wurde, gerade mal einen Befehl, nämlich den Weichenbefehl (und auch nur den für das Einschalten der Ausgänge). Der Decoder kennt keine CV und lässt sich nur über einen Taster programmieren. Der NMRA kompatible Decoder WDecN-90 dagegen beherrscht alle von der NMRA definierten Befehle und wird vorschriftsmäßig über CV programmiert.

Frage: Ich arbeite an einem ähnlichen Projekt. Kann ich den Quellcode für den Decoder einsehen?

Antwort: Nein, der Quellcode wurde nie veröffentlicht und bleibt auch weiter unter Verschluss.

Frage: Warum wurde der Hex-Code für die Decoder vom Web entfernt?

Antwort: 1. Weil er kommerziell verwertet wurde; 2. weil er immer wieder disassembliert wurde, was mir wegen der dadurch entstandenen Rückfragen und Diskussionen viel zu viel Zeit kostete.

Frage: Ist der WDecN-90 kompatibel mit der bidirektionalen Kommunikation der neueren Zentralen?

Antwort: Ja, die Austastlücke hat keinen Einfluß auf die Funktion des Decoders. Sich aktiv an der Kommunikation beteiligen tut er aufgrund des kleinen und preiswerten Atmel Prozessors jedoch nicht.


Fertigmodell WDecN-TN

Von Mitte Mai 2005 bis Ende 2016 war der Decoder als Fertigmodell bei der Firma Darisus GmbH im Vertrieb.
Der Fertigdecoder basierte auf eine vom Selbstbauprojekt geringfügig abweichende Hardware mit dem ATMEL ATTiny2313 als Mikroprozessor. Die Funktionalität dieser WDecN-TN genannten Decoder war/ist mit der des Selbstbauprojektes WDecN-90 und WDecN-TN identisch.
Dieser Decoder wurde aus dem Programm der Darisus GmbH genommen und deswegen können Sie ihn heute selber bauen. Alle erforderlichen Unterlagen und die Firmware finden Sie auf der Webseite Mobatron.de. Für Bastler ohne Equipment zum Programmieren von Atmel Mikros liefere ich auch gerne programmierte Prozessoren. In meinem Blog NMRA-kompatibler Zubehördecoder finden Sie weitere Details.


© 2003 - 2020 Gerard Clemens  letzter Update 06.05.2020


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