Adressierbares Rückmeldemodul mit 8 Eingängen

Warum adressierbar?


Vor allem bei der Verwendung von Gleismodulen und der Anforderung nach deren flexiblen Anreihung ist es wünschenswert, jedem Modul eine feste Adresse für die dazugehörigen Rückmeldemodule zuzuweisen. Unter der Voraussetzung, dass sich die Modellbahnsteuersoftware auch modular konfigurieren lässt, kann man so einfach eine neue Reihung der Module durchführen, ohne alle Rückmelder neu programmieren oder von der Adresse her verschieben zu müssen.
Auch bei Anlagenerweiterungen hat die freie Adressierbarkeit große Vorteile. Braucht man an einer Stelle neue Rückmelder, kann man einfach ein solches adressierbares S88 Modul in das S88 Netzwerk einschleifen, ohne die vorhandenen Adressen der bisherigen Rückmelder verschieben zu müssen. Mit dem "RM8S88NB" gibt es nun ein solches Modul. Seine Haupteigenschaften sind:

  • Modul mit 8 Eingängen und Masse, die auf Klemmen geführt sind
  • Programmierbare Adresse im Bereich der auf der Zentrale konfigurierten Anzahl von S88 Modulen
  • Mikroprozessor gesteuert, wird aus der S88 Schnittstelle der Zentrale mit 5V versorgt.
  • Kann nur mit Netzwerk Patchkabeln angeschlossen werden (abgeschirmt und störsicher). Die traditionelle 6-polige Stiftleiste ist entfallen
  • Unterstütz lineare (wie bisher), Baum- und Bus-Stichleitungs-Topologien mit handelsüblichen RJ45 T-Stücken
  • Der Datenbus (S88 Data) ist mit einem Lastwiderstand niederohmig (störsicher) abgeschlossen. Auf einem, dem letzten, Modul wird dazu ein Jumper gesteckt.
  • Die vorhandenen Standard S88 Module können (theoretisch) weiter verwendet werden. Die Adressen der Standard S88-Module können und dürfen natürlich nicht von RM8S88NB Modulen belegt werden.
  • Außer bei Verwendung von Standard S88 Modulen (immer vorne) ist keine Reihenfolge einzuhalten. Modul ##3 kann z.B. in Modul ##7 eingesteckt werden.
  • Die RM8S88 Module haben 2 RJ45 Buchsen. Es gibt keine "DATA-IN" und "DATA-OUT" Unterscheidung wie bei Standard S88 Modulen.
  • Der Platinenentwurf ist einseitig und benötigt eine Drahtbrücke auf der Bestückungsseite.
  • Eine Rückmeldung ist logisch "1", wenn die zugehörige Klemme auf Masse gelegt wird (Standard S88 Verhalten).
  • Es ist keine galvanische Trennung, bzw. einen Optokoppler vorgesehen. Diese Eigenschaft ist auf den Zusatzplatinen "ACIN4", "BM4" oder "BMACIN22" vorgesehen, die an den Klemmen des RM8S88NB angeschlossen werden können. Für 3-Leiter Wechselstromfahrer kann das RM8S88NB, wie ein Standard S88 auch ohne galvanische Trennung verwendet werden.

Topologien

Lineare Struktur mit Standard S88 und RM8S88NB Modulen

Bei einer linearen Topologie mit einer Mischung aus Standard S88 und RM8S88NB Modulen ist zu beachten, dass die Standardmodule zuerst an die Zentrale angeschlossen werden. Dahinter dürfen RM8S88NB Module verwendet werden. In dieser Topologie gibt es kein Problem mit der Überlappung der Adressen. Die RM8S88NB Module können mit den Adressen ##1, ##2 und ##3 versehen werden, kommen aber in der Zentrale als RM 33 - 40, 41 - 48 bzw. als 49 - 56 an, also um den 32 Bit der Standard Module verschoben. Andere, höhere Adressen sind kein Problem, verursachen aber Lücken im Nummernbereich der Rückmelder, die durchaus gewollt sein können.

Baumstruktur mit Standard S88 und RM8S88NB Modulen

Die Standard S88 Module sind hier im oberen Zweig angeordnet. Die RM8S88NB befinden sich im unteren Zweig. Das S88 Kabel wird vor den Modulen mit einem RJ45 T-Stück aufgeteilt. Die Standard 16 Bit Module belegen ("automatisch") die Adressen #1 und #2 und stellen damit die Rückmelder 1 - 32 zur Verfügung. Auch in dieser Topologie gibt es kein Problem mit der Überlappung der Adressen. Leider treten bei dieser Topologie dieselben Adressverschiebungen auf wie bei der linearen Topologie. Auch hier müssen die Standard S88 Module im "Stamm" des Baumes, d.h., direkt an der Zentrale, angeschlossen werden. Der Zweig mit den adressierbaren Modulen kann beliebig weiterverzweigt werden. Auch in diesem Beispiel gibt es eine Verschiebung um die 32 Bit der Adressen aller RM8S88NB Module, weil die Daten noch für 32 S88_CLOCKs (2 Module) länger "unterwegs" sind. Das Problem der Adressverschiebung durch die Standard S88 lässt sich nur mit dem adressierbaren Kopf AKS88NB elegant lösen.

Baumstruktur mit RM8S88NB und Standard S88 über AKS88NB

Wirklich absolute Adressierung, auch der Standard S88, bei völliger Freiheit in der Topologie lässt sich nur unter Zuhilfenahme von adressierbaren Köpfen AKS88NB erreichen.

Einstellen der Adressen

Das Einstellen der Moduladressen (für halbe 8-Bit Baugruppen RM8S88NB) geschieht am besten mit einem Monitor für die Rückmelder. So hat man die beste Übersicht um unabhängig von der gewählten Topologie das Mapping der Rückmelder zu gestalten. Viele Modellbahnprogramme bieten von Hause aus einen solchen Monitor oder man baut sich einen, indem man die Rückmelder in einer Matrix auf der Software Oberfläche zeichnet,

Monitor für 8 S88 Modulen bzw. 16 halbe Nodule

Das zu programmierende Modul RM8S88NB wird mit einem Patchkabel separat an die Zentrale oder am letzten Standardmodul einer linearen Topologie angeschlossen. Die Brücke JP3 wird kurz gesteckt und wieder entfernt. Die rote LED leuchtet auf. Im Monitor wird nun die aktuelle Adresse (in Binärcode) an der richtigen Stelle angezeigt. Sind dabei noch Standard S88 Module vor dem RM8S88NB vorhanden, wird zwar die Adresse als Zahl richtig aber die physikalische Platzierung um n x 16 Bit verschoben angezeigt. Der Taster wird gedrückt und wieder losgelassen. Die Adresse inkrementiert und deren Anzeige springt auf das nächste halbe Modul. Die Taste wird nun so oft betätigt, bis die Adresse korrekt ist. Hat man so die gewünschte Adresse erreicht, wird der Taster erneut betätigt und lang (ca. 6 s) gedrückt gehalten, bis die LED erlischt. Die neue Adresse ist nun fest im EEPROM des RM8S88NB hinterlegt. Das nächste Modul kann programmiert werden. Erreicht man mit dem Taster die maximal mögliche Adresse, springt die Anzeige wieder auf 1. Um zu vermeiden, dass man bis zu 63 mal drücken muss, auch wenn man auf der Zentrale nur 4 Module konfiguriert hat, zählt der RM8S88NB die Clockimpulse, die zwischen zwei Loads von der Zentrale kommen mit und macht daran fest, wann die Adresse wieder auf 1 springen soll.

Setzen des Abschlusswiderstandes

Die RM8S88NB Module verwenden vom S88 Standard außer +5V und Ground nur die S88_LOAD-, die S88_CLOCK- und die S88_DATA-Leitung. Die Datenleitung ist allerdings durchgehend und wird als Busleitung betrieben. Erst wenn ein RM8S88NB Modul aufgrund der eingehenden S88_CLOCK Impulsen feststellt, dass seine Information nun in Richtung Zentrale geschoben werden muss, schaltet es sich auf den Bus auf und setzt zu den nächsten 8 Clock Impulse seine Daten auf die Datenleitung. Die übrige Zeit ist der Ausgang des Moduls hochohmig. Um undefinierte Zustände auf der Datenleitung zu vermeiden, wenn gerade kein Modul sendet, wird der Datenbus mit 330 Ohm nach Masse relativ niederohmig abgeschlossen. Das wird nur an einer Stelle auf einem der RM8S88NB oder der AKS88NB Module durch Stecken eines Jumpers auf JP1 gemacht.

Nachbau

Das Modul verwendet den Atmel 8-Bit AVR Prozessor ATTiny2313A. Die Software wurde in Atmel Studio 7 in "C" erstellt.
Das Layout ist einseitig und enthält eine Drahtbrücke. Die Rückmelde-Eingänge schalten, wie bei Standard S88 üblich, nach Masse. Um ungewollte Störungen fernzuhalten, ist für jeden Eingang ein kleiner RC Filter vorgesehen. Wegen der einfacheren Entflechtung sind hier 2 4-fach-Widerstände und auf der Unterseite der Platine 8 SMD Kondensatoren in der Baugröße 0508 vorgesehen. Wegen der begrenzten 5V Leistung vieler s88 Zentralen, wurde darauf verzichtet, die internen Pull-Up Widerstände der Prozessor-Ports zu verwenden. Stattdessen sind die Pull-Up Widerstände mit einem 8-fach 100 kOhm Widerstand realisiert worden.

RM8S88NB Unterlagen
RM8S88NB nachbauen
RM8S88NB Schaltplan
RM8S88NB Bestückung TOP
RM8S88NB Bestückung BOTTOM
RM8S88NB Kupfer
RM8S88NB Stückliste
RM8S88NB Reichelt Warenkorb
RM8S88NB Firmware (rm8s88NB.hex, rm8s88nb.eep, rmss88nb.elf)
RM8S88NB Eagle Dateien, bitte schicken Sie mir eine Mail. Geben Sie bitte Ihren Namen und Ihre Anschrift an.
RM8S88NB programmierter Prozessor. Bestellen Sie bei mir formlos per Mail. Geben Sie bitte Ihren Namen und Ihre Anschrift an. Kosten 4,- Euro/Stück + Versand.

© 2018 Marjo Clemens, Stand 02.2018