Zentrale Z21PG
Eigenbau | Zentrale Z21PG | Z21 mobile | XpressNet | LocoNet | Booster
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Beschreibung
Hier wird der Aufbau einer DCC Digitalzentrale auf Basis eines Arduino MEGA (bei AliExpress ab 7,30 Euro) zur Steuerung der Modellbahn über das Z21 LAN Protokoll beschrieben. Auf den Arduino MEGA wird dazu ein Ethernet Shield mit dem W5100 Chip (bei AliExpress ab 4,80 Euro), aufgesetzt. Mit diesem Ethernet Shield, kann der Arduino MEGA in ein bestehendes Netzwerk integriert werden und dann über WLAN mit Handreglern oder der Computersoftware Rocrail kommunizieren.
Funktionsumfang
- Kommunikation via Ethernet über "Z21 LAN Protokoll" von ROCO/Fleischmann
- DCC Ausgang über ROCO Booster 10761 mit Kehrschleifenfunktion
- Integrierter zweiter Booster mittels TLE5205 (neu!)
- S88 Rückmeldebus mit Raildata (DCC-Signal) (Arduino Simpel S88 Interface)
- XpressNet-Bus für LokMaus2 und Multimaus - ab Softwareversion 2
- LocoNet-Bus für FRED oder DAISY Handregler - ab Softwareversion 3
- DCC Eingang von einer "Fremdzentrale" (DCC mini Dekoder; nur für Arduino MEGA)
- Softwareupdate & eigene Anpassungen über Serial-USB-Interface & Sketch mit der Arduino IDE.
Hardware
ROCO XpressNet:
Die komfortable Modellbahnsteuerung über die Z21_mobile und den XpressNet-Bus brachte mich auf die Idee, eine eigene Zentrale zu entwickeln. Im Mittelpunkt dieser Idee stand die Absicht die umfangreiche Hardware zu reduzieren bzw. durch Software zu ersetzen. Die Eigenbauzentrale sollte auch ein Netzwerk (APP/PC), XpressNet, S88 und ein LocoNet Interface bereitstellen.
Kurzbeschreibung zum XpressNet: Wenn ein preisgünstiger ROCO Booster 10761 verwendet wird, ergibt sich die Notwendigkeit eines Masters (auch als Zentrale oder Hauptknoten bezeichnet). Die Masterfunktion kann beispielsweise eine LokMaus2 oder eine Multimaus übernehmen. Der Master übernimmt die gesamte Kommunikation (Steuerung) auf dem Bus. (siehe Z21 mobile - Slave am XpressNet).
Um die Funktionen der oben beschriebenen Master (Lokmaus2 oder Multimaus) zu ersetzen, wurde für den Arduino eine entsprechende Software geschrieben. Das Beispiel zeigt, hier wurde eine komplette Digitalzentrale durch Software abbildet. Eine kleine Version der Zentrale findet sich unter simple Zentrale.
Softwareversion 1:
Die Softwareversion 1 der Zentrale erzeugt im Arduino ein DCC-Signal. Der MAX485 -Treiber zur Kommunikation mit dem XpressNet kann entfallen. Der ROCO Booster 10761 wird dann als reiner DCC Booster genutzt, es können keine XpressNet-Geräte angeschlossen werden.
Softwareversion 2:
Ab der Softwareversion 2 ist zusätzlich ein XpressNet-Interface implementiert worden. Der Arduino mit dem MAX485 - Treiber, arbeitet wie ein Master (LokMaus2/MulitMaus) am XpressNet. Bis zu 31 XpressNet Slaves (Clients) können an diese "Software-Zentrale" angeschlossen werden.
In der unten gezeigten Schaltung ist der Aufbau der DCC-Anteuerung des ROCO Boosters 10761 und das XpressNet Interface dargestellt. Am XpressNet Interface sind möglicherweise noch zusätzliche pull Up/Down und/oder eine XpressNet Bus-Terminierung an der Leitung A und B notwendig (siehe XpressNet Hardware).
Softwareversion 3:
In der Softwareversion 3 wurde die Schaltung durch einen S88 Bus und ein LocoNet-Interface erweitert. Damit wird es möglich, den LocoNet-Handregler, wie den FredI, anzuschließen. Der zugehörige Schaltungsaufbau unten, zeigt die zusätzlich notwendige Hardware für das LocoNet-Interface.
externer Eigenbau Booster:
Ein einfacher und sehr kostengünstiger DCC Booster mit ca. 2,2A Ausgangsstrom, welcher mit der oben beschriebenen Software-Zentrale betrieben werden kann, ist unter Booster2 zu finden.
selbstbau Hardware
Untersützt ab Softwareversion 31!
ATmega328p Version
Im folgenden wir die Hardware der simplen Zentrale vorgestellt, welche die gleichen Funktionen hat wie oben, aber bis auf das Ethernet Interface kann man Sie komplett selber löten kann.
Aufgebaut wird die simple Zentrale wie ein Breadboard. Dabei werden nur DIP Bauteile für den einfachen Nachbau verwendet. Die Schaltung kann auf einer einfachen Lochrasterplatione aufgebaut werden. In der Version mit dem Arduino UNO Mikroprozessor ATmega328p wird der Flash und RAM nahezu vollständig genutzt. Deshalb kann der Quellcode nur mit einer reduzierten Anzahl an Handreglern (IP) und einer reduzierten Anzahl an steuerbaren Loks verwendet werden.
Funktionsumfang:
- S88N
- XpressNet
- LocoNet (neu!)
Schematic
ATmega644p (ATmega1284p) Version
.png)
Aufgrund des geringen Speicherplatz des ATmega328p (Arduino UNO), welcher nicht ausreicht um alle Funktionen zu implementieren, wurde der Schaltplan erweitert so das ein ATmega644p (Sanguino) genutzt werden kann. Dazu muss ein zusätzliches Plugin für die Arduino IDE installiert werden. Das notwendige File ist unten zum Download bereitgestellt.
Zur Spannungsversorgung kann ein Universal Laptop Netzteil mit 12V/15V/16V/18V/19V/20V/24V, einstellbarer Ausgangsspannung verwendet werden.
Funktionsumfang
- alle Funktionen der Arduino MEGA Zentrale
- kein DCC Eingang
Schematic
Software Download
Die Software ist mit der Arduino IDE geschrieben. Arduino Sanguino Plugin:
- Sanguino Download - Anpassung der Arduino IDE für die Nutzung des ATmega644p/ATmega1284p.
Sketch
Das Sketch kann für den Arduino UNO (ATmega328p) oder für den Arduino MEGA (ATmega2560) verwendet werden. Die Sanguino Mikroprozessoren ATmega644p und ATmega1284p werden ab der Softwareversion 31 unterstützt.
Bitte nutzen Sie das Sketch der Softwareversion 3x! Hier sind alle Protokolle variable aktivierbar und deaktivierbar. Die Version 3 wurde am 18.06.2015 nach fehlern in der Bibliothek und im Sketch aktualisiert. Bitte laden Sie die jeweils letzte Versione des Sketch und der Bibliotheken herunter, denn nur damit ist die Software lauffähig!
- Arduino DCC Zentrale v31 (150711) Download - angepasste Version für Sanguino, Änderung der Timer, LocoNet auch für Arduino UNO aktivierbar.
- Arduino DCC Zentrale v3 (150623) Download - Variable mit beliebiger Aktivierung von Zusatzfunktionen (HTTP, S88, DCC Dekoder for MEGA, XpressNet, LocoNet for MEGA)
- Arduino DCC Zentrale v2 (150322) Download - mit zusätzlichem XpressNet Master Interface.
- Arduino DCC Zentrale v1 (150228) Download - Grundversion nur DCC, S88 und Z21 mobile.
Library