CompuLok Zentrale. Bauanleitung Booster. Digitalzentrale für DCC und Motorola Format

Transkript

1 CompuLok Zentrale Bauanleitung Booster Digitalzentrale für DCC und Motorola Format

2 Inhalt Bauanleitung CompuLok Booster...3 Vorbereitungen...3 Sicherheitshinweise...3 Platine bestücken...3 Bauteil Stückliste...4 Bestückungsplan...4 Funktion prüfen...5 Schaltplan...5 Funktionsbeschreibung...5 Funktionstest...6 Sichtkontrolle...6 Testbetrieb und Fehlersuche...6 Montage im Gehäuse...8 Bearbeiten des Gehäuses...8 Einbau ins Gehäuse...9 Anschluss an die Anlage...10 Steckverbindungen...10 Verdrahtung der Anlage...10 Technische Daten...12 Elektrische Eigenschaften...12 Mechanische Eigenschaften...12 Druckvorlagen...13 Gehäuse Beschriftung...13 Der Inhalt wurde mit großer Sorgfalt erarbeitet. Dennoch können Fehler nicht ausgeschlossen werden. Eine Haftung, gleich aus welchem Rechtsgrund, ist ausgeschlossen by Joachim Baumann, Katharinenweg 10, Dettenhausen, Deutschland Alle Rechte vorbehalten 2006 bei Joachim Baumann Seite 2

3 Bauanleitung CompuLok Booster Vorbereitungen Diese Bauanleitung beschreibt den Aufbau eines Boosters. Dieser ist speziell für CompuLok optimiert, lässt sich aber auch mit vielen anderen Zentralen verwenden. Je nach Anlagengröße kann ein oder mehrere Booster eingesetzt werden. Im Dokument Grundlagen finden Sie viele allgemeine Informationen zu den Themen digitale Modellbahn, elektronische Bauteile, Werkzeuge und Löten. Wenn Sie mit dem Zusammenbau elektronischer Schaltungen noch nicht so vertraut sind, sollten Sie die entsprechenden Abschnitte durchlesen. Der Aufbau kann in folgende Abschnitte untergliedert werden: Bestückung der Platine. Funktionstest mit eventueller Fehlersuche. Einbau der fertigen Platine in das Gehäuse. Anschluss an die Anlage Sicherheitshinweise Versorgen Sie den Baustein nur mit Kleinspannung gemäß Angabe in den technischen Daten. Verwenden Sie dafür ausschließlich geprüfte und zugelassene Transformatoren. Abgeknipste Litzen und Drähte können scharfe Spitzen haben. Dies kann bei unachtsamem Zugreifen oder Abzwicken zu Haut- und Augenverletzungen führen. Lötkolben entwickeln bis zu 450 C Hitze. Sie dürfen nie ohne Aufsicht bleiben. Halten Sie Abstand zu brennbaren Materialien, benutzen Sie eine hitzebeständige Unterlage zum Arbeiten. Es besteht die Gefahr von Hautverbrennungen durch berühren der Lötkolbenspitze oder heißes Lötzinn. Lassen Sie die Bauteile nicht in die Hände von Kindern gelangen, da diese von Kindern verschluckt werden können. Lassen Sie Kinder nur unter Aufsicht mitbasteln. Beachten Sie die ausführlichen Sicherheitshinweise im Dokument Grundlagen. Platine bestücken Beim Bestücken der Platine gehen wir folgendermaßen vor: Zuerst werden die kleinen und niedrigen Bauteile wie Widerstände eingelötet, dann arbeitet man sich zu den großen sperrigen Bauteilen vor. Die Leistungstransistoren, die Elektrolytkondensatoren (Elkos) und die grüne LED werden nicht direkt auf der Platinenoberfläche angebracht. Beachten Sie hier die Einbaulage in der Gehäusezeichnung. Alle anderen Bauteile werden direkt auf der Platine eingebaut. Kein Bauteil darf eine Höhe von 11mm übersteigt. Die Sicherung wird daher leicht schräg Richtung Platinenmitte gelegt. Achten Sie immer darauf, dass Sie die Bauteile nicht verwechseln und an der richtigen Position einlöten. Speziell bei den beiden kleinen Dioden besteht Verwechslungsgefahr. Des Weiteren ist bei vielen Bauteilen die korrekte Einbaulage zu beachten. Durch die Bauteilsymbole im Bestückungsplan ist die korrekte Lage ersichtlich bei Joachim Baumann Seite 3

4 Bauteil Stückliste Bauteil Wert C1 100uF 35V radial C2 4700uF 35V radial C3 4700uF 35V radial C4 47nF RM 7,5mm 63V D1 1N4002 D2 1N4148 D3 Z-Diode 5,1V D4 1N5402 D5 1N5402 LED1 LED grün LED2 LED gelb LED3 LED gelb R1 8,2k R2 8,2k R3 2,2k R4 10k R5 27k R6 390 R7 390 R8 1k R9 1k Bauteil Wert T1 BC T2 BC T3 TIP126 T4 TIP121 F1 2,5A Sicherung K1 Stiftleiste 4 pol. RM 5,08 K2 Stiftleiste 4 pol. RM 3,5 Menge Bauteil 1 Kühlkörper 4 Schraube M3x16 2 Schraube M3x10 4 Mutter M3 4 Unterlegscheibe M3 2 Distanzbolzen M3x15 2 Isolierscheiben, Silikon 2 Isolierbuchsen 1 Federleiste 4 pol. RM 5,08 1 Federleiste 4 pol. RM 3,5 1 Gehäuse 1 Schaumstoffstreifen Bestückungsplan 2006 bei Joachim Baumann Seite 4

5 Funktion prüfen Schaltplan Funktionsbeschreibung Die Spannungsversorgung Am Stecker K1 1 wird der Booster mit Wechselspannung versorgt. Die selbstrückstellende Sicherung F1 schützt den Booster vor Überlastung. Mit den Dioden D4 und D5 wird die Versorgungsspannung gleichgerichtet. Der Elko C2 2 läd sich daher mit einer positiven Gleichspannung und der Elko C3 3 mit einer negativen Spannung auf. Über die Leuchtdiode LED1 wird die vorhandene Betriebsspannung angezeigt. Die Diode D1 und der Kondensator C1 4 bilden eine zusätzliche Spannungsversorgung für die Kurzschlussüberwachung, die auch bei ausgelöster Sicherung noch vorhanden ist. Zusätzlich wird die Spannung an K2 für die Versorgung CompuLok Adapters weitergeleitet. Der Verstärker Über den Widerstand R4 wird das Digitalsignal dem Verstärker zugeführt 6. Über die Leuchtdioden LED2 und LED3 wird das Digitalsignal auf ca. +/- 2V begrenzt. Zusätzlich zeigen die LEDs das Vorhandensein des Digitalsignals durch leichtes leuchten an. Der Verstärker selbst ist aus einer Vorstufe mit den Transtistoren T1 und T2 und einer Leistungsendstufe mit den Transistoren T3 und T4 aufgebaut. T1 und T3 sind für den positiven Signalanteil zuständig, T2 und T4 für den negativen. Am Ausgang 5 steht das verstärkte Digitalsignal zur Verfügung bei Joachim Baumann Seite 5

6 Die Kurzschlussüberwachung Durch die Sicherung F1 ist der Booster und die Anlage vor Überstrom oder Kurzschluss gesichert. Das Auslösen der Sicherung soll an CompuLok gemeldet werden, damit die Anlage im Fehlerfall abgeschaltet wird. Der Booster überwacht dazu die negative Boosterspannung mit dem Spannungsteiler R1/R2. Im Normalbetrieb ist die Spannung am Kurzschlusssignal 9 ca. 0V, im Fehlerfall steigt sie auf knapp 5V an. Funktionstest Für den Funktionstest ist es sinnvoll, die Platine noch nicht in das Gehäuse einzubauen. Die Transistoren werden auf dem Kühlkörper vormontiert. Bitte den Booster nicht ohne Kühlkörper betreiben, da im Fehlerfall sonst leicht die Endstufentransistoren beschädigt werden können. Für Testzwecke kann man auf die Isolation zwischen Transistoren und Kühlkörper verzichten, am Kühlkörper liegt dann allerdings die Ausgangsspannung des Booster an. Sollte während des Tests ein ungewöhnliches Brummen des Transformators auffallen oder die Leistungstransistoren und Kühlkörper warm werden, sollten Sie den Booster sofort ausschalten. Um Probleme zu erkennen, kann es hilfreich sein ein Strommessgerät in die Versorgungsleitung zu schalten. Der Kühlkörper darf auf keinen Fall, auch nicht im späteren Betrieb, heiß werden. Wird dieser mehr als handwarm, liegt ein Fehler vor. Bei Arbeiten (vor allem löten) am Booster sollte darauf geachtet werden, dass die Elkos C2 und C3 entladen sind. Nach dem Abschalten der Betriebsspannung kann dies mehrere Minuten dauern. Um die Elkos schnell zu entladen kann man mit einem Modellbahnlämpchen die Anschlüsse kurzzeitig überbrücken bis das Lämpchen erloschen ist. Sichtkontrolle Bevor die Schaltung das erste Mal eingeschaltet wird, überprüfen wir noch einmal ob alle Bauteile an der richtigen Position und mit richtiger Polarität eingelötet wurden. Zusätzlich werden noch einmal alle Lötstellen angeschaut um eventuelle fehlerhafte Brücken oder andere Fehler festzustellen. Testbetrieb und Fehlersuche Die folgende Zeichnung zeigt die Boosterplatine mit einer Reihe von Messpunkten. Anhand der angegebenen Spannungen der Tabelle kann die Funktion des Boosters leicht überprüft werden. Alle Spannungen sind gegen Masse gemessen. Die Werte wurden bei Betrieb an einem Trafo mit 16V~ Ausgangsspannung und ohne angeschlossene Anlage ermittelt. Die gemessenen Werte können in Abhängigkeit von der Versorgungsspannung entsprechend abweichen. Messen Sie zuerst ohne Digitalsignal die Spannungen nach. Anschließend wird das Digitalsignal (positiv und danach negativ) angelegt um die Spannungen im Betriebszustand zu überprüfen. Die Kurzschlussmeldung kann am einfachsten durch auslöten der Sicherung überprüft werden, was dem Fehlerfall entspricht. Allerdings spricht die Meldung erst an, wenn C3 entladen ist, ohne Last dauert dies entsprechend lange bei Joachim Baumann Seite 6

7 Die Spannungen sind abhängig vom Betriebszustand in unterschiedliche Spalten gegliedert. An manchen Messpunkten kann immer die gleiche Spannung gemessen werden. An anderen Messpunkten ändert sich die Spannung abhängig vom Betriebszustand des Boosters. MP Beschreibung Betrieb aus positives Signal negatives Signal Einh 1 Spannungsversorgung 16 V ~ 2 Positive Boosterspannung +21 V = 3 Negative Boosterspannung -21 V = 4 Kurzschlussüberwachung +21 V = 5 Booster Ausgangsspannung 0,0 +20,3 (2-0,7) -20,3 (3 + 0,7) V = 6 Booster Eingangssignal 0,0 +1,7-1,7 V = 7 Positiver Verstärker +21 (ca. 2) +19,6 (2-1,4) +21 (ca. 2) V = 8 Negativer Verstärker -21 (ca. 3) -21 (ca. 3) -19,6 (3 + 1,4) V = 9 Kurzschlussmeldung 0,0 bzw. ca. 4,4 im Fehlerfall (siehe Text) V = Mit dem CompuLok Diagnoseprogramm können die erforderlichen Digitalinformationen für die verschiedenen Betreibszustände leicht an den Booster ausgegeben werden: Wählen Sie im Diagnoseprogramm den Tab Betrieb. Hier können Sie das Digitalsignal mit Betrieb ein einund ausschalten. Außerdem kann der Spannungspegel positiv oder negativ geschaltet werden. Alternativ dazu ist es auch möglich den Digitalsignaleingang K2 Pin 3 direkt mit der positiven 2 oder negativen 3 Spannung im Booster zu verbinden bei Joachim Baumann Seite 7

8 Montage im Gehäuse Bearbeiten des Gehäuses Die Zeichnungen zeigen die beiden Gehäuseteile mit den Aussparungen und Bohrungen. 12, ,5 12,5 Gehäuseoberteil mit den Bohrungen und der Aussparung für die Kühlkörpermontage. Die Bohrungen für die Befestigung des Kühlkörpers werden direkt durch die Befestigungsnoppen des Gehäuses gebohrt. 7, ,5 Beide Gehäuseteile von der Seite mit der Aussparung für K2. 7,5 27,5 23,5 3,5 Beide Gehäuseteile von der Seite mit der Aussparung für K1. Die nicht benötigten Befestigungsnoppen werden entfernt bei Joachim Baumann Seite 8

9 Einbau ins Gehäuse Die nachfolgende Zeichnung ist ein Art Schnitt durch den Booster und zeigt wie die bestücke Platine und der Kühlkörper im Gehäuse montiert werden. Alle benötigten Montagematerialien sind ebenfalls zu erkennen. Schraube Kühlkörper Mutter Gehäuse Oberteil Isolierscheibe bestückte Platine Isolierbuchse Unterlegscheibe Distanzbolzen Schraube Schaumstoffstreifen Gehäuse Unterteil Die Platine wird auf dem Kopf stehend in das Gehäuse eingebaut. Die Leistungstransistoren sind auf der Rückseite der Platine angebracht, so dass sie mit dem Kühlkörper verschraubt werden können. Um kleine Differenzen in der Einbauhöhe leichter ausgleichen zu können, werden die Anschlussdrähte nicht rechtwinklig, sondern abgerundet gebogen. Da sich die Transistoren zwischen Gehäuse und Platine befinden, werden sie nicht mit Muttern sondern mit Distanzbolzen verschraubt. Diese sind lang genug um durch die Bohrungen in der Platine zu ragen, wodurch eine leichte Montage möglich ist. Im Gehäuseunterteil wird ein Schaumstoffstreifen angebracht um ein vibrieren der großen Elkos zu verhindern bei Joachim Baumann Seite 9

10 Anschluss an die Anlage Steckverbindungen K1: Spannungsversorgung und Bahn Über diesen Anschluss wird das Steuergerät mit Spannung versorgt. Der Stecker stellt auch das Digitalausgang für die Anlage zur Verfügung Spannungsversorgung vom Transformator Masse (vom Transformator) Masse (zur Anlage) 4 Boosterausgang zur Anlage K2: Anschluss der Zentrale Spannungsversorgung für Zentrale Masse Digitalsignal Eingang 4 Kurzschlussmeldung an Zentrale Verdrahtung der Anlage Ber Booster kann in unterschiedlichen Anlagenkonstellationen eingesetzt werden. Er kann als Booster für CompuLok sowohl mit anderen Zentralen eingesetzt werden. Es können mehrere Booster auf einer Anlage betrieben werden. Wie viele Booster eingesetzt werden ist von der Anlagengröße (hauptsächlich von der Anzahl der Loks) abhängig. Mit CompuLok Adapter Adapter Booster Gleis Trafo Die Verdrahtung mit dem CompuLok Adapter ist denkbar einfach. Mit K1 wird der Booster am Transformator und am Gleis angeschlossen. Der Stecker K2 ist identisch mit K2 vom CompuLok Adapter. Beide Stecker werden direkt miteinander verbunden. (Die scheinbare Drehung des Kabels kommt von der um 180 gedrehten Einbaulage des Steckers.) 2006 bei Joachim Baumann Seite 10

11 Mehrere Booster anschließen Adapter Booster Booster... Booster Trafo Trafo Trafo Stromkreis 1 Stromkreis 2 Stromkreis n Werden mehrere Booster eingesetzt, so werden die Stecker K2 miteinander verbunden. Die Spannungsversorgung des CompuLok Adapters darf nur an einem Booster angeschlossen werden. Zusätzlicher Booster mit beliebiger Zentrale Stromkreis 1 Zentrale Booster Stromkreis 2 Trafo Der Eingang des Boosters wird direkt am Gleisanschluss der Zentrale angeschlossen bei Joachim Baumann Seite 11

12 Hinweise zum sicheren Betrieb mit mehreren Transformatoren Trafo Trafo X Trasformatoren nicht parallel schalten, sonst steht Netzspannung am gezogenen Stecker an. Lebensgefahr! Bitte Beachten Sie die Bedienungsanleitung des Transformators. Trafo Trafo V Überprüfen Sie die Phasengleichheit mit einem Voltmeter oder einem Glühlämpchen. Zeigt das Voltmeter die doppelte Ausgangsspannung der Trafos an (Lämpchen leuchtet hell), drehen Sie den Netzstecker eines Trafos um 180. Technische Daten Elektrische Eigenschaften Anschlüsse Stecker. für Anschluss an CompuLok Adapter, Stecker für Spannungsversorgung und Anschluss der Anlage Spannungsversorgung V Wechselspannung Ausgangsstrom 2,5 A Dauerstrom Kurzschlussschutz Polyfuse, mit Meldung an das Steuergerät Empfohlener Trafo Modellbahntrafo mit 30 bis 52 VA Leistung Mechanische Eigenschaften Abmessungen 130 x 66 x 45 mm 2006 bei Joachim Baumann Seite 12

13 Druckvorlagen Platinenlayout Größe der Platine 66 x 56 mm Gehäuse Beschriftung Booster Größe: 45 x 52 mm 2006 bei Joachim Baumann Seite 13