Kehrschleifenmodul für DCC

So, es ist soweit. Nach langem Warten ist meine Digital-Zentrale aus der Reparatur zurückgekommen und ich konnte das Kehrscheifenmodul auf Basis AT90S2313/ATtiny2313 nun endlich erfolgreich testen :-)) Hier der Schaltplan:

Und das aufgebaute Fertigmodul:

Der Kehrschleifenbereich muss beidseitig mit beiden Schienensträngen komplett vom Rest der Anlage isoliert werden und wird durch das Kehrschleifenmodul mit Strom versorgt. Die Schaltung selbst wird über den DCC Booster (dessen Gleissignal) gespeisst und benötigt keine externe Stromversorgung. 
Die grundlegende Funktion beruht darauf, dass die Lok beim Überfahren einer der beiden Trennstellen einen Kurzschluss auslöst. Beide Schienenstränge werden ständig auf einen Kurzschluss hin überwacht. Dieser Kurzschluss führt zu einem Spannungsabfall an einem der beiden 0,33 Ohm Widerständen. Bei ca. 2,1 Ampere liegt der Abfall bei 0,7V, nun schaltet Q3 bzw. Q4 durch. Nimmt man 0,22 Ohm, dann wird bei ca. 3,2 Ampere geschaltet, bei 0,27 Ohm bei 2,6 Ampere. Q3/Q4 wiederum können quasi in Echtzeit (liegt im niedrigen Nano-Sekundenbereich) über eine n-channel FET-Transistorschaltung zusammen mit dem AT90S2313 den Kurzschluss auflösen (weder Lokomotiven noch die Zentrale bekommen praktisch etwas vom Kurzschluss mit). Danach wird sofort über ein Relais die Gleisspannung umgepolt (Dauer < 20ms)  und die Transistoren schalten wieder die Spannung auf's Gleis auf. Nun wird wieder auf Kurzschluss getestet. Sollte noch immer ein Kurzschluss vorliegen, wird nun im 0,5 - Sekundenabstand versucht, das abgeschaltete Gleis wieder einzuschalten, ohne dass das Relais wieder schaltet. Erst wenn der Kurzschluss für mindestens 1 Sekunde aufgelöst wurde kann das Relais wieder umpolen. Eine LED zeigt den Kurzschluss an. Wie effektiv das ganze ist sieht bzw. fühlt man dann, wenn man einen Kurschluss mit einer Drahtbrücke herbeiführt. Die FET-Transistoren werden kein bisschen warm. Werden sie beim Kurzschluss nicht augenblicklich gesperrt wird's ganz schnell heiß zwischen den Fingern :-)

Der AT90S2313 ist fast ein bisschen überdimensioniert dafür. Preislich würde sich aber auch beim Einsatz eines kleinern Atmels oder PIC nicht viel ändern. Den AT90S2313 gibt es bei Reichelt für 2,10€, bei Conrad kostet er sage und schreibe über 6€!

So, hier gibt es den Schaltplan sowie das Boardlayout im Eagle-Format und hier noch das Controller-Programm mit Bascom-Source dazu.

Die Schaltung und das Programm wurde nach einem Vorschlag von Mike Bolton entwickelt. Mike Bolton verwendet allerdings einige Bauteile, die in Europa praktisch nicht erhältlich sind.

Da der AT90S2313 abgekündigt wurde kann man auch den ATtiny2313 verwenden. Die Hardware wird dafür gleich aufgebaut, allerdings müssen die Fuse bits des tiny2313 entsprechend gesetzt werden:

Für den AT90S2313 muss diesbezüglich nichts gemacht werden.

Der Vollständigkeit halber möchte ich darauf hinweisen, daß Ihr natürlich alles auf eigene Gefahr hin nachbaut und ich keinerlei Haftung oder Schadenersatz leisten kann.

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