Selbstbau eines NMRA-kompatiblen Zubehördecoders

NMRA-kompatibler Zubehördecoder

n 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.

WDecN-90

er 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 gedruckte Schaltung des Decoders kommt mit einer Drahtbrücke aus und misst 70 x 55 mm

Bedienungsanleitung und Schaltungsvorschläge

er den NMRA-kompatiblen Decoder WDecN-90 für seine private Modellbahn nachbauen möchte, findet nachstehend die Betriebsanleitung und Schaltungsvorschläge.

Die Software stelle ich gerne (und nur) in Form von programmierten Prozessoren zur Verfügung. Da der AT902313 abgekündigt wurde, kann ich nur noch den verbesserten Nachfolger ATTiny2313 liefern. Das hat den Vorteil, dass die Resetschaltung TL7705 entfällt. Der Pin 1 des Atmels wird nun direkt mit +5V verbunden. Obwohl der ATTiny einen internen RC-Oszillator hat, wurde der 10 MHz Quarz vom AT90S2313 Projekt übernommen. Der interne Oszillator (max 8 MHz ) wird nicht verwendet und kommt erst beim kommerziellen Decoder WDecN-TN 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. 95% ausgelastet. Die Aktuelle Firmware wird in der Version 2.1 ausgeliefert. Die Version V2.1 setzt die Verwendung des ATTiny Prozessors voraus. Der ATTiny2313 ist der Nachfolgers des abgekündigten AT90S2313.

Betriebsanleitung
und Schaltung
WDecN-90 (329kB)

Programmierte ATMEL bitte beim Webmaster anfragen.

WDecN-90.hex
1kB

WDecN-90.eep
1 kB

Bauteile gibt es hier:

!Benutzung dieser Information nur für private Zwecke. Der Autor schließt jede Haftung für Schäden durch die Anwendung der hier veröffentlichten Schaltungen und Informationen aus!

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 und 3. weil ich gegen Leute, die sich mit fremden Federn schmücken, eine Aversion habe.

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 tur er aufgrund des kleinen und preiswerten Atmel Prozessors jedoch nicht.

Bauteilesätze und fertige Decoder

eit Mitte Mai 2005 ist der Decoder als Fertigmodell zu günstigen Preisen erhältlich.
Der Fertigdecoder basiert auf eine vom Selbstbauprojekt geringfügig abweichende Hardware mit dem ATMEL ATTiny2313 als Mikroprozessor. Die Funktionalität dieser WDecN-TN genannten Decoder ist mit der des Selbstbauprojektes WDecN-90 identisch.
Diese Decoder können Sie bei Darisus GmbH oder im Darisus Webshop bestellen. Zusammen mit der Modellbahnsteuerung DigiControl der Firma GSP Ingenieurbüro lassen sich mit WDecN-90 und WDecN-TN sehr komfortabel und preisgünstig Lichsignale steuern.