ABC i moduły BM1, BM2 i BM3 Lenz-a od podszewki

ABC i moduły BM1, BM2 i BM3 Lenz-a od podszewki

Wobec braku dostępności bardziej szczegółowych i wyczerpujących informacji na temat technologii ABC stosowanej w dekoderach, a w szczególności na temat postaci i sposobu generowania sygnałów ABC w modułach sterujących firmy Lenz, postanowiłem sam dokładniej zbadać temat. Tak więc dzięki własnemu silnemu samozaparciu oraz dzięki uprzejmości jednego z naszych kolegów, który użyczył mi moduły BM2 i BM3, na warsztat trafiły oba moduły BM2 i BM3, aby dokładniej przyjrzeć się im od środka. W wyniku tego wszystkiego powstało dość szczegółowe opracowanie, którym pozwolę sobie podzielić się z Szanownymi Kolegami również i na tym forum.

Wprowadzenie

Technologia ABC (Automatic Braking Control) wprowadzona i wypromowana przez niemiecką firmę Lenz Elektronik GmbH jest wykorzystywana w DCC do lokalnego, sprzętowego oddziaływania na prędkość lokomotywy znajdującej się na wydzielonym, izolowanym odcinku toru obsługiwanym przez dany moduł ABC.

Obecnie w technologii ABC możliwe jest przekazanie przez moduł sterujący do dekodera lokomotywy tylko dwu poleceń, tj. STOP oraz SLOW APPROACH (czyli ZWOLNIJ / JEDŹ POWOLI). Jazda z normalną prędkością nie jest uzależniana od działania modłu ABC i zależy jedynie od poleceń sterujących DCC.

Reakcja lokomotywy na sygnał ABC jest uzależniona od ustawień zmiennych konfiguracyjnych CV w dekoderze i może być zależna od kierunku jej jazdy. Np. przed semaforem mogą być zatrzymywane tylko lokomotywy jedące w jednym kierunku, gdy tymczasem jadące w przeciwnym kierunku mogą nie reagować na sygnał ABC i swobodnie przejeżdżać obok semafora.

Obecnie technologia ABC implementowana jest jedynie w dekoderach lokomotyw i modułach sterujących produkowanych przez firmę Lenz oraz w ograniczonym zakresie w dekoderach firmy Zimo i jak na razie moduły sterujące ABC mogą być stosowane jedynie w połączeniu z dekoderami serii Gold lub Silver firmy Lenz oraz z wybranymi dekoderami firmy Zimo.

Firma Lenz opracowała dotychczas trzy następujące moduły sterujące ABC:
1) BM1 - bardzo prosty moduł służący do zatrzymywania przed semaforem
2) BM2 - moduł umożliwiający zatrzymywanie i zwalnianie przed semaforem
3) BM3 - moduł służący do obsługi odcinka samoczynnej blokady liniowej

Jak działają moduły i dekodery z ABC?

Aby skorzystać z funkcjonalności modułów ABC należy podzielić tor na odcinki izolowane, a w dekoderach uaktywnić obsługę funkcji ABC poprzez ustawienie odpowiednich zmiennych konfiguracyjnych CV.
W przypadku modułów BM2 i BM3 odcinek izolowany musi być dodatkowo podzielony na dwie niezależne, odizolowane od siebie sekcje: sekcję jazdy (A) oraz sekcję hamowania (B). Sygnał DCC doprowadza się do obu sekcji za pośrednictwem modułu ABC. Do modułu ABC należy doprowadzić również sygnały sterujące, np. w module BM2 należy podać sygnały sterujące JEDŹ oraz JEDŹ POWOLI.
Dokładny opis instalacji można znaleźć w instrukcji obsługi do ww. modułów
BM2: http://www.lenz.com/manuals/modules/bm2.pdf oraz
BM3: http://www.lenz.com/manuals/modules/bm3.pdf

Zachowanmie się modułów BM2/BM3 jest następujące. Po wjechaniu pociągu do sekcji jazdy (A) odcinka izolowanego kontrolowanego przez dany moduł BM2/BM3 zostaje wykryta zajętość tego odcinka i zgłoszona na odpowiednim wyjściu informacyjnym modułu. Następnie po dojechaniu pociągu do sekcji hamowania (B) i wykryciu zajętości w tej sekcji moduł podejmuje akcję stosownie do stanu swoich wejść sterujących. I tak np., gdy na jego wejście podany jest tylko sygnał sterujący JEDŹ, to moduł BM2/BM3 nic nie robi i przepuszcza do torów nie zmieniony sygnał DCC. W przypadku modułu BM2, gdy na jego wejścia podane są oba sygnały JEDŹ oraz JEDŹ POWOLI, to moduł BM2 rozpoczyna modulację sygnału DCC i podaje do dekodera lokomotywy sygnał ZWOLNIJ. Przy braku sygnału JEDŹ moduł rozpoczyna modulację sygnału DCC podając do dekodera lokomotywy sygnał STOP.

Zachowanie się lokomotywy po rozpoznaniu sygnału ABC zależy od ustawień zmiennych konfiguracyjnych CV w dekoderze. Po rozpoznaniu sygnału STÓJ lokomotywa rozpoczyna hamowanie zgodnie z ustawioną w dekoderze charakterystyką hamowania lub na określonym odcinku drogi hamowania (constant braking dystans). Po rozpoznaniu sygnału ZWOLNIJ lokomotywa może kontynuować jazdę zgodnie z prędkością podaną z centralki DCC, jednak nie większą od ograniczenia prędkości ustawionego w odpowiedniej zmiennej konfiguracyjnej CV w dekoderze.

W jaki sposób moduły BM2/BM3 generują syganały ABC?

W technologii ABC sygnał DCC doprowadza się do izolowanego odcinka torów za pośrednictwem modułu BM2/BM3.
Układ modulujący modułu BM2/BM3 podaje zmodulowany sygnał DCC na prawą (w stosunku do kierunku jazdy) szynę, a lewa szyna jest poziomem odniesienia. Przy dzieleniu toru na odcinki izolowane przerwy izolacyjne wykonuje się w prawej szynie.

Normalny sygnał DCC jest symetryczny, tzn. że wartości amplitudy napięcia jego dodatniego i ujemnego półokresu są prawie identyczne. Moduły BM2/BM3 oraz BM1 generują sygnały ABC poprzez modyfikcję sygnału DCC, która polega na wprowadzeniu asymetrycznej zmiany amplitudy sygnału DCC.

W propozycji NMRA RP 9.4.1 ujęto następujące wymogi w odniesieniu do asymetrycznego sygnału DCC:
Urządzenie modulujące w celu wytworzenia asymetrycznego sygnału DCC powinno zmodyfikować ten sygnał poprzez zwiększenie różnicy pomiędzy napięciami półokresów o przeciwnej polaryzacji o przynajmniej 1,2V.
Dekoder powinien wykrywać różnicę napięć syganłu asymetrycznego równą 0,8V lub większą, przy czym różnica mniejsza niż 0,6V nie powinna być przez niego traktowana jako sygnał asymetryczny.
Szczegóły w dokumencie NMRA RP 9.4.1.: http://www.nmra.org/standards/DCC/WGpub ... op-941.pdf

Moduły BM1/BM2/BM3 podają sygnał STOP poprzez zmniejszenie amplitudy każdego ujemnego półokresu sygnału DCC. Sygnał ZWOLNIJ (SLOW APPROACH) generuje tylko moduuł BM2 i podaje go do dekodera poprzez zmniejszenie amplitudy co drugiego ujemnego półokresu.

Na kolejnych zamieszczonych poniżej ilustracjach pokazano przebiegi normalnych syganłów DCC i zmodulowanych po przejściu przez moduł BM2/BM3 oraz pokazano parametry czasowe i napięciowe sygnałów zmodulowanych.

Rejestrację sygnałów wykonanno za pomocą oscyloskopu cyfrowego HAMEG HM1508.

Ilustracja 01 - Sygnał SLOW APPROACH (moduł BM2)
http://wiki.gbbkolejka.pl/show_image.php?id=4869

Ilustracja 02 - Sygnał STOP (moduł BM2_BM3)
http://wiki.gbbkolejka.pl/show_image.php?id=4870

Ilustracja 03 - Czas półokresu jedynki logicznej
http://wiki.gbbkolejka.pl/show_image.php?id=4871

Ilustracja 04 - Czas półokresu zera logicznego
http://wiki.gbbkolejka.pl/show_image.php?id=4872

Ilustracja 05 - Czas obniżenia napięcia ujemnego półokresu
http://wiki.gbbkolejka.pl/show_image.php?id=4873

Ilustracja 06 - Zwłoka czasowa do obniżenia napięcia ujemnego półokresu
http://wiki.gbbkolejka.pl/show_image.php?id=4874

Ilustracja 07 - Wartość obniżenia napięcia ujemnego półokresu
http://wiki.gbbkolejka.pl/show_image.php?id=4878

Moduł BM1

Moduł BM1 jest najprostszym modułem ABC służącym do zatrzymywania lokomotywy przed semaforem.
Budowę tego modułu pokazano na: http://www.lenz-elektronik.com/pdf/BM1% ... gebaut.pdf, a sposób jego instalacji oraz działanie opisano w instrukcji obsługi: http://www.lenz.com/manuals/modules/bm1.pdf
Poniżej, dla ułatwienia lektury zamieszczono kopię rysunku ze schematem modułu BM1, który pokazuje budowę modułu i sposób jego podłączenia do torów. Schemat zaczerpnieto z pierwszej z ww. stron.

Działanie układu modulującego modułu BM1 opiera się na bardzo prostym fakcie, a mianowicie na tym, że prąd płynący przez krzemową diodę prostowniczą powoduje powstanie na niej spadku napięcia w przybliżeniu równego około 0,6 ... 0,7V.

Jak widać z przedstawionego schematu modułu BM1prąd płynący podczas dodatniego półokresu sygnału DCC płynie tylko przez jedną diodę, co powoduje powstanie na niej spadku napięcia równego około 0,6V. Natomiast prąd płynący podczas ujemnego półokresu sygnału DCC płynie przez cztery połączone ze sobą szeregowo diody, co powoduje powstanie na nich wypadkowego spadku napięcia równego około 4 * 0,6V, czyli 2,4V. Po porównaniu spadków napięć dla obu półokresów mamy różnicę wynoszącą 2,4V - 0,6V, czyli około 1,8V, co jest zgodne z wymaganiami zawartymi we wspomnianej propozycji NMRA RP 9.4.1.

Ilustracja 08 - LENZ Bremsmodul BM1
http://wiki.gbbkolejka.pl/show_image.php?id=4879

Moduł BM2

Moduł BM2 jest najbardziej zaawansowanym modułem ABC i jest on przeznaczony dla najbardziej wymagających użytkowników. Pozwala on nie tylko na zatrzymywanie lokomotywy przed semaforem, ale także na realizację odcinków z ograniczoną prędkością jazdy pociagów.


Budowa i zasada pracy modułu BM2

Sposób instalacji modułu BM2 oraz jego funkcje użytkowe są opisane w instrukcji obsługi, którą m.in. można pobrać ze strony producenta: http://www.lenz.com/manuals/modules/bm2.pdf

Na końcu niniejszego postu na ilustracji 09a pokazano schemat ideowy, a na ilustracjach 09b, 09c i 09d - widoki płytki elektroniki modułu BM2, a na ilustracji 09e pokazano porównanie budowy układu modulatora ABC w modułach BM1 i BM2 / BM3.

Uwaga, schemat modułu BM2 został rozrysowany "z natury", a autor niniejszego opracowania dołożył wszelkich starań, aby poprawnie rozkodować oznaczenia zastosowanych elementów SMD oraz aby odnaleźć i poprawnie rozrysować wszystkie połączenia występujące pomiędzy elementami. Na przedstawionym tutaj schemacie ideowym zostały naniesione własne oznaczenia elementów elektronicznych, tj. np. U1, C2, ..., zaproponowane przez autora opracowania, ponieważ na płytce elektroniki modułu nie ma żadnych oznaczeń. Oznaczenia typu: R3_1, R3_2, R3_3, R3_4 lub T5_1, T5_2 dotyczą elementów wielokrotnych znajdujących się we wspólnej obudowie, np. pakietu czterech rezystorów czy podwójnych tranzystorów.

Na przedstawionym schemacie ideowym modułu BM2 można wyróżnić następujące elementy oraz układy funkcjonalne:

1) Złącza: J1 - wejście zasilania modułu (wejście sygnału DCC); J2 - wyjście do obu sekcji prawej szyny; J3 - wejścia sygnałów sterujących; J4 - wyjście informacji zwrotnej o zajętości bloku oraz wyjście do podłączenia modułu BM3.
2) Zasilacz +5V składający się z elementów: D2, R2, T4, R1, D1 i C1.
3) Obwód synchronizacji z przebiegiem DCC składający się z rezystora R4_1 i R5_4.
4) Końcówka mocy modulatora dla kanału A składająca się z elementów: T2, R11, T5_2, REF2 i T3_2.
5) Końcówka mocy modulatora dla kanału B składająca się z elementów: T1, R10, T5_1, REF1 i T3_1.
6) Układ detekcji zajętości bloku składający się dzielników napięcia R3_1, R3_2, R3_4 i R3_3 wraz z wewnętrznym komparatorem napięcia znajdującym się w mikroprocesorze U1 oraz jego portem wyjściowym RC2.
7) Układ logiki sterującej składający się m.in. z mikroprocesora U1, bramki logicznej U2C.
.8) Układ konwersji sygnałów wejściowych składający się z elementów: R6, OPT2, R7 i OPT3.
9) Układ wyjść sygnałów informacji zwrotnej składający się z elementów: OPT1, R4_4, R4_3, U2A, R8, U2D i R5_2.

Ad.1) Do złącza J1 doprowadza się sygnał DCC z boostera lub z niemonitorowanego przez moduł odcinka torów.
Do zacisku T1 przyłącza się przewód przeznaczony do zasilania lewej szyny, a do zacisku T2 - prawej. Zacisk T2 jest połączony z masą układu elektroniki i jest też punktem odniesienia przy łączeniu sygnałów informacyjnych pomiędzy modułami BM2 a BM3.
Należy zwrócić uwagę, aby przy łączeniu modułów BM3 i BM2 oraz modułów BM3 z BM3 na szlaku konsekwentnie przestrzegać zasady, że do zacisku T1 zawsze podłączamy przewód przeznaczony do zasilania lewej szyny, a do T2 - prawej.
Do złącza J2 do ozacisku T2A podłącza się prawą szynę sekcji jazdy (A), a do T2B - prawą szynę sekcji hamowania (B). Wyjaśnienie co to jest sekcja jazdy i hamowania można znaleźć w instrukcji obsługi modułu (patrz wcześniej: link do instrukcji).
Złącze J3 służy do przyłączenia sygnałów sterujących z pulpitu lub z semafora, tj. zezwolenia na jazdę do zacisku CLEAR (JEDŹ DROGA WOLNA) oraz SLOW APPROACH (ZWOLNIJ/JEDŹ POWOLI) ze wspólnym zaciskiem COM. Do złącza tego należy doprowadzić napięcie stałe (DC) lub zmienne (AC) o wartości 11...24V dla DC lub 8...24V dla AC. Podanie napięcia na CLEAR daje zezwolenie na jazdę, podanie napięcia na CLEAR i SLOW powoduje wygenerowanie przez moduł sygnału SLOW APPROACH, a brak napięcia na CLEAR powoduje wygenerowanie przez moduł sygnału STÓJ.
W złączu J4 zaciski "kółko" i "odwrócone T" służą do wykonania połączenia z modułem informacji zwrotnej, a zacik "strzałka" służy do połączenia z wejściem sterującym modułu BM3.

Ad.2) i 3) Zasilacz zapewnia zasilanie dla mikroprocesora i układów logicznych napięciem stałym stabilizowanym +5V.
Uwaga, z katody diody Zenera D1 jest też pobierany obniżony do około 5V sygnał odpowiadający kształtem sygnałowi DCC, który jest następnie wykorzystywany do synchronizacji pracy układu z wejściowym przebiegiem DCC. Sygnał synchronizujący podawany jest poprzez rezystor m.in. na wejście INT mikroprocesora U1. Wejście INT wyzwala przerwania od zbocza.

Ad. 4) i 5) Końcówki mocy modulatora dla kanału A i dla kanału B są układami odpowiedzialnymi za generowanie asymetrycznego syganłu DCC, który jest wykorzystywany w technologii ABC. Działanie tego układu jest następujące: W sytuacji zezwolenia na jazdę bez ograniczeń, tj. gdy na wejścia sterujące modułu BN2 podano sygnał CLEAR, na bramki (G) obu tranzystorów MOSFET T3_1 i T3_2 podany jest wysoki stan logiczny (około 5V) i każdy z tranzystorów zostaje wysterowany (włączony), co powoduje w nich otwarcie kanału D-S i tym samym zwarcie (zbocznikowanie) obwodów wyjściowych modulatora. Stan taki można porównać do zamknięcia klucza (przełącznika) występującego na zamieszczonym wcześniej schemacie modułu BM1i pominięcia modulatora. Wtedy prąd dodatnich półokresów sygnału DCC płynący przez modulator przepływa przez uaktywnione tranzystory MOSFET (klucze), a prąd ujemnych półokresów sygnału DCC zawsze przepływa przez występującą w strukturze tranzystorów MOSFET diodę (patrz na schemacie symbol tranzystorów T3_1, T3_2) i do torów podawany jest zwykły, niezmodulowany sygnał DCC.

W sytuacji braku zezwolenia na jazdę, tj. przy braku sygnału na wejściu sterującym CLEAR, moduł BM2 rozpoczyna generowanie asymetrycznego sygnału DCC, który przekazuje do dekodera lokomotywy sygnał STOP. Układ moduluje wtedy napięcie każdego dodatniego półokresu sygnału DCC. Odbywa się to wtedy w następujący sposób. Synchronicznie z narastającym zboczem sygnału DCC wyłączane są na czas około 41us klucze tranzystorowe MOSFET obu modulatorów. Wtedy uaktywniają się końcówki mocy obu modulatorów (T1, R10, T5_1, REF1 i odpowiednio T2, R11, T5_2, REF1) i w swoim obwodzie wyjściowym wprowadzają stały spadek napięcia wynoszacy około 2,4V. Spadek ten na zamieszczonych wcześniej oscylogramach widoczny jest w postaci wcięcia w amplitudzie sygnału DCC. Jako, że końcówka mocy zamyka od strony masy ścieżkę prądów DCC płynących przez obciążenie (dekoder w lokomotywie), to gdy pojawia się na niej spadek napięcia np. 2,4V, pomniejsza on wtedy napięcie wystepujące na dekoderze. Innymi słowy, jeżeli modulator jest nieaktywny, to napięcie sygnału DCC na dekoderze nie jest zmieniane, a jeżeli modulator się uaktywni, to w określonym momencie czasowym zmniejsza napięcie na dekoderze o około 2,4V, co w dekoderze z technologią ABC jest odpowiednio rozpoznawane i dekodowane jako polecenie.

W sytuacji zezwolenia na jezdę ze zmniejszoną prędkością, tj. gdy na wejścia sterujące modułu BM2 podano oba sygnały sterujące, tj. CLEAR i SLOW APPROACH, moduł rozpoczyna generowanie asymetrycznego sygnału DCC, który przekazuje do dekodera lokomotywy sygnał SLOW APPROACH. Układ moduluje wtedy napięcie co drugiego dodatniego półokresu sygnału DCC. Odbywa się to wtedy w sposób podobny jak przy generowaniu sygnału STOP, z tą różnicą, że modulowany jest co drugi dodatni półokres DCC.

Ad.6) Układ detekcji zajętości bloku składający się dzielników napięcia R3_1, R3_2, R3_4 i R3_3 wraz z wewnętrznym komparatorem napięcia znajdującym się w mikroprocesorze U1 oraz jego portem wyjściowym RC2 odpowiedzialny jest za wykrywanie pociagu na monitorowanym przez moduł odcinku izolowanym. Układ ten ma zdublowane obwody wejściowe ponieważ musi niezależnie monitorować obie sekcje odcinka izolowanego, tj. sekcję jazdy (A) i sekcję hamowania (B). Działanie układu detekcji zajętości jest mniej więcej nastepujące: Przy braku pociagu obwody wyjściowe modułu BM2 pozostają otwarte i przez końcówkę mocy modulatora nie płynie żaden prąd, a na zaciskach T2A i T2B złącza J2 nie występuje żadne napięcie. Port RC2 mikroprocesora jest utrzymywane w stanie niskim i tym samym na wejściach komparatora CIN- i CIN+ napięcie jest bliskie zeru. Komparator w mikroprocesorze musi być skonfigurowany do pracy z wewnętrznym źródłem odniesienia, którego napięcie jest ustawiane programowo przez mikroprocesor. Mikroprocesor widzi niski stan napięć na wejściach komparatora i stwierdza, że monitorowany przez moduł odcinek torów nie jest zajęty. Z chwilą pojawienia się pociagu (obciążenia prądowego) na monitorowanym odcinku izolowanym, obwód wyjściowy modułu się zamyka i przez końcówki mocy modulatora płynie prąd. Mikroprocesor próbkuje napięcia na zaciskach T2A i T2B złącza J2. W tym celu cyklicznie na chwilę wyłącza klucze MOSFETT3_1 i T3_2 i w tym czasie sprawdza wartość napięcia panującego na ww. zaciskach. Jeżeli pociag znajduje się na monitorowanym odcinku izolowanym, to powoduje przepływ prądu, co z kolei powoduje powstanie spadku napięcia na zaciskach wyjściowych i mikroprocesor "widzi" pociąg.

Ad.7) Układ logiki sterującej składający się m.in. z mikroprocesora U1, bramki logicznej U2C steruje m.in. kluczami MOSFET, odczytuje stan wejść sterujących, wystawia sygnały informacyjne, ...

Ad.8) Układ konwersji sygnałów wejściowych składający się z elementów: R6, OPT2, R7 i OPT3 odpowiedzialny jest za konwersję wejściowych sygnałów sterujących i dopasowanie ich do poziomów logicznych wejść mikroprocesora. Zastosowane tutaj transoptory OPT2 i OPT3 prądu zmiennego AC umożliwiają odczyt zarówno sygnałów wejściowych AC jak i DC.

Ad.9) Układ wyjść sygnałów informacji zwrotnej składający się z elementów: OPT1, R4_4, R4_3, U2A, R8, U2D i R5_2 łączy wyjścia mikroprocesora z zaciskami złącza informacji zwrotnej J4. W złączu J4 zaciski "kółko" i "odwrócone T" służą do wykonania połączenia z modułem informacji zwrotnej, a zacik "strzałka" służy do połączenia z wejściem sterującym modułu BM3. Sygnał wyjściowy dla modułu BM3 podawany jest do niego względem punktu odniesienia, jakim jest zacisk T2 w złączu J1.

Ilustracja 09a - LENZ Bremsmodul BM2 (bm2_v1 06_2005)
http://wiki.gbbkolejka.pl/show_image.php?id=4880

Ilustracja 09b - LENZ Bremsmodul BM2 (bm2_v1 06_2005)
http://wiki.gbbkolejka.pl/show_image.php?id=4881

Ilustracja 09c - LENZ Bremsmodul BM2 (bm2_v1 06_2005)
http://wiki.gbbkolejka.pl/show_image.php?id=4882

Ilustracja 09d - LENZ Bremsmodul BM2 (bm2_v1 06_2005)
http://wiki.gbbkolejka.pl/show_image.php?id=4883

Ilustracja 09e - Modulator w BM1, BM2 i BM3
http://wiki.gbbkolejka.pl/show_image.php?id=4884

Moduł BM3

Moduł BM3 jest modułem służącym do obsługi odcinka samoczynnej blokady liniowej. Ilość odstępów blokowych blokady nie jest ograniczona ponieważ każdy odstęp jest obsługiwany przez niezależny moduł BM3, a moduły łaczy się ze sobą szeregowe. Moduł BM3 posiada dwa wyjścia służące do podłączenia dwukomorowego sygnalizatora świetlnego. Możliwa jest też obsługa semafora kształtkowego z napędem elektromagnetycznym, jednakże jest do tego celu potrzebny specjalny adapter BMA.


Budowa i zasada pracy modułu BM3

Sposób instalacji modułu BM3 oraz jego funkcje użytkowe są opisane w instrukcji obsługi, którą m.in. można pobrać ze strony producenta: http://www.lenz.com/manuals/modules/bm3.pdf

Na końcu niniejszego postu na ilustracji 10a pokazano schemat ideowy, a na ilustracjach 10b, 10c i 10d - widoki płytki elektroniki modułu BM3.

Uwaga, schemat modułu BM3, podobnie jak dla modułu BM2 został rozrysowany "z natury", a autor niniejszego opracowania dołożył wszelkich starań, aby poprawnie rozkodować oznaczenia zastosowanych elementów SMD oraz aby odnaleźć i poprawnie rozrysować wszystkie połączenia występujące pomiędzy elementami. Na przedstawionym tutaj schemacie ideowym zostały naniesione własne oznaczenia elementów elektronicznych, tj. np. U1, C2, ..., zaproponowane przez autora opracowania, ponieważ na płytce elektroniki modułu nie ma żadnych oznaczeń. Oznaczenia typu: R5_1, R5_2, R5_3, R5_4 lub T5_1, T5_2 dotyczą elementów wielokrotnych znajdujących się we wspólnej obudowie, np. pakietu czterech rezystorów czy podwójnych tranzystorów.

Na przedstawionym schemacie ideowym modułu BM3 można wyróżnić następujące elementy oraz układy funkcjonalne:

1) Złącza: J1 - wejście zasilania modułu (wejście sygnału DCC); J2 - wyjście do obu sekcji prawej szyny; J3 - wyjścia do podłączenia świateł semafora; J4 - wyjście informacji zwrotnej o zajętości bloku oraz wejście i wyjście do połączeń pomiędzy modułami BM3 i BM2.
2) Zasilacz +5V składający się z elementów: D2, R2, T4, R1, D1 i C1.
3) Obwód synchronizacji z przebiegiem DCC składający się z rezystora R4_1.
4) Końcówka mocy modulatora dla kanału A składająca się z elementów: T2, R11, T5_2, REF2 i T3_2.
5) Końcówka mocy modulatora dla kanału B składająca się z elementów: T1, R10, T5_1, REF1 i T3_1.
6) Układ detekcji zajętości bloku składający się dzielników napięcia R8_1, R8_2, R8_4 i R8_3 wraz z wewnętrznym komparatorem napięcia znajdującym się w mikroprocesorze U1 oraz jego portem wyjściowym RC2.
7) Układ logiki sterującej składający się m.in. z mikroprocesora U1, bramki logicznej U2C.
.8) Układ zasilania i sterowania świateł semafora składający się z elementów: D3_1, ... ,D3_4, U5, C3, C4, OPT2, T6, T7, R7, R12, R13_1, R13_4, R13_3 i R13_2.
9) Układ wejść i wyjść sygnałów informacji zwrotnej składający się z elementów: OPT1, R4_4, R4_3,R4_2 U2A, R5_4, U2B i R6 oraz R3, R5_1 i U2D.

Ad.1) Do złącza J1 doprowadza się sygnał DCC z boostera lub z niemonitorowanego przez moduł odcinka torów.
Do zacisku T1 przyłącza się przewód przeznaczony do zasilania lewej szyny, a do zacisku T2 - prawej. Zacisk T2 jest połączony z masą układu elektroniki i jest też punktem odniesienia przy łączeniu sygnałów informacyjnych pomiędzy modułami BM2 i BM3.
Należy zwrócić uwagę, aby przy łączeniu modułów BM3 i BM2 oraz modułów BM3 z BM3 na szlaku konsekwentnie przestrzegać zasady, że do zacisku T1 zawsze podłączamy przewód przeznaczony do zasilania lewej szyny, a do T2 - prawej.
Do złącza J2 do ozacisku T2A podłącza się prawą szynę sekcji jazdy (A), a do T2B - prawą szynę sekcji hamowania (B). Wyjaśnienie co to jest sekcja jazdy i hamowania można znaleźć w instrukcji obsługi modułu (patrz wcześniej: link do instrukcji).
Złącze J3 służy do przyłączenia świateł semafora dwukomorowego. Do zacisku GREEN podłącza się żarówkę lub LED światła zielonego, do RED - światła czerwonego, a COM(+) jest dodatnim wspólnym zaciskiem dla obu świateł. Uwaga, przy podłączaniu semaforów z LED-ami należy zwrócić uwagę, że wspólny jest zacisk "+".
W złączu J4 zaciski "kółko" i "odwrócone T" służą do wykonania połączenia z modułem informacji zwrotnej. Zacik "strzałka na zewnątrz" służy do połączenia z wejściem innego modułu BM3, a "strzałka do wewnątrz" służy do podłączenia sygnału z wyjcisa innego modułu BM3 lub BM2.

Ad.2), 3), 4), 5), 6) i 7) podobnie jak w module BM2 (patrz wyżej).

Ad.8) Układ zasilania i sterowania świateł semafora składający się z elementów: D3_1, ... ,D3_4, U5, C3, C4, OPT2, T6, T7, R7, R12, R13_1, R13_4, R13_3 i R13_2 zapewnia zasilanie świateł semafora dwukomorowego i umożliwia ich przełączanie z mikroprocesora. Układ zasilania świateł dostarcza stabilizowane napięcie +15V DC z ograniczeniem prądowym około 100mA.

Ad.9) Układ wejść i wyjść sygnałów informacji zwrotnej składający się z elementów: OPT1, R4_4, R4_3,R4_2 U2A, R5_4, U2B i R6 oraz R3, R5_1 i U2D łączy wyjścia i wejście mikroprocesora z zaciskami złącza informacji zwrotnej J4. W złączu J4 zaciski "kółko" i "odwrócone T" służą do wykonania połączenia z modułem informacji zwrotnej. Zacik "strzałka na zewnątrz" służy do połączenia z wejściem innego modułu BM3, a "strzałka do wewnątrz" służy do podłączenia sygnału z wyjcisa innego modułu BM3 lub BM2. Sygnały wejściowe i wyjściowy do łączenia z innymi modułami BM3 podawane są względem punktu odniesienia, jakim jest zacisk T2 w złączu J1.

Ilustracja 10a - LENZ Blockstreckenmodul BM3 (bm3_v1 06_2005)
http://wiki.gbbkolejka.pl/show_image.php?id=4885

Ilustracja 10b - LENZ Blockstreckenmodul BM3 (bm3_v1 06_2005)
http://wiki.gbbkolejka.pl/show_image.php?id=4886

Ilustracja 10c - LENZ Blockstreckenmodul BM3 (bm3_v1 06_2005)
http://wiki.gbbkolejka.pl/show_image.php?id=4887

Ilustracja 10d - LENZ Blockstreckenmodul BM3 (bm3_v1 06_2005)
http://wiki.gbbkolejka.pl/show_image.php?id=4888

Dobra, to tyle na razie dla dobra nauki. :grin:

PS.
Chyba coś mi tu się popie...ło i coś za dużo tego wyszło.
Miało być zwięźle, ale temat urósł sam w sobie.

Temat ten zamieściłem również na Forum Modelarzy Kolejowych: www.forum.martel.pl ,
a kolega gbbsoft wrzucił go jeszcze na Wiki: ABC i moduły BM1, BM2 i BM3 Lenz-a od podszewki

:idea: Zamieszczone tutaj schematy ideowe są w dużej rozdzielczości aby można wyraźnie sobie je wydrukować.

Gdyby kogoś znurzyła dłużyzna moich wynurzeń nt. ABC, a jednak chciałby w bardzo telegraficznym skrócie zapoznać się z przemyśleniami na ten temat, to polecam przeczytać na tym forum początkowy post kolegi Blue w temacie: ABC ABC
Krótko i zwięźle - Blue potrafił się streścić.

Czyli moduł BM2 podaje zmodyfikowany sygnał stój tylko na sekcję B czy na sekcję A i B jednocześnie (po wykryciu pojazdu na sekcji B)

ta wersja jest poprawna... To jest cel istnienia podziału na sekcje A i B. I jednocześnie naprawienie wady BM-1.

Zastosowanie podziału na dwie sekcje, tj. jazdy (A) i hamowania (B) i taki sposób ich obsługi jaki zaimplementowano w modułach BM2/BM3 pozwala na poprawną obsługę zarówno pociągów ciągnionych jak i pchanych. W tym drugim przypadku konieczne jest aby przynajmniej początkowy wagon pchanego pociągu był wyposażony w jakiś odbiornik prądu, np. oświetlenie lub rezystor, aby mógł być wykryty gdy dojedzie do sekcji B.
Wtedy po wykryciu, że pociąg wjechał już do sekcji B na obie sekcje A i B podawany jest sygnał STÓJ, a w przypadku modułu BM2 również ZWOLNIJ i rozpoczyna się hamowanie lub zwalnianie jadącego składu. Działa to wtedy niezależnie od tego czy lokomotywa jedzie z przodu pociągu (ciągnie), czy na końcu (pcha). Bardzo ładnie to wytłumaczyli (rónież na obrazkach) w instrukcji obsługi do BM2 lub BM3: http://www.lenz.com/manuals/modules/bm2.pdf

:idea: Dość podobny pomysł z podziałem na sekcje jazdy, hamowania i zatrzymania zastosował Viessmann w swoim module hamującym 5232. Patrz: Viessmann Digital braking module 5232
Uwaga, ww. moduł jest przewidziany dla sterowania cyfrowego w systemie Maerklin-a, a pociagi zatrzymuje w trochę inny sposób, a mianowicie przez podanie napięcia stałego DC.

W nawiązaniu do dyskusji na Martelu, do którego nie mam dostępu:

Oprogramowanie mi8krokontrolera w BM2 jest trywialne - da się to napisać w godzinę od zera. Problem w tym, że w oprogramowaniu jest błąd, i to przez ten błąd mamy taki kształt impulsu jak mamy (a nie przez sam fakt zastoowania mikrokontrolera). Mając rozrysowany schemat można pokusić się o poprawienie oprogramowania. Szkoda tylko, że to PIC, bo programuje się to fatalnie

Jeśli chodzi o samoróby: moim zdaniem sam pomysł BM2 jest dość niefortunny. Tanim kosztem można zrobić wielosekcyjny odpowiednik tego modułu z automatyczną blokadą
liniową, np. na trzy odcinki, z wyjściami do semaforów. żeby to samo zrobić z BM2 / BM3 trzeba trzech modułów i kupę osprzętu na zewnątrz.

Faktycznie można by to poprawić, a może jest to już poprawione przez Lenz-a w nowszych, później wyprodukowanych modułach BM. W końcu badaliśmy ten same BM-ki od gbbsoft-a, a one po oznaczeniu na PCB są z 06/2005.

Zastanawiam się jednak, czy to był faktycznie błąd wynikający z lenistwa programisty, któremu nie chciało się trochę więcej pomyśleć, czy może jednak było to celowo zamierzone.

:?: W pierszym przypadku, to można by przypuszczać, że ktoś poszedł po linii najmniejszego oporu, tj. klucze MOSFET wyłącza po zgłoszeniu przerwania od zmiany stanu na porcie RA2/INT, a następnie po upływie czasu około 40us załącza je ponownie.
Gdyby tak było, to można by to poprawić choćby poprzez wcześniejsze wyprzedzające wyłączenie kluczy, np. po zauważeniu poprzedniego zbocza narastającego, zamiast robienia tego dopiero na zboczu opadającym. A ponownie można by załączać klucze po zauważeniu kolejnego narastającego zbocza. Nie byłoby wtedy tych niepotrzebnych opóźnień objawiających się niepotrzebnie w wygnale wyjściowym.

:?: W drugim przypadku, gdyby było to jednak celowo zamierzone, to zastanowiłbym się dlaczego tak to zrobiono. Na razie zastanawiam się, czy nie brali tu pod uwagę grzania się tranzystorów mocy w modulatorze. Jakby na to spojrzeć z tej strony, to wprowadzają one spadek napięcia około 2,4V, co przy maksymalnym przewidzianym prądzie wyjściowym na poziomie 3A dawałoby to moc strat ponad 6W. W takim przypadku to ciepło trzeba by gdzieś odprowadzić z modułu, a plastikowa obudowa raczej temu nie służy. Gdyby pójść tym tropem, to można by podejrzewać ich o to, że minimalizowali straty cieplne starając się aby jak najkrócej klucze były wyłączone. I stąd to tylko chwilowe, jak najkrótsze wyłączenie MOSFET-ów. Ale nie wiem czy nie jest to tylko moja spiskowa teoria dziejów.

PS.
Blue, a tak na marginesie co do rozrysowanych przeze mnie schematów BM2 i BM3, czy wydają Ci się one OK?
Pytam, bo musiałem rysować je z natury i nie mam co do nich 100% lub 200% pewności.

Co do błędów modulacji - wystarczyłoby zmieniać sterowanie klucza po wykryciu drugiego zbocza, czyli tego, którym kończy się półokres podlegający modulacji. W ten sposób następny półokres o takiej samej polaryzacji byłby od począątku prawidłowo przycięty lub nie przycięty. W drugim półokresie i tak pracuje dioda wsteczna, a nie sam MOSFET.
Na podstawie mojej praktyki głosuję na lenistwo i/lub ignorancję programisty

Duże zdziwienie miałem też po rozrysowaniu schematu tego, co obniża napięcie - wystarczyłyby 3 diody albo tranzystor i 2 rezystory, a chłopaki z Lenza użyli referencji 431, która tania nie jest.

W każdym razie pokazane schematy trzymają się kupy i są zgodne z moimi fragmentami, ale w odróżnieniu kompletne - gratulacje!

może mieli jakiś praktyczne powody. W końcu oni trzepią tego dużo i mają wieloletnie doświadczenie. Np założyli że coś wytrzyma np 30V, czego my nie nie zakładamy... (to tylko przykład)

Chyba o tym samym myślimy, tylko Blue lepiej to opisałeś.

:idea: Może z tym źródłem referencyjnym uzyskali lepszą stabliność napięcia i pewnność działania zarówno przy bardzo małych prądach obciążenia jak i przy tych bardzo dużych. Układ trzech, czy czterech diod taki jak w BM1 dawałby różne spadki napięcia przy różnych prądach. A może faktycznie, tu też zadziałało lenistwo projektanta układu, który np. gdzie indziej robił już coś podobnego. Skąd ja to znam?