LocoNet-Gateway



Inhalt

Extern:

Funktionsweise

Das LocoNet-Gateway verbindet zwei (oder drei) angrenzende Zentralen und stellt zusätzlich sein eigenes Zwischennetz zur Verfügung, an dem es als LocoNet-Master wie eine Zentrale fungiert. Ein Handregler, der an dieses Zwischennetz angeschlossen ist, ist mit allen an das Gateway angeschlossenen Zentralen verbunden und kontrolliert dort seine DCC-Adresse. Er kann also unabhängig von der Stellung des Umschalters für das Gleis seinen Zug steuern.

Auch in den angrenzenden Bereichen, die fest einer Zentrale zugeordnet sind, kann er ohne Einschränkung fahren. Allerdings benötigt er auf allen Zentralen Datenrate, weshalb dieses Zwischennetz nicht beliebig groß sein sollte. Es kann aber so groß sein, dass beim normalen Betrieb die Lokführer sich automatisch rechtzeitig in dieses Netz einstöpseln.

Damit der Bereich für das Zwischennetz auch dann ausreichend groß gewählt werden kann, wenn z.B. an einem Abzweig zwei Umschaltbereiche dicht zusammenkommen, hat das LocoNet-Gateway Anschlüsse für drei Zentralen. Damit hat man dann nur ein entsprechend ausgedehntes Zwischennetz im Bereich beider Umschaltungen. Auch bei zwei Umschaltungen an einer zweigleisigen Strecke ist nur ein LocoNet-Gateways erforderlich.

Erkennt das LocoNet-Gateway einen neuen Regler am Zwischennetz, so erfragt es alle Daten von der Zentrale, wo die Lokadresse vorher benutzt wurde, und transferiert diese zur den anderen Zentralen. Auf diese Weise gehen keine Informationen über den Zustand der Lok verloren. Wird diese Lokadresse auf einem der Netze der benachbarten Zentralen benutzt, wird sie automatisch bei den anderen Zentralen freigegeben. Damit wird die zusätzliche Belastung der Datenrate beim gleichzeitigen Steuern auf mehreren Zentralen durch eine schnelle Freigabe der Adressen ausgeglichen.

Einbau ins Arrangement

Das LocoNet-Kabel von den Zentralen wird direkt zu dem LocoNet-Gateway geführt und an den Buchsen auf der Unterseite angeschlossen. Das Zwischennetz für den Umschaltbereich wird seitlich am LocoNet-Gateway angeschlossen. Die beiden Buchsen sind parallel geschaltet und erleichtern so die Verkabelung. Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist der gewöhnliche Fall mit zwei Zentralen dargestellt.

LocoNet-Anschluss (3K)
Bild 1: Anschluss des LocoNets an das LocoNet-Gateway.

Damit die Umschaltung richtig funktioniert und der Lokführer seinen Zug zu jedem Zeitpunkt steuern kann, muss der Handregler aber zum Zeitpunkt des Umschaltens bereits in dem Zwischennetz eingestöpselt sein. Ansonsten verliert er im einfachsten Fall die Kontrolle über den Zug. Es kann aber auch passieren, dass der Zug plötzlich rückwärts fährt oder der Regler beim direkten Einstecken in die neue Zentrale (ohne vorher im Zwischennetz eingestöpselt gewesen zu sein) auf Nothalt geht. Er kann aber beliebig früh in das Zwischennetz einstöpselt werden. Daher sollte der Bereich des Zwischennetzes deutlich größer als der bzw. die Umschaltbereich(e) sein, damit der Lokführer sich automatisch rechtzeitig in das Zwischennetz einstöpselt.

Da das LocoNet-Gateway an dem galvanisch isolierten LocoNet-Anschluss 3 nicht feststellen kann, ob ein LocoNet angeschlossenen ist und daher ein fehlendes LocoNet an diesem Anschluss zu Störungen führt, sollte immer eine Zentrale am LocoNet-Eingang 3 angeschlossen sein. Dieser befindet sich wie in Bild 1 dargestellt physikalisch (Hallo Moritz) in der Mitte der drei Buchsen auf der Unterseite.

Foto (41K)
Bild 2: Platine im geöffneten Gehäuse.
Foto: Stefan Bormann.

Beschreibung

Das folgende Bild gibt einen Überblick über das System. Es gibt vier Prozessoren im System. Der Master-Prozessor ist ein ATmega128, der das innere Netz als Master verwaltet und die komplexe Business-Logik implementiert. Die drei Leitungen zu den eigentlichen Zentralen werden jeweils von einem ATmega8 implementiert. Master- und Slave-Prozessoren sind über TWI verbunden. Dar Master-Prozessor implementiert auch den TWI-Master. Die Slave-Prozessoren leiten transparent LocoNet-Messages zwischen TWI und LocoNet weiter und informieren den Master über Sendeerfolg und den Status des Netzes.

scheme
Bild 3: Überblick über das System.

Slave 3 (mittlerer Anschluss) hat zusätzlich eine galvanische Trennung. Dies wurde implementiert, um bei einem Netz, bei dem die Gateways einen Ring schließen, keine Masseschleife zu erzeugen. Dafür kann an dem Anschluss nicht festgestellt werden, ob eine Zentrale angeschlossen ist. Um Störungen zu vermeiden sollte daher immer eine der Zentralen hier angeschlossen werden.

Jeder der vier Prozessoren hat die folgenden drei Status-LEDs:
gelb Sende-LEDLeuchtet für 50 ms je gesendetem Paket.
grün   Empfangs-LEDLeuchtet für 50 ms je empfangenem Paket.
rot Fehler-LEDLeuchtet bei den Slaves, wenn kein Netz angeschlossen ist. (nicht bei Slave 3)
Leuchtet beim Master, wenn er sich nicht bei allen angeschlossenen Zentralen
anmelden konnte.
Am Master gibt es noch zwei weitere LEDs:
blau Heartbeat-LEDBlinkt mit 0,5 Hz.
weis Re-connect-LEDLeuchtet beim anmelden an den Zentralen.

Hardware

Nachfolgend die Liste der Unterlagen im PDF-Format, die Bauteileliste ist im Excel-Format, das Bild ist ein GIF.

Schaltplan Teil 1: Hauptprozessor und Slave 3
Teil 2: Slaves 1 und 2
Layout Leiterbahnen Oberseite
Leiterbahnen Unterseite
Leiterbahnen unten und oben auf einem Blatt
Bohrplan
Bild aus dem Layouteditor
Bestückung Bestückung Oberseite
Bestückung Unterseite
Bestückung Oberseite seitenfüllend
Bestückung Unterseite seitenfüllend
Bestückung unten und oben auf einem Blatt
Bauteile Bauteileliste für Bestellung
Sortiert nach "Designator"
Einbau Zeichnung vom Gehäuse
Einbau in das Gehäuse

Software

Der Quellcode der Software liegt auf dem CVS-Repository des SourceForge-Projektes "embeddedloconet", da von diesem Projekt der gesamte LocoNet-Stack verwendet wird. Die Releases sind im File Release System dieses SourceForge-Projektes (fremodcc) untergebracht.

Links zu den Servern für
Quellcode und Releases:
CVS repository: /apps/LoconetGateway
File release system


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