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Historisches


ModulBooster
eine große Baustelle



Der ModulBooster





Inhalt:



Die nun vorliegende Softwareversion des ModulBoosters (ab Firmware 4.x aus dem Herbst 2012) arbeitet nur noch mit der CC-Schnitte 2.0 zusammen, eine PC-Schnitte wird für den Betrieb nicht mehr benötigt.

Die datentechnische Anbindung des ModulBoosters an das CAN-System wurde grundlegend überarbeitet und erweitert, wodurch noch weitere Funktionen geschaffen wurden.

Allgemeines:

Eigentlich war ich der Meinung, es gäbe bereits genügend Booster für alle auch noch so ausgefallenen Wünsche auf dem Markt oder als Bauprojekt im Internet, so dass ich hier keinen Bedarf sah, im Rahmen des CAN-digital-Bahn-Projektes etwas zu machen.

Aber es kamen doch immer mal wieder Anfragen zu dem Thema "Booster". Die interessanteste davon erreichte mich von Modulbahnern. Hier machte mich der Hauptwunsch dann doch etwas sprachlos: Spannungsstabilität über alle Boosterkreise. Ich dachte bis dahin, dass dies bereits Stand der Technik sei und es jeder Booster eigentlich können müsste. Da irrte ich wohl damals, denn das, was mir berichtet wurde, sagte eindeutig, dass dem nicht so war. Da dies nun bereits einige Jahre zurückliegt will ich nicht ausschließen, dass sich hier auf dem Markt mittlerweile etwas geändert hat, aber einen Booster, der dem hier umgesetzten Konzept folgt, kenne ich dennoch nicht.

Er ist viel mehr als nur "einfach" ein Booster.

Er richtet sich, wie der Name schon andeutet, an größere Anlagen und da besonders an Modul-, Club- oder Vorführanlagen, denn einige der Zusatzfunktionen sind besonders für den Vorführbetrieb von Bedeutung, können aber auch auf jeder kleinen Anlage den Spielspaß deutlich erhöhen.

Der ModulBooster ist in der Lage, alle nur erdenklichen Gleisformate zu erzeugen, dazu gehört auch mfx und Selectrix.

Was ich bis jetzt nicht testen konnte, ist der Betrieb mit RailCom, hierfür fehlen mir schlicht die Decoder.


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Konzept:

Die Idee des ModulBoosters ist, dass man überall dort, wo man einen Booster in der Anlage benötigt, sich einen "anstecken" kann. Er benötigt lediglich noch die Versorgungsspannung durch einen Trafo. Nutzt man das Konzept gezielt aus, ist es möglich, die Verkabelung von Modulanlagen auf lediglich das Systemkabel des CAN-digital-Bahn-Projektes zu reduzieren. Dass damit ein wesentlich einfacherer Auf- und Abbau der Anlage erfolgen kann, denke ich, ist verständlich.

Wie funktioniert das Ganze nun? 

Das ist einfach: Das Gleissignal einer beliebigen Zentrale wird an einem in den Systemaufbau eingespeist, so steht das Gleissignal allen Modulen im System zur Verfügung. Der ModulBooster ist elektrisch gesehen nichts anderes, als ein "einfacher" 1:1 Verstärker. Da alle Booster das gleiche Eingangssignal sehen und dies 1:1 verstärken, ist auch überall das Ausgangssignal identisch. Das gilt für die Spannungshöhe, als auch für den zeitlichen Verlauf des Signals. Laufzeitverschiebungen selbst bei Leitungen von mehr als 20m sind ohne Bedeutung, denn auch in den Gleisen tritt eine Signallaufzeit auf.

Wer die Ausgangsspannung der ModulBooster verkleinern möchte, kann dies zentral am StartPunkt mit einem Poti machen. Dafür gibt es auf Wunsch bereits einen besonderen StartPunkt, der hierzu über ein Poti verfügt.

Ein Vorteil des Verstärkerkonzeptes ist, dass selbst der Betrieb als analoger Verstärker möglich ist, so kann man auch seine alten Schätze einmal mit dem alten Trafo analog fahren, ohne die Anlage groß umbauen zu müssen. Ja, der Booster kann sogar den Umschaltimpuls für alte Märklin Lokomotiven verstärken. Es muss dazu lediglich die Einspeisung der Zentrale am StartPunkt geändert werden, d.h. es muss dort die speisende Zentrale gegen einen Trafo getauscht werden, so wird ein Trafo zur Zentrale. Natürlich muss man dann noch schauen, dass nicht gleich auch alle anderen Lokomotiven im analogen Modus davon brausen. Das ist aber eine andere Baustelle.

Soweit das Konzept, was den Verstärkerteil des Boosters beschreibt.

Richtig rund wird das Konzept des ModulBoosters aber erst durch die vielen kleinen Besonderheiten, die in ihm versteckt sind.

Am auffälligsten sind sicherlich die 8 Rückmeldeeingänge neben dem Gleisanschluss. Sie können wie ganz normale Eingänge eines GleisReporters genutzt werden. Dass diese Eingänge genauso programmierbar sind, wie die der neuen Rückmelder, ist selbstverständlich.

Alle anderen Dinge sind in dem Modul versteckt und können, müssen aber nicht genutzt werden.

Da ist zum einen der Wachhund zu nennen. Der Booster verfügt über eine integrierte "WatchDog-Funktion", die den Booster abschaltet, wenn nicht innerhalb einer bestimmten Zeit immer wieder eine frei wählbare Magnetartikeladresse auf grün geschaltet wird. Dies dient der Überwachung des Bussystems auf eine Verbindung zum Leitrechner. Bricht diese ab, schaltet der Booster automatisch ab, um Unfälle zu verhindern.

Dann gibt es noch die "einfachen" Abschaltfunktionen. Das sind nichts anderes, als zwei frei programmierbare Magnetadressen, auf die der Booster hört. Man fragt sich hier vielleicht: "Wieso denn zwei?" Die Idee dahinter ist, dass jeder Booster auf der ersten Adresse eine individuelle Adresse erhält, diese kann auch zur Statusauswertung des Boosters benutzt werden. Die zweite Adresse ist dazu gedacht, um alle gemeinsam zu schalten oder bei großen Anlagen Gruppen zu bilden, die gemeinsam geschaltet werden sollen.

Eine weitere wichtige Funktion der ModulBooster sind die Meldungen über seinen Status. Dazu gehört das Melden, ob er ein vorhandenes Führungssignal aus dem System erhält, ob ein Kurzschluss erkannt wurde oder ob eine Spannung am Ausgang des Boosters anliegt. Diese drei Dinge werden als Rückmeldebits im System-Bus veröffentlicht.

Wenn denn nun schon eine Kurzschlusserkennung vorhanden ist, liegt es auf der Hand, dass es auch für ein Power Managment einen Meldeteil gibt. Dieser hat eine Auflösung von 4 Bits, was bedeutet, dass man die Belastung in 16 Schritten aufgelöst gemeldet bekommt. Diese Informationen kann eine Steuerungssoftware dazu nutzen, den Zugverkehr in den einzelnen Stromkreisen zu optimieren und Überlastungen vorzubeugen.

Als Ergänzung zum ModulBooster gibt es das , mit dem Modul kann man vier Booster steuern und sich den Status anzeigen lassen.


Eigenschaften:

Hier einmal die grundlegenden Eigenschaften des ModulBoosters in einer Zusammenfassung:

  • Spannungskonstant über das ganze System, auch beim Überfahren von Boosterkreisen
  • Zentral einstellbare Ausgangsspannung am StartPunkt
  • Möglichkeit des analogen Betriebs
  • acht freie Rückmeldeeingänge (für Gleiskontakte)
  • Ein- und ausschaltbar über zwei frei programmierbare Magnetartikeladressen
  • Wachhund-Funktion, über eine weitere Adresse aktivierbar
  • Power Management möglich
  • Systemmeldungen über den Status des Boosters
  • Erzeugt jedes Gleisformat
  • Kompatibel zu allen Zentralen
  • drei Gerätestatusmeldungen für die Automatisierung
  • über ein Servicetool sind alle Funktionen programmierbar


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Wichtig!:

Da sich der ModulBooster in seinem Leistungsteil erheblich von allen mir bekannten Boostern und Zentralen unterscheidet, möchte ich hier auf ein paar wichtige Dinge hinweisen, die beim Einsatz des ModulBoosters unbedingt beachtet werden müssen:

- der ModulBooster kann nur mit einem Trafo betrieben werden.

- eine Kombination des ModulBoosters mit anderen Boostern oder Zentralen am selben Gleis/Anlage ist nicht möglich! Es könnte die Zentrale oder der Booster Schaden nehmen.

- ein Parallelschalten von ModulBoostern ist möglich.

- eine Trennung der Masse und der Einsatz einer Schleiferwippe ist nicht erforderlich.

- ein Betrieb mit der Gleisbox von Märklin/Trix ist möglich.

- es wird eine Möglichkeit benötigt, den ModulBooster über den CAN-Bus einzuschalten.


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Trafos:

Der ModulBooster muss mit einem Trafo betrieben werden!

Dabei sollte es sich um einen Trafo handeln, der auch für den Betrieb an einer Modellbahn zugelassen ist. Von Bastellösungen rate ich aus Sicherheitsgründen dringend ab.

Dabei muss der Trafo folgende Betriebsdaten mindestens einhalten: 16Volt AC / 3,25 A. Der sich daraus ergebende VA-Wert kann nicht auf andere Spannungen umgerechnet werden. Entscheidend ist der Strom! Sind die verwendeten Trafos nicht stark genug, kann die Spannungsstabilität nicht gewährleistet werden, was zu Problemen bei dem Überfahren von Boosterabschnitten führt!

Wählt man einen Trafo mit einer höheren Spannung, muss man dabei bedenken, dass die Verlustleistung, die am ModulBooster in Wärme umgesetzt wird, sehr ansteigt.

Ich empfehle für den Betrieb des ModulBoosters den Märklin Transformator, denn hiermit ist der ModulBooster ausgiebig getestet worden. Er ist meist günstig auf Ebay erhältlich. Sicher gibt es auf dem Markt viele andere Trafos, mit denen ich aber den ModulBooster bis jetzt noch nicht testen konnte, so dass ich zu dem Betrieb mit ihnen keine Aussage machen kann.


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Anschluss:

Durch die Verbindung mit dem Systembus ist der Anschluss sehr einfach und beschränkt sich auf eine Energieversorgung vom Trafo, sowie die Verbindung zum System-Bus über ein Netzwerkkabel.

Der Anschluss der Gleise und der Rückmelder erfolgt auf der gegenüberliegenden Seite.

In diesem Bild ist der Anschluss einmal grafisch dargestellt.

Um das Gleissignal in den Systembus zu bekommen, wird als weiteres Modul einmalig der StartPunkt des CAN-digital-Bahn-Systems benötigt. An dieses Modul wird das Gleissignal der Zentrale angeschlossen und der Steuerteil erhält von dort einen Teil seiner Betriebsspannung.

Ohne eine Verbindung zum System-Bus kann der Booster nicht eingeschaltet werden.


Ist dies geschehen, ist der Booster bereits einsatzbereit.

Auf Wunsch einiger N-Bahner ist ein besonderer StartPunkt entstanden, der über ein Poti an dem Anschluss der Gleisspannung für die Zentrale verfügt. Mit diesem Poti ist es möglich, die Ausgangsspannung aller Booster gleichzeitig zu reduzieren.


Programmieren:

Bereits zur ersten Version des ModulBoosters gab es einen Weg, ein paar wenige Einstelllungen auf nicht gerade komfortable Art und Weise einzustellen. Dies gehört mit der aktuellen Version der Vergangenheit an, denn ab sofort gibt es zum ModulBooster auch ein kleines Servicetool.

Die wohl wichtigste, aber auch selbst erklärende Funktion ist die Schaltfläche "Modul RESET", durch einen Klick werden alle Einstellungen des Boosters wieder auf die Grundeinstellungen gesetzt, so kann man immer wieder einen bekannten Ausgangspunkt setzen. Auch ist es selbstverständlich, dass das Tool nach einem Scan des Bussystems alle im System vorhandenen ModulBooster auflistet und man durch Auswahl eines dieser Booster, diesen gezielt bearbeiten kann. Alle angezeigten Werte im Bildschirm entsprechen den aktuell im Booster gespeicherten Einstellungen.

Das Einstellen der Ein- und Ausschaltverzögerungen für die Rückmeldeeingänge ist identisch, wie beim GleisReporter deLuxe. Durch Anpassen dieser Werte kann man ein Prellen der Eingänge durch schmutzige Räder unterbinden.

Alle weiteren Funktionen werden in der dazu gehörenden Funktionsbeschreibung erklärt.

Selbstverständlich können alle Einstellungen im Betrieb ausgelesen und verändert werden. Lediglich bei dem Ändern der Moduladresse muss man beachten, dass ein Schreiben der Adresse ins Modul ein Reset im ModulBooster auslöst! Nach etwa 30 Sekunden kann der Booster dann erneut durch einen Busscan veranlasst werden, sich im System und dem Tool zu melden, um mit der geänderten Adresse zur Verfügung zu stehen.

WatchDog-Funktion:

Die Idee zu dieser Funktion wurde ja schon weiter oben beschrieben.

Die Aktivierung dieser Funktion ist ganz einfach, dazu muss lediglich einmal der Wachhund durch Schalten der für ihn vereinbarten Adresse auf "grün" geweckt werden.

Der Wachhund kann jederzeit wieder schlafen geschickt werden, dazu muss seine Adresse lediglich einmal auf "rot" geschaltet werden, schon ist die Funktion wieder deaktiviert.

Wurde der Wachhund aktiviert, erwartet der ModulBooster alle x Sekunden einen erneuten Schaltbefehl auf "grün" auf seiner Magnetartikeladresse. Unterbleibt das erneute Einschalten innerhalb der eingestellten Zeit, fängt die kleine gelbe LED kurz vor dem Ablauf der Zeit auf dem Booster aufgeregt an, schneller zu blinken. Ist die Warnzeit abgelaufen, schaltet der Booster ab und die rote LED geht an, um eine Störung anzuzeigen. Zusätzlich wird das Statusbit "Abschaltung durch Wachdog" gesetzt. Auch wenn es bei einer Verbindungsstörung den PC vermutlich nicht mehr erreicht, kann diese Störung nach einem erneuten Verbindungsaufbau ausgelesen werden.

Das ganze Verhalten des Wachundes kann man mit einer Treppenhausbeleuchtung vergleichen, auch dort muss man immer wieder drücken, damit das Licht nicht erlischt. Betätigt man den Schalter eine maximale Zeit nicht erneut, geht das Licht einfach aus. Genauso ist das beim ModulBooster, wenn der Wachhund geweckt wurde und sein "Grün" nicht mehr kommt.

Diese Funktion kommt ursprünglich von der Intellibox, denn diese Zentrale verlor früher gerne einmal die Verbindung zu dem PC, was auf diese Weise erkannt werden konnte. Durch das automatische Abschalten der Booster werden gröbere Unfälle verhindert.

Über das Servicetool ist die Verzögerungszeit, sowie die Adresse mit dem Datenformat, auf die der Wachhund hören soll, einstellbar.

Natürlich erfolgt die Überwachung der Datenverbindung auf dem CAN-Bus und nicht über das Gleissignal.


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Ausschalt-Adressen:

Um eine erste Inbetriebnahme zu erleichtern, sind Standardwerte im ModulBooster für fast alle Einstellungen hinterlegt. So gibt es bereits Ein- und Ausschaltzeiten und auch die zwei Abschaltadressen sind mit Werten vorbelegt: es sind die Adressen 1 und 2 im Motorola-Format.

Möchte man die Rückmeldungen des ModulBoosters nutzen, gibt es allerdings eine einzige Vorbedingung. Der Booster muss eine Startadresse für die Rückmeldungen zugewiesen bekommen. Aus dieser errechnet er dann alle Adressen für seine Rückmeldungen. Diese werden dem Anwender bereits auch im Servicetool sofort nach Vergabe der Startadresse angezeigt, es muss keiner dabei gehen und sich diese mühsam ausrechnen.


Die Booster sind mit Adresse 0 voreingestellt, so kann es nicht zu versehentlichen Doppelbelegungen von Rückmeldungen kommen, weil man vergessen hat, einen Booster zu programmieren. Solange die Adresse 0 eingestellt ist, laufen alle Rückmeldungen ins Leere.

Da jede Adresse eines Modultyps nur einmal im System vorkommen darf, setzt dies zusätzlich voraus, dass gegebenenfalls mehrere neue Booster nacheinander in das System integriert werden müssen, da sie nur alle nacheinander eine Adresse zugewiesen bekommen können.


Power Management:

Bereits in der Version zur PC-Schnitte meldete der Booster einen Status seiner Belastung über den Bus zurück. Diese Funktion ist nun erweitert worden und kann noch etwas flexibler genutzt werden. Es stehen zwar nun nur noch vier Bits dafür zur Verfügung, diese sind aber nun Binär zu verstehen, so dass es insgesamt 16 Stufen sind, in die die Boosterbelastung aufgeteilt ist.

Ist kein Bit gesetzt, ist der Booster unbelastet, was 0% entspricht. Sind alle vier Bits gesetzt, liegt die Auslastung des Boosters bei 100%, was in seinem Fall 3 A sind.

Da für ein Power Management weniger der wirkliche Strom, als die prozentuale Auslastung von Interesse ist, habe ich dies geändert.

Die Berechnung des Stromes erfolgt als Spitzenwert im Durchschnitt der letzten Zeit (10sec.), um die Anzahl der Meldungen im Bus zu begrenzen. Wie oft der Booster die ermittelten Daten in den Bus stellt, kann über das Servicetool eingestellt werden. Zeiten kleiner 10 sec. sind gesperrt, da dies nur zu einer Wiederholung der letzten Meldung führen würde.

Für den Service gibt es aber auch die Möglichkeit, sich im Tool den Strom als Wert anzeigen zu lassen. Dieser wird als echter effektiver Wert errechnet. Der Wert wird ebenfals alle 10 Sekunden übertragen. Wer sich nun mit seinem Messgerät daneben anschließt und auf ganz andere Werte kommt, möge daran denken, dass die wenigsten Messgeräte eine echte Effektivwertmessung bei der Frequenz, wie sie ein digitales Gleissignal besitzt, noch ermitteln können. Aber nur eine solche Messung macht Sinn für die Betrachtung der Boosterbelastung, denn der effektive Strom ist das, was den Booster erwärmt.

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