BlueDCC Bluetooth Low Energy DCC

DCC-BLE Gateway

• v.a. am Anfang für Tests
• Statt DCC LocoNet (Digitrax) oder XpressNet (Lenz)
• Raspberry Pi

BLE-DCC Gateway

• Pros
  • Sound und Motorenansteuerung ist durch Lok-Dekoder gelöst z.B. Soundtraxx, Digitrax, Lenz, Zimo, Uhlenbock usw.
  • Bestehende DCC-Loks können angepasst werden
  • Betrieb DC und DCC weiterhin möglich
  • Batteriebetrieb Dead Rail
  • Akku könnte geladen werden
  • Programmier- und Hauptgleis muss nicht unterschieden werden, es wird jeweils nur ein Dekoder angesteuert
• Cons
  • zwei PCBs
  • auf Möglichkeiten des DCC beschränkt

• Beispiel Technische Realisierung
  • Gleichrichter
  • BLE Peripheral z.B. BL652
  • Mini-Booster 1 A, Peak 3 A, full bridge TI DRV8871

Die gleiche Elektronik könnte auch für einen BLE-Decoder verwendet werden. Statt die Bridge für einen Booster zu verwenden, könnte man mit der Bridge direkt den Motor ansteuern. Für weitere Funktionen hättte der BL652 genügend Ports.

Bidirektionale Kommunikation

Ist das überhaupt nötig? Es ist ja nur ein Dekoder angeschlossen und es kann davon ausgegangen werden, dass die Kommunikation klappt. Doch ein Zurücklesen von CVs wäre trotzdem schön.

ACK CV read-back

Kurzzeitige Stromerhöhung um etwa 60 mA. Braucht eine Strommessung auf der Seite des Gateways. Strommessung wäre auch interessant für die Überwachung des Dekoders bzw. des Motors. Nur während der Programmierphase.

https://dccwiki.com/Decoder_Programming

RailCom AKA DCC-BiDi

https://www.opendcc.de/info/railcom/railcom.html

Nicht alle Dekoder haben DCC-BiDi implementiert. Bei Soundtraxx wird auf diese Technologie verzichtet, dort behilft man sich mit ACK. Booster müssen kurzzeitig (ca. 500 us) abgeschaltet werden (Cutout), in dieser Zeit sendet der Dekoder seine Informationen.

Es wurde folgende Realisierung standardisiert (Zitat aus https://www.opendcc.de/info/railcom/railcom.html):

Die bei aktiver Rückübertragung schließt die Zentrale (oder der Booster) seine Ausgänge kurz (Cutout) und der Dekoder prägt in diese entstandene Leitungsschleife einen Strom ein. Dieser Strom beträgt mind. 30mA bei einem max. Spannungsabfall von 2,2V. Ein Stromfluß von 30mA (+4mA -6mA) bedeutet logisch 0, kein Strom (<0.1mA) bedeutet logisch 1. Die Bitdauer ist 4µs (=250kBaud), die rise- und fall-Zeiten sind zu je 0,5µs definiert. Die Schwelle am Detektor soll 8mA, mit einem Totband von 2mV sein. Der Spannungsabfall berücksichtigt vor allem eventuell zwischengeschaltete Stromsensoren und ABC-Module mit Dioden.

Dieser eingeprägte Strom wird von einem Sensor erfaßt, dieser wandelt das Signal wieder in ein reguläres RS232-Signal um, welches dann von der Zentrale ausgewertet wird. Laut NMRA dürfen die Taktraten um +/- 2% abweichen. Ich halte das für gewagt: sollten Sender und Empfänger die Toleranz in die entgegengesetzte Richtung ausnutzen, so ergibt sich ein max. Offset des Samplezeitpunkts von 8*4% = 32%. Typischerweise wird beim Startbit in der Mitte begonnen, d.h. gegen Ende des Bytes kommt man dem Rand des Bits gefährlich nahe, vor allem wenn man auch noch die Anstiegs-Abfallzeiten der Hardware mit in Kalkül ziehen muß.

Digitrax Transponding

Proprietäre Technologie von Digitrax. Die Präambel wird wird durch den Dekoder moduliert. Einzig Soundtraxx unterstütz auch noch diese Technologie.

Sample Locomotive Decoder Soundtraxx TSU 2200

Wiring Diagrams Tsunami2 and Econami Installation Guide 18 TSU 2200/ECO

Pin “JST” plug for easy installation in many DCC ready models. Wires are color-coded according to the NMRA Standard (where applicable):

Power, Motor, Headlight, and Backup Light Wires:

• Black: Left Rail Pickup Gray: Motor (-)
• Yellow: Backup Light
• White: Headlight
• Green/Yellow Stripe: Ground
• Blue: Function Common (12V)
• Orange: Motor(+)
• Gray: Motor (-)
• Red: Right Rail Pickup

Speaker and FX Wires:

• Purple: Speaker (+)
• Purple: Speaker (-)
• Green: FX3
• Brown: FX4
• Green/White Stripe: FX5
• Brown/White Stripe: FX6

CurrentKeeper Installation

These decoders are equipped with a 2-pin socket specifically for the CurrentKeeper.

Allgemeine Schnittstellenbeschreibung: https://www.opendcc.de/info/decoder/schnittstellen.html

MCU LPC1317FHN33, https://www.nxp.com/docs/en/data-sheet/LPC1315_16_17_45_46_47.pdf

BLE Test App

CLI: Laird Toolkit Serial (VSP)

Raspi

• https://stummiforum.de/viewtopic.php?t=125363

PWM auf BL652

Jeder Output-Pin kann mit PWM betrieben werden.

• Gleisspannung wird gleichgerichtet
• ein LiPo Akku mit 3.7 V Nominalspannung
  • LiPo Akku Renata ICP641414PE 15 x 17 x 7 mm, etwa 100 mA dauernd (30 mA @ 12 V)
  • LiPo Akku Renata ICP402050PR.pdf 20 x 50 x 4.5 mm, etwa 400 mA dauernd (130 mA @ 12 V)
• Ab 5 V wird Gleisspannung verwendet, DC/DC Wandler 5..12 V auf 5 V (abwärts). Bei 500 mA 12 V Motor braucht es etwa 1.5 A, bei 200 mA etwa 600 mA, bei 100 mA etwa 350 mA
  • AP5100WG-7, https://www.diodes.com/assets/Datasheets/AP5100.pdf
  • LM5165DRC http://www.ti.com/lit/ds/symlink/lm5165.pdf (wird in GAM Prototyp 2 eingesetzt)
  • MCP16301T-I/CHY,
  • LT3973IMSE-5 https://www.distrelec.ch/Web/Downloads/_t/ds/lt3973_eng_tds.pdf 4.5 .. 42 V -> 5 V .75 A, 3 x 5 mm
    • 15 uH 1.5 A Induktivität, SMD 15 uH 1.8 A ±20%, SRN6028-150M, Bourns 300-26-211
    • Induktivität, SMD 15 uH 2 A ±20%, 74404054150, Würth Elektronik 300-41-971
    • 4.7 uF in, 22 uF out
  • TPS562201 http://www.ti.com/product/TPS562201 2A
  • TPS561201 http://www.ti.com/product/TPS561201 1A
  • TPS63070 webbench
• DC/DC Wandler für 3..12 V auf 12 V (aufwärts)
  • LM27313 http://www.ti.com/product/lm27313/description 800 mA SOT-23-5, Distrelec 300-19-316, etwa 200 mA @ 12V
    • Induktivität, SMD 10 uH 1 A ±20%, SRN3015-100M, Bourns, 110-96-819
    • SMD-Schottky-Barrier-Diode 1 A 40 V SMAF, RND SS14F-AT, 300-93-055
    • 2.2 uF 10 V
    • 4.7 u
  • LMR62014 http://www.ti.com/product/lmr62014 bench 1.8 A SOT-23-5, Distrelec 300-19-565, etwa 500 mA @ 12 V
  • LT1930ES5 SOT-23-5 5 V -> 12 V 0.3 A
• IO GATT Service Analog Out für Motor, Digital Out für Licht
  • Cypress, Bluetooth Low Energy (BLE) Automation IO
  • Bluetooth Automation IO, and its place in a Cable Replacement Solution
• DC Variante mit ADC ab 5 V
• abbrechbarer Print mit 10 Pin JTAG/SWD Stecker inkl. UART. J-Link Lite ST-Link haben dieses Feature nicht. Aber z.B. Cypress, STM Nucleo und NXP (Freescale) FRDM haben UART integriert sind aber nicht Segger J-Link kompatibel.
• Evalboard https://www.chip45.com/products/up2net_ble_dwarf_bluetooth_4_nfc_bl652_module_iot_evalboard.php
• Grösse
  • etwa 19 x 21 mm (für HOn30 Führerhaus Dampflokomotive)
  • etwa 19 x 40 mm (kleiner Tender)
• Motor, sehr klein 12 x 17 mm, max. 600 mW, bei 12 V 50 mA

Motorentreiber

• A3909 gibt es nicht bei den Distis
• TI DRV8871 5 * 6 mm oder DRV8801 5 * 6.5 mm

Elektronische Schwungmasse

U = 10 V
I = 100 mA
t = 100 ms
R = U / I = 10 V / 100 mA = 100 Ohm

C = t/100 = 1000 uF

Open Source DCC, Doku

• http://jmri.org
• https://dccwiki.com/Main_Page
• https://www.morop.org/index.php/de/nem-normen.html

Kommerzielle BLE DCC

• Bachmann E-Z App™ Touch-Screen Control http://e-zapptraincontrol.com
• http://bluerailtrains.com/
• http://monocacytrains.com/
• http://sprog.us.com

Lok-Dekoder mit BLE Interface

These systems work by installing a receiver board in the locomotive that acts as both a radio receiver and a miniature DCC command station/booster

• https://www.on30guy.com/dead-rail-primer/which-dead-rail-system-is-for-you/
• https://dccwiki.com/Main_Page

• Soundtrax
• http://www.digitrax.com

-- Peter Schmid - 2018-10-28

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