ELEKTRONIK:	Nachbauanleitung: Externe Startampel für die ControlUnit (CU)

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Externe Startampel für die CarreraDigital-ControlUnit (CU) Entwurf: Frank Rehberg Vorgeschichte und Dank: In 7/2015 habe ich im Freeslotterforum einen Beitrag gefunden bei dem jemand auf nach der Suche nach einer "richtigen Startampel" zum Anschluss an die Carrera-CU war. Die CU als Nachfolger der Digital-Blackbox ist mittlerweile bei vielen Slotracern im Einsatz. Mit der Hilfe von Jens (BJslot) konnte dann recht schnell eine Lösung gefunden werden um meine Startampelelektronik die bereits an der ProX-Blackbox und der D132-Blackbox funktioniert auch an die CU anzuschliessen. Freundlicherwiese hat Jens uns dann sogar die Fotos der Leiterplatte für die Anschlusspunkte der Ampel zur Verfügung gestellt. Vielen Dank dafür !!!

Idee: Da ich bereits in zuvor eine externe Startampel für meine Pro-X-Blackbox und D132-Blackbox entwickelt hatte, liegt es nahe diese ebenfalls für den Einsatz an der neuen CarreraDigital-Steuereinheit, der CU oder auch ControlUnit genannt, anzuschliessen. Da bei allen digitalen Carrera-Steuergeräten glücklicherweise die Startsequenz identisch über 5 LEDs angezeigt wird, lässt sich die gleiche Ampelelektronik auch für die CU verwenden. Die Anschlußpunkte auf der Leiterplatte der CU sind zwar etwas winziger, da man mittlerweile alle Bauteile in SMD-Technik benutzt, aber davon muss man sich nicht abschrecken lassen wenn man eine halbwegs ruhige Hand beim löten hat. Auch bei der CU wird nach dem drücken der Start-Taste eine optischen Kontrolle des Startablaufs durch die 5 LEDs angezeigt. Die 5 LEDs der CU unterscheiden sich jedoch von einer realen Ampel mit fünf roten und anschließend 5 grünen Ampeln. Bei der Startsequenz der CU leuchten die 5 LEDs nacheinander auf und anstelle einer grünen LED leuchtet nach Rennfreigabe dann die mittlere (dritte rote) LED konstant. Um eine externe Startampel für unsere Bahn zu erhalten müssen einerseits die Signale der 5 LEDs nach außen geführt und zuätzlich eine Umwandlung für eine korrekte klassische Startampeldarstellung erfolgen. Mit den Signalen der LEDs 1, 2, 4 und 5 wird ganz "normal" über einen Transistor je eine rot LED angesteuert. Das Signal von LED3 wird über eine (wirklich) kleine Logikschaltung ausgewetet und damit dann entweder die 3. Ampel (rot) oder die 5 grünen LEDs angesteuert. Die grünen LEDs müssen immer dann leuchten wenn nur die 3.LED der BB ein Signal hat und keine der anderen. Die 3. rote Ampel muß immer dann leuchten wenn auch die erste LED der BB bereits leuchtet. Um eine "rennaltagstaugliche" Lösung zu erhalten sollte die Verbindung zwischen CU und Ampelelektronik möglichst über eine einfache Steckverbindung und ein flaches Kabel erfolgen. Natürlich soll die gesamte Schaltung möglichst klein sein um sie ggf. unauffällig in eine Startampelbrücke einbauen zu können. Wie immer bei unseren Elektronikprojekten sind alle verwendeten Bauteile im Elektronikhandel erhältlich und kosten nur wenige Euro.

Abgriff der Steuersignale und des Massepotentials in der CU: Nachdem ich die CU aufgeschraubt hatte ( Kreuzschlitzschrauben der Abdeckplatte auf der unterseite und (leider) auch eine Torxschraube die sich i.d.R. unter dem Garantieaufkleber befindet), mußte ich mit entsetzen feststellen das das Vorhaben nicht so einfach werden würde. Mit dem Wechsel zu D132 hat bei Carrera auch in den Blackboxen un der CU die Miniaturisierung in Form von SMD-Bauteilen Einzug gehalten. Diese extrem winzigen Bauteile, die direkt auf die Leiterbahnen glötet werden, erlauben eine noch höhere Packungsdichte. So vorteilhaft dies auch sein mag, so nachteilig erweist sich diese Eigenschaft jedoch für den Elektronikbastler, weil die Lötarbeiten an den winzigen Bauteilen recht viel Feingefühl (ruhige Hand beim Löten) erfordern. Zudem verrringert sich bei solchen winzigen Bauteilen die maximale Lötdauer stark (ansonsten kann ein Bauteil schneller mal durch hohe Löttemperatur zerstört werden) Auch wenn ich noch recht gute Augen habe, ist das Löten in diesem Fall u.U. schon recht anstrengend. Da ich aus o.g. Gründen ungerne die Anschlüsse an den Bauteilen selbst anlöten wollte habe ich mir die Leiterplatte genauer angesehen. Die 5 LEDs werden jeweils durch einen SMD-Transistor angesteuert. An dessen Basis befindet sich ein entsprechender Vorwiderstand vor dem wir das Signal zur Ansteuerung der externen Ampel abzweigen müssen. Es handelt sich bei den 5 LEDs um die folgenden Widerstände: R16, R17, R19, R20 und R21. Diese sind auch (siehe Foto) auf der Leiterplatte entsprechend beschriftet. Ich habe an jedem der 5 Vorwiderstände die Leiterbahn verfolgt und dann eine Stelle gesucht an der sich wenn möglich kein Bauteil in der Nähe befindet. Ich denke das diese Methode sich durchaus für nicht so "löterfahrene" Bastler eignet. Da die Leiterbahnen mit Lötstoplack versiegelt sind, muss man zunächst mit einem scharfkantigen Gegenstand (ich habe einen schmalen Uhrmacherschraubendreher genommen) den Lack soweit abschaben bis die goldfarbige Leiterbahn blank liegt. Alternativ können (wenn man sich kurze und schnelle Lötarbeiten zutraut) die Anschlussleitungen auch direkt an den entsprechenden SMD-Vorwderstand angelötet werden. Auf diesem Weg hat Jens im Freeslotterforum erfolgreich seine Startampel an die CU angeschlossen. Achtung: Es versteht sich von selbst, dass bei derartigen Basteleien an der CU jeglicher Garantieanspruch verloren geht !

Auf dem Bild (oben) der Platinenoberseite sieht man die 5 Anschlusspunkte der LEDs sowie eine geeignete Stelle für den Anschluss der Masseleitung. (Zum Vergössern der Ansicht einfach auf das Foto klicken)

	Beschreibung Streifenrasterplatine: Die Elektronik wird (wie bereits in unseren anderen Projekten) auf eine Streifenrasterplatine aufgebaut. Zuerst sollten dabei auf der Platinenunterseite/Lötseite alle erforderlichen Leiterbahnunterbrechungen (siehe Grafik rechts / helle Stellen) hergestellt werden. Wichtig: Die Unterbrechungen unter dem IC nicht vergessen ! In weiteren Schritten werden dann zunächst die Drahtbrücken, Widerstände, IC-Sockel, Transistoren und LEDs eingelötet. Wer sicher im Umgang mit dem Lötkolben ist kann ggf. auch auf den IC-Sockel verzichten und das IC direkt einlöten um ein wenig an Bauhöhe zu gewinnen. Die LEDs werden auf eine kleine seperate Leiterplatte gesetzt und mit einzelnen kurzen Drähten mit der Hauptplatine verbunden. Auf diese Weise erhalten wir eine flexiblere Montagemöglichkeit (z.B. in einer Startampelbrücke oder einem Modellgebäude).
Bestückungsseite der Streifenrasterplatine		Unterseite der Streifenrasterplatine

Für die Verbindung zur CU verwende ich ein 6poliges Westernmodularkabel von dem ich an einer Seite den Stecker abschneide und das Ende abisoliere. Die 6 Adern werden nun an die mit LED1 bis LED5 sowie an den mit MASSE bezeichneten Punkten der Leiterplatte angelötet (siehe Zeichnung oben). Nun muß noch die getrennte 5V-Stromversorgung (hierzu verwendet man z.B. ein stabilisieres Steckernetzteil) an die dafür vorgesehenen Punkte (+5V und Minus) der Leiterplatte angeschlossen werden. Auch hierfür bietet sich eine steckbare Lösung an, indem man z.B. eine Hohlstecker-Einbaubuchse verwendet.

Nachdem alle Kabel angelötet sind, kann ein erster Test erfolgen. Hierzu stecke ich den RJ11-Stecker der externen Startampel in die RJ-Buchse an der CU und die 5V-Stromversorgung des Steckernetzteils an die Hohlsteckereinbaubuchse der externen Startampel. Auf den Bildern oben kann man die (noch nicht wieder in das Blackbox-Gehäuse eingebaute) Platine einer BB und die externe Startampelleiterplatte sehen. Die LEDs einer D132-Blackbox auf den Bildern sind in der Abfolge identisch mit der Abfolge einer CU. Von links nach rechts sind die 6 Schritte des Startablaufs und die entsprechenden LEDs zu sehen.

Beschaffung der Bauteile : Um möglichst vielen von Euch den Nachbau zu ermöglichen, habe ich eine kleine Bestelliste für den Elektronik-Versand Reichelt-Elektronik zusammengestellt. Wer schon Elektronikerfahrung hat wird mit Sicherheit bereits einige Teile z.B. Leiterplatten, Draht etc. besitzen. Es ist sicherlich auch möglich, die benötigten Bauteile im lokalen Elektronikfachhandel zu kaufen. Auch die Verwendung hellerer LEDs als der 3mm-Typen die ich ausgewählt habe ist durchaus möglich. Hier muß lediglich eine LED mit einer Spannung von ca. 2,1V und einer Stromaufnahme von ca. 20mA gewählt werden, ansonsten müssen die Vorwiderstände der LEDs (R3 bzw. R5) verändert werden. Die Daten der u.g. Liste habe ich aus dem aktuellen Reichelt-Katalog entnommen. Bestellen kann man bei Reichelt entweder über die telefonische Bestellannahme oder via Internet (WWW.REICHELT.DE). Genauere Angaben dazu findet ihr auf deren Web-Site. Tipp: Die Bauteile selbst kosten meist nur wenige Cent. Da die Versandkosten bei Reichelt jedoch derzeit 5,60 EUR betragen sollte man durchaus überlegen ob man nicht gleich ein paar mehr Bauteile kauft. Ich bemühe mich bei allen unseren Elektronikprojekten möglichst die gleichen Bauteile zu verwenden. Das IC (74LS00) und die Transistoren BC337 sowie die Widerstände kann man daher getrost in größerer Stückzahl beschaffen. Nichts ist ärgerlicher als wenn man eine weitere Elektronikschaltung (z.B. weil ein Freund die Ampel auch haben will) bauen will und wegen einem fehlenden Transistor oder Widerstand eine neue Bestellung aufgegeben muss. Ich "sammel" daher immer bis ich eine größere Menge zusammen habe oder bestelle zusammen mit Freunden, dann kann man sich das Porto teilen.

Bauteileliste (Reichelt) für den Nachbau der externen Startampel:

Bezeichnung	Art-Nr.	Preis (EURO)	Anzahl
IC 74LS00	LS00	0,25	1
Standard IC-FAssung 14pol.	GS 14	0,05	1
LED, 3mm rot	SLH36 rt	0,07	5
LED, 3mm grün	SLH36 gn	0,06	5
Transistor BC337/25	BC 337-25	0,05	6
R3 Widerstand 1/4W - 150 Ohm	1/4W 150	0,10	5
R5 Widerstand 1/4W - 56 Ohm	1/4W 56	0,10	1
R1 Widerstand 1/4W - 4,7 kOhm	1/4W 4,7k	0,10	6
Modular-Einbaubuchse 6/6 mit Anschlusskabeln	MEB 6-6	0,29	1
Westernkabel, 2x Stecker 6 pol. belegt , 10m	WK 6-6 5M	1,05	1

Material für die Verbindung zwischen CU und externer Ampel:

Bezeichnung	Art-Nr.	Preis (EURO)	Anzahl
Modular-Einbaubuchse 6/6 mit Anschlusskabeln	MEB 6-6	0,29	1
Westernkabel, 2x Stecker 6 pol. belegt , 10m	WK 6-6 5M	1,05	1

Optionales Material das man jedoch ggf. noch von früheren Elektronikbastelarbeiten hat:

Bezeichnung	Art-Nr.	Preis (EURO)	Anzahl
Universal-Leiterplatte mit Cu-Auflage (Lötstreifen) 100x160mm / 39 Reihen	H25SR160	1,50	1
Stecker-Netzgerät, stabilisiert, 500mA	MWS 895-GS	5,50	1
Hohlstecker-Einbaubuchse (Stromversorgung)	HEBW 21	0,12	1
Silberdraht, Ø 0,8mm, Länge: 7M	SILBER 0,8MM	1,65	1
Kupferlitze isoliert, 10M, 1x0,14mm, schwarz	LITZE SW	0,69	1

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