StEin

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StEin - Stationäres Einrichtungs Modul

StEin - Stationary Equipment module

Das StEin Modul wird von ZIMO als Ersatz für das MX8 und MX9 im neuen System rund um MX10 und MX32 positioniert. Die Funktionalität des StEin Moduls geht aber weit über die Möglichkeiten des MX9 und des MX8 hinaus. Viele Eigenschaften wurden stark erweitert gegenüber den MX8/9 die nun am Ende der 2. Dekade nach 30 Jahren dingend überholt gehören. Beide alten ZIMO Module können oft viel mehr als ähnliche Dinge des Mitbewerbs. Dennoch war nach 3 Jahrzehnten ein Update angesagt. Gleich vorweg, MX8 und MX9 haben nie alles erlernt was angekündigt war. Das wird sich aufgrund der hohen Ziele beim StEin nicht anders entwickeln. Das Modul sollte keinesfalls aufgrund irgendwelcher versprochener künftiger Eigenschaften gekauft werden gut möglich daß man das nicht erlebt. The StEin module is positioned as replacement for MX8 or MX9 in the new system around MX10 and MX32. The StEin module extends the capabilities in many ways. After 30 years with MX8/9 it was time to bring a replacement. As MX8 and MX9 never learned all announced features it is very likely that the StEin module will see the same. So don't decide on promised features.

StEin

Hauptfunktion Besetztmelder und Weichen

StEin - Stationary Equipment module

Das StEin Modul wird voraussichtlich als Besetztmelder und Weichenmodul betrieben werden. Es gibt eine Reihe weiterer Funktionen wie Signalansteuerung, Soundausgabe und einiges mehr die angekündigt wurden. Derzeit 2018/19 sind die Grundfunktionen noch unfertig und unzuverlässig. Insbesondere die Doku weist falsche Angaben auf die auf dieser Seite mit der Erfahrung aus dem Anlagenbau ergänzt bzw. korrigiert werden sollen.

The StEin module offers occupancy detection and accessories features for turnout and signals. There are more features like sound or automatic operation. Currently 2018/19 the basic features are working.  The documentation list several wrong advices. This page should describe functionality and solutions based on real usage of the module.

Besetztmelder

Occupancy Dedcetor

Das StEin Modul hat allerlei Funktionen, hat aber faktisch nichts mit dem gemein, was man landläufig als Besetztmelder und RailCom Detektor bezeichnet. Das Modul ist in Wahrheit ein 8-fach Booster. Jeder Ausgang erzeugt das DCC Signal lokal. Das hat dramatische Auswirkungen auf die Struktur der Verkabelung von Anlagen. Die Angaben in der StEin Anleitung sind hier verlässlich zu Problemen führend. Das Grundsignal an den StEin Ausgängen, also abgesehen von HLU Info, ist nicht ident dem Signal vom Nachbar StEin Modul, da gibt es zeitliche Abweichungen. Ebenso gibt es Unterschiede oder zumindest zeitlichen Versatz zum Gleissignal das auf einem der MX10 Ausgänge heraus kommt.

Wichtiger Rat: das Gleis zweipolig zwischen den StEin Modulen und zwischen Gleisen die direkt vom MX10 versorgt werden trennen. Bei jeder Booster Konfiguration macht man das auch so. Die Empfehlung in der StEin Anleitung die eine durchgehende N-Schiene zeigt ist schlicht falsch und kann zu Schäden an der Elektronik führen.

The StEin module is quite complex. it is far away from that was is usually a occupancy detector or RailCom reader. The technical truth is: the StEin is a 8 way booster. Each of the 8 outputs generates the DCC signal separately. this leads to several important changes in cabling design. The drawing in the StEin manual are proven wrong! The track signal on a StEin module is different compared to the output of a neighbor StEin. I'm not considering the HLU stuff here. It is also different to the track signal of the MX10.

Important advice: you need a 2-way separation of tracks at the border of each StEin module. It is pretty much the same if you thing about cabling around booster sections. Connecting 2 StEin modules via the N track can cause damages on electronics and leads to huge current consumption.

Trennung der Stein versorgten Gleisanlagen

Die Energie für das Gleissignal das die StEin Module erzeugen wird nicht wir üblich von der Zentrale als Schienensignal mit Dateninhalt mit entsprechender Leistung geliefert. Beim StEin Modul versorgt die MX10 das StEin Modul über eine DC Buchse die sich links am StEin Modul befindet. Der Leistungsteil im MX10 zum Schienensignal Erzeugen ist bei StEin Anlagen völlig ungenutzt. Das MX10 arbeitet hier nur als DC Netzteil mit einstellbarer Spannung- und Stromüberwachung. Es wäre wohl vieles leichter und einfacher in der Architektur würde es am StEin Modul einen Schaltregler geben der lokal diese Dinge erledigt. Die dafür nötigen €5-10,- Bauteilkosten wurden leider eingespart. Das bedeutet aber auch, daß Versorgungsengpässe die im Modellbahn Betrieb ständig passieren durch Mikrokurzschlüsse oder Weichen schalten die gesamte Elektronik im StEin Modul betreffen, Abstürze oder Probleme im StEin Modul sind kaum zu verhindern. Daher unbedingt besonders dicke Zuleitungen vorsehen.

Das direkte externe Versorgen der StEin Module von "fremden" DC Quellen, also nicht aus dem MX10, ist leider nicht so einfach da man hier keine einstellbaren Spannungen hat und die Überstromüberwachung keine Rückmeldung ans MX10 macht. Ein Netzgerät das dem MX10 folgt und entsprechende CAN Bus Meldungen macht könnte die Architektur um die StEin Module wirklich bereichern und vor allem die vorhandenen Booster Probleme am MX10 eliminieren.

Das Zeit Signal für die DCC Signalerzeugung für das StEin Modul kommt über die Erweiterung des CAN Bus Kabels zu den StEin Modulen. Der CAN Bus hat nun 8 polige Kabel, die äußeren beiden Adern führen das DCC Signal ohne Leistung als Zeitsignal. MaW. man darf nie und nirgends den CAN Bus zu den StEin Modulen mit einem "alten" 6-poligen Kabel flicken!

The power for the track is not done in the command station MX10. Here the StEin generates the DCC signal. The MX10 obly provides a stabilized regulated DC power. The CAN Bus cable carried the DCC signal information which is converted to track signal by the StEin. So the DCC Signal output of the MX10 is pretty much useless for StEin layouts. It would be much more stabile if the StEin would have its own regulated power converter on board. Unfortunately ZIMO saves the €5-10,- for the required components. Now every power issue, caused by a short in a turnout frog hits the StEin and causes problems on the internal processor and electronics.

Et is also not easily possible to power the StEin modules externaly. There is no power supply available that follows the MX10 voltage and issued the proper CAN Bus command on overload and other error conditions. If that would be available the whole MX10 booster issues could be saved easily.

As I mentioned before the CAN Bus cable is now 8 lines. The 2 extra ones carry the DCC time signal. so it is not possible to insert a 6 way old CAN Bus cable.

Die 8 Gleisausgänge, 4 dreifach Buchsen die sich die N Schiene teilen, können bis zu 10A gemeinsam liefern an einem Ausgang maximal 8A. Diese Leistungsmerkmale sind sehr hoch werden auch von Gartenbahnern eher selten genutzt werden. Typische N und H0 Züge benötigen selten mehr als 500 bis 1000mA Im Gartenbahnbereich sind typische Verbräuche meist unter 2A pro Zug. ZIMO hat hier viel Reserven eingeplant. Bei den großen Spurweiten über H0 sind aber auch sehr schlechte Elektrokonzepte in den Fahrzeugen weit verbreitet. Der Autor kennt 0-Spur Anlagen auf denen einzelne Züge 10A wollen. Gartenbahner mit vielen Rauchentwicklern und Sound benötigen 30A pro Zug. Die 10A des StEin Moduls sind auf für die Mehrzahl der Anwender gut mit ausreichend Reserven. Zum Vergleich der MX9 konnte pro Modul 6-8A und pro Ausgang 2-3A.

The 8 3-way track outputs have a 2 P track signals and a shared N signal. The StEin module can provide up to 10A current over all lines and up to 8A for each output. The current design looks pretty high as a N / H0 scale train requires usually not more than 500-1000mA. Garden layout might need 2A per train. I'm aware of 0-scale trains which require 10A or (G)-scale trains with up to 30A power requirememt due to sound, smoke and light.

Abschnitts Verkabelung

Section Wireing

Wesentlich bei der Abschnittsverkabelung ist die doppelseitige Trennung der Gleise zwischen den StEin Modulen. Das erkläre ich weiter unten ausführlich.

Weiters sollte zu jedem Gleisbereich der einen Abschnitt bildet eine 2 polige Versorgung gelegt werden. Auch wenn es innerhalb eines StEin Moduls für eine Basisfunktion reicht nur einmal die N Schiene zu versorgen. Da es überall Widerstände gibt. insbesondere Neusilbergleis ist es sehr schlechter Leiter, ist ein regelmäßiges Einspeisen ohnehin von Vorteil. Durch die 2 polige Einspeisung wird auch der Empfang von Zugnummernimpulsen und RailCom Nachrichten verbessert.

It's important to insulate track between two StEin modules on both sides, I explain that further down in this article.

Additionally every track section should get both sides connected. Even inside a StEin district both track sides should be wired. The usually uses Neusilber track material has a high resistance. double wireing helps to read loco number pulses and RailCom messages.

RailCom

RailCom

Jeder StEin Ausgang ist ein Booster. Daher hat das StEin Modul für jeden Ausgang einen globalen RailCom Detektor. D.h. jeder Ausgang kann alles was man im RailCom Bereich so anstellen kann. Das ineinanderlaufen von RailCom Nachrichten wird vermieden da jeder Ausgang getrennt alles liest. Zusätzlich sind die RailCom Leser selbstkalibrierend, sie passen sich dem RailCom Strom automatisch in einem sehr weiten Bereich an.

Die Nachrichten werden im StEin Modul bereits vorsortiert und über den CAN Bus weitergeleitet.

Each StEin track output is a booster circuit. So each track connector has a global RailCom circuit installed. This means every track output has supports all RailCom functions possible. Additionally each RailCom reader automatically adjusts its sensitivity.

The RailCom messages get filtered and sent to the system via the CAN Bus.

Weichen Funktion

Turnout Driver

An der rechten Seite befindet sich ein 20 poliger Stecker. An dem sind die beiden ersten und die beiden letzen Pole mit Stromversorgung belegt. Dazwischen befinden sich 16 Ausgänge zum Weichen Schalten oder zur Ansteuerung von Signalen. Diese Ausgänge "können" bis zu 2A oder in Summe 5A gegen Masse schalten.

On the right side there is a 20 way connector for accessory devices. The first 2 and the last 2 pins have power signal and ground the 16 poles in the middle are for signals and turnout motors. Each line can sink up to 2A.

Weichen Anschlußplatine

Ein Hauptproblem der neueren ZIMO Geräte ist der mangelnde Platz für die vielen Anschlüsse. Die StEin Platine nutzt einen Pfostenstecker, die halten locker die 2A Weichenstrom aus. Das Problem sind die üblicherweise verwendeten Flachbandkabel. Deren Litzen haben 0,15mm Querschnitt und typisch um die 1Ohm Widerstand auf 10m Länge. Das Verbinden der dünnen Flachbandkabel zu den Weichen benötigt moderate Lötkenntnisse und ist meist eher mühselig. Von AMW gibt's eine Anschlußplatine die die Kabelspleißerei eliminiert und für jede Weiche einen 3 poligen Anschluß bietet. Je nach Ausführung als Lötpad, Pfostenstecker oder Schraubklemme.

a mayor problem of the StEin module is space for all the required connectors. The StEin module uses a pose plug. The problem is caused by the belt cable which is used here. The individual wires are quite thin 0,15mm diameter. A 10 meter cable has 1ohms resistance. Soldering  the wires to the turnout motor wires is quite a challenge for the inexperienced model railroiader. AMW has introduced a connection board which distributes the (+) line and provides easy connection for all motor wires. The user can choose from soldering pads, post plug or screw clamps.

Stromversorgung

Power Supply

Die Stromversorgung für die Weichen erfolgt extern über eine Klemme links am StEin Modul. Hier ist ein DC Eingang dafür, der ist in dem 3-fach Stecker ausgeführt.

  The power is connected on the left side on a 3-way plug. There is a common ground and (+) for the track signal generation and the accessory power supply. Don't forget it is DC only!

Weichen Anschlußplatine

Hier gleich der Hinweis, von dem später mehr zu lesen ist, den Jumper links drunter auf die obere Position setzen.

Die Versorgung der Zubehör Artikel sollte abseits der Gleisversorgung erfolgen. Man kann natürlich auch die DC Versorgung aus dem MX10 nehmen. Die getrennte Versorgung der Zubehör Spannung aus einem Schaltnetzteil hat den Vorteil daß die Stromspitzen der Weichenantriebe nicht so stark auf die Anlage einwirken. Ich empfehle Schaltnetzteile weil diese erstens überaus günstig sind, ein 12V 2A Netzteil ist um etwa €6-12,- zu haben. Da bekommt man keinen Trafo und man erspart sich das Gleichrichten und Glätten. Das StEin Modul will ja DC Versorgung haben! Je nach verwendeten Zubehör muß die Spannung entsprechend gewählt werden. Moderne Motorweichenantriebe laufen bereits ab 8V sehr zuverlässig, alte klick klack Weichenantriebe benötigen 18V oder gar 20V

 

Important hint, I explain it later: the jumper on the left side sould be in up position.

The power supply for the accessory devices should be separated from track signal power. The easy way is a DC switching power supply. This avoids that power spike from turnout motors travel into the electronics inside the StEin. A typical 12V power supply is available for €6-12,- there is no transformer with rectifier and capacitor available for that price. Check the required voltage of your auxiliary devices. Some motor devices work pretty fine with 8V some coil motors might requires 18-20V.

Besetztmelder

Occupancy Detector

Der StEin hat nur 8 Gleisausgänge. Betrachtet man das Gerät als reinen Besetztmelder entpuppt such das Ding als überaus teuer. Das ist natürlich unfair weil das StEin Modul viele weitere Funktionen hat. Um das Besetztmelder Problem etwas zu entschärfen hat der StEin an der Seite 16 Eingänge die Zugpositionen erfassen können.

 

The StEin module has just 8 track outputs. If it is only seen as a occupancy detector it would be extremely expensive. That's unfair because the module is much more. To defuse the situation the StEin has 16 input lines to detect train positions.

Melder Eingang rechts unten

Die Melder Eingänge können die Position von Fahrzeugen erfassen und das verhalten der Steinausgänge beeinflussen, klassische Anwendung die HLU Geschwindigkeit verändern. Selbstverständlich kann das StEin die Melder Eingänge über den CAN Bus an Steuerprogramme wie STP und ESTWGJ weiter leiten. Das Ergebnis der Kombination Gleisausgang mit einem Melder Eingang ist das Verhalten ähnlich dem MX9. Hier hatte man einen Hauptanschluß der 2 Teilausgänge versorgt. HLU, Zugnummernimpulse und KS-Überwachung ist beim MX9 immer für die 2 Teilausgänge gemeinsam. Nur die Besetztmeldung ist am MX9 getrennt.

Beim StEin gibt es keine feste Koppelung der Meldereingänge zu einem Schienenausgang, das ist völlig frei konfigurierbar. Über die CSV Dateien kann man sogar Meldereingänge eines anderen StEin Moduls dafür heranziehen - sollte es jemals SW geben die das möglich macht, zumindest angekündigt ist es einmal.

ZIMO schlägt als Melder Quelle Reflexlichtschranken vor. Das hat auch eine gewisse Vorbildnähe zu den Indusi PZB Magneten die es ähnlich auch beim modernen ETCS System gibt. Das Gemeinsame ist hier daß man Punktmelder verwendet.

Bereits beim Vorbild sind Punktmelder von Problemen betroffen, daher hat man auch die Linienleiter Überwachung. Im Modell sind die Ärgerlichkeiten von Punktmelder Lösungen vielen Anwendern bekannt. Beim Modellbahneinstieg haben viele irgend wann einmal mit Reedkontakten experimentiert und festgestellt, daß nichts passiert wenn der Meldermagnet nur 5mm abseits des Reedkontakts steht, auch ein Reflexlichtschranken sieht da nix. Reflex-Lichtschranken haben zusätzlich das Problem von Fremd-Licht der Anlagenbeleuchtung blind gemacht zu werden. Weiters ist die Erfassungstiefe an Modellen nicht ausreichend, die Maximale Entfernung ist oft nur 3-5mm. Der Wagenboden ist aber in H0 sicher mehr als 1cm vom Schotterbett entfernt. Den Melder höher zu setzen geht nicht weil dann ein Reinigen der Gleise unmöglich wird, der Reiniger würde den Lichtschranken "ummähen". Die Besonderheiten der Modellbahn kann man auch heutzutage nicht ignorieren. Banale Dinge wie ein Staubkorn oder ein Schottersteinchen am optischen Auge schon ist es vorbei mit der ohnehin problembehafteten Melderei. Es gibt genügend andere Probleme im Modellbahnerleben da muß man nicht zusätzliche durch die Lichtschranken schaffen.

Mein Rat daher die Besetztmeldung in alter Manier mit Stromfühler Schaltungen realisieren. Die funktionieren über die gesamte Länge des Gleisabschnitts, egal ob die Fahrzeuge ein paar cm weiter vorne oder hinten stehen. Der Bauteilaufwand für 4 Dioden einen Widerstand und einen Optokoppler ist knapp ein Euro, sicher billiger als ein Lichtschranken und vor allem seit 50 Jahren erprobt zuverlässig.

 

The detector inputs can sense train positions and modify the StEin outputs. Of course the StEin also reports the detected signals to PC programs like ESTWGJ and STP. The combination StEin inputs and track outputs work pretty much the same as it was formally at the MX9. The MX9 had a main section which controls HLU and short detection. Only the occupancy is controlled individually. The same can be done here on the StEin.

The StEin does not have that fixed coupling between the input and track output connections. It can be configured an any way. The CSV configuration files give a lot of possibilities. I hope requires SW and documentation for it will be published, currently it is only announces which does not mean anything in the ZIMO world.

ZIMO proposes reflection light barriers, this introduces some similarities to Indusi PZB and the detectors in ETCS.

Already the real train wolrld has a lot of issues arount point detectors. Every model railroader has had bad experiences with reed contact and opto sensors. They are known to be unreliable and work poor. ZIMO currently tries to use reflection sensors. They have problems to detect cars and the gap between cars delivers a free signal. All the optic stuff is often challenged by dirt or loose track bed material.

For many years current sensors have shown proven reliability. So I recommend to use them especially as they are cheap as well. the required circuit can be built for less than one Euro.

Prinzipschaltung des Besetztmelders

Der Besetztmelder auf Stromfühler Basis nutzt den Spannungsabfall an den Dioden. Der 100Ohm Widerstand begrenzt den Strom durch die OK LED falls sehr hohe Ströme durch die Dioden Laufen. Am Ausgang des OK ist ein Transistor der bei Besetztmeldung an den StEin weitergibt. Die weitere Schaltung 100k und 100nF bilden mit dem FET einen Filter gegen Störspitzen und ermöglichet höhere Ströme am Melder falls man das für andere Zwecke als den StEin Eingang verwenden will.

Der Melder, er kann bei 16V etwa 22k Widerstände am Gleis erkennen, falls das zu empfindlich ist kann man die Dioden mit einem 100Ohm Widerstand oder kleiner überbrücken, dadurch sinkt die Empfindlichkeit.

 

The current sensor used the voltage drop on 2 diodes. The 100 ohms resistor limits the current through the LED. The output of teh OK is already the sensor. Here the 10k resistor and 100nF capacitor builds w filter with the FET to eliminate noise. That output is wired to the StEin Sensor input.

The circuit detects a 22K resistor at 16V track voltage. If that is to sensitive a 100 ohms resistir across teh diodes makes the circuit less sensitive.

Verkabelung Melder Platinen

Das Flachband Kabel vom Pfostenstecker am StEin Modul rechts läuft nach unten zu den Schraubklemmen auf der Melderplatine. Diese AMW Melderplatine kann jeden StEin Ausgang auf bis zu 4 Besetztmelder aufteilen. Das ermöglicht bis zu 32 Gleisabschnitte, der StEin hat aber nur 16 Eingänge das muß man also mit etwas Vorausplanung machen. Für Weichenstraßen braucht's meist keinen extra Melder und so "gewinnt" man freie Eingänge am StEin.

  The belt cable from the StEin connector runs down to the sensor clamps to connect the external occupancy detectors. With this board it allows up to 32 sensors. As the StEin module has only 16 input lines it requires some planning to used that correctly. For example a turnout section does not need an external sensor so one input line is gained back.

Weichen / Zubehör

Turnouts / Auxiliary Devices

Verkabelung Weichenanschluß Platine

Das Flachband Kabel vom Pfostenstecker am StEin Modul rechts läuft kurz geführt zu der Anschlußplatine oberhalb des Moduls. Die Weichenanschluß Platine verteilt die (+) Versorgung und legt die einzelnen Pole auf die Schraubklemmen.

  The belt cable runs from the StEin connector to the turnout board. It distributes the (+) to all connectors.

I2C Zubehör

I2C Devices

Das StEin Modul hat an der rechten Seite eine 4 polige Klemme die mit I2C Zubehör beschriftet ist. I2C ist eine Entwicklung aus dem TV Bereich aus den 1970'er Jahren. Über diese Verbindung kann man einfach und schnell mit wenigen Leitungen Ergänzungen betreiben. Die Bausteine haben eine gewisse Eigenintelligenz  oder erfüllen Basisaufgaben autonom. Solche Funktionen sind Motoransteuerung, LED Ansteuerung, Lautstärkenregelung und vieles mehr. Es ist noch unbekannt wozu ZIMO diesen Anschluß benutzen wird. Bisher bekannt ist die bereits angekündigte ICA Platine um 8 oder 16 LEDs für Lichtsignale zu betreiben.

  The StEin module offers a I2C interface. ZIMO has announced a ICA extension to connect LED based signals. The I2C bus is a development from the 1970'ies to extend processor signals. it is easy to design just 4 wires including power.

I2C Anschluß

Es ist wesentlich zu verstehen, daß zur Funktion eines I2C Chips auf einem Modul die passende Ansteuerung durch das StEin Modul oder was auch immer nötig ist. Die I2C Chips selbst tun ohne für sie passende Befehle nichts sinnvolles.

  The extension chips have a specific function but do nothing unless they receive specific commands.

32 fach I2C LED Platine Prototyp

 Daher habe ich für die geplante LED Platine einen zur ICA Platine kompatiblen LED Treiber gewählt. Die Mehrfunktionen die meine I2C Platine kann wird das StEin Modul nicht ausnützen können dazu wird man wohl eine andere Ansteuerung brauchen. Ansonsten ist verhält sich die Platine wie zwei ICA Platinen.

  I have designed an expansion board compatible with the ZIMO ICA design. My board offers a better chip has more I/Os and 2 voltage regulators on the board.

Stromversorgung

Power Supply

Das StEin Modul wird im Regelfall über 2 DC Versorgungen gespeist. Eine für das Schienensignal, üblicherweise vom MX10 aus und eine weitere Versorgung für die Zubehörartikel am StEinV. Ich empfehle dringendst auch die StEinG Module mit einer Zubehörversorgung auszurüsten.

Die Verkabelung zu den StEin Modulen sollte mit großen Reserven im Leiterquerschnitt gewählt werden. Zu dünne Versorgungsleitungen sind eine Garantie für Ärger im Betrieb. Im Zweifel immer zur nächst dickeren Drahtstärke greifen. Ein StEin Modul kann 10A an die Gleise liefern. Der Drahtrechner rechts oben auf dieser WEB Seite liefert deutliche Zahlen. 10A bei 10m Entfernung also 20m für hin und zurück ergeben bei 0,5mm Drahtquerschnitt, ein recht beliebter bereits "dicker" Kabel Typ bei Modellbahnern, einen Spannungsabfall von 6V. Ein Wechsel auf 2,5mm2 verbessert die Situation auf 1,2V Verlust 4mm2 hat 0,76V Verlust auf der Zuleitung.

Im realen Einsatz hat man selten mit dahinplätschernden Stromverbrauch zu tun. In der Realität hat man durch diverse Betriebsvorgänge die auch Kurzschlüsse berücksichtigen an Weichenherzen odglm. kurze Stromspitzen von 30-50A die Leitungslängen sind auch meist keine 10m sondern schnell einmal 20-30m selbst bei kompakten Zimmeranlagen.

Daher neben ausreichender Querschnitte die Versorgung und die Masse sternförmig zu den StEin Modulen führen. Man kann durchaus mehrere StEine gemeinsam versorgen die nahe zusammen stehen. Die nächste Gruppe 2m weiter solle aber unbedingt eine eigene Versorgungsleitung bekommen. Man vermeidet daß die Spannungsabfälle auf der Versorgungsleitung die Verbraucher gegenseitig stören.

 

The StEin has 2 DC power input lines on a 3 way connector on the left side. Usually the MX10 provides DC power for track signal generation. The second one is for accessories devices. I strobly recommend to power both the StEinV and the StEinG with accessory power!

Power cabling should be thick with spare capacity. Too thin power cables guarantee troubles in operation. If you are unsure that the thicker cable! A StEin can deliver up to 10A over all track outputs. the ire calculator see link on top of this page gives you details. 10A on a 10m distance this is 20m wires, with 0,52 diameter which is a very popular cable size for many model railroaders calculates to 6V voltage drop. Chenging to 2,5mm2 cable gets it down to 1,2V or at 4mm2 it has 0,76V voltage drop.

In real live there is no constant current drain. It is quite ofteh that you need short time periods with more current especially on shortcuts. This requres current up to 20-50A. Wire distances easily get easily longer than 10 meters so the Situation might be even worse than this calculations.

So generally speaking use thick wires for base wiring. 2,5mm2 should be the minimum. Next power should be distributed in a star architecture. If there are some modules grouped you can power them over the same line bit the next group 2m away should have their own power cabling. This avoids that current from one StEin causes voltage drops for another module.

Zubehör Versorgung

Accessory Device Power

Die Zubehör Versorgung dient Ursächlich zum Betreiben der Weichen und Signale. Meine Empfehlung ist diese immer anzuschließen und den Jumper links unten auf Zubehör zu stellen.

Beim Start des Systems startet das MX10 zunächst selbst, und schaltet dann nach und nach die verschiedenen Versorgungsspannungen ein. Das StEin Modul benötigt zum Starten selbst sehr viel Strom deutlich über 1A für etwa 500-1000mS. Nach einigen Sekunden sind die Kondensatoren geladen und das Hochfahren des Moduls weitgehend erledigt. Der Eigen-Stromverbrauch des Moduls sinkt ab auf 200mA bis 500mA. Das StEin hat jede Menge LEDs und der Prozessor ist sehr Leistungsstark und braucht auch einiges am Energie.

Beim Energiemanagement gibt es nun 2 Fronten: zunächst das schwerer zu erfassende Starten des Moduls und dann der Grundstromverbrauch im Betrieb.

Befassen wir uns zunächst mit den 200-500mA Dauerverbrauch die sind nicht viel aber bei 10 StEinen erreicht das bereits 5A Verbrauch, also annähernd die Hälfte der Versorgungskapazität eines MX10. Jetzt wird zwar der Modellbahnraum beheizt, es blinkt und leuchtet allerhand Gerätschaft herum es fährt aber noch kein Zug! Daher meine Empfehlung den Strom zum Betreiben der Basisfunktion des StEin Moduls nicht aus dem "teuren" MX10 Stromausgang abzudecken sondern dafür ein billiges externes Schaltnetzteil verwenden das am Zubehörversorgungseingang des StEin angeschlossen wird.

Die schwierigere zu beschreibende Situation beim Starten der Anlage verschlimmert die zuvor beschriebenen Problemfelder. Beim Start des StEin braucht dieses locker 1A oder mehr. Die Spannungsversorgungen sind aber noch nicht wirklich Stabil hochgefahren. Das StEin versucht nun irgendwoher Energie zu bekommen. Wenn's nicht anders geht über das CAN Bus Kabel. Da sind auch Masse und 30V drin. die CAN Bus Litzen haben 0,01 Querschnitt bei 20m Länge und 1A kommt da hinten nix mehr raus. Praktische Versuche von Anlageneignern die das nicht berücksichtigt haben hatten ab etwa 5 StEinen gelegentliche Startprobleme bei 10 Steinen gibt's eine Garantie für Fehlfunktionen. Abhilfe: zusätzliche CAN Bus Speisung oder die StEin Module sauber frühzeitig fremd versorgen. Das soll heißen die Zubehörnetzteile sollen zumindest 1-2 Sekunden BEVOR das MX10 die Spannungen einschaltet die StEine versorgen. Das geschieht faktisch automatisch wenn man alle Netzgeräte in etwa gleichzeitig einschaltet. Das MX10 ist eine Schnarchnase und braucht ohnehin etliche Sekunden bis es selbst hochgefahren ist um dann die Versorgung nach draußen einzuschalten.

 

The accessory power is primarily used to drive signals and turnouts. I recommend to use the jumper on the left side of the StEin in upward accessory position.

On startup of your layout the MX10 boots up, later in the process it powers up its output connections. The StEin module requires extreemly high current to power up. Usually around 1A fro 500ms to 1 second. After the some seconds the buffer capacitors are loaded and the module is ready for operation, the power requirement drops to about 200mA to 500mA depending what the StEin module has to do. The module has a strong processor and a lot of LEDs which require some current.

For power management there are 2 separate situations. Normal operation and the power up time frame.

First of all lets look on the normal operation with usually 200-500mA. This calculates based on 10 StEin modules to 5A power requirement in standby mode. The layout room is now warmed up the StEin modules have some LEDs on but nothing else happens and this requires already about half of the normal MX10 current capabilities. This is the reason why I recommend to power the StEin modules themselves via the accessory power side. Any switching power supply is cheaper than the MX10 track power.

A bit more complex is the situation on power up. The StEin requires at least 1A. The problem here all power supplies are starting up as well. Generally speaking all power lines are not stabile at this point. Soi the StEin modules try to drain power from wherever they can get energy. If there is only CAN Bus cable available it tries to run from that. CAN Bus is one of the first connections the MX10 powers up on starup. The cables have 0,01 diameter on a 20m cable close to nothing is delivered to the starting StEin. Experiences on a layout wit 5 stEin modules shows random startup problems, with 10 StEin modules there is a guarantee for hanging StEin modules. A good way out of this is to install CAN Bus power modules. Or to power the StEin modules via accessory power supply. It is only necessary that the power starts here some seconds before the MX10 finishes booting. So if you power up the layout within several seconds or via a common power switch you are fine. The StEin starts up and is ready when the MX10 turns on power on CAN Bus and DC power output.

CAN Bus

CAN Bus

Die StEin Module haben 8 polige RJ45 Stecker, das alte ZIMO System hat RJ12 bzw. RJ11-6/6 6-polig benutzt. Die zwei zusätzlichen Leiter im Kabel führen das DCC Signal das das MX10 hier liefert. Damit erzeugen die StEin Module einigermaßen synchron zum MX10 das Gleissignal. Kleine Differenzen sollten nicht all zu viel Ärger bereiten.

In der Praxis hat sich herausgestellt, daß Störungen am Kabel durchaus bemerkbare Unterscheide am Gleis zur Folge haben. Das verursacht fortlaufende Kurzschlüsse der Gleisausgänge am N-Gleis zwischen den unterschiedlichen StEinen. Daher nochmals der dringende Rat entgegen der ZIMO Anleitung zwischen 2 StEin Modulen sowohl P als auch N Schienen zu trennen.

Ein großes Problem im Anlagenbetrieb wird ausgelöst wenn man das CAN Bus Kabel bei der Fehlersucher zur Einschränkung der CAN Bus Teilnehmer abzieht. Dadurch verliert der StEin dahinter sein Gleissignal und weiß nicht mehr weiter. Als Folge schaltet er die Ausgänge ab, zeigt das aber nicht wirklich deutlich an. Die CAN Bus LED links am Modul zwischen den RJ45 Buchsen leuchtet anders. Die Ausgänge sind ganz normal rot - also HLU Halt es scheint so eher alles ganz in Ordnung. Ist es bei Weitem nicht! Durch die Schutzdioden der Endstufen FETs gelangt jetzt extrem hoher Strom von Hinten von der N Schiene die, wenn keine Trennung geschnitten ist zum Nachbar StEin, in das StEin Modul hinein. Über die Masseverbindung läuft der Strom zurück zum MX10. Der Fehler ist so gewaltig, daß sich die Gleise stark erwärmen! Man sieht am MX10 8A Stromverbrauch. Je nach Anlagenverkabelung schaltet dann das MX10 die Versorgung aus. Die Ausgangs LEDs am StEin haben keinerlei Aussage was am Ausgang raus kommt, in so einem Fehlerfall sollten sie rot blinken oder was auch immer, damit der Anwender angeregt wird der Sache nachzugehen.

 

  The StEin module have a 8 way RJ45 connector, the traditional ZIMO CAN Bus has 6 way RJ11 or RJ12-6/6 connectors. The 2 extra lines in the new cable carry the DCC time signal without power. It is required to synchronize the track signal generation in the StEin modules. Small timing differences should not harm the system.

Real live layouts have proven that there is a source for a lot of troubles. There are differences in the track. it causes continuously micro shortcuts. So I recommend against ZIMOs design rules to cut both track sides on the border between 2 StEin modules. In other words there should be no connection on P as well as on N line.

Another huge problem is caused when you disconnect the can bus cable just to segment the layout to diagnose problems. This interrupts the DCC signal to the StEin modules behind the interrupt. They go into fault mode and turn off the track power. Unfortunately the StEin module does not show that on the track LEDs. They show red now which means HLU halt. Seems all is OK, but it is not the outputs are turned off - which is good, we have lost the DCC time signal. Here comes the problem: if N track is connected to a neighbor StEin current comes now from the track through the protector diodes in the driver FETs into the disconnected StEin module. Via the GND side the circuit is closed and that StEin drains easily up to 8A. Depending on the number of StEin modules the MX10 goes in over current mode. I would expect that the StEin shows blinking red track LEDs to show the fault situation. Currently only the CAN Bus LED between the RJ45 connectors give a hint that there is a problem.

Trennung der Stein versorgten Gleisanlagen

Konfiguration Spreadsheeds

Configuration Spreadsheeds

Diese werden sich wohl als ausgeprägte Minesweeper Teppiche herausstellen. Da es darüber kaum belastbare Info gibt, nur ein paar bunte screenshots in der Doku, wird diese nach Abbüßen der ZIMO-Sünden nachgetragen werden.

Da das StEin Modul sehr viel kann, muß das irgendwie konfiguriert werden. Das sollen CSV Dateien machen die man mit Excel erzeugt. Die Konfigurationsdateien können Schaltzeiten der Weichen oder Besetztmelder Eingangs Zuordnungen definieren. Sinnvoll wäre ein PC Tool oder zumindest eine Unterstützung im Excel über Makros um die vielen Parameter nicht händisch tippen zu müssen.

Die Alternative die Funktionen über einen CV Mechanismus zu lösen führt schnell zu totaler Unübersichtlichkeit. Auch hier bräuchte man ein PC Programm, also eine Schwachstelle bei ZIMO. 

 

  This is going to generate a thick minesweeper carpet for all users. Currently there is close to no information available, only some colorful screenshots with no details about it. I will extend this section as soon as I have more info.

The complex internal features require a configuration mechanism. The CSV files should do this. EXCEL is use d to maintain the data and then export it as CSV file to import it into the StEin. A good PC program could be an alternative or at least some EXCEL macros to write the tables. Currently all data needs to be typed manually.

The alternative to do this via CVs on a cab leads immediately to chaos as it would be several thousand CVs. It would require a PC program as well, a very weak point in the ZIMO world.

 
 

 

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