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StEin - Stationäres Einrichtungs Modul
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StEin - Stationary Equipment module
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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. |
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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. |
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Hauptfunktion Besetztmelder und Weichen
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StEin - Stationary Equipment module
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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.
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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
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Occupancy Dedcetor
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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.
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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.
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Trennung der Stein versorgten Gleisanlagen
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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!
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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.
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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.
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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
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Section Wireing
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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.
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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.
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RailCom
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RailCom
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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.
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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.
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Weichen Funktion
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Turnout Driver
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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.
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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. |
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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.
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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
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Power Supply
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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.
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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! |
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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
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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.
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Besetztmelder
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Occupancy Detector
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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.
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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.
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Melder Eingang rechts unten
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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.
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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.
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Prinzipschaltung des Besetztmelders
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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.
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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.
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Verkabelung Melder Platinen
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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.
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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
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Turnouts / Auxiliary Devices
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Verkabelung Weichenanschluß Platine
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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.
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The belt cable runs
from the StEin connector to the turnout board. It distributes the (+) to
all connectors. |
I2C Zubehör
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I2C Devices
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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.
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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. |
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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.
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The extension chips
have a specific function but do nothing unless they receive specific
commands. |
32 fach I2C LED Platine Prototyp
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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.
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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
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Power Supply
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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.
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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.
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Zubehör Versorgung
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Accessory Device Power
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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.
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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.
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CAN Bus
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CAN Bus
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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.
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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.
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Trennung der Stein versorgten Gleisanlagen
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Konfiguration Spreadsheeds
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Configuration Spreadsheeds
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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.
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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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