Simpel DCC Booster

-- ab 20,00 € plus Schaltnetzteil --

Vorläufige Beschreibung

Das ist ein Eigenbau-Booster, der möglichst einfach aber vielseitig verwendet werden kann. Als Endstufe habe ich den leistungsstarken BTS7960 verwendet, der fast keinen Spannungsabfall unter Belastung hat. Die digitale Gleisspannung entspricht fast der Eingangsspannung vom Netzteil .

1. Der Booster sollte nicht gemeinsam mit einer Zentrale am gleichen Gleis verwendet werden. Zwischen Zentrale und Boosterkreis entstehen kurze, bis zu 3 Mikrosekunden lange Kurzschlüsse beim Überfahren der Trennstellen. Ich weiß nicht, ob das jede Endstufe einer Zentrale verträgt, und das kann auch die Kurzschlussekennung auslösen.
Meine Simpel DCC Zentrale hat das auch nach längeren Versuchen mit 19V Gleisspannung überlebt.
Bitte selber entscheiden.
Ich rate aber davon ab. Habe nicht die Fachkennrisse das zu beurteilen.

1.1 Die Zentrale Gleis nur am Booster DCC In anschließen.
Das hat den Vorteil, dass die Zentrale vor Störungen vom Booster und Gleis durch die galvanische Tennung geschützt ist. Die Zentrale braucht dann nur ein schwaches Netzteil z. B. 500mA 12 Volt
Ich vermute das die Booster nicht nur das DCC Protokoll verstehen?

2. Für die Booster und auch meine DCC Zentrale habe ich RailCom ermöglicht. Booster macht eine Kopie von der Zentrale    Das habe ich mangels Hardware nicht getestet.
Würde mich wundern wenn das ohne zu testen funktioniert.

3. Die Gleisspannungen der Booster-Kreise sollte bestmöglich angepasst sein, um einen Potenzialausgleich (Stromfluss) an den Trennstellen zu vermeiden. Am besten für alle Booster gleiche Schaltnetzteile verwenden-

4. Die Zentrale und alle Booster müssen in übereinstimmende Phasengleichheit angeschlossen werden. Es kommt sonst beim Überfahen zum Kurzschluss an den Trennstellen. Dannn den Booster DCC IN oder Gleisanschluss M+ M- tauschen.

5. Verwenden Sie ein Schaltnetzteil mit Kurzschlussschutz aus vertrauensvoller Quelle. Kurzschlussschutz ist normal, Standard. Als erstes soll immer der Booster abschalten.

6. Der Booster kann mehr als 10 Ampere liefern. Ich habe die Einstellung der Kurzschlusskennung nur bis 7,5 Ampere vorgesehen. Ich kann aber ohne Kalibrierung, keine genaue Vorgabe einprogrammieren. Daher bitte die Anleitung Kalibrieren und Kurzschlusseinstellen und meine Ampere-Empfehlungen beachten.

7. Der Hauptgrund ein Booster zu verwenden, ist ein der Spurweite angepasste Stromstärke Ampere bzw. Watt zu verwenden. Mann könnte eine große Spur N MOBA Anlage z. B. mit 10 Ampere versorgen. Die würden dann bei einem Kurzschluss sehr große Wärme erzeugen. z. B. 16 Volt * 10A = 160 Watt. Zum Vergleich, schon eine 5 Watt Glühbirne können Sie nach kurzer Zeit nicht mehr anfassen. Es gibt eventuell Zentralen oder Booster mit ausgeklügelter Kurzschlusserkennung, aber eine MOBA Anlage kennt sehr viele Betriebszustände, welche die Wirkungsweise vermutlich Grenzen setzt. Man überlässt dem Anwender durch umfangreiche Einstellmöglichkeiten die Verantwortung. Es ist auch so, dass immer darauf hingewiesen wird, die MOBA Anlage nicht unbeaufsichtigt laufen zu lassen.

8. Das soll natürlich auch für meine DCC Projekt gelten! Daher aufpassen und auf die Sicherheit achten.

9. Ich stelle die Software in meiner MOBA Verwaltung kostenlos zur privaten Anwendung zur verfügung.

10. Senden Sie eine E-Mail, falls Sie Fragen haben, oder ich Fehler beheben soll.

Wichtig:
Achten Sie darauf, dass die Booster und Zentrale phasengleich angeschlossen sind!
Auf den Plan ist das für meien Zentrale / Booster Rot +/Schwarz - richtig verkabelt.

Falls an der Trennstelle ein Kurzschluß enteht, dass Gleiskabel Zentrale oder Booster Rot/Schwarz wechsel, oder DCC IN.

Bedienung und LED-Anzeige:

Taster: Kurz Drücken Booster AUS/AN

LED An/Aus; Booster bereit LED AN

LED Pt PoM; Ab ca. 2 Ampere verbrauch, geht LED AN

Zwei LEDs DCC IN: LEDs An DCC IN ist aktiv.

Bei Überstrom z. B. 3,8 Ampere (einstellbar) schaltet der Booster ab. Die LED An/Aus geht aus, die Rote AN.

Kann nur mit einem kurzen Tastendruck, wieder eingeschaltet werden.
Oder wäre eine Zeitsteuerung z. B. 10 Secunden besser. ???

Ich habe den Booster in Rahmen meiner Möglichkeiten erfolgreich getestet. Die 5V Versorgung soll über das 5 V Step Down Modul oder extern gemacht werden.

Nicht dauerhaft die Spannung aus dem USB Port, vom Rechner verwenden.
Nur für die Einstellungen der Kurzschlusskenng.

DCC IN

Zum nächstem Booster
oder Schaltdecoder usw.

Falls Sie die 4,8 bis 5V über dem Potentiometer einstellen, drehen Sie das Poti knapp 1/4 Umdrehung nach links, bevor Sie das Modul (ohne NANO/BTS7960) aufstecken. Ich habe einen sehr kleinen Schlitzschrauber verwendet. Das ist nichts für Grobmotoriker!

Oben links auf der Platine an 5V GND oder am Modul können Sie die Spannung messen.

15.08.2023:

Ich habe den Booster auf meiner kleinem Teststrecke getestet. Die Lok fährt ohne Problen und Funkenbildung über die Trennstellen der Boosterkreisen.

Bei Dreileiter, rot
an den Mittelleiter

BTS

+

BTS

+

Funktionstest:
Die Booster sind Identisch aufgebaut
Platine V3 und V4 mit Kabelbrücken modifiziert! Neue Version ab 10-2023
Messwerte mit sehr billigen Multimeter gemessen!

Booster Stromversorgung eins und zwei 19,6 und 19.4 Volt 3,4 und 4.6 Ampere.
Die Spannung ist nur zum Testen mit einer HO Lok so hoch.

Gleichstromanteil ohne Railcom ca. 0,02 Volt
Gleichstromanteil mit Railcom ca. 0,20 und 0,90 Volt

Beim überfahren der Trennstelle, kann ich kein erhöhten Stromanstieg messen.
Beim Auffahren in ein abschalten Boosterkreis, bleib die Lok wie erwartet hinter bzw auf der Trennstelle ohne Kurzschluss stehen.
Daher kann eine Lok auch mal auf der Trennstelle längere Zeit stehnbleiben, ohne ein Kurzschluss auszulösen.

Warum die zwei Booster im RailCom - Betrieb abweichende Gleichstrom Werte zeigen, weiß ich nicht. Eventuell sind die sehr kostengünstigen 6N137 aus China daran beteiligt. Im Datenblatt wird ein 1 µF Kondensator an VCC empfohlen. Bei der nächsten Platine werde ich das Berücksichtigen. Ich empfehle RailCom in der Zentrale auszuschalten, falls das nicht gebraucht wird.

Das Potentiometer ab V6 ist optional für besser Sensorwerte.
Vorab auf 1 K Ohm einstellen.
Es kann auch wie bis Bis V5 üblich. ein 1k Ohm Widerstand verbaut werden.

Test 15V

Test 19V

Test 19V

Die Kurzschlusserkennung kann nach den nächsten Update, 1.10.2023 in der Moba-Verwaltung für die Zentrale und Booster eingestellt werden.
Die Anleitung wird aus der MOBA Verwaltung verlinkt werden.
Ich empfehle die 100mA kleiner als den Output vom Schaltnetzteil einzustellen.

Ich habe die Platine nochmal überarbeitet.

1. Leiterbahn für die H Brückenansteuerung ergänzt.
2. Zwei Enable Widerstände für die Optokoppler entfernt
3. Optional zwei 0,1 µF Kondensatoren für die zwei 6N137 nach Datenblattempfehlen.
4. Der 1K Ohm Sensorwiderstand kann durch ein Potentiometer ersetzt werden.
    -- Damit kann der BTS7960 Stromsensor etwas besser angepasst werden. ---
5. Lötjumper JP1 VIN GND durch Steckjumper ersetzt.
6. Einige kleine Layout- Änderungen.

Ich werde noch einen aktuelle Bestückungsliste und ein Plan erstellen, falls jemand daran Interesse Zeigt.

Die Kosten für den Booster (9.2023) inklusive Versand, werden wohl mit Netzteil bei 35 bis 60€ sein.
Die Preise habe ich bei EBay als Anhaltspunkt ermittelt! Ich verkaufe keine Bauteile

Eventuell haben Sie noch ein 19 V Netzteil vom Laptop über. Mit ein 10A Brückengleichrichter kann die Spannung um ca. 1,4 Volt abgesenkt werden.
Sie können so den Booster (ca. 17V Gleisspannung Spur HO) mit geringen Kosten testen.

BTS 7960 7,00€ Bestellen Sie nur mit den Platinenaufdruck + - und zwei metallfarbenen Schrauben.
https://www.ebay.de/itm/265769403620?hash=item3de11744e4:g:W~oAAOSwWCRixluR
NANO328 5,00€
https://www.ebay.de/itm/266402923368?hash=item3e06da0368:g:-wIAAOSw6sZk-TZK
Platine 3,00€
Optional 5Volt Spannungsregler
Step Down Power Module 2,00€ oder 5 Stück 5,50€
https://www.ebay.de/itm/263551040512?hash=item3d5cddbc00:g:UhYAAOSwMc9hMIgd

Die Kleinteile sind, falls man nur einen Booster oder Zentrale baut, durch die Versandgebühren (10 Teile = 10€) recht hoch.
Man hat dann sehr viele Teile über, oder kann weitere Booster für 18€ plus Netzteile bauen.

Netzteil 12 bis 20 Volt 30,00 bis 40,00 € aus vertrauenswürdiger Quelle.
Spannung einstellbar:
https://www.reichelt.de/netzteile-universal-c4948.html?

https://www.reichelt.de/universalnetzteil-notebook-90-w-logilink-pa0215-p348766.html?&trstct=pol_1&nbc=1

Man bekommt die auch z. B. bei China-EBay günstiger. Bitte machen Sie das nur wen Sie sich sehr gut auskennen.
Ich kann sonst nur davon abraten.

BTS 7960 mit Kuhlkörper

Die Bauhöhe mit Kühler und ISP Pinne ist ca. 6cm Der Kühlkorper 2,3 cm ist bis 4A vermutlich nicht zwingen erfoderkich.

Falls Sie Stromfühler - Rückmelder mit Diodentechnik verwenden Gleisspannung + 1 Volt und einen Brückengleichrichter in die Zuleitungen zu den Gleisen ohne Meldeanschlüssen in Reihe schalten.

Nur Gleichstrom verwenden!

Achtung:
Modul ohne aufgesteckten NANO und BTS7960 auf 4,8 bis 5V einstellen. Jumper JP1 verbinden, damit der gemeinsame GND hergestellt ist.

PT PoM für Zentrale gedacht

Es kann sein, dass der Sensor im MOBA Betrieb zu empfindlich abschaltet. Erhöhen Sie den Wert dann schrittweise um 200mA. Die Booster-Abschaltung sollte schneller als das Schaltnetzteil reagieren, aber auch die gewünschten Ampere liefern. Ein Schaltnetzteil liefert meistens sehr kurz sehr viel mehr Ampere als die Nennleistung. Daher kann es sein, dass ein 3 Ampere Schaltnetzteil auch bei 4 Ampere noch auslöst. Dennoch sollten Sie sich an die Nennleistung orientieren. Die Kabeldurchmesser müssen der Stromstärke entsprechend dimensioniert sein. Testen Sie auch mal an einer weit entfernten Stelle von der Stromeinspeisung oder an den Rückmeldegleisen.

Falls Sie Fragen haben, senden Sie eine E-Mail, ich kann dann auch abschätzen, ob sich der Aufwand lohnt, die Anleitung zu ergänzen. 

Ich habe den BTS7960 versuchsweise direkt mit den Optokopplern angesteuert. Die Kurzschlusszeit hat sich dadurch auf ca. 2 Mikosekunden halbiert. Die Platine V6 ist aber dafür nicht vorgesehen. Es müsste eine spezielle Boosterplatine gefertigt werden.
Eine ander Möglchkeit wäre, den Booster direkt am Signalausgang der Zentrale anzuschließen.

Ab 06.10.2023

Die 5V ca. 50mA kann auch extern an 5V/GND oder USB eingespeist werden.
Biite nicht den USB Port vom PC dauerhaft verwenden.

Aktuelle Bilder vom Booster

10-2023

Kehrschleifen
Booster

Kehrschleifenbooster:

Es müsste doch mit geringen Mitteln, möglich sein.
; Einen Kehrschleifenbooster zu programmieren.

wenn der Booster an den Trennstellen einen Kurzschluss erkennt, steuert er zwei Relais an, welche den Gleisanschlüssen zwischen den Trennstellen umpolt. Die eigentliche Problematik ist einen echten Kurzschluss auszufiltern. Aber ich denke, dass lässt sich Programmiertechnisch lösen.
; Aber oft tauchen dann Probleme auf, die man nicht erwartet.

Die aktuelle Zentrale/Booster-Platine hat schon den Anschluss für das Relais.

Zusatzkosten zum Booster:
2 monostabile 5V Relais ab
3,00 € inklusive Versand

DCC Zentrale oder Booster

0,5 bis 7,5 Ampere
8 bis 22 Volt

Booster
Gleis

5 Volt

+ Netzteil

IN1 Relais

Zentrale Gleis IN

Die Booster HEX BoosterOptokoppler.hex kann versuchsweise auch als Kehrschleifen-Booster verwendet werden.
Verwenden Sie kein überdimensioniertes Netzteil. Je weniger Ampere Watt, um so geringer die Funkenbildung!


Kurzschlusskennung für Kehrschleife ca. 0,5 ms.
Kurzschlusszeit einstellbar ab. 2 ms (Wert 10)

Relais wie auf dem Bild
GND -   GND
    5V -   VCC
   IN1 -   IN1+IN2    Die müssen synchron Schalten!
anschließen.

Der Widerstand R6 muss verbaut sein!
Als Widerstand R6 (220) kann besser ein 150 bis 160 Ohm (ca.33mA) verwend werden. Schneller Schalten
Um die Kurzschlusskennung besser anzupassen, ist eine Timereinstellung vorgesehen.
Der definiert die Zeit zwischen Kehrschleifenkurzschluss und echten Kurzschluss.
Es muss sicher gestellt sein, dass der Booster bei einem echten Kurzschluss schneller abschaltet als das Netzteil.

Zum Einstellen des Booster, die MOBA Verwaltung nur für den Booster starten. Über eine USB Verbindung kann dann der Booster eingerichtet werden. Mehr dazu, falls Anwender Fragen haben.

Timerwerte kleiner 10, können Funktionsstörungen auslösen!

Als nächstes, wenn die HO Signale abgeschlossen sind, versuche ich den Booster zusammen mit meiner Zentrale gemeinsam am Gleis zu betreiben.Ich verzichte auf die Optokoppler, so dass die Zentrale und die Booster synchron laufen. Dann soll auch noch ein Kurzschlussmelder zur Zentrale möglich werden. So kann die gesamten Gleisspannungen abgeschaltet werden. 

Booster bekommen 5V von der Zentrale

Oder die Zentrale nur für Zubehördecoder verwenden

USB
Rocrail