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Universeller LED-Dekoder

Diese Seite beschreibt den Bau einer Platine, mit der LEDs oder auch Glühbirnchen mit verschiedenen Lichtmustern angesteuert werden können. Die Platine hat eine Dekoder-Funktion und kann mit Motorola- oder DCC-Befehlen angesprochen werden. Die Lichtfunktion ist dabei abhängig von der Firmware des PIC.
 
Die hier beschriebene Platinen-Version ist die V1.xx (Platinenfarbe = Grün). Informationen zur V2.00 (Platinenfarbe = Blau) finden sie noch arrowhier

Anschluss / Stückliste / Download / Variations-Möglichkeiten / In Circuit Programmierung

 
LED Universaldekoder V1.21

 
Will man mit den üblichen Dekodern Beleuchtungseffekte einschalten, so braucht man dazu bisher den Dekoder und die entsprechende Blinkschaltung. Beides habe ich jetzt in einen Effekt-Dekoder integriert. Das Ergebnis: weniger Bauteile, weniger Kabel, weniger Kommunikations-Probleme zwischen den verschiedenen Schaltungen, mehr Spaß:
 
dekoder (8K)

 
Dabei ist es gar nicht so weit hergeholt, die Blinkschaltung mit einem Digital-Befehl einschalten zu wollen. So wird auf den meisten (mir bekannten) Modellanlagen das Licht gar nicht geschaltet, die Lampen brennen dauernd oder werden bestenfalls alle zusammen ein- und ausgeschaltet. Aber in welcher Stadt wird die Häuserbeleuchtung über einen grossen Hauptschalter eingeschaltet? Dieser Dekoder bietet die Möglichkeit, mehrere LEDs oder auch Glühlämpchen direkt anzusteuern. Je nach PIC-Software gibt es dabei verschiedene Möglichkeiten, die Ausgänge zu schalten:
  1. Schalten: Ausgänge ein und ausschalten (an-aus, hell-dunkel..)
  2. Signal: Ansteuerung eines Signals (4-begriffig) inkl. Vorsignal (3-begriffig)
  3. Signal SBB: Ansteuerung eines SBB-Signals (4-begriffig) inkl. Vorsignal (4-begriffig)
  4. Blinken: Retten, Bergen, Löschen, aber auch Werbung, Baustelle usw.
  5. Kirmes: hier geht es rund, steigen Sie ein..
  6. Haus: Zimmerlicht geht zufällig an/aus
  7. Neon: Neonbeleuchtung flackert beim Einschalten, Schweißgerät
  8. Gaslaterne: Zündung einer Gaslaterne (wenn Neon mal zu modern ist...)
  9. Feuer: gibt Glut-Glimmen - gutes Geflacker, gerne gesehen!
  10. Ampel: Eine Ampel-Schaltung, die wohl viele Wüsche erfüllen dürfte!
  11. Schranke: Andreas-Kreuz bzw. Ampel mit Schranke (rot-weiß)
  12. Funktionsdekoder: Schalten von Funktionen in Fahrzeugen über die F-Tasten

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Anschluss

Beispielhaft habe ich hier 3 verschiedene Anwendungsfälle eingezeichnet:
 
anschluss (58K)

 
Fall 1: die Einzel-LED
Hier wird an einen Ausgang eine einzelne LED angeschlossen. Der richtige Vorwiderstand (Pfeil) muss ausgewählt werden, siehe hierzu Berechnung des Vorwiderstandes, wobei die Versorgungsspannung = 16 V ist. Bei Roter/Grüner/Gelber LED ergibt sich etwa 1.5 kOhm, bei Weißer/Blauer LED 3.3 kOhm (Richtwerte).
Fall 2: LED Reihenschaltung
Hier wird an einen Ausgang wird eine ganze Batterie von LEDs angeschlossen. Die maximal mögliche Anzahl von LEDs ergibt sich aus der Summe der LED-Spannungen, die kleiner der Versorgungsspannung von 16V bleiben muss, also z.B. 7 Stück Rot/Gelb/Grün (7 x 2V = 14V) oder 5 Stück Weiß/Blau (5 x 3V = 15V).
Der richtige Vorwiderstand (Pfeil) muss ausgewählt werden, siehe hierzu Berechnung des Vorwiderstandes, wobei die Versorgungsspannung = 16 V ist.
Fall 3: Glühlampe
Auch eine oder mehrere Glühlampen können angeschlossen werden. Handelt es sich um Glühbirnen, die eine Versorgungsspannung von 16V haben, so muss der Vorwiderstand (Pfeil) überbrückt werden (Drahtbrücke oder ein niederohmiger Widerstand, z.B. 47 Ohm).
Sollen Glühbirnen mit einer Versorgungsspannung kleiner 16V angeschlossen werden, ist dies durch Berechnung der richtigen Vorwiderstands (Pfeil) ebenfalls möglich. Die Berechnung erfolgt wie in Fall 1, siehe hierzu Berechnung des Vorwiderstandes bei LEDs. Bei Glühbirnen ist darauf zu achten, dass die Ströme 0.5A je Ausgang und 1A gesamt nicht überschreiten. Evtl. muss der Wert der Sicherung F1 erhöht werden (maximal 1A).

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Die Stückliste

arrow öffentlicher Warenkorb LED-Dekoder (inkl. PIC IC4 = 16F630, 1A Sicherung F1, 10x 1k5-Vorwiderstände für R1..R10, gewinkelter UND gerader Stiftleiste für X3) bei Reichelt
 
arrow Stückliste als CSV-File für den Import in "MyReichelt"
 
QtyPartsBezeichnungBezugBestellnummerPreisAnmerkung
1IC4Prozessor PIC 16F630, SO-14ReicheltPIC 16F630-I/SL1.50siehe 1)
Prozessor PIC 16F684, SO-14ReicheltPIC 16F630-I/SL1.90
1IC3Spannungsregler 78L05, SO-8ReicheltµA 78L05 SMD0.12
2IC2, IC5Treiber ULN2003, SO-16ReicheltULN 2003 AD SMD0.24
1D1Diode LL4148, SOD80ReicheltSMD 1N 41480.04
1G1Gleichrichter DF005ReicheltSMD DF 0050.17
10R1..R10Widerstand xkx R, 1206ReicheltSMD 1/4W xxxx0.10
1R11Widerstand 22 kR, 1206ReicheltSMD 1/4W 22k0.10
1R12Widerstand 10 kR, 1206ReicheltSMD 1/4W 10k0.10
2C1, C3Keramik-C 100nF, 1206ReicheltX7R-G1206 100N0.09
1C2Tantal 2.2uF, 20V, BReicheltSMD TAN.2,2/200.46
1F1SMD-Sicherung 0.25 A bis 2.0 Asiehe hier
1X1Stecksystem 2-polig, RM 3.5 mmReicheltAKL 182-020.18mit AKL 169-02
1X2Stiftleiste 1x2-polig, RM 2.54 mmReichelt(SL 1x40G 2,54) = 40-polig0.18optional
1X3Stiftleiste 1x11-polig gerade, RM 2.54 mmReichelt(SL 1x40G 2,54) = 40-polig0.18abschneiden,
beliebige
Kombinationen
möglich
Stiftleiste 1x11-polig gewinkelt, RM 2.54 mmReichelt(SL 1x40W 2,54) = 40-polig0.29
1X4Stiftleiste 2x3-polig, RM 2.54 mmReichelt(SL 2x40G 2,54) = 2x40-polig0.28
1SW1Taster 9313ReicheltTaster 93130.23
1LP1Platine ca. 26 mm x 45 mmHinweisPlatine "LED-Dekoder"3.00

(1) inzwischen gibt es einige Software-Projekte, für die ein PIC 16F684 bestückt werden muss. Bitte beachten Sie: eine Software für den 16F630 läuft nicht auf dem 16F684 und umgekehrt!

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Download

adobe Schaltplan, Bestückungsdruck
Layout für LED-Dekoder V1.1/V1.2

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Variationsmöglichkeiten

Die Dekoder-Hardware kann durch Verwendung von alternativer Firmware verschiedene Funktionen erfüllen. Für den Led-Dekoder gibt es die folgende Alternativ-Firmware:
 
siehe arrow Schalten
siehe arrow Ausfahr-Signal
siehe arrow SBB-Signal
siehe arrow Blinken
siehe arrow Kirmes
siehe arrow Haus
siehe arrow Neon
siehe arrow Gas
siehe arrow Feuer
siehe arrow Ampel
siehe arrow Schrankensteuerung
siehe arrow Funktionsdekoder

 
Ausserdem kann die Platine kann verkleinert werden, indem man den Gleichrichter-Teil mit Stecker und Sicherung abtrennt. Dies ist Sinnvoll, wenn man nur eine kleine Platine für Blinkeffekte ohne Dekoder-Funktion benötigt. Die Versorgungsspannung wird dann an X2 angelegt.
 
minimal (36K)

 
Für die Montage von Lichtsignalen stellte sich dann noch die Frage: wie am besten montieren?
Das Lichtsignal wird durch ein Loch in der Anlage gesteckt. Dieses Loch ist aber nicht gross genug, dass einen bereits montierter Stecker hindurch passen würde. Die Steckermontage unter der Anlagenplatte mittels Lötkolben ist hingegen praxisfremd.
Diese kleine Montage-Platine wird mit Schraubklemmen versehen, in denen die Anschlussdrähte festgeschraubt werden. Des Weiteren besitzt die Platine Montage-Löcher und kann somit festgeschraubt werden. Der LED-Dekoder wird hingegen mit einem (unschlagbar preiswerten) Pfostenstecker aufgesteckt, wobei sich je nach verwendeten Pfostensteckern (gerade / gewinkelt) verschiedene Variationsmöglichkeiten ergeben. Hier ein paar Beispiele:
 
ledadapter1_k (7K) ledadapter1_k (7K) ledadapter1_k (7K)
Montage 1: Platt
gewinkelte Stift- und Buchsenleiste
Montage 2: Winkel
gerade Stiftleiste am Dekoder
gewinkelte Buchsenleiste an der Montage-Platine
Montage 3: Sandwich
gerade Stift- und Buchsenleiste, wobei die Stiftleiste am Dekoder "nach unten" zeigt

 
Der LED-Dekoder kann jetzt sehr schnell ausgebaut werden (z.B. für ein Firmware-Update oder zur Fehlersuche), da sowohl die Digital-Spannung als auch die LEDs über Steckverbinder angeschlossen sind.
 
arrow öffentlicher Warenkorb LED-Montage (inkl. gerader und gewinkelter Buchse für X1) bei Reichelt
 
QtyPartsBezeichnungBezugBestellnummerPreisAnmerkung
1X1Buchsenleiste 1x11-polig gerade, RM 2.54 mmReichelt(BL 1X20G8 2,54) = 20-polig0.58abschneiden,
beliebige
Kombinationen
möglich
Buchsenleiste 1x11-polig gewinkelt, RM 2.54 mmReichelt(BL 1X20W 2,54) = 20-polig0.46
1X2Schraubklemme 1x11-polig, RM 3.5 mmReichelt2x AKL 059-04
1x AKL 059-03
2x 0.31
1x 0.23
ergibt 11-polig
1LP1Platine ca. 21 mm x 45 mmHinweisPlatine "LED-Montage"2.00 
4BuchsenDistanzstücke Innen-Ø 3.6 mm, 5 mmReicheltDK 5 mm0.05andere Längen möglich
4SchraubenHolzschrauben Flachkopf, z.B. 3 mm x 16 mmBaumarkt  auch Linsenkopf möglich

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In Circuit Programmierung

Über den 5-poligen Stecker X4 kann die
bestückte LED-Dekoder Platine programmiert werden.
 
siehe arrow PICs programmieren
LED-Dekoder Programmierstecker X4

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