Bouwinstructie stack modules

Basis board 'LocoNet-T LM311 centrale'

Basis board LocoNet-T LM311 centrale (vergroten)

Functionaliteit

Het basis board LocoNet-T LM311 centrale is een 4096-kanaals input en output device (een zg. Locobuffer) en kan daardoor met maximaal 256 16-kanaals LocoNet clients werken. Het is een LocoNet-T uitvoering. Dat betekent dat de LocoNet-bus stroom levert (12v) voor de aangesloten LocoNet accessoires (aan/uit te schakelen met een jumper J2). Deze module beschikt ook over een 15ma bus terminator (aan/uit te schakelen met een jumper J1). Het board kan worden voorzien van een stack board met 8 extra RJ12 LocoNet aansluitingen. Deze LocoNet centrale wordt met een USB kabel (niet meegeleverd) met de besturings-PC verbonden.

Te gebruiken met stack boards:

• Loconet hub
• Test & debug

Begrippen

• Stack modules: dit modulaire systeem om digitale modelspoorbanen te besturen. Stack modules is een geregistreerd handelsmerk.
   
• Basis board: een stack module basis board verzorgt het protocol van en naar de besturingscentrale en/of de PC (DCC-EX, DCC-decoder, LocoNet).
   
• Stack board: een stack module die op een basis board geplaatst kan worden en die de aansturing van de accessoires regelt (wissel, servo, ontkoppelaar, DC-output, sein, relais, baanuitlichting, sensoren, etc) of die de terugmeldingen van het spoor kan ontvangen (stroomdetectie, massadetectie, andere sensoren).
   
• Arduino IDE: dit is het programma (ontwikkelomgeving) waarmee je Arduino boards kunt programmeren in de programmeertaal C++.
   
• PCB: print circuit board, een printplaat voor elektronische onderdelen.
   
• Accessoires: daarmee bedoelen we de onderdelen van de modelspoorbaan die je wilt aansturen. Zoals bv wissels, servo's ontkoppelaars, DC-outputs, seinen, leds's, relais, pinnen, etc.
   
• Header: een rijtje female pinnen (2.54mm pitch).
   
• Pin header: een rijtje male pinnen (2.54mm pitch).
   
• Footprint: de voetafduk (afbakening) van een component op het PCB. Een footprint geeft vaak ook informatie over montagerichting, polariteit, etc.

Stuklijst

Controleer even of je alles compleet hebt:

PCB basis board Loconet centrale. Nano V3 ATmega328 mini-USB. Header 15P female (4). Header 2P male (3). IC LM311n. IC socket 8P. Jumpercap 2P 2.54mm (2). Led 3mm rood. RJ12 chassis (2). Schroefterm. KF301 2P 5.0mm. Transistor BC337. Transistor BC547 (2). Weerstand 10KΩ (2). Weerstand 150KΩ. Weerstand 220KΩ. Weerstand 22KΩ. Weerstand 47KΩ. Weerstand 47Ω. Weerstand 4K7Ω (2).

Codering weerstanden

Er bestaan 2 veel gebruikte versies van kleurcodering voor weerstanden. Je zult veelal beige of blauwe weerstanden tegenkomen:

Klik voor vergroten

Support

Mocht je ergens niet uitkomen of heb je nog vragen? Stuur dan een e-mail met je vraag naar stackmodules@ziggo.nl. Wellicht kunnen we je per e-mail helpen, of anders maken we een afspraak voor een telefoontje (ook beeldbellen) of een skype-meeting.

Volgorde montage

1. Let op: bij het monteren en solderen van elektronica, en dan mn chips (Nano's), gebruik je altijd een antistatisch polsbandje dat geaard is. Statische elektriciteit kan chips gemakkelijk onherstelbaar beschadigen.
    
2. Begin eerst met de kleinste en platste delen zoals weerstanden, diodes, etc.
    
3. Monteer vervolgens de hogere componenten zoals IC's, transistoren, led's, etc.
    
4. En plaats dan de hoogste delen op het PCB, zoals pinheaders, schroefterminals, etc.
    
5. Deze werkwijze monteert vaak het prettigst omdat de onderdelen dan op hun plaats blijven zitten als je het PCB omdraait en neer legt om te solderen.
    
6. Tip: je kunt onderdelen die je wilt solderen ook tijdelijk op hun plaats houden met een klein stukje isolatietape, dat je er daarna weer afhaalt.

Het bouwen

1. Alle onderdelen worden op de zichtzijde van het board geplaatst en aan de onderzijde gesoldeerd.
    
2. Monteer eerst de weerstanden: 4k7 op R1, 150k op R2, 47K op R3, 22K op R4, 10k op R5, 220k op R6, 4k7 op R7, 47Ω op R8, 10k op R9.
    
3. Plaats dan de rode led naast R1. Het lange pootje van de led (+) moet links en het korte pootje van de led (-) moet rechts (- is de zijde met de witte verdikte rand in de footprint).
    
4. Soldeer het IC-voetje op de plaats IC1. De inkeping in het voetje moet overeenkomen met de inkeping in de footprint op het PCB. Plaats het IC LM311n voorzichtig in het voetje. De inkeping/stip op de behuizing van het IC moet aan de zijde van de inkeping van het voetje zitten.
    
5. Plaats de transistor BC337 op positie T1 (de platte zijde van de behuizing moet overeenkomen met de footprint).
    
6. Plaats 2 transistoren BC547 op posities T2 en T3 (de platte zijde van de behuizing moet overeenkomen met de footprint).
    
7. Plaats 3x de 2-polige header pins op J1, J2 en -12v+ en soldeer de 2 RJ12-connectoren op posities CN1 en CN2. De header pins kun je op de gewenste maat  breken met een klein platbektangetje.
    
8. Soldeer nu de blauwe schroefterminal KF301 en de 4x 15-polige female headers op het PCB.
    
9. Plaats de 2 jumpercaps op jumpers J1 en J2. Let goed op: plaats de jumpercap J2 niet per ongeluk op -12v+ die er direct boven zit.
    
   J1 schakelt de busterminator aan/uit. Deze zorgt ervoor dat er altijd een klein stroompje over de bus loopt waardoor de LocoNet communicatiebus actief blijft. Als deze voorziening al in een ander LocoNet device in de keten gebruikt wordt dan kan de jumper ongeplaatst blijven.
    
   J2 schakelt de 12v busstroom aan/uit. Is er een ander LocoNet device in de keten die al busstroom levert, dan plaats je de jumpercap op J2 niet, in de andere gevallen wel.
    
10. Plaats tot slot de Nano in de daarvoor bestemde headers, met de USB aansluiting aan de linker zijde (zie onderstaande afbeelding).
     
11. Controleer je soldeerwerk nog even visueel op slordigheden, onbedoelde kortsluitingen tussen 2 soldeerpunten of niet gesoldeerde contacten.
     
12. Aansluiten: verbind de Nano via een USB-kabel met de PC en sluit een 12v DC-spanning aan op de blauwe KF301 schroefterminal (busstroom LocoNet). Let daarbij goed op de polariteit - en +. De rode LED tussen de 2 RJ12 connectoren gaat nu branden als indicatie dat de busstroom aanwezig is.

Klik om te vergroten (nieuw tabblad)

Volgende stappen

1. Het board is qua hardware nu klaar.
    
2. Zorg ervoor dat er een CH340 (of CH341) driver op de PC geïnstalleerd is. Deze kun je bv hier downloaden. Deze driver zorgt voor de verbinding tussen het Arduino board en de PC met de Arduino IDE.
    
3. Is de Arduino IDE (V2, Integrated Development Environment) op je PC geïnstalleerd? Zo niet, dan kun je die downloaden vanaf Arduino.cc. Download de versie voor jouw systeem en start vervolgens de installatie.
    
4. Verbind de Nano via een USB-kabel met de PC.
    
5. Start de Arduino IDE op de PC.
    
6. Selecteer in de Arduino IDE het juiste board (Nano) en de juiste COM-poort.
    
   (Stappen 7 tm 13 kun je desgewenst ook overslaan, dat is een extra test)
    
   
7. Download deze testsketch en unzip het bestand in je map met Arduino projecten. Open daarna de file met de Arduino IDE.
    
8. In regels 21-23 van de code van deze sketch staan 3 pinmappings. Uncomment (dus zonder //) de pinmapping voor je board (DCC-EX, DCC-decoder of Loconet) en zorg ervoor dat de andere 2 pinmappings wel // ervoor hebben staan in de code (C++ code met // ervoor wordt niet uitgevoerd).
    
9. Controleer in de Arduino IDE de instelling bij:
   
   [Tools]
   [Processor]
    
   Daar moet ATmega328p of ATmega328P (Old Bootloader) geselecteerd zijn.
    
10. Upload de sketch vervolgens naar de Nano.
     
11. Indien de sketch niet naar de Nano upload, controleer dan de volgende dingen:
     
    1. Is er een CH340-driver op de PC geïnstalleerd (USB)?
        
    2. Is de USB-kabel oké? Probeer eens een andere kabel. Sommige USB-kabels hebben maar 2 aders en zijn alleen geschikt om iets op te laden. Normale USB-kabels hebben 4 aders (2 datalijnen, 5V en gnd).
        
    3. Is het juiste board geselecteerd in de Arduino IDE (Nano)?
        
    4. Is de juiste COM-poort geselecteerd in de Arduino IDE?
        
    5. Switch in de Arduino IDE bij...:
        
       [Tools]
       [Processor]
        
       ...eens van ATmega328P naar ATmega328P (Old Bootloader) of andersom.
        
12. Indien je beschikt over een stack board test en debug, dan kun je dat nu op het basis board LocoNet-T LM311 centrale plaatsen in H1 en H2. Heb je geen stack board test en debug dan kun je ook losse led's (met een weerstand van minimaal 220Ω) of een multimeter gebruiken om de outputs te testen.
     
13. Als alles goed is gemonteerd en geïnstalleerd dan loopt er nu een testprogramma op de Nano dat poorten 1 tm 16 (op het PCB D0 tm D5, D7, D9 tm D13 en A0 tm A5) steeds kort aan/uit schakelt. Op het stack board test en debug knipperen de led's 1 tm 16 één voor één en in de seriële monitor van de Arduino IDE verschijnt een melding dat alles goed werkt.
     
14. Algemene informatie over de werking van Arduino boards en de verschillende modellen kun je op deze pagina raadplegen. En mocht je meer willen leren over het programmeren van Arduino boards in C++ dan kun je bv terecht op deze website (Bas on Tech).

Upload LocoNet sketch

1. Installeer eerst (als je dat nog niet gedaan hebt) de LocoNet library in de Arduino IDE.
    
2. Download die library hier: Github LocoNet (of installeer de library direct vanuit de Arduino IDE, bibliotheekbeheer, dan kun je stap 3 overslaan).
    
3. Start vervolgens de Arduino IDE en voeg de zojuist gedownloade library (zip) toe aan de IDE via:
   
   [Sketch]
   [Include Library]
   [Add .Zip Library]
    
4. Download nu de sketch voor de Locobuffer, unzip de files in je map met Arduino projecten
    
5. Open de sketch in de Arduino IDE en upload het programma naar de Nano.
    
6. De LocoNet centrale is nu klaar voor gebruik.

Instellen modelspoorsoftware

Stack modules werken prima samen met alle bekende softwarepakketten. Je stelt dit (globaal) als volgt in:

1. Maak een nieuwe centrale aan, type 'Loconet'. Kies een logische en herkenbare naam voor de unit (bv 'Locobuffer LM311').
    
2. Kies de juiste COM-poort via welke het basis board LocoNet met de PC verbonden is.
    
3. Start de software opnieuw op.

Er zijn best veel verschillende programma's voor digitale modelspoorbesturing. In deze bouwinstructie vermelden we de settings voor Rocrail. Maar andere programma's wijken daar niet zo veel vanaf.

Maak in Rocrail een centrale aan van het type 'LocoNet':

Klik voor vergroten

Stel de juiste COM-poort in, en vink CTS Flow 'uit':

Klik voor vergroten

Vink bij slot server vrijgeven 'aan' en vul de naam van de besturingscentrale in bij IID:

Klik voor vergroten

Het eindresultaat

Aansluitingen

Dit basis board heeft de volgende aansluitingen:

• Mini-USB (Nano), deze wordt aangesloten op de USB-poort van de PC.
   
• Schroefterminal KF301, hier kun je 12v DC voedingsspanning aansluiten voor de LocoNet busspanning. De polariteit is vermeld op het PCB. Je kunt de busspanning in en uit schakelen met jumper J2
   
• 2 male pins (direct achter de schroefterminal), deze zijn verbonden met de schroefterminal voor de voedingsspanning voor de LocoNetbus. De polariteit is vermeld op het PCB.
   
• CN1 en CN2, dit zijn de aansluitingen voor de LocoNetbekabeling (volgens Digitrax norm).
   
• H1 en H2, hier plaats je een stack board naar keuze (LocoNet hub of test & debug).