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  • Programm Generator: 2.0.0
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anleitungen:bauanleitungen:verteilerplatine_200de

200DE-Verteilerplatine

200DE Verteilerplatine - Universal LötJumper


Stückliste

Anzahl Bezeichnung Beschreibung Bestellnummer Bemerkung
1 Platine 200_Verteilerplatine Alf Platine kann über Alfred (LedLib@yahoo.de) bezogen werden
11 INP, O1, O2, O3,
O4, O5, O6, O7,
O8, O9, O10
Wannenstecker, 6-polig, gerade WSL 6G
11 INP, O1, O2, O3,
O4, O5, O6, O7,
O8, O9, O10
Pfostenbuchse, 6-polig PFL 6
1 LED Green LED, 3 mm, grün, 20 mcd, 40° LED 3MM GN
1 R21 Widerstand, 470 Ω METALL 470
1 C9 Keramikkondensator, 100nF, RM 2.5mm Z5U-2,5 100N
1 C8 Elko, radial, 100 µF, 16 V SM 100/16RAD
2 5V, Opt IN Lötbare Schraubklemme 2-pol, RM 5 mm, 90° RND 205-00045
9 J2, J3, J4, J5, J6,
J7, J8, J9, J10
Stiftleisten, 2-polig RND 205-00632
1 JUMPER JUMPER 2,54 SW JUMPER 2,54 SW Jumper 2,54, mit Grifflasche, schwarz
JUMPER 2,54GL SW

Die Platine kann wie immer über Alf bezogen werden, siehe Stummiforum.
Für die anderen Bauteile steht ein Reichelt-Warenkorb zur Verfügung: https://www.reichelt.de/my/1761929

Schaltplan

200-de_02-verteilerplatine_schaltplan.jpg


Bestückung

Bestückungsanleitung Verteilerplatine

Stecker 6-P (alternativ: Stecker 4-P oder RJ10). Grundsätzlich sollte man zuerst die niedrigen/flachen Bauteile einlöten.

Platinenoberseite

Widerstand R21 (470 Ω), LED Green, Keramikkondensator C9 (100nF)

9x Stiftleisten J2 - J10

Elektrolytkondensator C8 (100µF, „-“ ist auf der Platine und dem Bauteil markiert)
11x Wannenstecker INP, O1 - O10 und 2x Schraubklemme „5V“ & „Opt IN“

Die Platine kann mit 4- oder 6-poligen Wannensteckern oder mit RJ10 Steckern bestückt werden. Bei den 4-poligen Steckern muss darauf geachtet werden, das Pin 1 und 2 benutzt werden und Pin 5 und 6 frei bleiben. Achtet auch auf die Einbaurichtung. Die Öffnung zeigt zum Platineninneren.

Pinbelegung (Ausgänge):

  • Pin1 rot = +5V
  • Pin2 grün = Datenleitung zu den LEDs
  • Pin3 blau = GND
  • Pin4 hellblau/türkis = Datenleitung von den den LEDs zum Verteiler
  • Pin5 blau = GND
  • Pin6 lila = opt. Stromversorgung über Schraubklemme.

Grundsätzlich müssen die Stecker immer in aufsteigender Reihenfolge benutzt werden. Dabei darf keine Lücke entstehen. Wenn Ihr nicht alle Stecker nutzen wollt, dann müssen die Pins überbrückt bzw. mit Jumpern versehen werden.


Wannenstecker und Lötbrücken

Oberseite
  • Bestückungsbereiche für 11x Wannenstecker 6-P (Standard). Alternativ Wannenstecker 4-P oder RJ10 möglich.

Achtung: Bei RJ10-Steckern ist der Querschnitt der Verbindungen sehr dünn. Parallel sollten 0,75 mm² Leitungen über die lötbaren 2-pol. Schraubklemmen verwendet werden.


Unterseite Lötbrücken beachten

  • J1, oberer Pfeil
  • J_Power, unterer Pfeil (Zur Unterteilung der Bereiche ist auf der Verteilerplatine, der mit schmalem Steg verbundene Lötjumper „J_Power“ vorgesehen. Wenn dieser Jumper mit einem scharfen Messer getrennt wird, dann trennt man damit den Bereich vom vorangegangenen. Umgekehrt kann der schmale Steg im Bedarfsfall mit Lot verstärkt werden).

Es gibt zwei Möglichkeiten wie man die Jumper setzt:

  1. Alle ungenutzten Wannenstecker werden mit einem Jumper auf den Pins 2 und 4 gebrückt. Auf dem linken Bild sind die Wannenstecker Nr. 03, 06 und 07, jeweils auf Pin 2 und 4 gebrückt (grüne Jumper). Die Pin-Reihenfolgen sieht man auf der Platine aufgedruckt (Pins 1 und 2). Nach der Wannenstecker-Bestückung ist der Aufdruck allerdings verdeckt. Pin1 = +5V, Pin2 = DI (DataIn), Pin3 = Gnd, Pin4 = DO (DataOut).
  2. Einen der Jumper J2 bis J10 setzen, abhängig wie viele Buchsen in Folge nicht benutzt werden sollen. Wenn der Jumper (grün) wie auf dem rechten Bild auf J7 steckt, dann können die Buchsen 07 bis 10 nicht benutzt werden.

Beide Methoden haben Vor- und Nachteile.

  1. Hierfür benötigt man evtl. viele Jumper, kann aber auch einen Anschluss zwischen drinnen überbrücken. Außerdem kann man den Jumper nicht vergessen da der Stecker nicht passt wenn ein Jumper gesetzt ist. Farbige Jumper erleichtern die Erkennung, soweit die Platine unter der Anlage verbaut ist. Achtung: In der Stückliste sind schwarze Jumper angegeben.
  2. Diese Lösung ist für Faule, birgt aber das Risiko, dass man beim Einstecken eines neuen Verbrauchers lange sucht warum es nicht geht. Wenn man die RJ10 Stecker benutzt ist das die einzige Möglichkeit. Wie bereits geschrieben: Vorteilhaft sind farbige Jumper.

Stromversorgung

Bitte unbedingt die Hinweise zu Netzteilen und Stromversorgung im Stummi-Forum beachten, insbesondere Beitrag #342 „Tabu“. https://www.stummiforum.de/viewtopic.php?f=7&t=165060&start=342 Der entscheidende Satz lautet:
„Es ist ganz wichtig, dass Ihr genau wisst was Ihr macht. Wenn Ihr euch unsicher seid, dann lasst die Finger davon.“

Netzteile, Lötbrücken und lötbare Schraubklemmen

Für die LEDs welche mit der MobaLedLib angesteuert werden sollen benötigen wir 5V. Eine RGB LED verbraucht nur maximal 60mA. Mit der Bibliothek können aber bis zu 256 RGB LEDs angesteuert werden. In Summe können diese etwas über 15A verbrauchen!

Einzelne Abschnitte bilden: Darum ist es Sinnvoll, wenn man die Versorgung der LEDs in einzelne Abschnitte unterteilt. Jeder Bereich sollte mit einem eignen kleinen Netzteil versorgt werden. Mit 2A kann man 33 RGB LEDs betreiben. Normalerweise werden nicht alle LEDs gleichzeitig aktiv sein. Das ist ja gerade der Sinn der MobaLedLib. Wenn man davon ausgeht, dass höchstens die Hälfte der LEDs gleichzeitig leuchten dann reicht ein 2A Netzteil für 66 RGB LEDs. Bei der Bestimmung der Abschnitte sollte man auch berücksichtigen, dass die LEDs meistens nicht mit voller Helligkeit betrieben werden. Auf der anderen Seite gibt es auch stromhungrige Verbraucher wie Servos. Diese können kurzzeitig bis zu ein Ampere ziehen.

In den Abschnitten sollte eine ausreichende Reserve für Erweiterungen eingeplant werden.

Zur Unterteilung der Bereiche ist auf der Verteilerplatine, der mit schmalem Steg verbundene Lötjumper „J_Power“ vorgesehen. Wenn dieser Jumper mit einem scharfen Messer getrennt wird, dann trennt man damit den Bereich vom vorangegangenen. Die Versorgung aller an diesen und die folgenden Verteiler angeschlossener LEDs muss über ein eigenes Netzteil erfolgen. Diese Trennung wiederholt man bei Bedarf bei den nachfolgenden Verteilern und erhält so verschiedene Abschnitte welche mit kleineren und damit weniger gefährlichen Netzteilen versorgt werden können. Aber Achtung: Auch 1.5A können großen Schaden anrichten.

Zum Anschluss eines Netzteils sind auf der Verteilerplatine Schraubklemmen vorgesehen. Die untere Klemme ist für die 5V Einspeisung gedacht.


Strombelastbarkeit der Flachkabel und Wannenstecker

Die Flachkabel und die Wannenstecker sind mit einer Strombelastbarkeit von 1A spezifiziert. Wenn zwischen zwei Verteilern ein größerer Strom fließt oder die Kabellänge größer als 1.5 Meter ist, dann sollte, parallel zum Flachkabel, eine zweiadrige Litze mit 0.75mm² verlegt werden. Diese wird über die Schraubklemmen mit der Verteilerplatine verbunden. Die unteren Klemmen sind für 5V vorgesehen. Die oberen Schraubklemmen (beschriftet mit „Opt“) können entweder für 5V oder für eine zusätzliche Spannung (z.B.12V) benutzt werden. Die zusätzliche Spannung kann allerdings nur in Verbindung mit 6-poligen Kabeln und Wannensteckern genutzt werden. Wenn keine zusätzliche Spannungsebene benutzt werden soll, dann wird der Lötjumper J1 auf der Unterseite der Platine verbunden. Dann können die oberen Schraubklemmen als 5V Ausgang zur Speisung der nächsten Verteilerplatinen verwendet werden. Bei der Verwendung von 6-poligen Kabeln werden die beiden zusätzlichen Leitungen dann zur Erhöhung der Strombelastbarkeit genutzt. Wenn J1 geschlossen ist können 2A zwischen den Verteilern fließen. Bei 6-poligen Leitungen verringert sich auch der Spannungsabfall weshalb die Abstände zwischen den Verteilern vergrößert werden kann. Man sollte den Spannungsabfall auf den Verbindungsleitungen in jedem Fall überprüfen. Dazu kann man sich ein Testkabel erstellen mit dem Wannenbuchse auf der einen Seite und Bananensteckern auf der anderen Seite welche man mit einem Spannungsmessgerät verbindet. Während die WS2812 LEDs mit einer Spannung von 4V auskommen kann es z.B. bei den Sound Modulen schon problematisch werden.

Auswahl der Netzteile

Jetzt komme ich endlich zu dem Tabu Thema. Es gibt sehr viele 5V Steckernetzteile die für die Versorgung der LEDs geeignet sind. Allerdings kann man auch, wie das Video mit dem Kondensator zeigt (siehe Stummi-Forum, Beitrag # 343), Komponenten bekommen die nicht das halten was die Beschreibung verspricht. Hier kann ich keinen Rat geben. Die meisten Netzteile werden vermutlich in China produziert. Wenn man einen europäischen Lieferanten auswählt, dann kann man hoffen, dass dieser das Netzteil entsprechend geprüft hat. In jedem Fall muss das Netzteil Schutzisoliert sein und ein CE Zeichen besitzen. Das entsprechende Logo kann natürlich auch einfach so aufgedruckt werden. Darum sollte man diese kritischen Teile nicht direkt in China erwerben. Die Netzteile sollten wie oben erläutert einen Strom von ein bis zwei Ampere liefern.

Paralellschaltung mehrerer Netzteile

Bei der Parallelschaltung mehrerer Schaltnetzteile kommt es zu einer Addition der Entstörkondensatoren. Das wird in dem Thread von Jürgen ausgiebig diskutiert (https://www.stummiforum.de/viewtopic.php?f=21&t=165906#p1922746). Trotz der Trennung über den Jumper „J_Power“ auf den Verteilerplatinen sind die Minus Pole der Netzteile miteinander verbunden. Das ist auch unbedingt nötig damit die Daten übertragen werden können. Damit addieren sich die Ableitströme auch hier. Darum darf man die Anschlüsse nicht berühren wenn Spannung anliegt. Diese Forderung ist nicht so wirklichkeitsfremd wie die Anweisung, das die Schienen nicht berührt werden dürfen weil die meisten Verbindungen nicht so offen zugänglich sind wie die Schienen. Zum Schutz der Bauteile (und des Menschen) sollte auf keinen Fall an den LEDs gearbeitet werden wenn die Versorgungsspannung angeschaltet ist. Achtung: Wenn die MobaLedLib mit der Steuerung per CAN Bus oder LocoNet verbunden ist, dann werden beide Stromkreise galvanisch miteinander verbunden. Bei der Anbindung per DCC ist das nicht der Fall.

Sicherheit

Generell sollte man einen Hauptschalter vorsehen mit dem die gesamte Anlage abgeschaltet wird. Diesen sollte man immer betätigen wenn man an der Anlage Arbeitet oder den Raum verlässt. Ich habe es selber erlebt, das eine Komponente eines namhaften Eisenbahnherstellers Rauchzeichen abgegeben hat während ich nur kurz den Raum verlassen habe. Zum Glück ist dabei kein größerer Schaden entstanden.

Nach den Berichten im Thread von Jürgen habe ich mir außerdem sofort einen FI-Schalter besorgt. Dieser kann im Fehlerfall Leben retten! Denkt daran: Spannung und Strom können sehr gefährlich sein!

Das Bild unten zeigt eine mögliche Unterteilung in verschieden Bereiche. 200-de_07-verteilerplatine_aufbau.jpg

Die Unterteilung kann sich auch an der Anordnung der LEDs auf der Anlage orientieren. Man kann für jeden Bereich ein eigenes kleines Netzteil vorsehen. Im Bild oben versorgt das Steckernetzteil A den Arduino und den Verteiler I und II. Die Straßenlaternen sollen mit 12-16V versorgt werden. Sie bekommen ihre Versorgungsspannung über das 12V Netzteil D. Die Häusergruppe an Verteiler IV werden von der Spannungsquelle B gespeist. Das rote X auf der Verteilerplatine symbolisiert das der Jumper „J_Power“ hier getrennt wurde. Auch der Verteiler V ist getrennt. Damit wird die dritte „Stadt“ separat versorgt. Die LEDs auf den Verteilerplatinen leuchten, wenn die Versorgungsspannung anliegt. Sie sind hinter dem Jumper „J_Power“ angeschlossen.

Möglichkeiten der Spannungsversorgung

Variante A - PC

Test am PC (über USB-Anschluss der Hauptplatine. Hauptplatine an Verteiler über Eingang „Inp.“) mit wenigen, max. 8 LEDs bei voller Helligkeit.

Platinenoberseite Eingang: Inp.

Platinenunterseite Status Lötbrücken: J1 = verbunden, J_POWER = verbunden.


Variante B - Kleine Anlage

Kleine Anlage mit ca. 30 LEDs über eine oder mehrere Verteilerplatinen. Anschluss 1x 5V/2A über lötbare 2-pol. Schraubklemmen, Eingang „5V“, Ausgang „Opt.“ zur nächsten Verteilerplatine.

Wenn weitere Verteilerplatinen verwendet werden und die Leitungslängen größer sind sollten die Verteiler mit 0.75mm² Leitungen über die Schraubklemmen untereinander verbunden werden. Die zusätzliche Verbindung sollte auch bei C gemacht werden, siehe unten.

Platinenoberseite Eingang: 5V

Platinenunterseite Status Lötbrücken: J1 = verbunden, J_POWER = verbunden.


Variante C - große Anlagen

Größere Anlage mit >30 LEDs. Sind 2A erreicht, mittels weiterer Netzteile 5V/2A, über lötbare 2-pol. Schraubklemmen versorgen.* Eingang „5V“, Ausgang „Opt.“ zur nächsten Verteilerplatine. Die Verteilerplatinen sollten mit 0.75mm² Leitungen über die Schraubklemmen untereinander verbunden werden.

Platinenoberseite Eingang: 5V

Platinenunterseite Status Lötbrücken: J1 = verbunden, J_POWER = trennen.


Variante D - 12V!!

Die 12V-Versorgung ist vorerst nicht Bestandteil dieser Anleitung.

* Bis 2A erreicht sind, können die Verteilerplatinen wie in Möglichkeit B. versorgt werden (1 Netzteil für mehrere Verteilerplatinen). Sind 2A erreicht, so ist die nachfolgende Verteilerplatine wie in C. mit einem weiteren Netzteil zu versorgen (bis erneut 2A erreicht sind).


Jumper / Lötjumper

Da es immer wieder Problemen mit den Jumpern gibt, hier eine Erklärung zu diesen auf der Verteilerplatine.

Jumper Postion verfügbare Ausgänge Beschreibung
J_POWER Unterseite Verbinden Pin1 von „INPUT“ mit der Schraubklemme für 5V.
Ist bei der Lieferung aktiviert und muss wenn eine Trennung gewünscht ist, vorsichtig mit einem Cutter getrennt werden
J1 Unterseite stellt die Verbindung zwischen Pin1 und Pin6 von den Wannensteckern her.
Nicht schließen, wenn über die Schraubklemme „OPT“ oder an einem der Wannenstecker, am PIN6, mehr als 5V anliegen. Dies hat den Tod des Arduinos und andere Bauteile zur Folge.
J2 Oberseite OUT1 Reduziert die Anzahl der Anschlüsse. OUT 2 und höher nicht verwenden um Komplikationen zu vermeiden.
J3 Oberseite OUT1 - OUT2 Reduziert die Anzahl der Anschlüsse. OUT 3 und höher nicht verwenden um Komplikationen zu vermeiden.
J4 Oberseite OUT1 - OUT3 Reduziert die Anzahl der Anschlüsse. OUT 4 und höher nicht verwenden um Komplikationen zu vermeiden.
J5 Oberseite OUT1 - OUT4 Reduziert die Anzahl der Anschlüsse. OUT 5 und höher nicht verwenden um Komplikationen zu vermeiden.
J6 Oberseite OUT1 - OUT5 Reduziert die Anzahl der Anschlüsse. OUT 6 und höher nicht verwenden um Komplikationen zu vermeiden.
J7 Oberseite OUT1 - OUT6 Reduziert die Anzahl der Anschlüsse. OUT 7 und höher nicht verwenden um Komplikationen zu vermeiden.
J8 Oberseite OUT1 - OUT7 Reduziert die Anzahl der Anschlüsse. OUT 8 und höher nicht verwenden um Komplikationen zu vermeiden.
J9 Oberseite OUT1 - OUT8 Reduziert die Anzahl der Anschlüsse. OUT 9 und höher nicht verwenden um Komplikationen zu vermeiden.
J10 Oberseite OUT1 - OUT9 Reduziert die Anzahl der Anschlüsse. OUT 10 nicht verwenden um Komplikationen zu vermeiden.

Versorgung (Mitversorgung) der 100DE Hauptplatine

  • Am Schreibtisch wird die 100DE Hauptplatine über USB versorgt.
  • Parallel kann sie auch über ein 5V Netzteil versorgt werden welches an die 200DE Verteilerplatine angeschlossen ist. Auf dem Nano der Hauptplatine ist eine Diode welche verhindert, dass Strom zurück in den PC fließt.
  • Auf der Anlage bekommt die 100DE Hauptplatine dann nur noch Strom vom Netzteil der 200DE Verteilerplatine.

Beispiele

Beispielbild bei der die Hauptplatine von der Verteilerplatine mit 5V, 2A mitversorgt wird. Ausgang 1 und 2 der Verteilerplatine versorgen je 16 WS2812 RGB LED.

Beispielbild der WS2812 RGB LED-Zuleitungen.

  • rot = VCC
  • braun = GND
  • gelb = DATAin zur LED / DATAout zur nächsten LED
  • blau = Rückleitung zur Verteilerplatine.


Probleme und Lösungen

Am Verteiler geht nichts mehr

Beim Durchtrennen der Verbindung ist größte Sorgfalt notwendig.
Unterhalb des Lötjumpers, direkt unter dem weißen, aufgedruckten Strich, befindet sich die Hauptdatenleitung.
Diese ist hauchdünn und wenn diese durchtrennt wird, ist die Datenverbindung unterbrochen.

Sollte dies doch mal passieren, kann man sich mit einem kleinen Stück Decoderlitze behelfen.
Dazu die beiden markierten Lötstellen mit der Decoderlitze (reicht vollkommen aus) verbinden.

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anleitungen/bauanleitungen/verteilerplatine_200de.txt · Zuletzt geändert: 2021/01/16 13:18 von moba_nick