Bouwinstructies stack modules

Inhoudsopgave pagina bouwinstructies

Op deze webpagina staan de volgende onderwerpen, scroll down:

Deel 1 - Voordat je begint:

• Inleiding
• Begrippen
• Tips voor montage
• Gereedschap
• Support
• Conflicten op COM-poorten
• LED's en weerstanden
• Soldeertips

Deel 2 - Bouwen en configureren:

• Sectie 1, bouwinstructies basis boards
• Sectie 2, bouwinstructies stack boards
• Sectie 3, instellingen Rocrail & iTrain
• Sectie 4, aansluiten op de modelbaan
• Sectie 5, bouwinstructies CS en voeding

Let op - Lees, voor je begint met bouwen, eerst de hele bouwinstructie even door voor de basis boards en stack boards waarmee je aan de slag gaat. Dan weet je wat je gaat tegenkomen en wat je eventueel aan gereedschap, bedrading, kleine materialen, et cetera, nodig hebt. Deze website heeft geen Q&A sectie omdat alle relevante vragen die gesteld zijn, verwerkt zijn in de bouwbeschrijvingen.

Deel 1 - Voordat je begint

Inleiding

Dank voor je aanschaf van een stack module! Een integraal aansturingsysteem voor digitaal modelspoor! Met deze bouwinstructies kun je stap voor stap je stack module(s) monteren en configureren. Let extra op bij de rood-witte waarschuwingen, deze staan er niet voor niets, dat zijn belangrijke punten!

Elke bouwinstructie volgt deze stappen:

1. Sectie 1, basis board:
    
   1. Bouwen
   2. Installeren testsketch
   3. Testen met de testsketch
   4. Installeren definitieve sketch
       
       
2. Sectie 2, stack board:
    
   1. Bouwen
   2. Nogmaals testen met stack board test & debug, met led's en een weerstand of met een multimeter
       
       
3. Sectie 3, configureren:
    
   1. Configuratie in de modelspoorsoftware
   2. Nogmaals testen met stack board test & debug, met led's en een weerstand of met een multimeter)
       
       
4. Sectie 4, aansluiten op de modelbaan:
    
   1. Aansluiten onderdelen zoals wissels, seinen, ontkoppelaars, terugmelders, etc
   2. Combinatie stack module, modelspoorsoftware en baanaccessoires testen

Let op - Zorg er wel voor dat je altijd over de nieuwste versie van je modelbaansoftware beschikt. Oudere versies ondersteunen lang niet altijd de nieuwste technologieën!

Begrippen

In deze bouwinstructies worden de volgende begrippen gebruikt:

1. Stack modules: dit modulaire systeem om digitale modelspoorbanen te besturen. Stack modules is een geregistreerd handelsmerk.
    
   
2. Basis board: een stack module basis board verzorgt het protocol van en naar de besturingscentrale en/of de PC (DCC-EX, DCC-decoder, LocoBuffer).
    
   
3. 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).
    
   
4. Arduino IDE: dit is het programma (ontwikkelomgeving) waarmee je Arduino boards en compatibles kunt programmeren in de programmeertaal C++.
    
   
5. PCB: print circuit board, een printplaat voor elektronische onderdelen.
    
   
6. Accessoires: daarmee bedoelen we de onderdelen van de modelspoorbaan die je wilt aansturen. Zoals bv wissels, servo's ontkoppelaars, DC-outputs, seinen, LED's, relais, pinnen, etc.
    
   
7. Header: een rijtje female pinnen (2.54mm pitch).
    
   
8. Pin header: een rijtje male pinnen (2.54mm pitch).
    
   
9. Footprint: de voetafduk (afbakening) van een component op het PCB. Een footprint geeft vaak ook informatie over montagerichting, polariteit, etc.

Tips voor montage

Denk bij het assembleren van stack modules aan de volgende zaken:

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.
    
   
7. Gebruik voor aansluitdraden naar bv wissels, seinen, ontkoppelaars, melders, et cetera, een draad met een dikte van bv 0,14mm2 (AWG26). Die maat past mooi in de KF128 schroefconnectoren en laat zich ook gemakkelijk aankrimpen met Dupont krimpconnectoren (pinnen). Dunnere draden worden al snel te 'ielig' en dikkere bekabeling monteert soms lastig in de (schroef)connectoren. Verspreidt aansluitdraden ook onder de baan, leg ze niet allemaal bij elkaar in 1 klein kabelgootje. Monteer bv ook geen bekabeling voor railspanning, voedingsspanning of wisselaansturing direct naast die voor bv terugmelders en servo's.
    
8. Indien je bedrading gebruikt icm de KF 301 of KF128 schroefterminals, strip de draad dan 4-5mm en vertin het uiteinde, dan splitst de draad niet bij het insteken en vastzetten in de schroefterminal.
    
9. Zorg ervoor dat de PCB's nooit (!) per ongeluk in contact kunnen komen met rails waar rijstroom op staat. Dat klinkt erg logisch, maar toch valt er wel eens een PCB tijdens het monteren of testen op de rails (ongeluk, klein hoekje, etc). De kans op schade aan de elektronica is dan bijna 100%...
    
10. Check altijd heel goed welke spanning je waar aansluit. Een klein foutje in een wirwar van (test)draden is snel gemaakt. 12v op een 5v pin van een Nano betekent magic smoke (kapot dus). Bij elke stroomaansluiting op de stack modules staat òf vermeld welke spanning er nodig is (bv -5V+ of -12V+) òf er staat -DC+. In dat laatste geval moet je er zelf voor zorgen dat de spanning binnen het bereik van de aangesloten accessoires blijft (meten is weten en datasheets zijn handig)... Twijfel je? Vraag het even aan ons!

Gereedschap

Voor de montage van stack modules heb je klein gereedschap als tangetjes, een schaar, draadstipper, schroevendraaiers, aansluitbedrading et cetera nodig. Daarnaast zijn een goede soldeerbout (kleine punt, 2mm), soldeertin geschikt voor elektronica en een (eenvoudige) multimeter onmisbaar.

Daarnaast adviseren we om een stack board test & debug te gebruiken. Dit board heeft 3 functies:

1. Het dienst als testboard voor basis boards. Je kunt daarmee met de test & debug sketch testen of het gemonteerde basis board alle pinnen kan aansturen.
    
2. Daarna kun je test & debug ook gebruiken op een basis board waarop al een sketch staat voor bv wissels, ontkoppelaars, seinen, etc. De LED's op het board laten dan precies zijn wat er op de outputs gebeurt. Zo kun je veilig testen voordat je accessoires op de modelbaan ook echt aansluit.
    
3. En je kunt stack board test & debug ook nog gebruiken om stack boards die je nog niet in bezit hebt te simuleren. Zo kun je bv de sketch voor seinen of ontkoppelen op een basis board zetten. En zonder dat je een stack board seinen of ontkoppelen hebt, kun je via stack board test & debug gewoon seinen of ontkoppelaars aansturen vanuit de modelspoorsoftware. De LED's laten dan precies zien wat er op de outputs gebeurt.

Support

Mocht je ergens niet uitkomen of heb je nog vragen? Stuur dan een e-mail met je vraag naar info@stackmodules.nl. Meestal kunnen we je per e-mail helpen. Of anders maken we een afspraak voor een telefoontje (ook beeldbellen), communiceren we via WhatsApp of we kunnen via Chrome Remote Desktop meekijken en -werken op jouw PC.

Lees voor je begint met bouwen eerst de hele bouwbeschrijving door. Dan heb je een beter beeld van het concept en de volgorde van monteren en testen. In de bouwbeschrijving staan ook een aantal optionele tests. Die zijn niet strikt noodzakelijk maar bieden wel een extra controlemoment en meer veiligheid. Uiteraard krijg je volledige support op de montage en configuratie van de stack modules en correcte werking in de modelspoorsoftware. Op het gebied van besturingssystemen voor PC's (Mac, Win, Linux), de Arduino IDE en bv drivers voor USB kunnen we natuurlijk wel tips geven, maar we kunnen nooit verantwoordelijk worden gehouden voor de correcte werking op jouw PC. We gaan er dus vanuit dat je zelf de verantwoordelijkheid neemt voor de correcte werking van je PC, het besturingssysteem op die PC (incl. USB-drivers), de Arduino IDE en je modelspoorsoftware.

Conflicten op COM-poorten

Als je aan de slag gaat met de Arduino IDE en modelspoorsoftware (bv Rocrail of iTrain) dan kunnen er bij gelijktijdig gebruik van beide programma's verstoringen op de COM-poorten plaatsvinden. 1 van beide programma's houdt een COM-poort dan bezet en het andere programma probeert die poort ook te gebruiken. Geeft je PC aan dat een COM-poort niet te openen of te gebruiken is, sluit dan 1 van de programma's (tijdelijk) af. Vaak helpt het ook al als je het scherm van de seriële monitor in de Arduino IDE uitzet.

LED's en weerstanden

Op een aantal plaatsen in deze bouwbeschrijvingen wordt het testen van outputs met losse led's met weerstanden genoemd (indien je geen stack board test & debug hebt). Veilige minimale waarden voor weerstanden bij led's zijn: 150Ω bij 5v, 200Ω bij 6v, 500Ω bij 12v, 700Ω bij 16v en 800Ω bij 18v. Afronden naar een hogere waarde kan nooit kwaad!

Soldeertips

Voor degenen die niet zo ervaren zijn in het solderen van onderdelen op een PCB hebben we wat soldeertips. Gebruik een soldeerbout met een kleine punt (2mm bv) op een hoge temperatuur (350). Steek het onderdeel in het PCB en draai het board met de soldeerzijde naar je toe en leg het neer (het component blijft dan op zijn plaats). Zet de punt van de soldeerbout tegen zowel het soldeereilandje op het PCB als tegen de draad van het ingestoken component. Verwarm ca. 1 seconde. Voeg dan, zonder de soldeerbout weg te halen, een klein beetje soldeertin toe en wacht maximaal 3 seconde tot de tin netjes uitvloeit. Haal nu de soldeerbout eraf en laat de tin afkoelen en stollen. Gebruik soldeertin dat geschikt is voor elektronica en gebruik nooit S39 vloeimiddel, dat beschadigt het PCB.

Goede en slechte soldeerverbindingen

De tijd die je nodig hebt om rustig 'éénentwintig' te zeggen duurt ongeveer 1 seconde. De gehele procedure is dus: bout erop, eenentwintig, klein beetje soldeertin erbij, tweeëntwintig, drieëntwintig, vierentwintig, soldeerbout los. Rustig hardop tellen. Wees zuinig met soldeertin. Vast is vast en dikke dotten tin hebben geen zin... Probeer de bout nooit langer dan in totaal 4 seconden op het board te zetten, door oververhitting kunnen componenten stuk gaan.

1 seconde verwarmen, klik

3 seconden tin, klik

Deel 2 - Bouwen en configureren

Sectie 1, bouwinstructies en sketch basis boards

Klik op de links om de bouwinstructies te openen:

Basis board - DCC-EX V2.1

Basis board - DCC-EX I2C-client V2.2

Basis board - DCC-decoder V2.1

Basis board - LocoBuffer-T LM311 centrale V2.1

Basis board - LocoClient-T LM311 V2.1

Sectie 2, bouwinstructies stack boards

Klik op de links om de bouwinstructies te openen:

Stack board - Wissels V2.1

Stack board - Wissels V2.2

Stack board - Ontkoppelen V2.1

Stack board - Ontkoppelen V2.2

Stack board - Seinen LED V2.1

Stack board - Seinen LED V2.2 dimbaar

Stack board - DC-outputs V2.1 (accessoires)

Stack board - Stroomdetectie V2.1

Stack board - Stroomdetectie V2.2

Stack board - Test en debug V2.1

Stack board - LocoBuffer hub V2.1

Test outputs stack board (optioneel)

Je kunt nu de outputs van het stack board testen als je bv reeds een werkende Rocrail of iTrain configuratie hebt. Heb je die op dit moment niet, sla deze stap dan verder over. Deze extra test is alleen bedoeld voor stack boards met outputs (dus bv niet voor het stack board stroomdetectie (dat is input) of het stack board LocoHub).

Plaats het stack board test & debug op het basis board waarop de definitieve sketch voor bv wissels, ontkoppelaars, seinen, etc reeds geüpload is en stuur de functies aan vanuit de modelspoorsoftware. Via de led's van test & debug kun je precies zien wat de outputs doen (dat ze niet omgekeerd pulseren bv). Indien alles oké is dan kun je het stack board voor de wissels, ontkoppelaars, seinen, DC-outputs, servo's, relais & pins, et cetera, plaatsen en aansluiten. Indien je niet beschikt over een stack board test & debug dan kun je outputs ook testen met losse led's (met weerstanden!) of met een multimeter.

Sectie 3, globale instellingen in Rocrail & iTrain

Als de stack module helemaal klaar is kun je de configuratie in bv Rocrail of iTrain aanmaken.

De meeste voorbeelden staan in Rocrail en iTrain. Het belangrijkste verschil tussen Rocrail en iTrain is dat Rocrail MADA-adressen gebruikt (bv adres 17 = adres 5 poort 1, adres 18 = adres 5 poort 2, etc) en iTrain FADA (bv adres 17 = 17, adres 18 = 18. etc). Lager op deze pagina (scroll down) staan meer voorbeelden van MADA- en FADA-adressering.

Let op - Rocrail en iTrain ontwikkelen snel. Het kan daardoor voorkomen dat de schermen op deze website net iets afwijken van de oudere of nieuwere versie die jij gebruikt. Alle belangrijke settings zijn genoemd, maar op het scherm kan het er net even wat anders uitzien...

Kies hier onder eerst de juiste combinatie van basis board (BB) en stack board (SB):

LocoClient:

BB LocoClient - SB wissels

BB LocoClient - SB ontkoppelen

BB LocoClient - SB seinen LED

BB LocoClient - SB seinen LED met knipperfunctie

BB LocoClient - SB stroomdetectie

BB LocoClient - SB DC-outputs (accessoires)

De Rocrail & iTrain instellingen voor het basis board LocoBuffer zelf staan reeds vermeld bij de desbetreffende bouwbeschrijving in sectie 1.

Het stack board LocoBuffer hub heeft geen eigen instellingen in Rocrail of iTrain, dat is een puur hardwarematige module.

DCC-EX:

BB DCC-EX - SB wissels

BB DCC-EX - SB ontkoppelen

BB DCC-EX - SB seinen LED

BB DCC-EX - SB DC-outputs (accessoires)

BB DCC-EX - SB stroomdetectie

De Rocrail & iTrain instellingen voor het basis board DCC-EX zelf staan reeds vermeld bij de desbetreffende bouwbeschrijving in sectie 1.

DCC-EX I2C:

BB DCC-EX I2C - SB wissels

BB DCC-EX I2C - SB ontkoppelen

BB DCC-EX I2C - SB seinen LED

BB DCC-EX I2C - SB DC-outputs (accessoires)

BB DCC-EX I2C - SB stroomdetectie

DCC-decoder:

BB DCC-decoder - SB wissels

BB DCC-decoder - SB ontkoppelen

BB DCC-decoder - SB seinen LED

Adressering van wissels, seinen, ontkoppelaars en andere accessoires binnen Rocrail is soms wat complex omdat adressen worden omgezet naar een combinatie Adres-Poort (MADA, module adressering, blokken van 4). En terugmelders gebruiken FADA adressering (lineair). Je leest er alles over in de Wiki van Rocrail. iTrain gebruikt alleen FADA-adressering.

Bijvoorbeeld:

Start een stack module bv bij adres 33 dan zijn de Rocrail settings als volgt:

Je kunt MADA-adressen ook berekenen:

((AdresRocrail -1) * 4 ) + PoortRocrail = DCC/LN adres

((10-1) * 4 ) + 4 = 40

Het kan soms zo zijn dat je er met adressering net 1 adres naast zit. Dat komt omdat sommige systemen tellen van 0-15 en andere van 1-16 om 16 kanalen te adresseren. Zit je bv met 9-1 (33) in Rocrail net 1 adres te hoog, begin dan bij 8-4 (dat is dus 1 adres lager). Of de andere kant op, en begin dan bij 9-2 (1 adres hoger).

Adresplan

In de meeste modelspoorbanen zijn meerdere units verwerkt voor terugmelding, seinen, wissels, ontkoppelen en andere accessoires. Het is dus aan te bevelen om een adresplan te maken, waarin je vast legt hoe je de adressen gaat indelen. Je hoeft niet alle adressen meteen te gebruiken, je kunt ook ruimte open laten voor toekomstige uitbreidingen. Bv:

• 20 2-spoels wissels:
   
  Gereserveerd: adressen 1 tm 60
  Nu gebruikt: adressen 1 tm 40
   
• 10 ontkoppelaars:
   
  Gereserveerd: adressen 61 tm 80
  Nu gebruikt: adressen 61 tm 70
   
• 20 3-lampsseinen:
   
  Gereserveerd: adressen 81 tm 160
  Nu gebruikt: adressen 81 tm 140
   
• 40 terugmelders:
   
  Gereserveerd: adressen 161 tm 250
  Nu gebruikt: adressen 161 tm 200
   
• DCC-EX I2C, 2 units:
  
  Gereserveerd: adressen 800 en hoger
  Nu gebruikt: adressen 800 tm 840

De adressen van digitale (DCC-)locomotieven nummeren ook vanaf 1. Maar dat is een aparte nummering, die los staat van de nummers (adressen) van DCC- of LocoClient-accessoires. Je kunt dus een DCC-locomotief hebben met adres 1 en tevens een wissel met DCC- of LocoClient-adres 1. Dat werkt prima!

Sectie 4, aansluiten op de modelbaan

Deze sectie geldt alleen voor stack boards met outputs (wissels, seinen, ontkoppelaars, etc). Voor stack boards met inputs (bv stroomdetectie en de USB-hub) kun je dit deel verder overslaan. Die kun je aansluiten zoals bij de bouwinstructies vermeld.

Als de stack module volledig gemonteerd en getest is, en is ingesteld in bv Rocrail of iTrain, dan kun je de werking nogmaals veilig testen met het stack board test & debug. Plaats het stack board test & debug op het basis board waarop de definitieve sketch al staat (bv wissels, seinen, ontkoppelaars, DC-output, etc). Gebruik dus de definitieve sketch om te testen en niet de sketch die bij het stack board test & debug hoort (de knipperende led's, dat was slechts een 1e test).

Let op - Wees er zeker van dat bv wissels en ontkoppelaars (elektromagneten) een pulse krijgen van bv 200-300ms en dat ze niet constant stroom krijgen en dus constant aan staan (tenzij ze een automatische eindafslag hebben). Dat trekt de motormagneet niet (die wordt dan uiteindelijk te warm en gaat kapot). Ook voor de voeding wordt het een beetje veel als er 10-20 wissels constant stroom krijgen ipv een korte pulse. Indien je wissels een automatische eindafslag hebben dan is het altijd safe!

Testen kan ook met losse led's met een weerstand of met een multimeter, maar dat is wel veel minder praktisch dan het gemak van een stack board test & debug. Dan zie je precies aan de led's wat er gebeurt bij aansturing door bv iTrain of Rocrail. Dit is uiteraard alleen zinvol bij stack boards die output leveren (dus geen terugmelding bijvoorbeeld, dat is input, dan brandt er niets).

Is alles oké, dan volgt de allerlaatste test: plaats het stack board (bv wissels) op het basis board, stuur de stack module aan vanuit de modelspoorsoftware en test de outputs (spanning V) met een multimeter (sluit de baanonderdelen nog niet aan).

Indien de juiste spanning en het juiste schakelgedrag door de multimeter wordt weergegeven op alle outputs van het stack board, dan kun je de baanonderdelen (wissels, ontkoppelaars, seinen, servo's etc) op de stack module aansluiten en testen vanuit bv Rocrail.

Controleer dit goed voordat je accessoires op de baan ook echt aansluit...!

Sectie 5, bouwinstructies serviceproducten

Klik op de links om de bouwinstructies te openen:

DCC-EX Command Station

Integrale voeding 18, 16, 12, 6 en 5 volt