Kram

Bezeichnung: Uhlenbrock Power 4

Funktionsweise: Die das Gerät speisende Wechselspannung (16 V~?) wird 2× einweg-gleichgerichtet und mit den beiden großen Elkos geglättet. So steht eine Gesamt-Zwischenkreisspannung von 40 V = 2× 20 V zur Verfügung. Der Mittelpunkt wird an die eine Schiene gelegt, und die andere kommt an den Ausgang der PWM-Endstufe. Diese Endstufe generiert standardmäßig eine Wechselspannung im Langzeit-Tastverhältnis 1:1 mit Kurzzeit-Modulation für die Übertragung der Digitalsteuersignale. Das Tastverhältnis weicht von 1:1 ab zur Steuerung einer Analog-Lok. Die Wagenbeleuchtung bekommt so stets Strom in voller Höhe.

Fehlerbild: Gleichspannung am Ausgang: Eine analoge Lok fährt unkontrollierbar los. Eine digitale Lok verhält sich taub. Im Innern ein durchgebrannter SMD-Schaltkreis.

Der eingekreiste Bereich ist für die Parallelschaltung mehrerer MOS-Halbbrücken vorgesehen. Daher kann man beliebig viele bestücken und auch höhere Ausgangsströme schalten.

Defekt: Beide 8-Beiner waren defekt!!

Ursache: Unbekannt, da bei Ebay verkaufter Artikel mit „ging bis zuletzt“. Der übliche Betrug, der kaum nachzuweisen ist.

Ersatz: Original verbaut sind 2 „ZXMC6A09“, je 2 komplementäre MOSFETs 60 V ≈ 5 A. Bei Reichelt gibt es nur wenig schwächere IRF7343: 55 V ≈ 4 A. Man kann ja davon ein paar mehr kaufen und bestücken für mehr Strom.

Austausch: Um die Leiterplatte nicht zu gefährden, schneidet man von SMD-ICs grundsätzlich mit dem Cuttermesser Bein für Bein ab, bis der Plastkorpus herausfällt. Erst danach sammelt man mit dem Lötkolben die Beinreste ein. Mit Entlötlitze werden die SMD-Lötflächen von Zinnhügeln befreit. Danach gibt man am besten auf jede Lötfläche ein Häufchen Lötpaste, drückt den neuen IC hinein und verlötet das erste Bein, prüft und korrigiert ggf. den richtigen Sitz und lötet dann den Rest fest.

Immer noch defekt: Für den Anwender ergab sich ein unverändertes Fehlerbild. Dazu war es erforderlich, den Schaltplan der Endstufe zu „disassemblieren“. Die Platine scheint mindestens 4 Kupferlagen zu haben: Ein schwieriger Fall.

Ursache: Transistor BC846 hatte Kurzschluss zwischen Basis und Emitter, „obere“ Halbbrücke folglich tot und damit resultierende Gleichspannung auf dem Gleis.

Es geht um eine Modellbahn-Digitalsteuerung mit PIC16F628A (1,15€) aus dem Jahr 2006. Dazu ein Bild (Schaltplan) mit Änderungswünschen.

Den Quelltext von SimpleMaus_v2 habe ich hier lesbarer umgestaltet. Die Assemblierung mit mpasmx.exe generiert die gleiche HEX-Datei wie das Original.

Ziel ist die Änderung des Potenziometerverhaltens: Statt als Fahrtsteller zu fungieren soll dieser in der Mittelstellung aus sein und an den beiden Anschlägen „volle Fahrt“ ausgeben, wie bei den DDR-üblichen Modellbahntrafos sowie bei der Multimaus. R7 ist erforderlich, weil der Gleichtakteingangsspannungsbereich der PIC nicht bis U_CC reicht. Der derzeitige Stand bei Verwendung unveränderter Hardware ist dieser Quelltext.

Da der Originalschaltplan als Original (Eagle, nicht GIF oder PDF) partout nicht aufzutreiben war, habe ich diesen erst mal nachgezeichnet. Genauso hässlich und nichtssagend wie die Vorlage, die einen PIC16F84 als Mikrocontroller verwendete: Man war zu faul, die Bibliothek zu erweitern. Hier ist die Quelle mit einem möglichen Board-Layout, zum Download und/oder zur Ansicht.

Man kann's auch kompakt aufbauen, wenn man sich Mühe gibt:

Geräteansicht
Innenaufbau
„Aufgebockte“ Siebensegmentanzeige
Detail: Alles im Schrumpfschlauch
Leiterseite
Schaltplan

• Bedienungsanleitung (deutsch) — ich habe dabei auch den Namen eingedeutscht
• Bedienungsanleitung (englisch) — hoffentlich verständlicher als das Original
• XpressNet — wie es in der Firmware verwendet wird (englisch)

Im Schaltplan einer Gleisbesetztmeldung tauchte irgendwo ein Siemens-Optokoppler IL 222 T auf, den es vor langer Zeit in der Elektronik-Apotheke gab. Es ist ein Optokoppler mit Wechselspannungs-Eingang und Darlington-Ausgang. Etwas vergleichbares oder gar pinkompatibles gibt es heutzutage nicht, aber eine Ersatzschaltung dafür ist auch nicht allzu schwer.

Um Wackelkontakte beim Rad-Schiene-Kontakt zu überbrücken, muss an den Lokdekoder eine Kondensatorstütze, am besten mit sog. BestCaps, angeschlossen werden. Da solche Kondensatoren nur bis 16 V handelsüblich sind, muss eine Spannungsbegrenzung die max. 20 V Gleisspannung sicher begrenzen. Außerdem ist eine Strombegrenzung vonnöten, damit die Gleisversorgung nicht auf Kurzschluss schaltet, und eine Drossel, damit die Loksteuersignale durchkommen. Davon gibt es eine winzige zu disassemblierende Platine. Vermutlich die hier. Gesagt, getan.

Die Eagle-Datei ist nicht zur Reproduktion gemacht, keine .brd-Datei, keine passenden Shapes. Die Bauteilbezeichnungen hingegen sind so gewählt, dass man sie bei Reichelt auch findet, nicht die Exoten aus China. Abgesehen von T1, hier ist der passende Ersatztyp BC817.

Erklärung: Die Kombination aus R1, T1 und D1 entspricht einem einfachen Spannungsregler (Längsregler) für etwas weniger als 15 V Ausgangsspannung. R3 begrenzt den Ladestrom auf max. 0,3 A. R2 sorgt anscheinend für das Entladen der Elkos C1 .. C5 im abgesteckten Zustand und kann normalerweise entfallen. Auch R3 kann entfallen, wenn man R1 auf 10 kΩ hochsetzt und die Strombegrenzung durch die endliche Stromverstärkung von T1 erfolgt. D2 ist eine Schottky-Diode und liefert bei Spannungsausfall vom Gleis die Kondensatorspannung mit minimalem Spannungsabfall. Und schließlich hält die Spule L1 die höherfrequenten Loksteuersignale von der Transistorschaltung fern. Kann auch entfallen, weil die Transistorstufe hochohmig genug ist und der niederohmige Diodenzweig mit D2 nur zur Anwendung kommt, wenn der Signalweg vom Gleis eh' unterbrochen ist.

Symptom: Dekoder reagiert aber Lok fährt nicht. Rechts oben im Bild werkelt ein ATmega168 als Mikrocontroller. SMD-Endstufentransistoren im Gehäuse QFN-6 (Texas Instruments) oder PowerPAK SC-70-6 (Vishay) mit der Beschriftung „CIW 6XAA“ und „DOW 6UAB“ werden heiß. Typen: SiA922EDJ („CI“) und SiA931DJ („DO“), dort gefunden, beide aus Fabrik „W“ (wie Wuhan 武汉市?). Ein anderer Dekoder verwendet andere Endstufen-Transistoren.

Bestückung
Rückseite
abgelötet

„Durchklingeln“ der Platine brachte folgendes Ergebnis:

• linker QFN6-Chip mit „CIW 6XAA“ = 2× n-Kanal-MOSFET, defekt, Verbindung zwischen Pin 3 und 4, Gates an PC0 und PC2
• rechter QFN6-Chip mit „DOW 6UAB“ = 2× p-Kanal-MOSFET, in Ordnung

Ersatztypen: SiA918EDJ (2× n-Kanal) und SiA931DJ (2× p-Kanal), bei Mouser 78-SIA918EDJ-T1-GE3 und 78-SIA931DJ-T1-GE3.

Von Toralf Wilhelm gibt es seit 2012 einen für ATmega8 und avrasm2 geschriebenen DCC-Lichtdekoder für die Wagenbeleuchtung. Die (2021 veraltete) Version 4.3 habe ich auf avr-gcc umgesetzt. Hier ist die binärgleiche Umsetzung. Als ein möglicher Ausgangspunkt, die Firmware in C / C++ umzusetzen.

Leider hat sich der Auftraggeber für closed source entschieden und den SVT mit 5 verschiedenen Firmwareversionen ausgestattet. Nicht nachnutzen!