16-Kanal Multiswitch Decoder

Diese Schaltkanal-Erweiterung macht aus einem Proportional-Kanal der Fernlenkanlage 16 Schaltkanäle. Voraussetzung dafür ist ein im Sender eingebauter 16-Kanal Multiswitch Encoder. Eine Memory-Logik sowie eine Blink- und Blitzerfunktion können für jeden einzelnen Schaltkanal eingestellt werden.

Die Firmware des Decoders steht außerdem in einer zum original Robbe Encoder (8084), sowie zum Graupner Encoder (4108) kompatiblen Version zur Verfügung. Bereits vorhandene Sender-Ausbaumodule können somit weiter verwendet werden. Mit Sendern, die einen Nautik-Kanal (Software-Encoder) anbieten, ist der Betrieb ebenfalls möglich. Auch in diesen Versionen ist die Memory-Logik für jeden Schaltkanal einzeln einstellbar.

Features:

16 Schaltkanäle, einzeln mit Memoryfunktion ("Latch") einstellbar
Blink oder Blitzfunktion, einzeln einstellbar
Strombelastbarkeit max. 2 A
optische Schaltkontrolle über LED, deaktivierbar
zwei verschiedene externe Spannungsversorgungen möglich
Anschlussmöglichkeit für ein oder zwei Relais-Module

Der Decoder liegt in zwei Versionen vor:

Basis-Version, (Belastbarkeit 200 - 500 mA je Ausgang)
Version mit MOSFET Ausgangsstufe (max. 2 A je Ausgang) und optischer Schaltkontrolle über LEDs

Basisversion

Der 16K-Decoder in der Basisversion

Diese Version besitzt zwei ICs vom Typ ULN 2803A als Ausgangsstufe. Jedes der ICs besitzt acht Ausgänge, um Verbraucher mit einer Stromfaufnahme von bis zu ca. 200 mA (Glühlampen, Relais) direkt anzusteuern. Die Strombelastbarkeit liegt bei max. 0,5 A, wenn nur ein einziger Kanal pro Ausgangstreiber-IC eingeschaltet ist. Die Verbraucher werden aus einer externen Spannungsquelle mit 6...24 V gespeist, die am Decoder angeschlossen wird. Durch eine Steckbrücke kann die Spannungsversorgung der Verbraucher wahlweise auch aus dem Empfängerakku erfolgen (z.b. bei Anschluss einer 5V-Relaisplatine), eine externe Spannungsversorgung kann damit entfallen.

Die Platine ist relativ klein und läßt sich leicht löten, da nur ein SMD-Bauteil verwendet wird.

Für höhere Ströme können Relais nachgeschaltet werden, bis zu zwei Relaisplatinen können direkt an die 16-pol. Stiftleisten des Decoders angeschlossen werden.

Für die Ausgangstreiber-ICs sollte auf jeden Fall eine Fassung verwendet werden. Sollte mal ein Malheur passieren und ein Treiber-IC durch Überbelastung den Geist aufgeben, ist so eine schnelle und preisgünstige Reparatur möglich. Eine optische Schaltkontrolle gibt es nicht (diese ist aber auf einer angeschlossenen Relaisplatine vorhanden).

Der Decoder besitzt Anschlussmöglichkeiten für den Empfänger, eine externe Spannungsversorgung und Stiftleisten für 16 Verbraucher.

In den folgenden Abbildungen bedeutet ein Anschluss in rot den Pluspol und in schwarz den Minuspol. Auf die Polung ist unbedingt zu achten, da ansonsten Bauteile zerstört werden können! Auch bei den Verbrauchern ist ggf. die Polung zu beachten, z.B. bei Relais (Freilaufdiode oder gepolte Relais) oder Leuchtdioden.

Das folgende Bild zeigt die Beschaltung des Decoders:

Anschlussbelegung des Multiswitch-Decoders

Version mit LED-Schaltkontrolle und 2 Amp. Ausgangsstufe

16K-Multiswitch Decoder mit LED Anzeige
Diese Version verfügt über eine optische Schaltkontrolle für alle Kanäle und 16 MOSFETs als Treiberstufe, die mit 2 A pro Kanal belastet werden können. So können auch Verbraucher mit höherer Stromaufnahme direkt an die Stiftleisten angeschlossen werden. Bei induktiven Lasten (Relais, Motoren) die Freilaufdiode nicht vergessen! Gespeist werden die Verbraucher aus einer oder zwei externen Spannungsquellen (auch mit verschiedenen Spannungen).

Die optische Schaltkontrolle über LED-Leisten ist insbesondere beim Memory- und Blinker-Setup hilfreich. Die LED-Leisten sind über zwei Jumper auch deaktivierbar, so dass unnötiger Stromverbrauch (pro eingeschaltetem Kanal ca. 9 mA) vermieden werden kann, wenn der Decoder im Modell eingebaut ist und die LEDs von außen nicht zu sehen sind.

Die Ausgangstreiber vom Typ IRF 7103 sind SMD-Bauteile im SO-8 Gehäuse und beherbergen jeweils zwei N-Kanal MOSFETs. Zum Einlöten ist eine Lupe hilfreich, die Abstände der Pins sind aber so groß, dass das Einlöten problemlos möglich ist.

img 0269 small

Der LED-Decoder kann mit zwei verschiedenen Spannungsquellen versorgt werden, je einer Achtergruppe der Verbraucher ist dann mit einer Spannungsquelle verbunden. Auf diese Weise können Verbraucher mit verschiedenen Spannungen (z.B. V1= 6 V und V2 = 12 V) angeschlossen werden. Die beiden Minus-Pole der Spannungsversorgungen sind duch die Platine miteinander verbunden!

Wird nur eine Spannungsquelle für alle Verbraucher benötigt, kann einer der beiden Anschlussklemmen frei bleiben und die Drahtbrücke an der Stirnseite des PIC wird bestückt.

Die Polung ist beim Anschluss der Verbraucher zu beachten! Auch an den LED-Decoder können natürlich eine oder zwei Relaisplatinen angeschlossen werden.

Folgende Bilder zeigen den Anschluss für beide Versionen:

Anschlussbelegung des 16K-LED Decoders
Anschluss des 16K-Decoders bei Verwendung von einer externen Spannungsquelle

Anschlussbelegung des 16K-Decoders Anschluss des 16K-Decoders an zwei externe Spannungsquellen

Firmware

In der Datei ms16.zip ist die Firmware für den Decoder als Demo-Version enthalten. Die Datei decoder16-flash-demo.hex wird im Zusammspiel mit dem oben beschriebenen Encoder benötigt. Wer schon einen original Graupner- oder Robbe-Encoder im Sender hat und somit nur den Decoder benötigt, braucht eine andere Firmware.

Die Demo-Version unterscheidet sich von der Vollversion durch eine ca. 45 s lange Wartzeit nach dem Einschalten der Spannungsversorgung. In dieser Zeit blinkt die rote LED und zeigt an, dass korrekte Sync.-Signale empfangen werden. Zeigt die LED dagen ein Dauerlicht, liegt ein Fehler vor. Nach Ablauf der Wartezeit (LED hört auf zu blinken) gibt es keine weiteren funktionalen Einschränkungen. Auch für die unten beschriebenen Setup-Modes gibt es keine Wartezeit.

Memory-Setup Funktion

Bei den bekannten käuflichen Modulen kann für die Gesamtheit aller Schaltfunktionen festgelegt werden, ob eine Memory-Funktion aktiv sein soll, d.h. der Kanal schaltet bei der ersten Betätigung ein, aber erst bei der zweiten Betätigung wieder aus ("Latch"). Auf diese Weise können die beiden Funktionen eines Schalters auch gleichzeitig aktiv sein. Da dies nicht für alle Schaltfunktionen sinnvoll ist (z.B. bei Drehbewegungen rechts/links), bei anderen Belegungen dagegen schon (z.B. Einschalten der nautischen Beleuchtung/Einschalten eines Scheinwerfers), lässt sich die Memory-Funktion bei diesem Decoder für jeden der 16 Schaltkanäle einzeln konfigurieren.

Wird der Jumper2 gesteckt, befindet sich der Mikrocontroller in einem Setup-Modus, in dem für jeden Schaltkanal eine Memory-Funktion (bzw. "Latch"-Funktion) festgelegt werden kann. Die Vorgehensweise ist wie folgt:

Empfänger ist ausgeschaltet, Sender ist eingeschaltet
Jumper auf JP2 aufstecken
Empfänger einschalten
Alle Kanäle, die eine Memory-Funktion haben sollen, werden nun am Sender eingeschaltet. Dafür steht eine Zeit von 30 s zur Verfügung. Damit auch zwei Kanäle eines Schalters gleichzeitig eingeschaltet werden können, verfügen alle Kanäle für die Dauer des Setup über eine Memory-Funktion. Sind alle späteren Memory-Kanäle eingeschaltet, muss gewartet werden ...
... bis nach ca. 30 s alle Kanäle automatisch wieder ausgeschaltet werden. Die rote LED blinkt im Sekundentakt. Der Setup-Modus ist damit beendet. Alle Kanäle, die bis zu diesem Zeitpunkt eingeschaltet waren, sind nun Memory-Kanäle.
Empfänger ausschalten, ca. 30 s warten. Die Wartezeit unbedingt einhalten, da sich der Kondensator auf der Decoder-Platine erst wieder vollständig entladen muss. Wird zu früh wieder eingeschaltet, kann sich ein undefiniertes Verhalten ergeben.
Jumper auf JP2 wieder entfernen
Empfänger wieder einschalten und die Memory-Funktion auf den dafür eingerichteten Kanälen überprüfen.

Die Einstellungen bleiben bis zur Durchführung eines neuen Setup gespeichert. Das Memory-Setup kann bei Bedarf wiederholt werden.

Blinker- und Blitzer-Setup

Für die acht Schaltkanäle des Port A des Mikrocontrollers läßt sich eine Blitzerfunktion konfigurieren (40 ms ein, 460 ms aus, Frequenz 2 Hz) und für die acht Ausgänge des Port B eine Blinkfunktion mit ca. 1 Hz Frequenz (500 ms ein, 500 ms aus). Die Blinker/Blitzer arbeiten zwar auf allen Ports mit der gleichen Frequenz, abhängig vom Einschaltzeitpunkt aber mit verschiedener Phase, so dass mehrere konfigurierte Blinkfunktionen i.d.R. nicht gleichzeitig blinken.

Die Vorgehensweise zur Konfiguration der Blinkerfunktion ist exakt wie beim Memory-Setup beschrieben. Allerdings müssen vor Einschalten der Stromversorgung beide Jumper gesteckt werden. Kanäle, die eine Blinkfunktion haben sollen, werden am Sender eingeschaltet. Für die Dauer des Setup sind alle Kanäle Memory-Kanäle, damit auch die beiden Kanäle eines Schalters mit einer Blinkfunktion belegt werden können. Alle Kanäle, die beim Abschalten nach ca. 30 s eingeschaltet waren, sind nun dauerhaft als Blink- bzw. Blitzkanäle konfiguriert.

Die Memory-Funktion und die Blink/Blitz-Funktion sind voneinander unabhängig und können pro Kanal einzeln eingestellt werden.

Das Blinker-Setup ist zur Zeit nicht für die Robbe bzw. Graupner kompatible Version implementiert, sondern nur für den "cp-Decoder".

Impulslängen-Setup

Die Erfahrung mit den Vorgänger-Versionen hat gezeigt, dass immer wieder Programmanpassungen des Decoders notwendig waren, wenn der Encoder mit einem anderen Sender als einer F-14 Anlage betrieben wurde. Die Impulslängen, welche die Funktionen "Schalter ein" oder "Synchronisation" kodieren, können bei anderen Sendern leicht abweichen und wurden vom Decoder nicht erkannt. Aus diesem Grunde habe ich das Decoderprogramm um ein Setup erweitert, in dem die maximale und die minimale Impulslänge vom Decoder gemessen und im EEPROM abgespeichert wird. Es sei aber betont, dass das Impulslängen-Setup eine saubere Anpassung des Encoders an den verwendeten Sender nicht überflüssig macht. Zumindest die variierenden Impulslängen lassen sich so aber besser in den Griff bekommen (insbesondere für die Sendertypen FC-18 und FC-28).

Beim Programmieren des Decoder-PIC sollten auch die Daten des EEPROM in den PIC übertragen werden, darin befindet sich die "Werkseinstellung" der erwarteten Impulslängen. Erst wenn es mit diesen Werten nicht oder nicht vollständig funktioniert, sollte ein Impulslängen-Setup probiert werden:

Ausgangszustand: Empfänger ist ausgeschaltet

Der erste Schritt beim Impulslängen-Setup ist je nach verwendeter Decoder-Version unterschiedlich:
- "cp-Decoder": am Encoder mindestens einen der 16 Schaltfunktionen einschalten, d.h. einen der 8 Schalter nach oben oder unten schalten und dort geschaltet lassen (dafür am Besten einen Schalter mit Rastfunktion wählen, falls vorhanden).
- Graupner-kompatibler Decoder: am Sender einen der Schalter in die untere, einen anderen in die obere Position bringen, dies dürfen aber nicht die Schalter 1 oder 8 sein (z.B. Schalter 5 nach unten, Schalter 6 nach oben, die anderen Schalter bleiben in der mittleren Position). Während des Setups müssen die Schalter in dieser Position verbleiben.
- Robbe-kompatibler Decoder: alle Schalter am Sender befinden sich in der Neutralstellung (mittlere Position).
Sender einschalten
am Decoder Jumper1 aufstecken (Jumper2 ist für das Memory-Setup)
Empfänger einschalten
die rote LED darf nicht leuchten, sonst werden keine gültigen Impulse festgestellt
in den folgenden 5 s werden die minimale und maximale Impulslänge gemessen und im EEPROM gespeichert
nach 5 s beginnt die rote LED zu blinken, das Setup ist beendet
Empfänger ausschalten
mindestens 30 s warten
Jumper1 entfernen