Die Blackbox

In der schwarzen Schachtel befindet sich ein Atmel Mega16 Prozessor getaktet mit 8 MHz, und das war es schon an versammelter Intelligenz.

Das ist insoweit interessant als das der Mega16 alleine nicht in der Lage ist eine USB Verbindung herzustellen. Und siehe da, der PC-Unit Anschluss ist mit den seriellen Anschlüssen des Mega16 verbunden. Es liegt also nahe, dass die PC-Unit nur aus einem Seriell-USB Konverter bestehen wird. Welche Funktionen über den Anschluss steuerbar sind kann man von Aussen leider nicht sehen. Meine Untersuchungen bezüglich des Rundenzählers weisen deutlich darauf hin, dass die einzige Option, die sich aus der Verbindung Rechner und Blackbox ergibt, das Firmware Update für verschiedene Komoponenten des Digital-Systems ist.

Der Mega16 kann sich selbst programmieren, ein Update der Firmware vom PC aus ist somit theoretisch möglich.

Die Modul Buchsen sind mit den SDA und SCL Anschlüssen des Mega16 verbunden, was den Schluss nahe legt, dass die Module über einen I2C Bus miteinander kommunizieren. Leider kann man auch hier nicht sehen, welche Daten über den Bus ausgetauscht werden können.

Die Endstufe ist leistungsmäßig nicht symmetrisch. Der Fet im Treiberzweig (der die positive Spannung auf die Bahn schaltet) ist mit 8A bei 100° spezifiziert. Im anderen Zwei scheint ein Transistor mit einer maximalen Belastung von 200 mA zu liegen. Da selbst bei einem Kurzschluss gegen 18V maximal 150 mA durch den Transistor fliessen ist das ausreichend. Der Test der Ausgangsstufe zeigt einen Gesamtwiderstand von guten 0,42Ω.

Neben den normalen Fahrdiensten bietet die Blackbox das Senden eines "Benutze das Tankfeature" Bits, eine Startampel mit Frühstarterkennung und eine Pacecarsteuerung.

Das Netzteil

Das Netzteil für D132 ist ein getaktetes, stabilisiertes Netzteil spezifiziert mit 14,8V und 3,5A.

Im Umrüstkit für D124 befindet sich ein Adapter um das analoge Exklusiv Netzteil mit der BB zu betreiben. Es ist spezifiziert mit 18V und 1,2 A.

Es gibt aber auch ein spezielles D124 Netzteil. Getaktet, stabilisiert und mit 18V und 3A spezifiziert.

Die Autos

Die Autos kommunizieren über eine Infrarot Led mit den Weichen und dem Rundenzähler. Jedes Auto sendet ständig mit einer festen Frequenz. Das Auto am ersten Regler mit 15,625kHz, das am zweiten Regler 7,8125, das am dritten mit 5,208 kHz usw.. Die Ghostcars identifizieren sich mit der Frequenz für Auto Nummer 7 und das Pacecar mit der Frequenz für das Auto mit der Nummer 8. Die Signale haben ein Impuls-Pausenverhältnis von 50:50.

Die 15,625kHz sind auch die Frequenz der PWM in den Autos. Das ist eine kürzeste Impusdauser von 4,27µs. Bei den Pro-X Autos wurden die Motoren kurz vor jeder Datenübertragung abgeschaltet. Bei D132 wird das nicht mehr gemacht. Und die Motordiode wurde dadurch, dass der Motor gegen Plus geschaltet wird, überflüssig.

Die Endstufe ist symmetrisch. Die Fets sind mit 8A bei 100° spezifiziert.

Die Dekoder unterstützen Fahrlicht und kombiniertes Brems- und Rücklicht. Fahr- und Rücklicht können für jedes Fahrzeug einzeln über den Handregler ein- und ausgeschaltet werden.

Ghost- und Pacecar haben eine Sicherheitsfunktion, dies den Motor abschaltet falls das Auto blockiert ist. Der Dekoder erkennt die Blockade mit Hilfe der Stromunterbrechungen, die beim Passieren einer Weiche auftreten. Treten je nach Dekoder 25 oder 12,5 Sekunden lan keine Unterbrechungen auf, so bleibt das Auto stehen. Ein Ghost- oder Pacecar auf einer Spur ohne Weiche bleibt also unweigerlich stehen. Man kann dies umgehen indem man mit einem Streifen Klebeband ber einem der Fahrbahnleiter eine Unterbrechung erzeugt.

Die Weiche

Die Weiche erkennt an der Frequenz des Infrarot Signals welches Auto über sie hinweg fährt. Den Schaltbefehl entnimmt sie allerdings dem Datenstrom der Schiene. Um das Alles hin zu kriegen hat jede Weiche einen eigenen Prozessor. Die getaktete Infrarot Kenning hat den Vorteil, dass die meisten Infrarot Störungen ignoriert werden, da sie nicht mit einer der Empfangsfrequenzen übereinstimmen.

Die Boxengasse

Die Boxengasse besteht aus zwei Teilen, einer Weiche und einem eigenen Stromkreis für die Boxenstraße. Dieser getrennte Stromkreis macht es unumgänglich, dass die Boxenstraße mit dem Boxengassenendstück wieder in den Rennkurs zurückgeführt wird. Verwendet man eine andere Art von Rückführung, so wird der Boxengassen Stromkreis mit dem des Kurses kurzgeschlossen, die Tankfunktion wird verhindert, das Ghostcar erkennt nicht mehr dass in der Boxengasse es stehen bleiben soll und im schlimmsten Falle könnte sogar die Boxengassenelektronik beschädigt werden.

Der Extra-Stromkreis wird von der Boxengassenelektronik gespeist. Die Elektronik lässt das Signal vom Kurs ungehindert durch, hängt bei den Reglerbefehlen allerdings eine lange Lowphase an.

An dieser Lowphase erkennen die Autos, dass sie in der Boxengasse sind, was den Fahrzeugen erlaubt zu tanken, und das Pacecar anhalten lässt.

Die Weiche unterscheidet sich in soweit von einer normalen Weiche, dass die Ghostcars sie gar nicht und Pacecars sie nur nur wenn ihre Fahrzeit um ist schalten können.

Das Tanken

Die Autos verwalten den Benzinstand eigenständig .Die Blackbox teilt ihnen mit einem Bit im Reglerwort mit, dass der Benzinstand verwendet werden soll. Drückt man an der Blackbox den Start Knopf, so wird, während die Startampel aktiv ist, dieses Bit immer zurückgesetzt. Dadurch werden die Autos vor dem Start automatisch vollgetankt.

Mehr hat die Blackbox nicht mit dem Tankmanagment zu tun. Sie kennt den Benzinstand der Autos nicht, weshalb sie ihn auch nicht für eine Anzeige zur Verfügung stellen kann.

Ist das Tankbit gesetzt zählen die Autos den Benzinstand herunter, je höher die Geschwindigkeit, desto mehr, wird bei jedem Mal abgezogen.

Unterschreitet der Benzinstand einen bestimmten Wert, so beginnen die Lampen am Fahrzeug zu blinken und ist der Benzinstand bei 0 beginnt das Auto zu stottern.

Fährt ein Auto in die Boxengasse, so erkennt es dies an der angehängten Lowphase in den Reglerworten. Wird nund die Geschwindigkeit auf 0 gesetzt so "füllt" das Auto seinen Benzinstand wieder auf. Solange der Benzinstand noch nicht auf seinem höchsten Wert ist blinken die Lampen des Autos.

D.h. auch die Boxengasse hat nicht wirklich viel mit dem Tanken zu tun, sie teilt dem Auto nur mit, dass es sich in der Boxengasse befindet, den Rest macht das Auto.

Diese Methode ist einfach und beschränkt den Kommunikationsbedarf auf ein Minimum. Der Nachteil ist allerdings, dass nur das Auto seinen Benzinstand kennt.

Der Rundenzähler

Einen Rennstart erkennt der Rundenzähler über das zusätzliche Verbindungskabel zwischen BB und Rundenzähler.

Ich muss zu meiner Schande gestehen, dass ich bisher immer dachte, dass der Rundenzähler über dieses Kabel eine Rückmeldung gibt, aber nein die BB teilt dem Rundenzähler mit, dass es los geht. Man hätte das auch über die Datenpakete in der Schiene machen können und das Kabel für was sinnvolleres verwenden können (was ich bisher auch immer unterstellt habe).

Alles andere handhabt der Rundenzähler autonom.

Die Fahrzeuge werden über zwei Arten von IR Sensoren erkannt. Die eine entspricht den Weichensensoren und dient der Erkennung der über die vom Fahrzeug per IR ausgesandten Fahrzeugkennung. Die besteht aus Lichtschranken in den Slots, die dazu dienen an Hand der gelochten Leitkiele der Pro-X Fahrzeuge die Fahrzeugkennung zu ermitteln.

Beim Erkennen von D132 Fahrzeugen erkennt der Sensor in der Fahrbahndecke nur die Kennung des Fahrzeuges, die Messung erfolgt aber erst beim Passieren des Sensors im Slot. Dadurch ist sicher gestellt, dass ProX und D132 Fahrzeuge an der selben Stelle gemessen werden.

Der Rundenzähler kann mit einem Rechner verbunden werden. Das verwendete Protokoll und die Anschlussbelegung, findet man hier.

Das Ende

Es ist interessant zu sehen, wie viele Aufgaben die Black Box den Autos überlässt. Licht Management, Ghost- und Pacecareinstellungen, Tankmanagment werden alle getätigt ohne dass die Black Box etwas dazu tut. Sie leitet nur Tastendrücke und Reglerstellung weiter. Auch von der Zeitmessung lässt sie die Finger. Eine ganz andere Philosophie als bei SCX, wo die Black Box wie die Spinne im Netzt sitzt und überall die Fäden zieht.