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Die Blackbox CU

An der Prozessorfront gibt es nichts Neues, wie schon in der Blackbox, verrichtet in der CU ein mit 8 MHz getakteter Atmel Mega 16 seinen Dienst.

Die Anbindung von Netzteil, Leds und der Regler sind geblieben.

Der Anschluss für den externen Rundenzähler ist ein normaler digitaler Ausgang. Zusätzlich gibt es eine Vertbindung zum Prozessor um zu erkennen ob ein Rundenzähler eingesteckt ist. Ist dies der Fall so wird die 5V Versorgung an der seriellen Schnittstelle für die Dauer des Rennstart Impulses unterbrochen.

Dies ist nicht die einzige Änderung an der seriellen Schnittstelle. Ihr Pin 5 ist nun mit der Trafospannung verbunden. Das erlaubt auch Verbraucher mit höherem Strombedarf. da die Verbindung allerdings hinter der Schutzdiode ist und diese mit 5A Dauerstrom, die für alle Verbraucher wie Autos, Weichen, Startampel usw. reichen müssen, spezifiziert ist, sollte man trotzdem auf zu Stromhungrige Geräte verzichten.

Die I2C Bus Anschlüsse gibt es nicht mehr. Das ist kein Verlust, da es zum einen nie irgendwelche Geräte dafür gab und die CU zum anderen IR Sensoren zur Zeitmessung und Rundenzählung eingebaut hat.

Und das führt uns zu den echten Änderungen. Die Blackbox war im Wesentlichen Fernsteuerung für die Autos, die CU ist darüberhinaus Zeitmess- und Spritverwaltungs-System und versorgt mit ihren Informationen nicht nur an die PC-Unit angeschlossene Geräte, sondern auch Startampel, Positionstauer und Driverdisplays.

Die Spritverwaltung kann wie bisher erfolgen oder von der CU kontrolliert werden, was nun endlich erlaubt den Tankstand der Fahrzeuge jederzeit anzuzeigen.

Da die CU dazu wissen muss, wann und wie lange ein Fahrzeug tankt, gibt es nun eine Rückmeldemöglichkeit für Geräte, die mit den Schienen verbunden sind. Technisch funktioniert dies über eine Austastlücke in der die CU den Plus-Leiter freigibt und andere Geräte darüber Siganle senden. Dies erfordert nur minimale Änderungen an der Endstufe und so ist auch sie im Wesentlichen gleich geblieben.

Es gibt Vereinfachungen in der Bedienung, die mehr Tasten erfordern, aber ihre Anbindung an den Prozessor wurde ohne Besonderheiten realsisiert.

Das Netzteil

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

Das D124 Netzteil ist ebenfalls getaktet und stabilisiert und ist mit 18V und 3A spezifiziert.

Die Autos

Die CU funktioniert mit den D132 Fahrzeugdekodern und so hat sich hier nichts geändert.

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.

Die Weiche

Auch hier gibt es nichts Neues. Die Weichen sind die alten.

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 selbst ist identisch zu der bisherigen es gibt allerdings eine Tankadapterschiene für das CU verwaltete Tanken (siehe unten).

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 und die Tankfunktion und das Anhalten des Ghostcars werden verhindert 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 im alten Tankmodus 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

Es gibt nun zwei Tankmodi - den alten von den Fahrzeugen verwalteten und den neuen von der CU verwalteten.

 
  • Im alten Modus verwalten die Autos 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 haben Blackbox und CU in diesem Modus nicht mit dem Tankmanagment zu tun. Sie kennen den Benzinstand der Autos nicht, weshalb sie ihn auch nicht für eine Anzeige zur Verfügung stellen können.

    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.

  • Im neuen Modus verwaltet die CU den Benzinstand. Sie zählt in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit einen Zähler herunter. Ist der Zählerstand Null stottert das Auto und die CU zählt keine Runden mehr.

    Es gibt vorher keine Warnung mehr durch blinkende Lampen. Damit man nicht von einem leeren Tank überrascht wird benötigt man Driver Displays oder eine Software, die einem die Tankstände anzeigt.

    Im Real Tank Modus verändert die CU die Höchstgeschwindigkeit bei verschiedenen Zählerständen. Je leerer der Tank, desto schneller fahren die Autos. Die CU ändert die Einstellung über das Programmierdatenwort und nicht über die Autobefehle. das hat den Vorteil, dass unabhängig von der Höchstgeschwindigkeit 16 verschiedene Fahrstufen (inkl. 0) zur Verfügung stehen.

    Um zu tanken benötigt man eine Pitstop Adapter Unit. Ohne solch eine Pitstop Adapter Unit lässt sich der neue Tankmodus gar nicht erst aktivieren.

    Bei der PSAU handelt es sich um eine einspurige Schiene mit einem IR Sensor. Fährt ein Fahrzeug über den Sensor, so sendet er die Fahrzeugkennug an die CU. Dies schaltet für das Fahrzeug den Tankmodus ein.

    Solange während des Tankmodus die Weichentaste gedrückt, wird der Tank wieder aufgefüllt. Der Tankmodus wird automatisch verlassen, wenn die Reglerstellung einen bestimmten Wert überschreitet. Man kann also während des Tankens vorwärts kriechen. Fährt man allerdings mit zu hoher Reglerstellung über den IR Sensor, so wird der Tankmodus sofort wieder abgeschaltet und man kann gar nicht tanken.

    Die Tankfunktion hängt ganz alleine von der PSAU ab. Eine Boxengasse wird dafür nicht benötigt. Man kann deshalb die PSAU an beliebiger Stelle der Strecke einbauen.

    Möchte man allerdings ein Pacecar verwenden so benötigt man die Boxengasse, damit das Pacecar erkennen kann, wo es parken soll.

    Verwendet man Ghost- und/oder Pacecars, so können sie alle normalen Weichen betätigen und somit auf tankende Fahrzeuge (die nicht in einer speziellen Boxengase stehen) auffahren.

Der Rundenzähler

Man kann den altet Rundenzähler 30342 auch mit der CU verwenden. Allerdings wird dann die CU eigene Zeitmessung abgeschaltet, was zu Einschränkungen mit dem Driver Display und dem Positionstower führt.

Deshalb gibt es einen neuen Rundenzähler. Dieser wird statt einer PC-Unit angeschlossen. Man kann diesen also nicht gemeinsam mit einer Computer Software verwenden.

Der Rundenzähler verhält sich gegenüber der CU wie eine PC-Unit mit angeschlossenem PC und die Funktionsweise ist auch entsprechend.

Die PC-Unit

Der PC-Unit wurde bei der BB ausschließlich für Updates verwendet und das auch nur beim Carrera Service. Bei der CU dient der PC-Unit Anschluss zur Verbindung mit Rundenzähler und Zeitmesssoftware. Hat man eine CU und eine PC Unit benötigt man keinen Rundenzähler mehr, da die CU über Sensoren und Zeitmesssoftware verfügt, deren Daten von einem Computer Programm abgefragt und aufbereitet werden können.

Das Protokoll baut auf das des Rundenzählers 30342 auf und ist hier beschrieben.

Driver Display, Positionstower und Startampel

Diese sind ausschließlich Ausgabegeräte. Sie beziehen ihre Betriebsspannung über die Fahrbahn. Sie lesen die Daten auf den Fahrbahnleitern mit, filtern die für sie interessanten Pakete aus und zeigen die darin enthaltenen Informationen an. Sie senden keine Informationen an die CU zurück.

Verwendet man einen 30342 als Rundnezähler, so wird die interne CU Zeitmessung nicht verwendet und die CU kann keine Positions- und Rundeninformationen senden und deshalb können diese Informationen bei Verwendung des 30342 nicht angezeigt werden.

Das Ende

Wo die BB sich entspannt zurücklehnte übernimmt die CU Verantwortung und steckt ihre Nase in Alles. Die Zeiten der Gewaltenteilung sind vorbei die CU ist der uneingeschränkte Herrscher.