Blockkiste DrS Relaisblock



Diese Seite beschreibt eine Implementierung des elektronischen Streckenblocks nach dem Vorbild des Relaisblocks bei Drucktastenstellwerken der Firma Siemens. Im Bild eine Blockkiste am Bahnhof Michelstadt beim FREMO-Treffen in Garbsen 2003.

DrS Relaisblock (35K) 

Schaltplan und Links

Der Schaltplan muss nicht so aufwendig wie bei mir sein, denn ich habe einige Extras eingebaut. Nachdem ich die Bedienoberfäche entworfen hatte fiel mir auf, dass ich keinen Anschluss für die Wecker-Unterbrechertaste "WUT" und den Melder "NÜ" hatte.

Für die "WUT" hätte ich auf die Option für ein Zählwerk verzichten müssen und noch einen Ausgang vom Mikrocontroller auf einen Ausgang vom ULN2803A legen müssen, da man am ULN2803A keine Taster anschließen kann. Also habe ich die "WUT" als Relais mit Selbsthaltung in Hardware implementiert.

Damit der "NÜ"-Melder aufleuchtet, wenn die Versorgungsspannung ausfällt, habe ich einen 1 F Gold-Cap-Kondensator eingebaut. Dieser wird von den 5 V geladen. Fällt die Spannung aus, wird über einen Transistor die LED eingeschaltet und leuchtet für etwas 30 s.

Dann habe ich erst spät gelernt, dass bei der von mir nachgebildeten Blockbauform die Erlaubnismelder nicht nur gelb zeigen können, sondern rot leuchten, wenn die entsprechende Erlaubnis fehlt. Daher habe ich dort zweifarbige LEDs eingebaut. Allerdings hätte ich dann 4 LEDs an einen Ausgang von Mikrocontroller anschließen müssen. Zudem haben die einzigen rot/gelben LEDs, die ich bekommen konnte, eine gemeinsame Kathode. Daher habe ich noch zwei Transistoren eingebaut, die die Signale verstärken und die Polarität ändern.

Platine des Bedienteils (48K) 

Im Bild ist die Lochrasterplatine vom Bedienteil zu sehen. Das Chaos versteckt sich aber hinter der Frontplatte. Als Zugentlastung habe ich das Flachbandkabel um die Platinenkante gefaltet und mit einem Kabelbinder, der durch zwei Bohrungen in der Platine geht, festgelegt. Daher konnte ich dahinter die einzelnen Adern problemlos wie es gerade kam zwischen den Bedienelementen durchführen. Die beiden nicht verwendeten Kabel für Zählwerk und VDD habe ich aufgerollt und dabei unter dem Kabelbinder durchgezogen und mit Klebeband festgelegt.

Unten fällt der große Gold-Cap-Kondensator für den "NÜ"-Melder auf. Daneben das Relais für die "WUT". Noch weiter rechts unter der Platine der Summer. Bei seiner Positionierung muss man darauf achten, dass er nicht mit Bauteilen auf dem Logikteil kollidiert. In Bildmitte sind die Blöcke mit der fünf roten und gelben LEDs für die Blockmelder klar zu erkennen. Die blaue LED für den Ausfahrsperrmelder leuchtet so diffus ins Gehäuse, dass ich eine kleine Rolle aus Pappe darüber gestülpt habe, um das Licht auf den Melder zu begrenzen. Dagegen haben die kleinen gelben LEDs für die Störmelder einen so kleinen Leuchtkegel, dass man sie direkt auf die Platine setzen muss, um das Melderfeld vollständig auszuleuchten. Im Bild sind sie kaum zu sehen.

Mechanischer Aufbau

Zunächst einmal entscheidet man sich für ein Gehäuse. Ich habe mich für das E450 von Bopla entschieden, das es z.B. bei Reichelt gibt. In das Gehäuse passt eine Europakarte und es ist hoch genug, dass; Logikteil und Lochrasterplatte für das Bedienteil übereinander hinein passen. Auch bietet es genügend Platz auf der Oberseite für die Darstellung von 3 x 3 Stelltischfeldern.

Der Logikteil wird in das Unterteil des Gehäuses gesetzt. Damit die direkt nach unten aus den Gehäuse herausgehenden Buchsen für Bahnhofs- und Blockschnittstelle später auch passen, habe ich zunächst die Platine ohne die Stecker auf den Boden des Gehäuses gelegt und durch die Platine die Löcher für Stecker und Platinenbefestigung gebohrt. Danach habe ich Stecker mit Pins aufgeschraubt, so dass ich anzeichnen konnte, wie viel Platz der Kragen benötigt, d.h. wie groß die Löcher für die Stecker werden müssen. Danach Bohren, Sägen und Feilen bis die Löcher passen.

Vor der Montage habe ich dann noch die Löcher für die Platinenbefestigung gesenkt, damit die Schrauben nicht überstehen, und die Befestigungslöcher für die Stecker mit einem Flachsenker bearbeitet, damit die zu den D-Sub-Steckern passenden Schrauben auch passen. Diese erlauben nur eine Wandstärke von ca. 1,5 mm, der Boden des Gehäuses ist aber ca. 3 mm dick. Dann wird alles Montiert, also Stecker und auf passenden Abstandsbolzen die Platine. Erst wenn alles passt, also insbesondere auch die Stecker mit ihren Lötpins in der Platine, werden die Stecker eingelötet. Hier zeigte sich eine leichte Fehlplanung: Der Unterteil des Gehäuses hat einen relativ hohen Rand. Dieser verhindert die Muttern der Steckerbefestigung bei eingebauter Platine zu erreichen. Sollte ich also mal die Platine ausbauen wollen, muss ich erst einmal die Stecker auslöten.

Zur Befestigung des Gehäuses an einem Modul habe ich einfach außen neben der Platine Langlöcher eingebracht, in die ich die üblichen Schraubzwingen wie für die LocoNet-Boxen einfädeln kann. Damit dieses Geht, müssen die Löcher recht groß sein. Damit jetzt keiner beim Auf- oder Abbau des Arrangements wie wild mit der Zwinge in der Box rumhantiert und dabei die Platine beschädigt, habe ich noch auf jeder Seite zwei lange Abstandsbolzen eingeschraubt, die den Freiraum der Zwinge im Gehäuse begrenzen.

Unterteil des Gehäses mit Platine (52K) 

Im Bild ist das Unterteil des Gehäuses an eine Tischkante geklemmt und die Kabel laufen nach unten. Genauso kann die Kiste auch an eine Modulseitenwand geklemmt werden, wobei die Kabel von den Steckern unterhalb der Modulkante waagerecht in Richtung Modulmitte gehen. Damit man die Box auch an die hintere Kante eines Tisches setzen kann, sind die Kabel zum Bedienteil so lang, dass man das Oberteil mit den Bedienelementen auch um 180 gedreht aufsetzen kann.

Neben der Platine sieht man die Gewindebolzen, die die Platine vor "randalierenden" Zwingen schützt. Man sieht auch, dass die Schrauben für die Stecker auf der Innenseite nicht mehr zugänglich sind. Unterhalb der linken Zwinge befindet sich die Klinkenbuchse für die Stromversorgung.

Aufbau der Frontplatte

Es hat einige Zeit gedauert bis ich mir eine Methode überlegt habe, wie man zu einer ansehnlichen Oberfläche kommt. Zum einen sollte es einfach im Aufbau sein, zum anderen aber auch halbwegs sprapazierfähig sein. Im Folgenden beschreibe ich die einzelnen Schritte. Die Grundidee ist ein Aufkleber mit dem Bild der Felder, Transparentpapier als Fenster bei den Meldern und einer schützenden Klarsichtfolie, die alles Abdeckt. Die Leuchtdioden sitzen mit einigem Abstand hinter dem Transparentpapier, damit man eine gleichmäßige Ausleuchtung erreicht.

Planung

Zunächst mal erstellt man eine Zeichnung von der Oberfläche. In die Zeichnung habe ich auch die Abmessungen der Klebeetiketten von Zweckform Typ L4734REVTM-25 eingetragen. Da ich ein Pärchen bauen wollte, habe ich beide Seiten auf ein DIN-A4-Blatt gebracht. In dieser Zeichnung sind zunächst alle Melder farbig dargestellt, damit man eine Wirkung von der Oberfläche bekommt. Neben der Anschalttaste "AsT" habe ich Platz für einen eventuellen Zähler gelassen.

Auch wenn es vorher schön aussieht, muss man die Elemente an das Raster der Platine anpassen. Die Beinchen der Leuchtdioden kann man zwar verbiegen, aber die Löcher für die Taster müssen im Raster sitzen. Dazu habe ich eine zweite Zeichnung erstellt. Dass ich nachher etwas andere Leuchtdioden genommen habe, macht dabei wenig. Bei der Planung sollte man ein zölliges Raster verwenden.

Bohren

Für die mechanische Bearbeitung des Gehäuses habe ich einen Bohrplan erstellt. Dieser enthält zusätzlich zu den Bedienelementen noch die Bohrungen zu Befestigung der Platine, gekennzeichnet durch einen dunkelgrauen Ring. Diese Löcher werden gesenkt, so dass die Schauben später unter dem Aufkleber sitzen.

Dieser Plan wird auf einen Bogen mit Aufklebern gedruckt und aufgeklebt. Damit der Aufkleber richtig sitzt, habe ich folgende Methode benutzt: Zunächst wird der Aufkleber mit Schutzfolie auf dem Gehäuse ausgerichtet. Dann wird eine Seite mit großen Schraubzwingen festgeklemmt. Nun wird auf der anderen Seite die Schutzfolie abgezogen und abgeschnitten. Dann kann man langsam von der Seite mit den Klemmen kommend die Folie aufkleben. Dann löst man die Zwingen, zieht auf der anderen Seite die Schutzfolie ab und klebt diese Seite auch auf.

Dieses ist eine gute Vorübung für die endgültige Folie, die ja später an die gleiche Stelle muss. Auch lernt man dabei, wie empfindlich so eine flächig, farbig bedruckte Seite ist, d.h. wie leicht man den Aufdruck beschädigt. Beim Festklemmen muss man also aufpassen.

Jetzt kann die mechanische Bearbeitung mit Bohren, Sägen und Feilen erfolgen. Dabei sollten die Löcher für die Pfeile nach unten ehr etwas größer werden. Ist man mit der Bearbeitung fertig kann alles probeweise montiert werden. Passen die LEDs? Klemmen die Taster in den Bohrungen? Ich habe übrigens in dem Stadium die Taster und LEDs eingelötet. Dabei kann man die Teile leicht ausrichten und die LEDs sitzen in der richtigen Höhe. Also Teile in die Platine stecken, Platine in den Deckel schrauben und dann die Teile ausrichten und anlöten.

Oberteil des fertigen Gehäses von innen (17K) 

Auf dem Bild sieht man deutlich, wie krumm bei mir die eckigen Löcher auf der Unterseite geworden sind. Nach oben hin passen sie (etwas) besser. Man sieht aber auch, wie der Aufkleber diese Unzulänglichkeiten verdeckt. Ebenfalls sieht man die 7 Gewindebolzen, an die die Platine geschraubt wird. Ich habe so viele Bolzen eingebaut, damit sich die Platine bei der Tastenbedienung nicht verbiegt. Deswegen sitzen die drei zusätzlichen Bolzen auch dicht neben den oft benutzten Tasten.

Fenster

Wie schon angedeutet bestehen die Fenster aus Transparentpapier. Das lässt sich prima mit den Texten der Leuchtmelder bedrucken, streut das Licht von den LEDs ausreichend und verhindert direkte Blicke in das Innere der Box. Auch hierfür gibt es eine Zeichnung. Da das Transparentpapier aber nicht klebt, kann es nicht über die ganze Fläche des Deckels gehen, sondern muss in einzelne Teile zerschnitten werden. Jeweils ein Teil für die drei Melder mit Text, einem für die Blockpfeile, den Ausfahrsperrenmelder und den Räumungsmelder sowie ein fünftes Teil für die Erlaubnispfeile und Einfahrsignalhaltmelder.

Aufkleber

Bevor man den Aufkleber auf dem Deckel aufbringt, sollte man die Löcher für Melder und Taster mit einer neuen, scharfen Cutterklinge herausschneiden. Da das bei den runden Löchern für Ausfahrsperrenmelder, Räumungsmelder und Einfahrsignalhaltmelder nicht leicht ist, habe ich oben auf dem Aufkleber den Streifen mit den vielen Löchern zum üben eingezeichnet. Aber auch die vier Pfeile sind nicht ohne, da jede Kante von den Ecken aus geschnitten werden muss, damit man saubere Ecken bekommt. Die drei Rechtecke "NÜ", "Stör" und "ÜStör" gehen danach fast wie von selbst. Die ausgeschnittenen Formen habe ich vorsichtig abgehoben, indem ich mit dem Cutter mittig eingestochen habe.

Wenn man alle Ausschnitte gemacht hat, und auch keine Beschriftung einer Taste ausgeschnitten hat, geht es ans Aufkleben. Durch die Ausschnitte kann man den Aufkleber recht gut nach den Löchern im Deckel ausrichten. Noch besser auf einem Leuchtpult für Dias. Danach das bekannte Spiel: Ausrichten, Festklemmen, erste Hälfte aufkleben, Klemmen Lösen und zweite Hälfte aufkleben. Dabei aber nicht die Schnipsel aus Transparentpapier vergessen! Bei den Texten muss man sie vorsichtig entsprechend dem Loch im Deckel ausrichten, bei den großen Rechtecken geht das schon einfacher. Allerdings sollte man versuchen, dass die Schnittkanten unter die Linien zwischen den dargestellten Feldern kommen, weil sie dort weniger auffallen.

Bevor man jetzt durch eine Unachtsamkeit wieder alles versaut, klebt man die klare Schutzfolie drüber. Ich hatte welche in der Größe eines DIN-A4-Blattes. Ich habe nicht versucht zu sparen sondern ein Blatt pro Deckel genommen. Dann muss man nicht so genau Positionieren, was ohnehin nicht so leicht ist. Wichtiger ist, dass die Folie keine Blasen einschließt. Danach schneidet man an den Stirnseiten die Folie entlang eines Lineals ab, so dass neben dem Aufkleber noch ein Streifen bleibt, wo die Folie direkt auf dem Gehäuse klebt. An den Längsseiten habe ich die Folie bis zur Kante des Deckels gelassen.

Als letzte knifflige Arbeit bleibt das Ausschneiden der Löcher für die Taster. Aber nach den Schritten davor sollte das klappen. Insgesamt braucht man also für zwei Boxen zwei Bögen mit je zwei Aufklebern und zwei Bögen Schutzfolie. Die kleinen zusätzlichen Felder am Rand der Aufkleber erlauben den Aufdruck an den jeweiligen Einsatzort anzupassen. Auf dem Photo sieht man unter der "EaT"-Taste das Feld "n. Mönchshof". Auch der Buchstabe für das Einfahrsignal lässt sich überkleben. Diese Aufkleber kommen auf die Schutzfolie und werden mit Tesafilm gesichert. Sie lassen sich nach dem Treffen wieder leicht entfernen.



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