Die Bauanleitung richtet sich an Modellbauer, die in der Lage sind, bedrahtete Bauelemente auf einer Lochrasterplatte zu verlöten, sowie eine selbstgebaute elektronische Schaltung in Betrieb zu nehmen. Die Elektronik enthält einen Mikrocontroller, der mit einem bereitgestellten Code zu beschicken ist. Neulingen auf diesem Gebiet wird erläutert, wie mit geringem Aufwand dies umzusetzen ist.

Antriebsmechanik
Ein Servo bewirkt eine Längenänderung in einem Seildreieck, die auf den Schrankenbaum übertragen wird. Als Seil wird superdünne Angelschnur benutzt, die optisch kaum wahrnehmbar ist. Auf Umlenkrollen kann verzichtet werden. Die Angelschnur ist äußerst strapazierfähig. Der Servo kompensiert spielend die auftretenden Reibungsverluste.

Bild: Prinzip Seilzug

In der Praxis werden montagebedingte Differenzen und kritische Endlagen durch Federn ausgeglichen. Die Federn sind aus 0,3mm Federstahldraht gefertigt. Alternativ kann auch der Draht einer Kugelschreiberfeder verwendet werden. Sie sind so geformt und angeordnet, daß eine Justage des Seiles und der Schrankenstellung möglich ist.

Bild : Servostellung für Schranke oben

Steuerelektronik
Im Kern besteht die Schaltung aus einem Mikrocontroller, der das an einem Eingang anliegende Signal in Servoimpulse am Ausgang umsetzt. Am Eingang "DA-Input" kann ein Schalter oder ein Potentiometer angeschlossen werden. Die Schaltung kann natürlich auch mit unserer ATC - Modellbahnsteuerung (WSK02) verbunden werden.

Die Betriebsspannung des Controllers ist durch die Diode D1 und den Kondensator C2 vom Servo entkoppelt. Taster S1 und Potentiometer R1 dienen der Trimmung des Servos. Eine Buchsenleiste ist für die Incircuit - Programmierung des Controllers vorgesehen. An Port B1 liegt das Blinksignal für das Warnkreuz an, was auch beim kalibrieren des Servos genutzt wird.
Die Steuerelektronik unterscheidet 3 Modi:
- Schaltmodus (GND am Eingang bedeutet Schranke schließen)
- Analogmodus (Potentiometer am Eingang bewirkt adäquate Servostellung)
- Kalibriermodus (Einstellung der Endausschläge am Servo)

Mit dem Einschalten der Betriebsspannung (Initialisierung) erkennt der Mikrocontroller einen der 3 Modi.
- Schaltmodus, wenn der Eingang offen ist (Beschaltung a..c),
- Analogmodus, wenn das Potentiometer nicht auf Ub/2 steht (Beschaltung d).
- Kalibriermodus, wenn beim Einschalten der auf der Platine befindliche Taster S1 gedrückt gehalten wird.

Im Kalibriermodus können die Endstellungen des Servos eingestellt werden. Diese werden dann im Schalt- oder Analogbetrieb nicht überschritten. Soll im Schaltmodus die Schranke geschlossen werden und bleiben, so ist der Eingang dauerhaft auf GND zu ziehen. Das Warnkreuz blinkt und nach einer Verzögerung von 2sec schließen langsam die Schranken. Wird der Schalter wieder geöffnet, öffnen sich die Schranken. Mit erreichen des Hochpunkts wird das Blinklicht ausgeschaltet. Im Analogmodus werden die Schranken adäquat zur Stellung des Potentiometers bewegt. Das Blinklicht arbeitet solange, wie der Hochpunkt noch nicht erreicht ist.

Das Bild zeigt die Steuerung, aufgebaut auf einer Lochstreifenplatine. Auf den Quarz wurde hier verzichtet, da der interne RC-Oszillator des Controllers verwendet wird.

Aufbau der Antriebsmechanik
Wenn kein Servotester zur Vefügung steht, sollte man zuerst die Steuerelektronik aufbauen. Wie im Bild dargestellt, fertigen Sie je 2 Federn in "S"-Form und ungleichschenkliger "U"-Form. Jeweils eine der Ösen muß eine kleine Holschraube aufnehmen können.

Es sind an jedem Schrankenbaum 2 Bohrungen zur Aufnahme des Seiles zu setzen. Für das Zugseil suchen Sie sich dazu einen geeigneten Punkt am Schrankengewicht. Der Abstand zum Drehpunkt ist "R", wie im Seilzugprinzip dargestellt. Der senkrechte Abstand des Drehpunkts zur Auflagefläche ist "H". Überprüfen Sie an Hand der Formel die notwendige Länge des Servoarms "L". Die Verhältnisse am vorgestellten Beispiel sind: H= 9 mm; R= 6 mm; L=15,6 mm

Der Abstand der Bohrung für das Rückzugseil sollte etwa R/2 sein. Setzen Sie an jedem Schrankenfuß 2 Bohrungen zur Durchführung der Seile. Die Bohrung am Schrankenfuß für
das Zugseil sollte etwas außermittig zum Drehpunkt der Schranke angeordnet werden. Versatz ca. Bohrer-DM in Richtung Straße.
Zeichnen Sie auf der Unterseite eine Linie über die Bohrungen der Zugseile und etwas darüber hinaus. Auf dieser Diagonalen verlaufen die Zugseile. Markieren Sie auch die Mitte zwischen den beiden Bohrungen, dort wird später der Servo angeordnet. Schrauben sie nun die Federn an, wie im Bild dargestellt. Schneiden Sie großzügig die Seile zu, da sie an den Enden zu verknoten sind. Jedes Seil erhält an einem Ende einen mehrfachen Knoten, der verhindern soll, daß das Seil durch die Bohrung im Schrankenbaum rutscht.
Fädeln Sie als erstes das Rückzugsseil ein und verknoten Sie es mit der Rückzugsfeder. Das Seil darf nur leicht gespannt sein, um den Schrankenbaum waagerecht zu halten. Prüfen Sie nun die Federspannung der "U"- Feder bei geöffneter Schranke. Die Federspannung ist zu groß, wenn der Schrankenbaum aus dem Lager springt. Dann ist eine neue Rückzugsfeder mit längeren Schenkeln zu fertigen.
Fädeln Sie das Zugseil bei horizontaler Lage des Schrankenbaums ein. Durch Drehen der "S"- Feder kann das Zugseil gestrafft werden.
Prüfen Sie die Funktion der Anordnung, indem an Stelle des Servos, das Zugseil ausgelenkt wird. Verlängern Sie nötigenfalls den Servoarm auf die erforderliche Seilauslenkung.
Das Servokreuz oder der doppelseitige Servoarm ist noch auf einen Arm zu kürzen. Bringen Sie den Servo in Mittelstellung und kleben Sie ihn in der bereits angezeichneten Position mit ein paar Tropfen Heißkleber auf. Anschließend befestigen Sie den Servoarm im Winkel von 45 Grad und schlagen das Seil über den äußeren Drehpunkt.

ACHTUNG!
Der Servo hebelt sich aus oder kann zerstört werden, wenn der Servoarm gegen die Grundplatte drückt!
Nach Anschluß der Steuerung sollte als Erstes eine Kalibrierung durchgeführt werden.

Kalibrierung
- Internes Potentiometer R1 in Mittelstellung bringen.
- Externe Beschaltung am Eingang abklemmen (außer offenen Schalter gegen GND).
- Nach Einschalten der Spannung bzw. nach Reset blinkt LED1 ca. 5 Sekunden.
- In dieser Zeit muß die Kalibriertaste (Taste1) gedrückt bleiben, bis der Controller den Kalibiermodus meldet (1x wederholt blitzen).
- Der Servo fährt grundsätzlich in Mittelstellung (cp=1,5 ms).
- Taste1 los lassen.
- Mit dem Potentiometer den Servo auf Schranke Unten stellen.
- Mit Taste1 bestätigen
- Mit dem Potentiometer den Servo auf Schranke Oben stellen.
- Mit Taste1 bestätigen
- Controller meldet Ende des Kalibiermodus mit Dauerflimmern
- Spannung abschalten und Potentiometer wieder in Mittelstellung bringen.
- Fertig.

Nach erneuter Inbetriebsetzung müssen bei offenem Schalteingang die Schranken oben bleiben und der Blinker AUS sein.

Aufbau der Steuerung
Die Lochstreifenplatine ist auf Lochraster-Maß zu schneiden und die Bohrungen an den Ecken auf 2mm zu vergrößern. Anschließend die Trennstellen auf den Kupferstreifen mittels Kutter oder besser Fräser gemäß Bild herstellen.

Die Bestückung ist in folgender Reihenfolge vorzunehemen:
- Brücken
- Buchsenleisten (flach)
- Buchsenleiste (hoch) und Stiftleisten
- Widerstände, Einstellregeler, Taster
- Kondensatoren
- Brücken auf der Leiterseite löten, dabei Schaltung kontrollieren.

Schalten Sie die Betriebsspannung ein. Die Schaltung braucht ohne Controller und LED weniger als 1mA. Stecken Sie den Controller bei abgeschalteter Spannung auf. Die Markierung für Pin1 muß links oben in der Nähe von Poti1 liegen. Stellen sie den Meßbereich des Amperemeters auf ca. 50mA. Schalten Sie die Betriebsspannung wieder ein. Nach einer kurzen Stromspitze zieht die Schaltung jetzt etwa 6mA. Wenn die o.g. Werte annähernd stimmen, schalten Sie die Spannung wieder ab und stecken noch die LED mit
Kathode gegen Plus.
Im Bild ist eine Bestückungsvariante mit Quarz dargestellt. Da wir hier mit 8MHz arbeiten, kann der Controllerinterne RC-Oszillator genutzt werden. Der Quarz ist für eine 16MHz-Variante mit erhöhter Auflösung vorgesehen.
Bringen sie das Potentiometer P1 in Mittelstellung und klemmen sie die Betriebsspannung ab.
Die Schaltung ist jetzt bereit, um mittels ISP-Brenner das Steuerprogramm einzuspielen.

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