bogobit Logo

Das Soundmodul der F7 (37622, 29848)

Inhalt

Vorwort

Auf dieser Seite wird das Soundmodul der amerikanischen F7 Diesellok im Detail analysiert. Diese Lok wird unter der Nummer 37622, sowie im Startset 29848 angeboten. Soundmodul und Digitaldecoder sind speziell aufeinander abgestimmt und zusammengesteckt. Das Soundmodul produziert ein Dieselmotorgeräusch, sowie verschiedene Hup-Geräusche und ein Läuten. Nachfolgend finden sie Schaltpläne von Decoder und Soundmodul, eine Erläuterung der Schaltung, sowie Geräuschaufnahmen.

Technische Details

Soundplatine und Decoder sind zwei getrennte Platinen. Die Soundplatine wird über Stiftleisten auf den Decoder mit entsprechenden Buchsenleisten gesteckt. Der Decoder funktioniert auch ohne Soundmodul. Der Decoder ist funktionell identisch zum 60902, hat jedoch seine Funktionsausgänge direkt (ohne Treibertransistoren) auf die Buchsenleiste herausgeführt.

Die Platinen haben eine Größe von 58 mm × 22 mm.

Decoder-Platine

Decoder-Platine Außenseite:
photo of decoder outside, 47kB

Decoder-Platine Innenseite:
photo of decoder inside, 38kB

Decoder-Bestückung Außenseite:
plan decoder outside, 57kB

Decoder-Bestückung Innenseite:
plan decoder inside, 32kB

Decoder Schaltplan:
decoder schematic, 26kB
Der Schaltplan ist auch als PDF-Datei verfügbar.

Sound-Platine

Sound-Platine Außenseite:
photo of sound outside, 60kB

Sound-Platine Innenseite:
photo of sound inside 52kB

Sound-Bestückung Außenseite:
plan sound outside, 55kB

Sound-Bestückung Innenseite:
plan sound inside 66kB

Sound Schaltplan:
sound schematic, 29kB
sound schematic, 28kB
Der Schaltplan ist auch als PDF-Datei (Seite 1 und Seite 2) verfügbar.

Schaltungsbeschreibung

Die Schaltung ist prinzipiell identisch zum Soundmodul der V160, 602749. Ich wiederhole ihn hier mit entsprechenden Anpassungen der Pinnummern und Bauteilwerte:

Die Versorgungsspannung kommt von J20 (Vcc) über Diode D1 in den Pufferkondensator C5. Die Bauteile T1, R15, IC4, R20, R16 bilden einen Spannungsregler. IC4 ist eine "konfigurierbare Zenerdiode". Sie passt ihre Kathodenspannung so an, dass der Kontrollpin (nach rechts) 2.5 Volt hat, d.h. der Spannungsteiler R20, R16 liefert 2.5 Volt. Dies ist aber nur der Fall, wenn der Emitter von T1 auf 3.9 Volt liegt. IC1 ist ein Schwellschalter. Wenn vom Spannungsteiler R8, R9 eine Spannung unter 1.3 V an Pin 6 anliegt, geht der Ausgang Pin 7 auf low, was den Audioverstärker IC3 über den Shutdown Pin 1 aktiviert. Wenn also die Versorgungsspannung zu weit ansteigt, wird der Audioausgang abgeschaltet (vermutlich um eine Zerstörung von T1 durch Überhitzung zu vermeiden). Ähnlich ist es mit dem Spannungsteiler R11, R12. Wenn er eine Spannung über 1.3 V an Pin 3 liefert, geht der Ausgang Pin 1 auf low, was T2 durchschalten lässt, so dass Versorgungsspannung vom Emitter zum Kollektor fließt und am Soundchip IC2 anliegt. Das Feedback über R13 führt zu einer Hysterese, so dass ein Schmitt-Trigger-Verhalten erreicht wird.

IC2 ist Märklin's Sound-IC für die Effektgeräusche. Pin 4 ist der Audioausgang, der übrigens nicht tiefpass-gefiltert ist, sondern ein "Treppenstufen"-Signal ausgibt. Das Signal geht durch Potentiometer P1, Entkopplungskondensator C7, einen Tiefpass R17, C11, zum Verstärker IC3, an dessen Brückenendstufe der Lautsprecher angeschlossen wird. Die Bauteile R18, R19, C8 bilden ein weiteres Tiefpassfilter. Dies wird klar wenn man bedenkt, dass IC3 ein invertierender Op-Amp vom Inputpin 4 zum Outputpin 5 ist.

IC52 ist das zweite Sound-IC und produziert das Dieselgeräusch. Pin 7 ist der Audioausgang. Das Signal geht durch Potentiometer P51, Entkopplungskondensator C56, einen Tiefpass R69, C11, und wird somit an C11 mit dem Audiosignal von IC2 zusammengeführt.

Der Soundchip IC2 liefert ein Audiosignal, nachdem durch einen entsprechenden Triggereingang, t1 bis t7, eine Auslösung erfolgte. Diese Eingänge sind auf high gezogen und werden aktiviert, indem man sie auf low schaltet, beispielsweise durch Verbinden mit Masse. Offensichtlich werden hier nicht alle Eingangspins benutzt, sie sind über 47k Widerstände auf high gezogen. Dieses Sound-IC ist auch auf dem Soundmodul der V160, 602749.

Der Soundchip IC52 liefert ein Audiosignal am Ausgang Pin 7, nachdem durch einen entsprechenden Triggereingang, t1 bis t8, Pins 13-20, eine Auslösung erfolgte. Einige dieser Pins wirken jedoch nicht als Trigger, sondern als Auswahleingang. Details folgen weiter unten. Diese Pins sind auf high gezogen und werden aktiviert, indem man sie auf low schaltet, beispielsweise durch Verbinden mit Masse. Offensichtlich werden hier nicht alle Eingangspins benutzt, sie sind über 47k Widerstände auf high gezogen. Die Anschlüsse q1 bis q5, Pins 8 bis 12, scheinen Ausgänge zu sein und signalisieren diverse Zustände des Sound-ICs.

Pin 10 von IC52 ist normalerweise auf low. Wenn bei stehender Lok der Dieselsound angelassen wird, er geht während des Anlassergeräuschs auf high. Wenn das Bauteil X1 mit einem passenden Transistor bestückt wäre, könnte damit das Losfahren der Lok für die Dauer des Anlassens unterdrückt werden. Leider wurde auf dieses vorbildgetreue Verhalten verzichtet.

Pin 12 von IC52 scheint ein Ausgang zu sein, der einen "power good" Zustand signalisiert. Nach Anlegen einer Versorgungsspannung geht dieser Pin kurz (ca. 3,5 ms) auf high, schaltet aber dann auf gleich wieder low.

Pin 9 von IC52 geht, ähnlich wie Pin 12 nach Anlegen der Versorgungsspannung kurz auf high, dann für ca. 250 ms auf low und geht dann für immer auf high.

Pin 11 von IC52 ist normalerweise high, während des Dieselfahrgeräuschs ist er low. Damit wird während des Dieselfahrgeräuschs die Änderung der Wiedergabegeschwindigkeit ermöglicht. Im Stand, beim Anlassen oder Abstellen geht das nicht, T52 unterbindet das.

Über IC51a und IC51b wird die Motorspannung "aufbereitet". Am Ausgang Pin 7 von IC51b liegt eine Spannung von 0 V bei stehendem Motor an. Mit zunehmender Geschwindigkeit steigt sie mehr und mehr an auf max. ca. 2,7 V.

Widerstand R21 und R61 beeinflusst die Abtastrate (d. h. die Wiedergabegeschwindigkeit) des jeweiligen Sound-ICs. Ein niedrigerer Wert erhöht die Abtastrate, so dass alle Geräusche schneller und in höherer Tonlage gespielt werden. Höhere Werte haben einen gegenteiligen Effekt. Das ist so, wie wenn sie bei einer Schallplatte den Drehteller beschleunigen oder abbremsen. Am IC52 wird diese Eigenschaft genutzt, um die Drehzahl des Dieselsounds an die Motorgeschwindigkeit anzupassen. Dies wird von der Schaltung um T53/T54 gemacht.

Die Schaltung um T51 gibt an IC52, t2, den Zustand Fahrt (low and t2) oder Stand weiter. Die Schaltung um T55 erlaubt das Durchschalten von T56 (Funktion F4, Motorheulen) erst bei einer gewissen Geschwindigkeit (Reglerpos. ca. auf Skalenposition 60 bei einer 6021).

Hörbeispiele

Die folgende Tabelle listet alle Geräusche auf, die im hier verwendeten Chip MKL 502 603 V1.0, IC52 im Schaltplan gespeichert sind. Die Hörbeispiele sind WAV- oder MP3-Dateien aus eigenen Aufzeichnungen vom fahrenden Modell (es sind daher die Rollgeräusche auf dem Gleis auch zu hören). Die Geräusche vom Chip MKL 502 601 sind beim Soundmodul der V160, 602749 anzuhören.


Trigger
Eingang
Auswahl
Eingang
Sound Aufnahme Mode
t5   Dieselmotor im Stand t5.mp3 dauer
t5 t2 Dieselmotor in Fahrt t52.mp3 dauer
t5 t2, t3 in Fahrt mit Heulen t523.mp3 dauer
t5 t8 Dampfschneeschleuder t58.wav dauer
t6   F7 Hupe t6.wav einmal

Bedeutung der Tabelleneinträge:

Trigger-Eingang gibt an, welcher Eingang zur Auslösung auf low gebracht werden muss. Alle anderen Eingänge müssen dazu auf high sein.

Auswahl-Eingang gibt an, welcher Eingang auf low liegen muss, wenn der Trigger-Eingang aktiviert wird. Nicht aufgeführte Auswahl-Eingänge müssen auf high liegen.

Mode gibt an, wie die Funktion aktiviert wird. Grundsätzlich, wenn sie eine Funktion an der Control Unit betätigen, schalten sie den Funktionsausgang des Decoders an; eine weitere Betätigung schaltet den Funktionsausgang wieder ab. Geräusche mit einmal Mode spielen das Geräusch einmal in voller Länge beim Einschalten. Beim Ausschalten passiert nichts. Geräusche mit dauer Mode spielen so lange, wie sie die Funktion ein lassen. Beim Ausschalten wird auch das Geräusch beendet.

Erläuterungen zum Triggereingang t5

Eingang t5 ist der Auslöser für das Diesel- (oder Dampfschneeschleuder-)geräusch. Die weiteren Eingänge t2, t3 und t4 beeinflussen das Verhalten des Dieselgeräuschs.

t8 ist der Auswahleingang. Mit t8=high löst t5 das Dieselgeräusch aus. Mit t8=low löst t5 das Geräusch der Dampfschneeschleuder aus.

Die Bedeutung von t1 und t7 ist nicht bekannt.

Beim Dieselgeräusch sind t2, t3, t4 zugehörige Auswahleingänge. Die Bedeutung aller Auswahleingänge ist tabellarisch aufgeführt:

Eingang Pegel Effekt
t5 low Diesel einschalten
high Diesel ausschalten
t2 low Motor unter Last.
high Motor im Leerlauf.
t3 low Motorgeräusch mit zusätzlichem Heulen
high Motorgeräusch ohne Heulen
t4 low wenn Motor im Leerlauf (t2 = high), Motor automatisch nach ca. 10 Sekunden abstellen.
high kein automatisches Abstellen des Motors

Die Wahl zwischen einmotorigem oder zweimotorigem Diesel ermöglicht t3. Der Unterschied liegt aber nur im Anlassen des Motores, alles andere (Leerlauf, unter Last, Abschalten) ist gleich!

Das Dieselgeräusch des MKL 502 603 Soundchips wurde auch in der belg. Lok der Serie 202/203 (Märklin Nr. 34664) eingesetzt. Hier der Link zum Soundmodul der 34664.