Seit dem Einzug in die digitale Mo­dell­bahn­welt hat die Firma Mär­klin einen Rückmelde­bus in seinen Kom­ponenten ein­gebaut. Die Original Märklin 16-Bit Rück­meldemodule hat­ten damals die Kata­lognummer 6088 „S88 Rück­meldedecoder“. Diese Katalog­nummer wandelte sich zu einem Namen für das ganze Rückmeldesystem. Es wurde mit diesem Namen bald auch von anderen Modell­bahn­her­stel­lern übernommen.
Das Prinzip dieses betagten Rückmeldebusses ist genial einfach und lässt sich mit wenigen CMOS Komponenten relativ einfach und skaliert nachbauen (siehe Beitrag „S88 Klassiker“). Prinzipiell be­steht es aus einer Kette von Schiebe­registerbausteinen, die je­weils 4 oder 8 Bit Statusinformationen von den Modellbahn­rück­meldern parallel einlesen und speichern können. Das Kommando zum ge­meinsamen Einlesen und Speichern heißt S88_LOAD und wird von allen Bausteinen zeitgleich durchgeführt. Jetzt stehen alle In­for­ma­tionen in den CMOS Schieberegisterbausteinen CD4014 sauber hin­ter­ein­ander in den Speicherzellen. Die Zentrale schickt nun allen Bau­­stei­nen einen Impuls, den S88_CLOCK Impuls. Der bewirkt, dass sich die ge­spei­cherten Informationen über alle Bausteine hinweg um eine Spei­cherstelle in Richtung Zentrale verschieben und dass das je­weils erste Bit auf die Datenleitung S88_DATA_OUT gescho­ben wird. Damit ist es für die Zentrale lesbar. Das Spiel mit dem S88_CLOCK Impuls wiederholt sich solange, bis die Zentrale alle Informationen gelesen hat. Mit dem S88_LOAD Signal wird der ak­tuel­le Zustand an den parallelen Schieberegistereingängen ge­spei­chert. Um zu ver­meiden, dass die Zentrale sehr kurze Än­de­run­gen, z.B. das Über­fahren eines Reed Kontaktes zwischen zwei S88_LOAD Impul­sen verpasst, sind weitere Speicherbausteine CD4044 not­wen­dig. Diese erfassen jede noch so kurze Änderung an den 16 Ein­gän­gen und speichern diese Information bis zum S88_RESET Impuls. Der Reset Impuls kommt nachdem die Schiebe­register mit LOAD das vorhergehend gespeicherte Eingangsabbild über­nom­men haben. So kann kein Ereignis „übersehen“ werden und steht deswegen in der Zentrale für mindestens einen S88 Zy­klus (die Zeit zwischen 2 LOADs) an. Nachstehend ist das Prinzip­schalt­bild eines 16 Bit S88 Bausteins dargestellt.

Abbildung 1 – Die oberen 4 Bausteine speichern den Belegtzustand von je 4 S88 Eingängen. Die unteren beiden Bausteine sind die Schieberegister, die bei „LOAD“ die Inhalte der 4044 Bausteine übernehmen. Bei jedem „CLOCK“ Impuls werden die Informationen nach rechts in Richtung Zentrale geschoben.

Obwohl das System mittlerweile technologisch bes­sere Kon­kur­ren­ten hat, ist es weit ver­brei­tet und auf den meisten Digi­talzentralen di­rekt oder auch indirekt ver­füg­bar.
Warum sollte man S88 überhaupt noch verwenden oder weiter­ver­wen­den?

Vorteile S88

  • Preisgünstige und robuste Komponenten, vielfach noch vor­han­den aus früheren Anlagen.
  • Die S88 Bausteine werden von vielen Herstellern in diversen Ausprägungen (Massesensor, Stromsensor, Spannungssensor, RFID-Sensor) angeboten.
  • Die meisten Zentralen haben eine S88 Schnittstelle direkt on Board, bei vielen kann das Interface nachgerüstet werden.
  • Auch für den PC gibt es Schnittstellen auf der Basis USB oder RS232.
  • Der S88 Bus ist sehr schnell. Es werden bis zu 10000 Status­ver­änderungen pro Sekunde übermittelt, meist mehr als PC und Zentrale verarbeiten können.

Aber wo liegen die Nachteile?


Nachteile

  • S88 ist ein Schieberegister, das aus 1 bis 32 16-bit Rück­mel­de­modulen besteht, die untereinander linear mit Kabeln ver­ket­tet sind. Eine andere als diese lineare Struktur ist technisch nicht möglich (keine Baumstruktur, keine Sternstruktur, kei­ne Stichleitungen) oder erfordert zusätzliche Elektronik.
  • Die Rückmeldebits (1 – 512) werden in der Zentrale lückenlos durchnummeriert. Lässt man ein Rückmeldemodul weg, dann verschieben sich die Adressen der nachfolgenden Rückmelder um 16 nach unten. Fügt man irgendwo in der Kette ein S88 Modul ein, dann werden alle nachfolgenden Rückmeldeadressen um 16 erhöht.
  • Das Original Märklin S88 System verwendet Flachbandkabel mit Buchsenleisten (Stecker) im 2,54 mm Rasterabstand (6-polig). Manche Nachbauten verwenden nicht geschirmte Rundkabel mit gleichem Steckertyp. Auch die RJ12 Modul­stecker, die im o.g. Nachbau verwendet wurden, verbinden die Module über eine nicht geschirmte Flachbandleitung. Diese Leitungen (Antennen) reagieren relativ empfindlich auf EMV-Störeinflüssen.
  • Die S88 Module setzen Standard CMOS Technologie ein und haben keine Leitungstreiber. Das Ganze ist auf geringem Stromverbrauch ausgelegt und die Eingänge sind alle relativ hochohmig, nicht abgeschlossen und entsprechend Stör­em­pfind­lich
  • Das System ist nicht fehlertolerant oder prüft die ein­ge­hen­den Daten auf Richtigkeit. Das S88 System verfügt nicht über ein entsprechendes Protokoll.
  • Die räumliche Ausdehnung eines S88 Systems ist auf wenige Meter begrenzt. Aber nicht jeder baut eine Schauanlage mit mehr als 100 m Ausdehnung.
  • Die Staffelung der S88 Module mit 16 Rückmelde-Eingängen (seltener mit 8 Eingängen) passt weniger gut zum Bedarf bei einfachen Gleismodulen. Es werden nicht benutzte Eingänge „verschwendet“.

Wie kann man die erwähnten Störungen reduzieren oder ver­mei­den?

Problemlösungen für S88

  • Verwendung von geschirmten Netzwerk-Patchkabeln zum Verbinden der S88 Module. Verwendung von RJ 45 Steckern auf den Modulen.
  • Verwendung von 12 VDC statt der ursprünglichen 5V zur Er­höhung des Störabstandes. Die herkömmlichen Standard S88 Module sind aufgrund der Verwendung von Standard CMOS Bausteinen bereits für diese höhere Spannung ge­eignet. An­de­re als CMOS basierte Original S88 Module und deren Nach­bauten sind eher nicht 12 V kompatibel
  • Saubere Modellbahnverkabelung: Schienen, Relais, Wei­chen­spulen und deren Zuleitungen sind von den Signalleitungen (S88 Bus Kabel und Sensorleitungen) fern zu halten.

Wie man darüber hinaus S88 Module mit freier Adressierung und mit beliebiger Verkabelungsstruktur oder auch adressierbare Köpfe für Original S88 Module selber bauen kann, finden Sie an anderer Stelle hier im Modelbahn-Blog.


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