Elektronikexperte gesucht

[Desirofreak]

Guten Morgen,

Mein Hirn hat vor einiger Zeit mal wieder eine Idee ersponnen und nun brauche ich mal die Hilfe von den Elektronikexperten unter euch. Da ich nicht wirklich weiß, wie ich diese Schaltung nennen würde, kam ich mit der Suche nicht sehr weit.

Um es mal zusammenzufassen. Ich habe mir so die Idee in den Kopf gesetzt, mehrere Loks in Multitraktion über einen Decoder zu steuern. Das ganze soll unter folgenden Randbedingungen geschehen:

- Eine Lok erhält den Decoder und ist sozusagen die "Zentrale" dieser Traktion.
- weitere Loks verfügen nicht über eigene Decoder und sollen nur zusammen mit der Zentrallok fahren. ( ähnlich der amerikanischen Boosterloks )
- Verbindung soll ohne großen Aufwand trennbar sein.

Ich habe mir das jetzt in etwa so vorgestellt: Vom Motorausgang des Decoders wird eine parallele Leitung durch eine Kupplung in die nächste Lok gelegt. Dort soll eine Schaltung die Motorspannung messen und dem Motor der zweiten Lok aus der Schiene genau die selbe Spannung bereitstellen. Die Einzelnen Motorkreisläufe sind dabei aber gar nicht elektrisch verbunden. Dadurch würde der Decoder effektiv nur einen Motor versorgen müssen, da der zweite ja direkt aus der Schiene ( natürlich gleichgericht ) versorgt wird.

Vorteil des Ganzen: man müsste damit beliebig viele Loks über den selben Decoder Steuern können.
Nachteil: es muss immer die Zentrallok dabei sein, was beim amerikanischen Boostersystem aber sowieso der Fall ist.

Ich hänge mal ein Bild an, um das Ganze zu verdeutlichen. Das rote Bauteil soll die gewünschte Schaltung markieren.

Über Anregungen würde ich mich freuen. Vielleicht gibt es so etwas schon dann wäre ein Link von Vorteil.

Danke schonmal
Gruss Gerrit aka Desirofreak

 

[heiko.h]

Nun, ich kann Dir zwar nicht weiterhelfen, möchte eine Frage der Bedenknis ins Feld werfen.

Was geschieht denn mit Bauteil-X-Loks wenn diese gerade nicht an einer Decoderlok hängen?

Wobei die Idee unter dem Gesichtspunkt dann keine Lastregelungen angleichen zu müssen doch interessant ist.

 

[Desirofreak]

Na ohne Führungslok würde am Bauteil X keine Spannung Anliegen und der zweite Motor steht still. Heißt die Lok wird sich keinen Millimeter rühren. Das Bauteil soll ja die Spannung ausgleichen.

 

[Tiger82]

Deine Idee an sich, ist ja nicht schlecht, aber der Gedankengang mit beliebig vielen Loks dürfte kaum realisierbar sein. Jeder Decoder hat Belastungsgrenzen. Je mehr Loks dann an der Boosterlok hängen würden, umso größer würde der Decoder belastet werden.So kannst Du dann nur aus Dieselloks Dampfloks machen. Weiterhin ist es mit gleicher Spannung am Motor nicht getan, Da jedes Getriebe Toleranzen und somit fast jede Lok eine abweichende Übersetzung hat. Somit bliebe Dir nur ein sogenannter PID-Regler, wie er auf einem Decoder zu finden ist.
Es tut mir leid, dass ich dir hierzu nichts besseres antworten kann.

 

[V180-Oli]

Ich weis jetzt nicht, ob das hier richtig angebracht ist. Im MEB zu DDR-Zeiten gab es mal einen Elektronikvorschlag, mit dem bei dargestelltem Schiebebetrieb auch unterschiedliche Loks zueinander finden konnten. Natürlich analog.
Die Grundidee war, soweit ich das zusammenbekomme, dass die jeweils schnellere oder im Moment weniger belastete Lok infolge dessen automatisch mehr Traktionsaufgaben bekam, dadurch wiederum mehr Strom zog, langsamer wurde (der Zug hing ja nun mehr an ihr) und nun die andere Maschine dieses Spiel begann. Das sollte sich irgendwie einpendeln.
Wenn ich den Beitrag mal finde, kann ich ja nochmal schauen...
Ich hab keine Ahnung, ob das für digital taugt.

 

[Desirofreak]

Tiger: die Boosterloks hängen ja nicht direkt am Motorausgang des Decoders. Das ist ja genau der Gedanke des Ganzen. Die Leitung wird zwar Durch die anderen Loks geleitet aber nicht direkt an den Motor angeschlossen. Bauteil X soll von dieser Leitung nur die Spannung messen. Die Spannung für den Motor kommt ja direkt aus der Schiene. Damit sollte eine angeschlossene Lok den Decoder überhaupt nicht weiter belasten. Selbst die Eigenversorgung für Bauteil X könnte ja aus der Schiene kommen.

 

[corvette]

Hallo Olli,

meiner Meinung nach ist es sinnvoller, jeder zusätzlichen Lok einen eigenen Dekoder zu verpassen und die Fahreigenschaften auf die "Master"Lok anzupassen. Deine gesuchte Elektronik muß ja die Digitalspannung erst einmal in eine Gleichspannung umwandeln, dazu noch den Fahrstufen der "Masterlok" angleichen und dessen Lastregelung berücksichtigen. Ich denke der Aufwand ist zu groß.

MfG Corvette

 

[Per]

Die Grundidee war

Es gab da drei Grundideen:
Dummy: Dummylok als Zuglok oder Nachschub. Dann muss die eigentliche Zuglok aber stark genug sein.
Mehrfachtraktion: möglichst gleichlaufende Motoren verwenden
Nachschub: ans Schublok eine möglichst schnelle verwenden und diese dann mittels Vorwiderstand in eine "nur wenig schnellere" verwandeln . Muss die Schublok jetzt zuviel Last übernehmen, bricht die Spannung durch den Widerstand zusammen, die Lok wird langsamer. Dadurch wird die Zuglok trotzdem entlastet und kann wieder etwas schneller fahren. Das sollte sich dann bis zur nächsten Änderung einpegeln.

@Desirofreak: Problem ist, dass der Decoder kein "Sollsignal" abgibt, auf welches die anderen Slaves reagieren könnten, sondern ein um den Regelbetrag schwankendes. Und dabei geht es nicht nur um äußere Einflüsse, sondern leider auch um innere, welche natürlich in jeder Lok anders sind.
Wäre dem nicht so, könntest du einfach die Brückenendstufe des Decoders nachbilden und mittels Treiber an den Decoder anschließen.
Ob du da ggü. einem fertigen Decoder, der ja auch Doppeltraktion kann, Geld sparst, sei jetzt mal dahingestellt.

 

[F-Rob_S]

Doppeltraktion

@Desirofreak
Was ist Sinn dieser Übung???

(1) Du baust in jede Lok eine Auswerteschaltung anstelle eines Decoders ein. Meinst Du, dass diese Schaltung billiger wäre, als ein Decoder.

(2) Du willst den Motor der Loks ohne Decoder mit Digitalspannung über die Schienen versorgen? Und die Höhe der Spannung estimmt dann Deine Schaltung x? Und wie hoch die Spannung ist, erhält Deine Schaltung vom Decoder der ersten Lok?
??????? So was ähnliches, was Deine Schaltung x macht, führt bereits ein Decoder aus! Allerdings ist es sinnlos, ein Ergebnis eines Regelvorganges aus der ersten Lok einer anderen Lok ohne Decoder zu übergeben. Das wird noch unsinniger, wenn es sich um vollkommen unterschiedliche Loks handelt.
(3) Bei Deiner Lösung benötigst Du mechanisch/ elektrische Kupplungen. Ein weiterer Faktor, der die Kosten in die Höhe treibt und die ganze Angelegenheit noch unzuverlässiger gestaltet.

Was sollte das Ziel Deiner Lösung sein? Kosten kannst Du damit nicht sparen und besseres Regelverhalten bekommst Du damit ebenso nicht hin.

Hast Du schon mal Doppeltraktion praktiziert?
Haut digital mit 2 gleichen Loks schon hin. Mit 2 unterschiedlichen Loktypen ist es mir noch nicht so recht gelungen. Es ist ne unheimliche Fummelei, die Regelcharakteristiken anzugleichen. Wer weiß, ob es überhaupt geht. Aber mit Deiner Lösung wird das mit Sicherheit nicht gehen, weil Du für Deine Boosterloks sozusagen keine geschlossenen Regelkreise hast.

 

[Ode]

Hallo Desirofreakl,

ausgehend von Deinem Grundgedanken gibt es zwei Möglichkeiten (eigentlich drei, auf die Dritte gehe ich zum Schluß ein):

1. Parallelschaltung der Motoren, bedingt Decoder mit entsprechender Leistungsstufe, Stromversorgung dann direkt aus der A-Unit ohne direkte Stromabnahme in der B-Unit zum Motor (natürlich kann die Stromabnahme der B-Unit zusätzlich zur A-Unit zum Decoder geleitet werden)
Nachteile:
- Decoder mit entspr. Leistung nötig,
- gute elektr., trennbare Verbindung nötig (Trennbarkeit der Units),
- weder Motor noch gesamte Units haben die identischen elektr. und mech. Eigenschaften, folglich leichte Geschwindigkeitsdifferenz;

2. Eine Art Decoder in der B-Unit, die den Motor in der B-Unit auf die gleiche Geschwindigkeit bzw. Drehzahl einstellt wie in der A-Unit und von dort auch angesteuert wird.
Nachteil:
- gute elektr., trennbare Verbindung nötig (Trennbarkeit der Units),
- Erkennung, wenn kein Signaleingang, dann Motor stromlos stellen,
- mir fällt spontan kein System aus Decoder mit Steuerausgang in A-Unit und Decoder für B-Unit ein, das dafür zur Verfügung steht;

3. Beide Units sind mit einem (gleichen) Decoder mit gleicher Adresse ausgestattet, damit kann jede Unit speziell lastgeregelt werden, haben gleich Geschwindigkeit, da keine elektr. Verbindung nötig ist, können sie jederzeit leicht getrennt und anderweitig eingesetzt werden. Ich denke auch nicht, das Variante 2, wenn denn möglich, preiswerter wird als diese Variante - also, was spricht gegen 3?

Viele Grüße Ode

 

[F-Rob_S]

Mehrfachtraktion

@Ode
Es gibt einen Mehrfachtraktionsmodus für Decoder, den man dafür auch nutzen sollte!

 

[Desirofreak]

Also erstmal soll das Ganze nur auf gleichartige Loks angewandt werden. Also gleicher Motor, gleiches Getriebe. Natürlich gibt es immer Schwankungen und Abweichungen in Motoren und Getrieben. Ich wollte erstmal einfach nur nachfragen, ob es überhaupt möglich ist und wenn ja wie man es machen KÖNNTE. Außerdem will ich ja nicht die Fahrstufe des Decoders messen, sondern die anliegende Spannung. Und eine Spannung an einer Leitung lässt sich immer irgendwie messen.

 

[Ode]

Hallo,

@F-Rob_S:
Oder eben so, alles andere finde ich wesentlich aufwendiger und unpraktikabler als zwei Decoder ...

@Desirofreak:
Ich denke, Du hast hier vielleicht einen grundlegenden Denkfehler in den Überlegungen, wenn ich es richtig sehe, dann liegt bei digital immer eine gleichhohe Spannung am Motor an, die dann in Takten ein- und ausgeschaltet wird, mal sehr vereinfacht gesagt.
Da kommst Du also weder mit Spannungsmessung noch mit Spannungsregelung weiter ...

Viele Grüße Ode

 

[Desirofreak]

Also manchmal nervt es einfach nur dass manche Leute auf ihrer Meinung sitzen. Wenn ich in der Elektrotechnik eins gelernt habe, dann dass viele Ideen einfacher umzusetzen sind als man denkt. Manch kompliziert klingende Schaltung ist mit wenigen Pfennigbauteilen aus dem Conrad schon gebaut. Ich bin halt immer am Nachdenken wie man es auch mal anders lösen kann. Gut möglich dass ich mich auch mal irre aber deswegen gleich wieder als der absolute Dummkopf abgestempelt zu werden muss ich mir nicht antun.
Wenn Ode Recht hat und der Motor wirklich über taktfrequenz und nicht über Spannung gesteuert wird dann hat sich meine Idee damit erledigt... Wenn sich niemand Gedanken gemacht hätte wären wir immer noch Baumbewohner...

 

[F-Rob_S]

Mehrfachtraktion

@Ode
....rrrrichtietsch! So sehe ich das auch.

 

[Jan]

Decoder geben eine PWM-Spannung aus und verfügen in der Regelüber eine Lastregelung, werten also die "Reaktion" des Motors aus, beides spricht gegen den gewählten Denkansatz. Ich glaube auch nicht, das eine Eigenbaulösung billiger oder kleiner als ein zusätzlicher käuflicher Decoder wird. Wenn man es also nicht selbst kann und so um der Sache selbst willen aufprobieren will, wird man sich schwer tun, einen Experten hier zur Auftragsarbeit zu motivieren.

 

[ateshci]

@desirofreak
Der Motor wird über eine pulsweitenmodulierte Spannung angesteuert und wie Du aus der Elektrotechnik weisst, ist ein Motor ein Integrator und verhält sich, als ob er mit einem dem Tastgrad der PWM entsprechenden Prozentsatz der anliegenden Gleisspannung angesteuert würde. Geregelt wird er über die Gegen-EMK-Messung in der Tastpause. es ergibt sich dabei aber eine Komplikation: Was bei 100Hz PWM-Frequenz geht, funktioniert bei 16kHz nicht, denn die elktrische Zeitkonstante ( solltest Du auch wissen, was das ist ) des Eisenankermotrs ist zu hoch. Daher muss man eine Messperiode überlagern, bei der die Motorspannung für eine genügend lange Zeit abgeschaltet wird. Alles in allem ein Aufwand, der im Decoderprogramm schon enthalten ist. Ein 'slave' enthält also die gleichen Bauteile wie der 'master' - wo soll da eine Einsparung liegen? Deshalb - jeder Einheit ihren eigenen ( evtl. mehrfachtraktionsfähigen ) Decoder verpassen. Dann funktioniert es auch mit 4 Loks im Zug ohne Hakeln.

 

[ford.prefect]

Hallo Desirofreak, der Eindruck von Böswilligkeit ist für mich hier nicht entstanden.
Gestern habe ich mich zwar als Elektronik-Amateur geoutet, aber vom Prinzip müsste man die tatsächliche Geschwindigkeit von A- und B-Unit messen und B an A angleichen. Dann sind die technischen Daten der Lok völlig egal. Ob das aber in einer bezahlbaren und in TT unterbringbaren Lösung möglich ist, weiß ich nicht.

 

[Tiger82]

@desirofreak
es bezeichnet Dich doch niemand als Dummkopf. Und es sitzt auch keiner hier auf seine Ideen. Fakt ist nur, dass Dein Denkansatz nur in eine falsche Richtung geht.
In der Industrieelektronik würde man das, was Du Dir Überlegt hast, als Kaskadenschaltung mehrerer Regler bezeichnen. Übersetzt auf unsere Modellbahntechnik wäre der Regler der Decoder. Du würdest einfach nur Bauteil X bauen um am ende merken, dass dieses Bauteil ebenfalls ein Decoder wäre.
Sicherlich sind viele Bauteile auf dem Markt sehr günstig zu erwerben. Teuer wirds dann erst, wenn man eine bestimmte Baugröße und Belastungsgrenzen beachten muss. Obendrein müsste Bauteil X einen Microcontroller zum Vergleichen besitzen. Und den müsstest Du dann auch noch programmieren. Nun weiß ich nicht, wie Deine Kenntnisse dahingehend sind. Aber wenn man alle Fakten zusammenführt, ist es kaum möglich, kostengünstiger wegzukommen, als jede Lok mit einem Decoder auszustatten.
Du sagst: "Wenn sich niemand Gedanken gemacht hätte, würden wir immernoch auf Bäumen leben."
Damit hast Du Recht, aber das Rad wurde auch nur einmal erfunden...

 

[heiko.h]

Ich hatte es schon erwähnt, prinzipiell ist die Idee von Desirofreak sehr gut. Auch wenn es mancher Änderungsverweigerer nicht so sieht.

Technisch selber (ich abba nix Ahnung hab von wie genau gehen) dürfte es auch umsetzbar sein.

Kleiner Denkanstoß:
Auch Decoder richten die Gleisspannung erst gleich. Um für den Motor Saft zur Verfügung zu haben.

Zum Motor geht dann eine getakte Gleichspannung ab.
Normalerweise dürfte dies für moderne Elektronik überhaupt kein Problem darstellen diese Taktung 1:1 aus einer gleichgerichteten Gleisspannung (die in der Sklavenlok problemlos durch einen Gleichrichter bereitgestellt werden kann und die außerdem in ihrer Höhe der entspricht, mit der der Decoder taktet) auf den Motor der Sklavenlok weiterzureichen. Übertrieben vereinfacht gesagt: ein Transistor.
Frage ist bloß wie die Fahrtrichtung von der nachfolgenden Elektronik richtig erkannt und gewechselt wird.

Das richtige Problem das besteht ist die Frage der unterschiedlichen ANtriebe der Modelle.
Wobei da wiederum identische Antriebe (also z.B. Roco'sche 132) untereinander unproblematischer sein werden wie der Versuch mehrere Decoder auf einander abzustimmen. Selbst identische Decoder in identischen Loks arbeitet unterschiedlcih und müssen auf einander getrimmt werden.
Werden aber die selben Loks ohne Decoder betrieben können auch keine Decoder gegeneinander arbeiten.

 

[Tiger82]

...

Kleiner Denkanstoß:
Auch Decoder richten die Gleisspannung erst gleich. Um für den Motor Saft zur Verfügung zu haben.

Zum Motor geht dann eine getakte Gleichspannung ab.
Normalerweise dürfte dies für moderne Elektronik überhaupt kein Problem darstellen diese Taktung 1:1 aus einer gleichgerichteten Gleisspannung (die in der Sklavenlok problemlos durch einen Gleichrichter bereitgestellt werden kann) auf den Motor der Sklavenlok weiterzureichen.
Frage ist bloß wie die Fahrtrichtung von der nachfolgenden Elektronik richtig erkannt und gewechselt wird.

...

Da hast Du das Problem schon fast richtig erkannt. Nur dass wir nicht mit einer getakteten Gleichspannung sondern mit einer Impulsspannung (Rechteckspannung) am Motor arbeiten. So, wie es beispielsweise auch der TFi von Tillig im Analogbetrieb macht. Über frequenzielle Unterschiede werden die Decoder angesprochen und leiten dann die Impulse an den Motor weiter. Daher dürfte es ohne Mikrocontroller kaum möglich sein. Man beachte hier zusätzlich, dass der Platz in den TT-Loks nunmal nicht der Größte ist.
Wie gesagt, die Grundidee ist nicht schlecht, aber der Aufwand und die Kosten stehen in keinem Verhältnis zu käuflich erwerbbaren "Fertigprodukten".

 

[heiko.h]

Über frequenzielle Unterschiede werden die Decoder angesprochen und leiten dann die Impulse an den Motor weiter.

Das ist, mit Verlaub gesagt, ziemlicher Unfug.

Richtig ist zwar die Aussage

Über frequenzielle Unterschiede werden die Decoder angesprochen

aber "weiterleiten" ist dann der besagte Unfug.
Das, was der Decoder an den Motor ausgibt, hat mit dem was vom Gleis an "Frequenz reinkommt" absolut nichtszu tun.
Und selbst wenn, auch das würde Bauteil-X 1:1 umsetzen.

 

[pom-pom]

Einfache Lösung: in jede Lok ein elektron. Getriebe. Boosterlok sendet per WLan Signale an einen Hochleistungs-PC, dieser wiederum steuert per WLan die elektron Getriebe in den Slave-Loks. Da hat der Desirofreak über Weihnachten hübsch was zu basteln

 

[Desirofreak]

Also momentschen Mal... Wenn wir es wirklich mit einer Rechteckspannung bzw getakteten Impulsspannung zu tun haben dann ist es ja eigentlich nur ein Relais/Transistor nötig. Immer wenn Spannung von der Masterlok kommt schaltet das Relais in der Slavelok auf Durchlass und gibt die Spannung für den Motor frei. Die Spannung kann ja mit einem Potentiometer oder sogar Festwiderstand eingestellt werden. Bleiben nur noch zwei Fragen offen:

- Gibt es Relais/Transistoren, die so schnell reagieren und schalten können und sind diese auch auf so viele Schaltvorgänge ausgelegt?
- Wie ist es mit der Fahrtrichtung..

 

[pom-pom]

Natürlich gibt es HF-Transistoren - immer noch.