Hallo, ich hab mal ne Frage an die Experten ... Bei einer digitalen Modelleisenbahn wäre es ganz nett, wenn die Lok auch Informationen an die Zentrale zurückliefern könnte. Dazu habe ich einen Vorschlag (*) gefunden, bei dem Signale dadurch übertragen werden, daß die betreffende Lok mit einer Frequenz von 4 MHz eine gewisse (zusätzliche) Stromstärke von den Gleisen abgreift (logisch "1") oder nichts tut (logisch "0"). Das ganze nennt sich dann "current modulating". Auf der Sender-Seite kann ich diesen Ansatz nachvollziehen. Im Prinzip könnte man diese Modulierung auch einfach dadurch erreichen, daß per Programm Strom durch einen passenden Widerstand ein- oder ausgeschaltet wird (evtl. über OC1-Pin). Aber wie kann man so eine Modulierung auf den Gleisen detektieren ? Gibt es ein schlaueses Teil so ähnlich wie bei Infrarot-Modulierung der IR-Detektor TSOP 18xx, der diese Signale automatisch demoduliert und digitale Signale an den Mikrocontroller weitergibt ? Ich hab absolut keine Vorstellung wie das funktionieren soll ? :-) Gerhard (*) http://www.tttrains.com/nmradcc/draftstandardsandrps.html A: Technique for Transmitting Encoding Bits "1" bit A decoder transmits a bit with the value of "1" by current modulating the track signal between 12 and 15 milliamps at 4.0 MHz (±) 1% measured at the track as observed on a scope. ...
Hallo Gerhard, ich denke die Geschichte ist ganz einfach. In der Stromquelle ist ein Widerstand, über dem der Spannungsabfall abgegriffen wird. Durch unterschiedliche Last "(zusätzliche) Stromstärke" ergibt sich ein entsprechende Spannung am Widerstand. Ich habe die angegebene Seite nur 'mal kurz angeklickt; die Frequenz liegt im Millihertz-Bereich. Gruß Micha
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Eine einfache Demodulatorschaltung könnte so aussehen: Wie Micha schon geschrieben hat greifst Du den Strom, der über die Gleise fliest über einen Wiederstand (R1) ab. Jetzt muss man irgendwie detektieren, wenn sich der Strom ändert. Also vergleicht man den mittleren Strom der letzten paar ms (je nach Frequenz des modulierten Signales) mit dem aktuellen. Die Mittelwertbildung überlässt man einem einfachen RC-Glied (R2,C1). Über einen zweiten Zweig erzeugt man sich über einen Spannungsteiler (R3,R4) eine zweite Hilfsspannung ), die ohne Zusatzlast (Modulation durch Lock) geringfügig unter der Spannung hinter dem RC-Glied ist. Die beiden Spannungen gibt man dann auf einen Comperator. Bei richtiger Dimmensionierung hat man dann am Ausgang 0, wenn keine Modulation (Zusatzlast) und eine 1, wenn Modulation. Funktionieren tut das allerdings nur, wenn der Modulationswiederstand der Lock ständig ein und ausgeschaltet wird. MfG Steffen PS: Ich bin absichtlich nicht tiefer in die theoretische Elektrotechnik eingegangen um das Ganze nicht zu verwirrend darzustellen. Die Schaltung habe nur mal schnell hingekritzelt.
Hallo Micha und Steffen, vielen Dank die Hinweise. Der Detektor scheint ja sogar für Normal-Sterbliche wie mich machbar zu sein ... :-) Bevor ich mich ans Ausprobieren mache hab ich noch eine theoretische Frage. Kann die Detektion auch funktionieren, wenn nicht nur ein Detektor existiert (in Zentrale bzw. Booster) sondern am Gleis mehrere Detektoren nacheinander angeschlossen sind ? Ich denke an folgende Sache: GleisA +/- ----a----------c---------------| GleisB -/+ -------------b---------d-------| An Punkten a und b ist Detektor1 angeschlossen und an Punkten c und d ist Detektor2 angeschlossen. Lok1 befindet sich auf dem Gleis zwischen a und b und Lok2 fährt zwischen c und d. Die Frage ist dann: kann Lok1 via Stromstärken-Modulierung Signale (Bits) an ihren "zuständigen" Detektor Detektor1 schicken ohne daß Detektor2 diese Signale mitbekommt ? Irgendwie hab ich den Eindruck, daß Herr Lenz so etwas macht, um festzustellen, auf welchen Gleisabschnitten welche Loks fahren: http://www.lenz-elektronik.com/railcom_frame.htm Wenn die Sache mit den seriellen Detektoren funktionieren könnte, dann wäre das wirklich das Non-Plus-Ultra. Dann könnte man nämlich 2 Fliegen mit einer Klappe schlagen: 1) Informationen und Rückmeldungen von der Lok bekommen (zB. effektive Geschwindigkeit) 2) den aktuellen Standort der Lok elektronisch ermitteln Und das alles auf sehr preiswerte und platzsparende Art und Weise, wenn die Modulation in den DCC-Decoder der Lok gleich mitintegriert wird (im Idealfall braucht man im Lok-Decoder nur einen zuätzlichen Modulations-Widerstand). Gerhard
Wenn die Gleisabschnitte nicht elektrisch miteinander verbunden sind kann man auf diesem Weg feststellen, welche Lock sich auf welchem Abschnitt befindet. Nochmal zu der Schaltung: Ich hab keine richtige Ahnung, welche Ströme bei einer Modellbahn fliesen. Es könnte daher durchaus sein, das noch ein Verstärker mit rein muss. Wenn ich mal annehme, das 6V am Gleis anliegen, die Lock mit einem 1kOhm Widerstand moduliert und die Stromänderung über einen 1Ohm Wiederstand gemessen wird muss der Comperator bei mindestens 3mV Differenz durchschalten, was aber kein Problem sein sollte. Problematisch ist der Fall, bei dem es zu einer plötzlichen Stromänderung kommt. Z.B. wenn eine andere Lock ebenfalls auf diesen Gleisabschnitt einfährt. Bis die Spannung hinter dem RC-Glied wieder stabil ist funktiniert die Demodulation nicht, was man aber über ein entsprechendes Protokoll korrigieren könnte. MfG Steffen
Frage: Wird die Lok mit Gleich- oder Wechselstrom betrieben? Falls mit Gleichstrom, würde ich diesen einfach glätten und die Steuerimpulse über einen Kondensator ein- und auskoppeln. Besser, etwas aufwendiger, das Nutzsignal AM moduliert mit einem Kondensator einkoppeln. Auskoppeln kann mann das gut mit einem Schwingkeis. Für den Zwei- oder Mehrwegbetrieb sind verschiedene Trägerfrequenzen möglich. Ich hab mal einen Gebührenzähler für 16KHZ gebastelt, das ist im Prinzip etwas Ähnliches: Gleichspannung zum Betrieb des Telefons, 300-3600Hz Sprache und 16KHz Zählimpuls auf einer Leitung. cu tb
Hallo Steffen und Thomas, /* Wenn die Gleisabschnitte nicht elektrisch miteinander verbunden sind kann man auf diesem Weg feststellen, welche Lock sich auf welchem Abschnitt befindet. */ Da die Steuersignale für alle Loks über alle Gleise laufen sind alle Gleisabschnitte elektrisch miteinander verbunden. Wenn das bedeutet daß die modulierten Signale durch alle Detektoren laufen, dann läßt sich eine automatische Standortbestimmung einer Lok auf diese Weise nicht erreichen. Es sei denn, dem ersten Detektor gelingt es, das Signal "auszubügeln" bevor das Signal die anderen Detektoren erreicht. Aber das scheint das Geheimnis von Herrn Lenz zu sein ... :-) /* Nochmal zu der Schaltung: Ich hab keine richtige Ahnung, welche Ströme bei einer Modellbahn fliesen. Es könnte daher durchaus sein, das noch ein Verstärker mit rein muss. Wenn ich mal annehme, das 6V am Gleis anliegen, die Lock mit einem 1kOhm Widerstand moduliert und die Stromänderung über einen 1Ohm Wiederstand gemessen wird muss der Comperator bei mindestens 3mV Differenz durchschalten, was aber kein Problem sein sollte. */ Nach der DCC-Spezifikation können an Gleis A und B alternierend anliegen +/- 7 Volt bis in der Spitze +/- 22 Volt. Die Steuersignale für die Loks werden bestimmt durch die Frequenz dieser Rechteck-Wechselspannung. Logisch "1" wird daurch übertragen, daß die Polarität wechselt, nach 58 Mikrosekunden wieder wechselt nach 58 Mikrosekunden nochmals wechselt. Die Übertragung von logisch "0" funktioniert genauso, aber die Umschaltperioden sind doppekt so lang (116 Mikrosekunden). Eine Zeichnung dazu ist ziemlich am Ende des folgenden Textes: http://www.miba.de/morop/n670.htm Die Lok-Dekoder sind dann so aufgebaut, daß sie den Wechselstrom gleichrichten und ein Mikrocontroller damit über einen Treiberbaustein den Gleichstrom-Motor der Lok betreibt. Das Steuersignal für die Lok wird direkt von einem Gleis über einen Vorschaltwiderstand an einen EXTINT-Pin des Mikrocontrollers gegeben. Ansosnsten hält das erste übertragene Byte immer die Adresse der jeweils angesprochenen Lok. In dem Vorschlag für das Rückmelden ist die Rede von 12 bis 15 MilliAmpere, die mit hoher Frequenz (4 MHz) auf das Steuersignal auf das Steuersignal der Zentrale aufmoduliert werden. Bei logisch "1" dauert dieses Modulieren 50 Mikrosekunden lang. Logisch "0" wird dadurch signalisiert, daß während einer Bitperiode überhaupt keine Modulation stattfindet. Wenn ich jetzt mal 10 Volt Gleisspannung unterstelle wäre der Modulationswiderstand in der Lok also ca. 666 Ohm. Was Operationsverstärker angeht, muß ich mich erst mal schlau machen. Mit solchen Teilen hab ich noch nicht gearbeitet. /* Problematisch ist der Fall, bei dem es zu einer plötzlichen Stromänderung kommt. Z.B. wenn eine andere Lock ebenfalls auf diesen Gleisabschnitt einfährt. Bis die Spannung hinter dem RC-Glied wieder stabil ist funktiniert die Demodulation nicht, was man aber über ein entsprechendes Protokoll korrigieren könnte. */ Das Protokoll sieht ein Prüfbyte vor. Wenn ein Übertragungsfehler auftritt, muß die Zentrale die Rückmeldung halt nochmal anfordern. /* Frage: Wird die Lok mit Gleich- oder Wechselstrom betrieben? */ Die Lok wird mit Gleichstrom betrieben, auf den Gleisen ist ein "Rechteck"-Wechselstrom. /* Falls mit Gleichstrom, würde ich diesen einfach glätten und die Steuerimpulse über einen Kondensator ein- und auskoppeln. Besser, etwas aufwendiger, das Nutzsignal AM moduliert mit einem Kondensator einkoppeln. Auskoppeln kann mann das gut mit einem Schwingkeis. Für den Zwei- oder Mehrwegbetrieb sind verschiedene Trägerfrequenzen möglich. Ich hab mal einen Gebührenzähler für 16KHZ gebastelt, das ist im Prinzip etwas Ähnliches: Gleichspannung zum Betrieb des Telefons, 300-3600Hz Sprache und 16KHz Zählimpuls auf einer Leitung. */ Ich glaub ich werde mich in Sachen Ein- und Aus- und Verkuppeln erst mal schlau machen :-) Vor allem die Sache mit dem Gebührenzähler könnte recht interessant sein. Ansonsten bedank ich mich herzlichst. Ihr habt mir wertvolle Informationen gegeben wie ich weiter vorgehen kann. Gerhard
Hallo Gerhard, wenn Du wissen willst auf welchem Gleisabschnitt sich eine Lok gerade befindet, so kannst Du die Lok Nummer kontinuierlich (in Zeitrastern) über IR nach unten auf das Gleisbett abstrahlen. An den entsprechenden Stellen (vor Weichen und Signalen usw.) sind dann Empfängerdioden eingebaut und die werden dann über PC abgefragt und geben auf dem Gleisbild Modell den genauen Standort an. Mit Hilfe dieser Standortangaben läßt sich ein realistischer automatischer Fahrbetrieb aufbauen der auch noch manuell Durchfahren werden kann. MfG Manfred Glahe
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Hallo, ich hab die Anregungen zur Stromstärkenmodulation in einer Testschaltung mal umgesetzt. Zumindest die Sachen, die ich getestet habe, funktionieren jetzt. Allerdings hab ich eine Frequenz von 1000 Hz genommen weil ich damit leichter Fehler finden konnte. Wenn die RC-Glieder anders dimensioniert werden, dann müßte es wohl auch mit den geforderten 4 MHz gehen. Die 1000 Hz werden in der Testschaltung durch Programm generiert. main: ; bei 8 MHz Quarz und f = 1 KHz (T = 1000us) cbi PORTD, modulator ; end npn transistor waitCycles (4000 - 2) ; 500 us cpi running, 1 ; 1 brne main ; 1 sbi PORTD, modulator ; start npn transistor waitCycles (4000 - 2) ; 500 us rjmp main ; 2 ;-------------------------------------------------- extint0: ; logisch "1" senden ldi running, 1 reti ;-------------------------------------------------- extint1: ; logisch "0" senden (nichts tun) ldi running, 0 reti Die Schaltung kann man sicher viel besser machen. Ich könnte mir gut vorstellen, daß bei geschickter Vorgehensweise nur ein Komparator gebraucht wird. Aber ich bin momentan froh, daß es überhaupt funktioniert :-) Gerhard
Hi Gerhard! Bevor Du Dir die Mühe machst, einen derartigen Decoder zu entwickeln, hänge mal einen Widerstand in die Zuleitung und schau Dir das Signal darüber an. Ich kann mir vorstellen, dass durch die ungleichmäßige Stromaufnahme der Loks und die schwankenden Kontaktwiderstände zwischen Lok und Schiene der Stromfluß derart gestört ist, dass Du kein sinnvolles und reproduzierbares Signal daraus ableiten kannst. Und bei mehreren Loks dürften sich die Signale und Störungen zu einem wahrhaft babylonischen Gewirr vermengen. Ich würde zu einem Ansatz mit einer modulierten IR-Diode in der Lok und Detektoren an entsprechenden Gleisstellen tendieren, dazu gibt es auch Projekte. Aber berichte mal weiter, was bei Dir rauskommt. Sven
Hallo Sven, ich hab mir die aktuellen Ansätze der Amis http://www.tttrains.com/nmradcc/draftstandardsandrps.html nochmal angeschaut und der Ansatz mit der Stromstärkenmodulierung ist ersatzlos gestrichen worden. Offensichtlich ist die Sache doch zu problematisch :-) Dafür ist jetzt ein anderer Ansatz für "decoder transmission" gewählt, wo der Booster für ca 400 Mikrosekunden die Stromversorgung unterbricht und der Lokdekoder dann in dieser Zeit 3 Bytes zurückschickt. Diese Zeit ist so kurz, daß es sicher möglich ist, mit dem Kondensator hinter dem Gleichrichter der Lok den Stromausfall zu überbrücken. Da die Amis scheinbar grundsätzlich die Entwicklungen von Meister Lenz übernehmen ist das wohl auch der Ansatz hinter http://www.lenz-elektronik.com/railcom_frame.htm Ich vermute jetzt das funktiert so, daß der Detektor in die Versorgung des Gleisabschnitts eingeschleift ist, den Strom kurz abstellt in der Pause nach den üblichen DCC-Pakten und der Address-Sender (bzw. der Lok-Dekoder) in dieser Zeit die Adress-Bytes schickt. Ich sehe dabei folgende Vorteile: die aktuelle Position der Lok kann auf Gleisabschnittsbasis elektronisch ermittelt werden und zwar auch dann, wenn die Lok steht. Eine feinere Positionsbestimmung pro Gleisabschnitt wäre dann auch zu realisieren durch einfache Magnet-Sensoren entlang dem Gleisabschnitt. Gerhard
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