Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Modellbahn: Sicherung Stromkreiswechsel


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von Dietmar (Gast)


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Hallo,

ich baue gerade eine kleine analoge Modellbahn (Zweileiter-Gleichstrom) 
für meine Kinder auf. Der Gleisplan sieht zwei getrennte Stromkreise, 
jeweils durch einen eigenen Trafo mit Regler gesteuert, vor.

Durch die Anordnung des Gleisplans sind des Öfteren Wechsel zwischen den 
Stromkreisen erforderlich. Hierzu müssen beim Überfahren der 
Trennstellen beide Trafos die gleiche Polung bereitstellen (der Regler 
muss in die gleiche Richtung gestellt sein.

Ich würde gerne die Trennstellen durch eine Schaltung absichern. Es soll 
sichergestellt sein, dass die Trennstelle nur überfahren werden kann, 
wenn die obige Bedienung (gleiche Reglerstellung) erfüllt ist. Ansonsten 
sollen die Züge vor den Trennstellen in einem Unterbrechungsabschnitt 
stehen bleiben. Wünschenswerte, aber verzichtbare Zusatzbedingung: Falls 
einer der beiden Regler auf Nullstellung steht, soll die Züge im anderen 
Stromkreis ungehindert in den Unterbrechungsabschnitten fahren können.

Meine Idee: Mittels Optokopplern wird die Fahrtrichtung für jeden 
Stromkreis ermittelt (je einer pro Richtung pro Stromkreis). Die 
Optokoppler steuern ausgangsseitig Transistoren, welche wiederum die 
Versorgung der Halteabschnitte über entsprechende Zuleitungen mit Dioden 
zur Polungssicherung freigeben. Wie könnte eine entsprechende Schaltung 
aussehen? Gibt es evtl. bessere Möglichkeiten?

Danke und viele Grüße

von Ben B. (Firma: Funkenflug Industries) (stromkraft)


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Machs doch wie die richtige Bahn... ;) Da gibts so schicke blau-weiße 
Signale (EL1v, EL1, EL2) , wo der Hauptschalter auszuschalten und die 
Schutzstrecke mit Schwung zu durchfahren ist. Erst danach darf der 
Hauptschalter wieder eingeschaltet werden. Sonst gibt's eine schicke 
Erdschlußfahrt und viel Stau auf der Strecke wenn die nach dem Knall 
erst geprüft und ggf. repariert werden muß.

Verkürzte Schutzstrecken mit zwei gehobenen Stromabnehmern auf einer Lok 
zu durchfahren sorgt auch für Spaß bei DB Energie...

Edit:
Hat Deine Bahn "fortgeschrittene Signalisierungstechnik" nenne ich es 
mal? Dann könnte man das so bauen, daß diese Strecke bei Verbindung 
zwischen beiden Teilen von einem eigenen Trafo gespeist wird und die 
Strecke von einem Gleis auf dem einen Teil erst auf ein Gleis auf dem 
anderen Teil gelegt wird, wo der Zug dann automatisch einfährt und vor 
einem roten Signal hält oder so. Dabei wird die Verbindung dann wieder 
aufgehoben und das Einfahrgleis an den Bediener "zurückgegeben". Dabei 
braucht der Zug noch nicht einmal halten, wenn das Signal grün ist wird 
er direkt auf den anderen Trafo umgeschaltet und kann direkt 
durchfahren.

: Bearbeitet durch User
von svensson (Gast)


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Zu meinen Jugendzeiten hatten wir im Modellbahnclub folgende Lösung:

Die Übergabestrecke konnte im Wechsel von beiden Reglern (das waren 
Handregler) bedient werden. Zwei Leuchtdioden signalisierten, ob der 
eigene oder der fremde Regler zuständig war.
Zudem gab es noch zwei Leuchtdioden, die anzeigten, ob die eingestellte 
Spannung zu niedrig oder zu hoch war.

Man konnte seinen Handregler so anpassen (beide LEDs aus) und dann per 
Knopfdruck den Zug übernehmen. Das hat in der Praxis prima funktioniert.

Zwischen den Bahnhöfen gab es lange Strecken, die mit einer 
Konstantspannung betrieben wurden (automatischer Betrieb), d.h. man hat 
mit dem zweiten Knopf "seinen Zug" an die Automatik übergeben:
Regler 1 <-> Automatik <-> Regler 2

Die gesamte Lösung war damals übrigens rein analog aufgebaut und je ein 
Regler befand sich auf einem Einschubmodul. Alle zusamenn in einem 
19"-Gehäuse.

Heute könnte man mit µC das bestimmt viel eleganter lösen, evtl. sogar 
mit automatischer Spannungsanpassung an verschiedene Lokomotivtypen.

von WIRO (Gast)


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Falls das Gleis nur in einer Richtung befahren wird.

Gruß
WIRO

von Maxe (Gast)


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@WIRO
so wie ich den TE verstanden hab, muessen an die Stelle deiner Dioden 
die Treiber rein, die in beide Richtungen leiten und sperren koennen. 
Ein Relais waere das Einfachste. Das dauernde Geklacker ist aber wohl 
nicht akzeptabel.

von Ben B. (Firma: Funkenflug Industries) (stromkraft)


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Die Bahn ist lauter als die Relais.

Ich würde sowas heute volldigital bauen, mit dauerhafter Stromversorgung 
auf den Schienen. Aber ich weiß nicht inwiefern sich dabei zwei 
Fahrpulte miteinander realisieren lassen. Klingt simpel wenn man jede 
Lok einem Fahrpult zuordnen und dynamisch übergeben kann, ggf. an 
bestimmten Gleispunkten automatisch übergeben kann.

: Bearbeitet durch User
von Alexander K. (Gast)


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Ben B. schrieb:
> Die Bahn ist lauter als die Relais.
>
> Ich würde sowas heute volldigital bauen, mit dauerhafter Stromversorgung
> auf den Schienen. Aber ich weiß nicht inwiefern sich dabei zwei
> Fahrpulte miteinander realisieren lassen. Klingt simpel wenn man jede
> Lok einem Fahrpult zuordnen und dynamisch übergeben kann, ggf. an
> bestimmten Gleispunkten automatisch übergeben kann.

Kinderleicht und teuer.

Das Zauberwort ist LOK-PILOT bzw. Mobil-Control. Z.B.
http://www.esu.eu/produkte/digitale-steuerung/

Aber die Technik hat fast JEDER Anbieter im Angebot. Ins besonders die 
die KEINE Loks / Schienen bauen, sondern sich nur auf die Steuerung 
spezialisiert haben.

Da ist ein Handregler (Kabel o. Funk sogar) der an die passende Stadtion 
angeschlossen wird, und den die Lok (ihr Digitaldecoder) zugewiesen 
werden. Inzwischen ist sogar die Steuerung einer einzelnen Lok per Handy 
(Android) möglich via App.

Ich weiß das die Kosten hoch sind. Aber man sollte darüber nachdenken.

Man muss nämlich wenn man auf DIGITAL umstellt, die ganze Technik die 
man nun einbaut wieder entfernen. Stopstellen überbrücken (die Gleise 
sind auch teuer). Und man kann dann viel Technik wegwerfen die auch mal 
teuer war.

Das einzige wo man man richtig in die Tasche greifen muss, ist die 
Zentral-Einheit. Der Rest ist dann relativ günstig.

Und in einer Guten Zentral-Einheit kann man Gleisabschnitte 
programmieren, da fällt viel Elektronik weg.

Ich persönlich würde eine Bahn sowieso(Egal ob Analog o. Digital) OHNE 
diese Technik die er will bauen. Und zwar mit Signal-Technik, das ist 
Realistischer und nebenbei einfacher zu bauen. Selbst im Analogen 
Bereich.

Gruß

  Pucki

von Dietmar (Gast)


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Hallo,

danke für die bisherigen Antworten. Es handelt sich um eine kleine 
Anlage von nur 2m2. Da altes Material aus meiner Jugend zum Einsatz 
kommt habe ich den Digitalbetrieb ausgeschlossen (das ist ja heute mehr 
oder weniger Standard und würde natürlich das Problem einfach lösen).

Da es um eine Zufahrt zu einem Endbahnhof geht, muss die Schaltung beide 
Richtungen erlauben, eine einfache Diodenschaltung reicht also leider 
nicht. Die Geschwindigkeit (Regelerstellung) ist nicht relevant, der Zug 
kann die Geschwindigkeit beim Überfahren gerne ändern. Es soll nur 
sichergestellt werden, dass die Lok nicht über entgegengesetzt gepolte 
Trennstellen fährt.

Viele Grüße

von Ben B. (Firma: Funkenflug Industries) (stromkraft)


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Na das sollte sich relativ leicht bauen lassen, vier Optokoppler (zwei 
pro Seite wegen wechselnder Polarität) und eine Verriegelung 
(Abschaltung des Mittenabschnitts) wenn "die falschen" gleichzeitig 
durchgeschaltet sind.

Und Vorsicht: Kinder sind sehr kreativ wenn es darum geht, 
Schwachstellen im Betrieb solcher Schutzschaltungen zu finden!

Nochmal Vorsicht: Wenn Du kein Gleis-Füllstück in den Trennstellen 
einbaust, schließen die Räder kurzzeitig eine Verbindung zwischen beiden 
Trafos. Je nachdem, wo es evtl. noch eine gemeinsame Masseverbindung 
gibt, kann das Probleme verursachen.

: Bearbeitet durch User
von WIRO (Gast)


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Hier eine Variante für beide Fahrtrichtungen mit Relais:
Die Magenta-Dioden stehen symbolisch für eine kleine 
Transistorschaltung, die das jeweilige Relais schon dann einschaltet, 
sobald der entsprechende Regler eine positive Ausgangsspannung liefert, 
die die Loks zum Fahren bringt. Bei Bedarf lassen sich die Relais auch 
durch eine elektronische Variante ersetzen.

Gruß
WIRO

von Dietmar (Gast)


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Hallo,

das letzte Schaltbild entspricht im Prinzip meiner Idee, danke. 
Allerdings fehlt der entscheidende Teil :)

Relais sind eine Möglichkeit, aber wie steuert man die sinnvoll abhängig 
von der Fahrpolung an? Mein Gedanke wären die erwähnten Optokoppler. Bei 
Relais ohne Endabschaltung müsste dann noch ein nachgelagerter 
Komparator und ein Kondensator das Signal in einen Impuls wandeln.

Ideen für eine Transistorschaltung statt Relais?

Viele Grüße

von WIRO (Gast)


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Am einfachsten so. Hilfsspannung und Bauelemente sind entsprechend zu 
dimensionieren. Bei Bedarf sind Siebkondensatoren einzusetzen, damit die 
Relais bei Spannungsstörungen nicht klappern. Die Z-Dioden schützen den 
Optokoppler vor Verpolung und Überlastung.

Gruß,
WIRO

von Alexander K. (Gast)


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Der darf sowieso NICHT den Strom aus der Schiene nehmen. Er muss den 
Strom aus den Beleuchtungskreislauf nehmen oder Extern.

Weil das ist Analog-Strom Bedeutet : wenig Strom = Lok langsam / Viel 
Strom = Lok schnell / Bei Märklin - Noch mehr Strom = Lok ändert die 
Richtung.

Gruß

   Pucki

von WIRO (Gast)


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@Pucki:
Das habe ich berücksichtigt. Die Spannungsquelle in der Mitte hat nichts 
mit dem Fahrstrom zu tun!

Gruß,
WIRO

von Dieter (Gast)


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Dietmar schrieb:
> Es soll nur sichergestellt werden, dass die Lok nicht über
> entgegengesetzt gepolte Trennstellen fährt.

Logiktabelle:
Links Rechts Mitte
+U      +U     +U   Durchfahren L-->R
-U      -U     -U   Durchfahren L<--R
+U      -U      0   Rollen und Stoppen L-->M
-U      +U      0   Rollen und Stoppen M<--R
 0      -U     -U   Rollen und Stoppen L<--M<--R
 0      +U     +U   Ausfahren aus M L...M-->R
-U       0     -U   Ausfahren aus M L<--M...R
+U       0     +U   Rollen und Stoppen L-->M-->R
 0       0      0   Steht irgendwo
 0       0     +U   Ausfahren aus M und Stoppen M-->R
 0       0     -U   Ausfahren aus M und Stoppen L<--M
Die Lösung sollte die Fälle alle richtig lösen.

von Dieter (Gast)


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Umsetzung in Wahrheitstabelle
Links  Rechts  Ausgang/Mitte

-U      -U     -U   Durchfahren L<--R
LL      LL     LL
+U      -U      0   Rollen und Stoppen L-->M
LH      LH     Hx

usw. Minterm oder Maxterm-Analyse zur Reduzierung des Logikaufwandes.

von WIRO (Gast)


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Genau so funktioniert mein Vorschlag. (Es gibt nicht DIE Mitte, sondern 
2 Ausrollbereiche.)

Gruß,
WIRO

von WIRO (Gast)


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Hier das Verhalten:
1
  SK1    A    B    SK2
2
------||---||---||------
3
4
Polarität   Fahrtrichtung in
5
SK1  SK2    SK1  A   B  SK2
6
---------------------------
7
+    +      >   >   >   >
8
0    +      0   0   0   >
9
-    +      <   0   0   >
10
11
+    0      >   0   0   0
12
0    0      0   0   0   0
13
-    0      <   <   0   0
14
15
+    -      >   0   0   <
16
0    -      0   0   <   <
17
-    -      <   <   <   <
Gruß,
WIRO

von WIRO (Gast)


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Der Vollständigkeit halber noch das Verhalten der symmetrischen 
Variante. R2 zieht jetzt, wenn SK2 negativ ist (rechte Diode und 
R2-Kontakte umgekehrt):
1
  SK1    A    B    SK2
2
------||---||---||------
3
4
Polarität
5
SK1  SK2    A   B
6
-----------------
7
+    +      +   +
8
0    +      0   0
9
-    +      0   0
10
11
+    0      +   0
12
0    0      0   0
13
-    0      0   0
14
15
+    -      0   0
16
0    -      0   -
17
-    -      -   -
Der Übergangsbereich A/B kann nur verlassen werden, wenn SK1 und SK2 
gleiche Polarität haben und nicht 0 sind. Anderes Verhalten ist nur mit 
höherem Aufwand zu erzielen.

Gruß,
WIRO

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