Hallo Forum,
ich suche eine relativ einfache schaltungstechnische Lösung für eine
digitale Modellbahnsteuerung.
Hier mal die Beschreibung vom Ist-Zustand:
Bei der digitalen Modellbahn mit DCC wird die Versorgungsspannung der
Gleise von 16V in schnellem Takt umgepolt. Booster übernehmen diese
Funktion. Die Gleise sind in definierte Abschnitte getrennt und jeder
dieser Abschnitte wird separat über Rückmelder an den PC gemeldet.
Sobald ein Wagen oder Lok einen Stromfluss (0,8mA .. 3A) erzeugen, wird
dieser detektiert. Das erfolgt, indem der Spannungsabfall über 2
antiparalellen Dioden mit Komperatoren gemessen wird.
Damit das ganze funktioniert, ist eine Gleisseite mit der Masse einer
Hilfsspannung verbunden. Die andere Gleisseite wechselt aus dieser Sicht
zwischen +16V und -16V. Als Hardware habe ich Geräte mit jeweils 8
dieser Melder zusammengefasst. Die Meldung erfolgt galvanisch getrennt
auf ein Bussystem.
Soweit sogut. Jetzt zu der neuen Anforderung: Wendeschleife
Eine Wendeschleife wechselt die Polarisation der Gleisseiten, je nachdem
von welcher Seite in oder aus dem Abschnitt herein oder herausgefahren
wird.
Ich würde gerne eine Schaltung haben, die eine solche Wendeschleife
realisiert in dem die ohnehin schon existierenden Belegt-Informationen
zur Umschaltung der Polarisation verwendet werden. Im Beispiel B1, B2
und B7, B8.
Wenn ich nun aber die Polarisation der Melder B2 bis B7 wechsel, sind
damit die Doppel-Dioden nicht mehr mit der Masse der Hilfsspannung
verbunden und das Messen geht schief. Andernfalls benötige ich für jeden
Melder B2 bis B7 ein einzelnes Relais. Dafür reicht aber die Leistung
der Hilfsspannung nicht aus. Ich könnte für die Wendeschleifenmelder B2
bis B7 auch Einzelmelder verwenden, die jeweils eine separate Trennung
verwenden, aber das erhöht den Verkabelungsaufwand und benötigt mehr
Hardware.
Gibts hier irgendwelche Stromsensoren, die mir hier helfen könnten?
Vorraussetzung: Es darf nicht zu teuer werden und man muss es
Bastelprojekt auch noch selber löten können.
Danke für konstruktive Hinweise
Rangi J. schrieb:> Bastelprojekt auch noch selber löten können.
Das sieht der eine so und der andere anders. Zu welchen gehörst du? Man
kann auch als Hobbyelektroniker 0402 löten.
Rangi J. schrieb:> Es darf nicht zu teuer werden und man muss es
Im Verhältnis zu einer Lok wie viel?
Obelix X. schrieb:> Zu welchen gehörst du?
04er bekomm ich hin, macht aber echt keinen Spass mehr. Kein BGA.
Meine Schmerzgrenze liegt etwa bei 20€ pro Leiterplatte bei ca. 10
Stück.
Rangi J. schrieb:> Ich würde gerne eine Schaltung haben, die eine solche Wendeschleife> realisiert in dem die ohnehin schon existierenden Belegt-Informationen> zur Umschaltung der Polarisation verwendet werden
Das ist die eine Sache.
Wenn die Wendeschleife gleichphasig mit B1 ist und B7 (Ausfahrtrichtung)
oder B8 (Einfahrtrichtung) erreicht wird, muss sie umgeschaltet werden
um gleichphasig mit B8 zu sein, wird B1 oder B2 erreicht, muss sie
gleichphasig mit B1 geschaltet werden.
Rangi J. schrieb:> Wenn ich nun aber die Polarisation der Melder B2 bis B7 wechsel, sind> damit die Doppel-Dioden nicht mehr mit der Masse der Hilfsspannung> verbunden und das Messen geht schief.
Das ist das andere Problem. Man kann mit einem Differenzverstärker
(Instrumentenverstärker) ermitteln wie hoch der Spannungsabfall an den
antiparallelen Dioden ist, egal ob die an 0V oder an +/-16V liegen und
diese Spannung zur weiteren Auswertung auf Masse bezogen liefern.
Problem sind die Störungen im Modellbahnbereich. Der Eingang sollte
robust gegen Überspannungen sein. Der INA117 wäre so ein Modell.
Kurze Störimpulse kann ein Kondensator C ausfiltern.
1
Dioden
2
--+--|>|--+-- Gleis
3
| |
4
+--|<|--+--|+\ INA117
5
| | >--R--+-- Signal
6
+----------|-/\ |
7
\ C
8
\ |
9
+--+-- Masse
Man kann auch den anderen Weg gehen und den Strom isoliert übermitteln,
mit einem ACS712-5A Hallsensor, aber mit ihm wird es schwer, die 0.8mA
zu erkennen, ich halte den also für ungeeignet.
Der INA117 ist nicht billig. Da du keine hohen Anforderungen hat kann
man seine Funktion auch mit normalen OpAmps aufbauen, benötigt halt mehr
Bauteile.
Wie wär's denn mit einem Halleffektsensor, z.B. dem 1806
(https://www.monolithicpower.com/en/documentview/productdocument/index/version/2/document_type/Datasheet/lang/en/sku/MCS1806GS/?srsltid=AfmBOopsPk_zf09SrWCpG1KgKubgJJWzwqRQdfcl8_5v9nY4ZSB5ClsX).
Der Typ MCS1806GS-5-05 hat eine Empfindlichkeit von 400mV/A, womit sich
auch Deine 0,3A noch gut detektieren lassen sollten. Bei Mouser kostet
der IC um die 3€.
Vorteil von diesem Teil ist, daß der Mess- und der Auswertestromkreis
galvanisch getrennt sind. Der Widerstand des Messkreises ist sehr gering
(lt. Dabla 0,9mOhm), was einen geringen Spannungsabfall zur Folge hat -
deutlich weniger als Deine Diodenschaltung. Der Sensor liefert am
Ausgang eine dem Strom proportionale Gleichspannung, unabhängig davon ob
Gleich- oder Wechselstrom.
Rangi J. schrieb:> Eine Wendeschleife wechselt die Polarisation der Gleisseiten, je nachdem> von welcher Seite in oder aus dem Abschnitt herein oder herausgefahren> wird.
Warum brauchst du bei einem digitalen System eine
Wendeschleifen-Umschaltung?
Solange darauf keine DC Züge mehr fahren sollen ist das doch unnötig.
Man muss die Schleife nur an einer Stelle auftrennen damit es kein
Kurzschluss gibt.
Aber die Information zur Fahrtrichtung der Lok wird doch im Datenblock
der Lok mitgeliefert.
Udo S. schrieb:> Man muss die Schleife nur an einer Stelle auftrennen damit es kein> Kurzschluss gibt.
Ich denke, dass die eine Trennstelle durch die Lok überbrückt wird!
Es werden mehrere Achsen als Stromabnehmer verbunden sein.
Dann wird beim Überfahren kurzgeschlossen.
Hans schrieb:> Udo S. schrieb:>> Man muss die Schleife nur an einer Stelle auftrennen damit es kein>> Kurzschluss gibt.>> Ich denke, dass die eine Trennstelle durch die Lok überbrückt wird!> Es werden mehrere Achsen als Stromabnehmer verbunden sein.> Dann wird beim Überfahren kurzgeschlossen.
Deshalb benutzt man auch 2 Trennstellen und nicht eine, nämlich jeweils
am Anfang und am Ende der Schleife. Ist der Zug vollständig in der
Schleife angelangt, kann der Strom innerhalb der Schleife gefahrlos
umgepolt werden.
Dadurch werden Kurzschlüsse an den Trennstellen vermieden.
Frank M. schrieb:> Deshalb benutzt man auch 2 Trennstellen und nicht eine
Ja, genau so ist es, ich dachte, das wäre allgemein bekannt. Wie im
Bild, 2 Trennstellen zwischen (B1 und B2) und (B7 und B8). Beim Befahren
von links braucht man nur B1 zur Einfahrt und B7 zur Ausfahrt, in
Gegenrichtung B8 zur Einfahrt und B2 zur Ausfahrt.
Was auch geht, ist die Polarität im Booster zu ändern, also die H-Brücke
genau anders herum arbeiten zu lassen. Das geht prima in Software und
würde mein Problem ganz einfach lösen. Jedoch brauche ich dann für jede
Wendeschleife einen eigenen Booster. Und das ist noch viel schlimmer
und teuerer als die skizzierte Variante mit den einzelenen Meldern.
Moin,
hast du bewusst die weitverbreitete Variante von je 2 Dioden
antiparallel (also 4 Dioden) und Optokoppler + R?
Dann kannst du auf deiner DCC Seite umpolen wie du glücklich wirst und
auf deiner Auswertungsseite hast du einen festen GND.
Ich hab mir so Kehrschleifenmodule gebaut die über Loconet zurückmelden.
Gruß
Hannes
Udo S. schrieb:> Warum brauchst du bei einem digitalen System eine> Wendeschleifen-Umschaltung?
Weil es auch in digitalen Systeme elektrische Kurzschölüsse gibt?!
> Man muss die Schleife nur an einer Stelle auftrennen damit es kein> Kurzschluss gibt.
Beantwortset du dir ja selbst.
> Aber die Information zur Fahrtrichtung der Lok wird doch im Datenblock> der Lok mitgeliefert.
Völlig irrelevant. Solange man keinen Mittelleiter hat, wird es immer zu
Kurzschlüssen kommen.
Rahul D. schrieb:> Völlig irrelevant. Solange man keinen Mittelleiter hat, wird es immer zu> Kurzschlüssen kommen.
Der Kurzschluss selbst wird noch oft in Steuerungen genutzt.
Bei der Wendeschleife z.B. ist er er nur wenige ysec lang.
na, is schon ne weile her...
Meine Stromdetektoren arbeiteten ohne Hilfsspannung...
Spannungen welche nicht potentialfrei zur Gleisspannung waren,bilden
immer ein Risiko.
MfG
ein 80 jähriger alter knacker
Al. K. schrieb:> Bei der Wendeschleife z.B. ist er er nur wenige ysec lang.
yotta Sekunden?
https://de.wiktionary.org/wiki/Yotta-
Was du meinst sind µs (dazu hält man die Alt-Gr-Taste gedrückt und
drückt dann noch die "m"-Taste).
Al. K. schrieb:> Meine Stromdetektoren arbeiteten ohne Hilfsspannung...
Dann wäre es ja schön, wenn du was zur Lösung beitragen, und dich nicht
nur selbst beweihräuchern würdest.
Wie sieht denn deine Schaltung aus?
Al. K. schrieb:> ein 80 jähriger alter knacker
und kein Stück weise.
[pre]
o---+----|>|----|>|----+---o
| |
+----|<|----|<|----+
| |
| |
| |
+---[===]---|>|----+
| |
-|<|-
Optokoppler
[pre]
Kann auch zur Auslösung von dezentralen Aktionen benutzt werden,
unabhängig von der DCC Steuerungen.
Habe es nicht aufgeführt,da das Prinzip schon 50 Jahre angewendet wird.
Damals sah es so aus wie im Bild.
Der zweite OK wurde gestapelt.
MfG
ein 80 jahre alterknacker
P.S.
@ Rahul,
warum nur gleich so angriffslustig, es geht hier nicht um mich...
Dein Schaltplan zeigt eine Ansammlung von Dioden, wie sie standardmäßig
bei wechselnden Spannungsrichtungen verwendet wird (aka
"Gleichrichter").
Wie die Schaltung an der Schiene eingebaut wird, wird nicht erwähnt.
Al. K. schrieb:> Kann auch zur Auslösung von dezentralen Aktionen benutzt werden,> unabhängig von der DCC Steuerungen.> Habe es nicht aufgeführt,da das Prinzip schon 50 Jahre angewendet wird.> Damals sah es so aus wie im Bild.
Mal wieder eins der Bilder, die nicht mehr als tausend Worte sagen...
Die Sprache der Techniker sind Schaltpläne oder
Konstruktionszeichnungen.
> P.S.> @ Rahul,> warum nur gleich so angriffslustig, es geht hier nicht um mich...
Von mir wird auch immer ein meinem Alters entsprechendes Verhalten
erwartet, das tut ich bei anderen genauso.
Solange es nicht um moderne Technik, sondern um (elektrotechnische oder
didaktische) Grundlagen geht, sehe ich keinen Grund, das Alter als
Vorwand zu benutzen.
Rahul D. schrieb:> Wie die Schaltung an der Schiene eingebaut wird, wird nicht erwähnt.
Das Grundprinzip sollte jeden Modellbahner heutzutage geläufig sein.
Man nennt das geläufig auch Stromfühler.
MfG
ein jetzt 80 jähriger alter knacker
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