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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
