Ich eröffne dieses Thema, weil ich eine (recht einfache) Frage habe. Leider benötigt sie aber eine umfangreiche Einleitung.

Zum Umfeld:

Ich baue zusammen mit einem Kollegen bereites unsere dritte Anlage, nämlich die ChRB III.

Es handelt sich um eine digitale H0-Anlage, ca. 120 m Gleis, ca. 75 Weichen, ca. 25 Züge. Das Ziel ist ein interessanter Vollautomatik-Betrieb.

Wir verwenden 2-Leiter Gleis und DC-Rollmaterial. Trotzdem ist es nicht eine normale DC-Anlage, sondern ein Exot aus folgenden Gründen:

Wir fahren wie die AC-Bahner mit Mittelleiter. Allerdings befindet sich bei uns der Mittelleiter nicht als MiPuKo zwischen den Schienen, sondern oben als Fahrdraht. Das DCC-Signal zum Fahren liegt bei uns nicht zwischen linker und rechter Schiene, sondern zwischen Schiene und Oberleitung. Wir können nicht mit Dampf oder Diesel fahren und brauchen auch auf den unterirdischen Strecken eine Oberleitung.

Für die Steuerung verwenden wir kein käufliches Steuerungs-System, sondern eine Eigenentwicklung. Das gilt sowohl für die übergeordnete Steuerung auf dem Computer (heisst bei uns Amorocos), wie auch auf für das Digital-System zum Schalten und Melden (heisst bei uns Sturzibus-Digital). Einzig zum Fahren verwenden wir ein Fremdprodukt (DCC-EX). Ich bin mir im Klaren, dass in diesem Bereich Eigenentwicklungen nicht nötig wären, da es genug ausgereifte, preisgünstige Systeme auf dem Markt gibt. Aber die Entwicklung von solchen Systemen und das Geniessen wie es dann schlussendlich funktioniert, ist bei mir halt der Schwerpunkt des Modelleisenbahn-Hobby's.

Das folgende Bild zeigt eine Übersicht über die Steuerungs-Systeme.
Bild entfernt (keine Rechte)

Im Wesentlichen sind es drei Systeme:

Oben das übergeordnete Steuerungs-System auf dem Computer.

Links das DCC-System zum Fahren.

Mitte bis rechts das Sturzibus-Digital-System zum Schalten und Melden. Jede Komponente, also der Gateway und jedes Modul basieren auf einem Arduino Mega. Insgesamt sind es 20 Arduinos.

Das blaue Besetztmelde-Modul ist noch nicht realisiert. Damit beginne ich jetzt. Es geht also um die Entwicklung eines Besetztmelders.

Da wir (wie oben erwähnt) eine Anlage mit Mittelleiter haben, können wir eine Besetztmeldung realisieren, wie sie bei den AC-Bahnern üblich ist. Also nach einem recht einfachen Konzept, bei dem eine Schiene durchgehend ist und die andere in Block-Abschnitte aufgeteilt elektrisch getrennt (isoliert) wird. Der Besetztmelder legt auf den isolierten Schienen-Stücken (natürlich über einen Widerstand) eine Spannung an. Wenn ein Zug den entsprechenden Abschnitt befährt, wird durch die leitenden Achsen (*) die Spannung auf der getrennten Schiene auf diejenige der durchgehenden Schiene heruntergezogen. Der Besetztmelder stellt das fest und meldet das Ereignis an den Gateway weiter, welcher es wiederum ans Amorocos weiterleitet.

(*) Wir sind uns im Klaren, dass bei uns die Achsen der Loks und Wagen leitend gemacht werden müssen, wie es bei den AC-Bahnern von Haus aus der Fall ist.

Da wir damit von einem elektrischen System (Sturzibus) elektrisch in ein anderes System (DCC) eingreifen, sind elektrische Probleme (gemeinsame Masse, Erde, ...) wenn nicht vorprogrammiert, so doch durchaus denkbar. Um diesem vorzubeugen, will ich eine elektrische Trennung mittels Optokopplern realisieren.

Das folgende Bild zeigt, wie ich den Besetztmelder zu realisieren gedenke.

Bild entfernt (keine Rechte)

Rechts vom Optokoppler ist der Arduino des Besetztmelde-Moduls. Der Widerstand RP ist der im Digital Input integrierte Pullup-Widerstand.

Die Spannung UG (links vom Optokoppler) ist die Spannung, die über den Widerstand RG auf das getrennte Schienenstück gelegt wird.

Und nun - nach dieser langen Einleitung - schlussendlich zu meiner Frage: Wie hoch soll ich die Spannung UG wählen? Es funktioniert an sich mit jeder Spannung zwischen ca. 3V und ca. 30V, solange ich den Widerstand RG so dimensioniere, dass ca. 10 bis 20 mA durch die LED des Optokopplers fliessen. Aber die gewählte Spannung kann Einfluss darauf haben, wie resistent der Besetztmelder gegen Störeinflüsse ist und somit wie zuverlässig die Besetztmeldung funktioniert.

Ich habe von einem MoBa-Kollegen, der eine grössere, digital (DCC) betriebene Anlage mit MiPuKo betreibt, die Spannung mal messen lassen. Dort sind es 5V DC, die im Bereich der Besetztmelde-Abschnitte zwischen den Schienen anliegen. Das überrascht mich, da ich dort eine höhere Spannung (eher so um die 15V) erwartet hätte.

Rubi,

Warum nicht als Traditionellen Zweileiter fahren?

In ihren Design von der Rückmelder, Brücken ein Lok/Wagen der Strom zu optokoppler und der optokoppler ausschalten.
Ich wollte Leiber der optokoppler in Reihe mit der Spannung und Widerstand setzen, und ihn einschalten wenn ein Lok/Wagen ist da.


Klaus

Zitat von moppe im Beitrag #2

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Warum nicht als Traditionellen Zweileiter fahren?

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Zitat von moppe im Beitrag #2

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In ihren Design von der Rückmelder, Brücken ein Lok/Wagen der Strom zu optokoppler und der optokoppler ausschalten.
Ich wollte Leiber der optokoppler in Reihe mit der Spannung und Widerstand setzen, und ihn einschalten wenn ein Lok/Wagen ist da.

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Moin Röbi,
so ganz verstehe ich Deine Problematik nicht.

1. Spannung im Stromfühler:
Du mißt die über die Wagenachse auf das isolierte Gleis geführte Spannung des unisolieren Gleises. Hier bist Du erst einmal auf dem Gleichen Potential. Es fehlt aber noch die andere Polarität, die wäre in Deinem Falle nach meinem Verständnis die Oberleitung. Also solltest Du hier Fahrspannung messen.
Wenn jemand hier 5V mißt, hat er vermutlich einen anderen Gegenpol, was bei Dir nicht funktionieren dürfte.

2. Für diesen Stromfühlungsvorgang (am isolierten Gleisstück) würde ich einen einfache GBM aus 4 Dioden mir parallelem Widerstand nehmen und das Ganze auf den Eingang eines Optokopplers schicken. Der Optokoppler liefert dann ein galvanisch getrenntes Signal an Dein Steuerungs-/Meldesystem. Hier kannst Du das Signal-/Spannungspotential verwenden, dass Du für Dein Steuerungssytem brauchst.

Ich verwende bei meiner H0m-Anlage genau dieses Prinzip:
GBM wie oben beschrieben mit Gleisspannung (digitale Fahrspannung), Optokoppler, Rückmeldesystem-abhängige Signalspannung. Bei dem PicoW Rückmeldebaustein sind das 3,5VDC, bei dem Lenz Rückmeldemodul sind das bei mir 15VAC.
Durch den Optokoppler ist eine korrekte galvanische Trennung sichergestellt. Fahrspannung (digital) ist bei mir 14VDCC.
https://wiki.rocrail.net/doku.php?id=use...kapitan:pico-fb
Letzter Abschnitt "Realisierung für Teppichbahner" zeigt meinen (in ein TT Bettungsgleis eingebauten) GBM, hier angeschlossen an einen PicoW. An anderer Steller dieser Bahn habe ich Lenz LR101 Rückmeldemodule an diese GBM angeschlossen (bzw. besser: diese GBMs an LR101 angeschlossen).

Schöne GRüße
Johannes

Schöne Grüße

Zitat von moppe im Beitrag #2

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Ich wollte Leiber der optokoppler in Reihe mit der Spannung und Widerstand setzen, und ihn einschalten wenn ein Lok/Wagen ist da.

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Zitat von Pirat-Kapitan im Beitrag #4

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1. Spannung im Stromfühler:
Du mißt die über die Wagenachse auf das isolierte Gleis geführte Spannung des unisolieren Gleises. Hier bist Du erst einmal auf dem Gleichen Potential. Es fehlt aber noch die andere Polarität, die wäre in Deinem Falle nach meinem Verständnis die Oberleitung. Also solltest Du hier Fahrspannung messen.

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Zitat von Pirat-Kapitan im Beitrag #4

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Ich verwende bei meiner H0m-Anlage genau dieses Prinzip:
GBM wie oben beschrieben mit Gleisspannung (digitale Fahrspannung), Optokoppler, Rückmeldesystem-abhängige Signalspannung. Bei dem PicoW Rückmeldebaustein sind das 3,5VDC, bei dem Lenz Rückmeldemodul sind das bei mir 15VAC.
Durch den Optokoppler ist eine korrekte galvanische Trennung sichergestellt. Fahrspannung (digital) ist bei mir 14VDCC.

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Zitat von sturzeroebi im Beitrag #3

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Was ist der Vorteil von deinem Vorschlag?

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Zitat von moppe im Beitrag #7

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Wenn du keine Lok auf ihren Anlage haben, nimmt alle Belegtmelder Strom. Ihren Stromversorgung muss dann so groß sein, das alle Belegtmelder versorgen werden kann.
Mit meiner vorschlage brauchen der blegtmelder nur Strom, wenn ein Lok ist an ein Belegtmelder.

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Hallo Röbi,

Zitat von sturzeroebi im Beitrag #6

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Für mich bleibt die Frage immer noch offen: Welches ist die geeignetste Spannung für UG?

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Natürlich reagiert sie auf Strom. Aber den Strom kann ich ja bestimmen durch die Wahl des richtigen Widerstandes:
I = (UG - UD) / RG, wobei UD die Durchlassspannung der LED ist, also 1.2 V
Ich möchte die LED mit ca. 20 mA beglücken, also RG = (UG - UD) / I
Wenn ich für UG = 5 V wähle, wird der Widerstand 190 Ohm
Bei 10 V sind es dann 440 Ohm
und bei 15 V sind es 690 Ohm

Ich bräuchte ja pro Besetztmelder eine Konstantstromquelle (also ca. 128 Stück). Bei meinem Konzept braucht es nur eine Spannungsquelle für alle zusammen.

Interessantes, wenn auch m.M.n. schwachsinniges Konzept, den Fahrstrom so einzuspeisen (du kannst nämlich so keine Wagenbeleuchtung oder Schlussbeleuchtung betreiben).

Zur Frage:
Verwende ein 5 - 12 V Netzteil und teste vorher, bei welchem Vorwiderstand der Optokoppler sicher auslöst. 20 mA braucht es hierzu ws. nicht.
Mehrere Konstantstromquellen sind komplett sinnbefreit, ist nur teuer und erhöht den Verdahtungsaufwand.

Servus Röbi,

deine Schaltung ist schon richtig. Eine einfache Spannungsversorgung und Vorwiderstand reicht auch völlig aus. Du willst ja nur 2 Zustände erfassen (besetzt oder nicht besetzt).
Ich würde jetzt 5V als Spannungsquelle vorschlagen.
Ohne jetzt deinen Optokoppler zu kennen, schätze ich die LED Spannung zw. 1,2V bis 2V. Die restliche Spannung fällt ja dann am Vorwiderstand ab und erzeugt nur Verlustleistung.
Den LED Strom kannst du sicher auch noch kleiner wählen. Das hängt aber davon ab, wie du den Ausgang des Optokopplers (Transistor) beschaltest.
Im Datenblatt des Optokopplers findet sich ja immer der CTR (current transfer ratio, Ic/If).
Bei 5V bist du auch auf Verpolung der Optokoppler LED noch auf der sicheren Seite (reverse Voltage).
Was du noch machen kannst, ist ein Kondensator parallel zur LED zu schalten. Da der Rad - Gleis Kontakt durchaus "prellt", kann das System träger werden.
Das kannst du aber auch auf der Ausgangsseite abfangen....

Schönen Gruß
Norbert

Zitat von Domapi im Beitrag #11

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wenn auch m.M.n. schwachsinniges Konzept, den Fahrstrom so einzuspeisen

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Zitat von Domapi im Beitrag #11

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Verwende ein 5 - 12 V Netzteil und teste vorher, bei welchem Vorwiderstand der Optokoppler sicher auslöst. 20 mA braucht es hierzu ws. nicht.
Mehrere Konstantstromquellen sind komplett sinnbefreit, ist nur teuer und erhöht den Verdahtungsaufwand.

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Zitat von rhb-nj im Beitrag #12

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deine Schaltung ist schon richtig. Eine einfache Spannungsversorgung und Vorwiderstand reicht auch völlig aus. Du willst ja nur 2 Zustände erfassen (besetzt oder nicht besetzt).
Ich würde jetzt 5V als Spannungsquelle vorschlagen.
Ohne jetzt deinen Optokoppler zu kennen, schätze ich die LED Spannung zw. 1,2V bis 2V. Die restliche Spannung fällt ja dann am Vorwiderstand ab und erzeugt nur Verlustleistung.
Den LED Strom kannst du sicher auch noch kleiner wählen. Das hängt aber davon ab, wie du den Ausgang des Optokopplers (Transistor) beschaltest.
Im Datenblatt des Optokopplers findet sich ja immer der CTR (current transfer ratio, Ic/If).
Bei 5V bist du auch auf Verpolung der Optokoppler LED noch auf der sicheren Seite (reverse Voltage).
Was du noch machen kannst, ist ein Kondensator parallel zur LED zu schalten. Da der Rad - Gleis Kontakt durchaus "prellt", kann das System träger werden.
Das kannst du aber auch auf der Ausgangsseite abfangen....

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Hallo Röbi,

der große Vorteil der Märklin Rückmeldung, isolierte Scheine gegen Mittel-/Oberleitung ist das sobald ein Wagen auf dem Gleis steht dieser erkannt wird.
Bei Dir wird nun nur detektiert wenn die Lok oder ein Wagen mit Panto im Kontaktgleis steht, willst du das wirklich?

Grüße Berthold

@ Berthold: der große Vorteil der Märklin Rückmeldung, isolierte Scheine gegen Mittel-/Oberleitung ist das sobald ein Wagen auf dem Gleis steht dieser erkannt wird.
Bei Dir wird nun nur detektiert wenn die Lok oder ein Wagen mit Panto im Kontaktgleis steht, willst du das wirklich?

Beim Märklin System mag das ja so sein.
Röbi macht aber eine Fremdeinspeisung unabhängig vom Fahrstrom. Er bekommt mit jedem Wagen bzw. leitenden Achse eine Besetztmeldung. Auch, wenn er gar keinen Fahrstrom angeschlossen hat oder ein das Gleis abgeschaltet hat (z.B. im Schattenbahnhof).

Schönen Gruß
Norbert

Hallo Robi,

Zitat von sturzeroebi im Beitrag #1

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Es handelt sich um eine digitale H0-Anlage, ca. 120 m Gleis, ca. 75 Weichen, ca. 25 Züge. Das Ziel ist ein interessanter Vollautomatik-Betrieb.

Wir verwenden 2-Leiter Gleis und DC-Rollmaterial. Trotzdem ist es nicht eine normale DC-Anlage, sondern ein Exot aus folgenden Gründen:

Wir fahren wie die AC-Bahner mit Mittelleiter. Allerdings befindet sich bei uns der Mittelleiter nicht als MiPuKo zwischen den Schienen, sondern oben als Fahrdraht.

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Zitat von sturzeroebi im Beitrag #1

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die Entwicklung von solchen Systemen und das Geniessen wie es dann schlussendlich funktioniert, ist bei mir halt der Schwerpunkt des Modelleisenbahn-Hobby's.

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Zitat von sturzeroebi im Beitrag #1

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Es geht also um die Entwicklung eines Besetztmelders.

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Hallo Norbert,

jetzt habe ich es kapiert, vielen Dank.

Mal eine andere Frage was passiert mit dem Netzteil/Booster/Zentrale im Falle eines Kurzschlusses?

Grüße Berthold

Servus Röbi,

ich habe mal ins Datenblatt des LTV847 geschaut. Je nachdem welchen Typ (Binning) du kaufs, hast du im Worst Case ein CTR von 50%.
Die Pullup's beim ATMEGA liegen zw. 20KOhm bis 50kOhm, also reichen dir 0,25mA Kollektorstrom am Optokoppler. Daraus folgt, für den LED Strom würden 0,5mA reichen. Das ist jetzt unter idealen Bedingungen betrachtet.
Den LED Strom würde ich jetzt im Bereich 2..5mA ansetzen. Dann hast genügend Reserven bei Spannungsschwankungen, schlechten Übergangswiderständen Rad - Gleis usw.
Und wenn du das "prellen" durch Software abfangen kannst, umso besser.

Schönen Gruß
Norbert

Hallo zusammen,

noch ein letzter Einwurf von mir dann werde ich das Projekt nur noch beobachten.

Bild entfernt (keine Rechte)

Grüße Berthold

Zitat von Babbel im Beitrag #18

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Mal eine andere Frage was passiert mit dem Netzteil/Booster/Zentrale im Falle eines Kurzschlusses?

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Servus,

bezugnehmend auf Berthold's letzte Zeichnung.... Gedankenspiel: Wenn zum Beispiel die Oberleitung auf die "isolierte Schiene" fallen würde: Der LED-Strom wird durch den Vorwiderstand begrenzt uder Optokoppler überlebt.
Eine Schutzdiode gegen negative Spannungen kann man einbauen. Hier kommt es aber drauf an wie die Spannungsversorgung UG aufgebaut ist...

Schönen Gruß
Norbert

Grüezi Röbi

Das Schaltungsprinzip vom Beitrag 5 habe ich auch eingesetzt um die Gleisbelegung durch Wagengruppen ohne Lok festzustellen.
Hier habe ich Dir meine Schaltung, die seit 4 Jahren im Einsatz ist:

Bild entfernt (keine Rechte)


In meinem Fall speise ich mit sinusförmiger Wechselspannung 16Veff/50Hz. Daher brauche ich eine Glättung auf der DC-Seite des Optokopplers. Die kann bei Dir entfallen, bzw. als Filter zur Entstörung verwendet werden. Mein Optokoppler hat bereits eine antiparallele Diode neben der LED eingebaut. Den Schmitt-Trigger kannst Du weglassen wenn deine digitalen Eingänge mit langsam ansteigenden Signalflanken leben können.

Da EMV stets ein Thema ist, empfehle ich Dir das Ganze 1:1 in Deiner Anlage zu untersuchen.

Gutes Gelingen und dann ein Erfolgserlebnis mit Selbstgebautem
Peter

Ich bin soeben von einer mehrstündigen Radtour zurückgekommen. In der Zwischenzeit sind einige Beiträge geschrieben worden, auf die ich gerne geantwortet hätte, aber das war von unterwegs nicht möglich.

@Norbert: Vielen Dank, dass du einige Beiträge ganz in meinem Sinn beantwortet hast!

Nun spricht Vieles für eine Spannung UG von 5V. Nach dem Wühlen in meiner Elektro-Kiste bin ich auch schon fündig geworden:

Bild entfernt (keine Rechte)
Bild entfernt (keine Rechte)

Dieses Netzteil liefert bis zu 2 A, müsste also leistungsmässig locker ausreichen.

Meine Kernfrage für dieses Thema ist somit beantwortet. Ich werde aber selektiv noch auf einige eurer Beiträge und Aspekte eingehen. Dazu brauche ich aber noch etwas Zeit.

Zitat von vikr im Beitrag #17

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Klar, dass ihr keine Triebfahrzeuge ohne Oberleitungsstromabnehmer betreiben könn, es sei denn sie werden per Funk gesteuert und haben Akkus an Bord, etwa so wie bei den Car-Systemen.

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Zitat von vikr im Beitrag #17

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Fahrzeuge mit Akkus wären bei diesem Hintergrund natürlich nur eine weitere HerausHerausforderung.und würden auch das Problem der Wagenbeleuchtung lösen. Prototypen sind da sicher möglich, aber den gesamten Fuhrpark so umrüsten, stelle ich mir ätzend vor. Und dann bebötigt man noch ein automatisiertes Lademanagement.

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Zitat von vikr im Beitrag #17

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Wenn ich das richtig verstanden habe sollen bei den Triebfahrzeugen linkes und rechtes Rad nicht, zumindest nicht direkt verbunden werden, damit eine Rückmeldung über einen Stromfluss (statt wie zunächst geplant über eine Potentialdifferenz) zwischen linker und rechter Schieneerfolgen kann, sollen aber beide zur Stromabnahme gegen die Oberleitung herangezogen werden können?
Wie sieht die Verdrahtung in Deinen Zweileitertriebfahrzeugen genau aus?
Wie gehst Du ggf. mit Kehrschleifen und Co um?
Wäre es nicht einfacher den angestrebten Vollautomatibetrieb auch mit Hilfe von Reedkontakten, Hallsensoren, ggf. Lichtschranken etc. zu konzipieren,

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