Guten Tag Forum Mobanum,
habe eine grundlegende Entscheidung zu treffen. Bevor ich Ebene -2 (Schattenbahnhof Süd) abdecke, um Ebene -1 (Schattenbahnhof Nord) zu verlegen, muss ich klären, wie ich Weichen und Signale insgesamt steuern möchte.
Wenn Ihr Ideen oder Vorschläge habt, stellt Euch bitte noch folgenden Anwender vor:
Was ich (nicht) weiß
Fachwissen habe ich aus den MIBA Praxis Heften Elektrik und Elektropraxis sowie aus den alba Büchlein Elektronik und Elektrotechnik. Nach dieser wirklich ganz wunderbaren Lektüre, fällt meine Wissenskurve jedoch abrupt ab. Während also in der anfänglichen theoretischen Durchdringung bereits zarteste Pflänzchen sprießen, gleicht die praktische Bewältigung noch einer trockenen Wüstenlandschaft (wobei - ein oder zwei Kaktusse gibt's hier auch...).
Was ich sehr gerne möchte
Nun, die Betreffzeile deutet es an, Moba-Vorbildern folgend, möchte ich die Stromkreise trennen. Das bedeutet, einen Trafo erhalten die Glühbirnen damit 's schön leuchtet, einen weiteren Trafo die Magnetspulen der Weichen und Signale damit 's schön klackt, je einen Weiteren die Loks und das Stellpult.
Licht- und Fahrstrom kann ich handhaben. Schwieriger wird es für mich Steuer- und Schaltstrom zu trennen.
Das Thema Steuerung (Schaltpult und Steuerstrom) hat mir bisher das größte Kopfzerbrechen bereitet. Um es vorne weg zu sagen: eine Digitalisierung (also fertige oder in der Funktionsweise unverständliche Produkte kaufen) kommt für mich aus ideologischen Gründen nicht in Betracht. Zumindest in dieser Beziehung bin ich noch ein Küken. Allerdings flattert Geflügel bekanntermaßen wie später noch sehen sein wird.
Das Küken hat gesehen, dass es bei 36 Weichen und 38 Signalen via Stellpulten à la 7072 nicht weit kommt. Moment, ich muss mir das mal kurz gedanklich vorstellen (36+38=74*2=148/4=) 37 Stellpulte... Ich mein', die erforderliche Stellwand sähe sicher beeindruckend aus. Bevor die erste Fahrstraße fertig geschaltet ist, dürfte der anfängliche Respekt jedoch nicht nur beim Zuschauer verflogen sein.
Also ein Gleisbildstellpult muss her. Der Vorteil hier ist jedoch ebenfalls nicht ohne zusätzlichen Aufwand zu haben:
1. die kleinen Taster vertragen nicht hohe Schaltströme, so ist zu lesen.
2. Kabel mit hohen Querschnitten (zur Vermeidung von Spannungsverlusten mit steigender Distanz) nochmals von den Spulen der Antriebe zum Stellpult zu legen, wachsen zu mächtigen Strängen aus (148 Kabel s.o.). Solche Trassen möchte sonst nur Altmaier von Nord nach Süd legen.
3. wenn die Steuerung, nicht nur manuell anhand der Taster auf dem Stellpult, sondern auch elektronisch erfolgen soll (z.B. soll die Meldung eines Gleisbesetztmelders [tams GBM-1] ebenfalls eine Schaltung auslösen können), dann kommt man an Gleichstrom nicht vorbei.
4. bis 6. ähh, habe ich vergessen.
Exkurs
Ein Urproblem, dass ich habe, ist das heiße Verlangen nach einer seriellen Schaltung insbesondere der M-Gleis Weichen. Ich träume von Fahrstraßen, die folgendermaßen geschaltet werden:
klack – klack – klack – klack – klack – klack – klack – klack – klack – klack – klack – klick – HP1/grün.
(Anmerkung: klacks sind die Spulen der Weichen und klicks die der Signale, im Halbsekundentakt)
Nach langer Wanderung durch die Gazetten bin ich bei folgender Zielvorstellung hängengeblieben.
Man nehme einen PC, einen Arduino Microcontroller, ein USB Verbindungskabel und ein wenig Programmierkenntnisse. Also PC hab‘ ich, ein Franzis Verlag Lernpaket Arduino 72€ hab‘ ich auch und BASIC kann ich noch ein wenig aus einem Abendlehrgang (Wehrdienst 1983).
Dieser programmierbare Arduino hat Eingänge an die ich z.B. Auswertungen des tams GBM-1 anschließen werde und Ausgänge an die ich die Spulenantriebe der Weichen und Signale anschließen möchte (der versierte Elektroniker wird spätestens an dieser Stelle zum nächsten Forenbeitrag springen).
Nach diesem Exkurs komme ich wieder auf den konkreten Engpass zu sprechen, zu dem ich um Eure freundliche Hilfe bitte.
Aus einem ehemaligen PC-Trafo nehme ich Gleichstrom sowohl 5V für das Stellpult (manuelle Schalter, Taster nebst LEDs) als auch 12V Versorgungsspannung für den Microcontroller Arduino (elektronische Schalter auf Basis programmierter Logik. Die Ausgänge des Arduino schalten ebenfalls mit 5V). Beide Spannungen haben denselben Rückleiter.
Die Schaltung der Magnetspulenantriebe erfolgt in jedem Fall mit einem separaten Trafo. Dieser liefert im einfachsten Fall 16V Wechselstrom. Mit Brückengleichrichtung, Siebkondensator und damit Gleichstrom, könnten sich meine M-Gleis Weichen aber vermutlich auch anfreunden.
Um Schalt- und Steuer-Stromkreise voneinander galvanisch zu trennen, bieten sich an: das Relais und der Optokoppler.
Meine Frage zum Relais
An welche Wand fahre ich, wenn ich wie folgt arbeite?
Die Ausgänge des Arduino (5V) vertragen maximal 40 mA. Um diese nicht mit größeren Strömen zu gefährden, muss vor das Relais erst eine Treiberschaltung (http://www.elektronik-kompendium.de/sites/slt/1201131.htm). Als Erregerspannung der Relaisspule kann jetzt die o.g. Versorgungsspannung in Höhe von 12V dienen.
Mir graut ’s, wenn ich an 148 Relais denke (für Weiche -abzweig und -gerade je ein Relais). Allerdings stimmt meine Hochrechnung nicht ganz, denn die Magnetspulenantriebe, welche nur manuell via Taster des Stellpults angesprochen werden, brauchen zumindest keine Treiberschaltung; die Taster machen die 80mA problemlos mit.
Meine Frage zum Optokoppler
Auch der Optokoppler braucht für den Schaltstromkreis eine Treiberschaltung. Erste Versuche mit einem PC847 (Optokoppler mit Transistorausgang in einem IC) habe ich bereits gemacht (Siehe viewtopic.php?f=21&t=81666). Dieser Transistor verträgt ebenfalls wenig (50 mA) und bedarf damit einer weiteren Treiberschaltung.
Mein Versuch die zusätzliche Treiberschaltung anhand eines Thyristor TIC106 (schaltet Wechselstrom) vorzunehmen misslang, da der Thyristor die Schaltspannung halbiert. Dies ist bestimmt wegen der Dioden und Halbwellen – – oh seht! – Wie die Elektroniker ob dieser Lektüre leiden und die Augen drehen. Elektroniker müssen Stoiker sein.
Da der Optokoppler irgendwie wieder hoch auf die Schaltspannung kommen muss, komme ich an Transistoren nicht vorbei. Transistoren wiederum arbeiten nur mit Gleichstrom. Also muss ich, wenn ich mich für Optokoppler entscheide, den Schaltstrom erst auf gleichgerichteten und gesiebten Wechselstrom umstellen (ergibt bei 16V AC rund 22V DC) oder gleich einen Gleichstromtrafo verwenden.
Und damit verließen sie ihn, bzw. mich. Gibt es eine Optokoppler Fraktion und wenn ja, wie schaltet sie die Magnetspulenantriebe?
Martin
P.S.
Mit folgendem Material arbeite ich
Im nicht sichtbaren Bereich verlege ich K-Gleise (weil leiser). Im sichtbaren Bereich werde ich M-Gleise verlegen (weil klasse). Im nicht sichtbaren Bereich kümmern sich alte Lichtsignale (mit nicht endabgeschalteten Magnetspulen) um die Blockschaltung. Oben werden es entsprechend alte Formsignale sein. Diverse Trafos unterschiedlichsten Alters und Herkunft. Tams SBS, GBM-1 und GBM-8 sind noch nicht eingebaut. Gefahren wird grundsätzlich analog mit 50er und 60er Material.