AT516199B1

AT516199B1 - Digital gesteuerte Modelleisenbahn

Info

Publication number: AT516199B1
Application number: ATA688/2014A
Authority: AT
Inventors: Dr Düll Peter
Original assignee: Peter Dr Duell
Priority date: 2014-09-10
Filing date: 2014-09-10
Publication date: 2018-09-15
Also published as: AT516199A1

Abstract

Digital gesteuerte Modelleisenbahn, bei der die Fahrzeuge (2) ihre Energie aus Akkus (4) oder Batterien beziehen und die Steuerung mit einem bekannten Digitalsystem (z.B. DCC oder Motorola) erfolgt. ln den Fahrzeugen (2) wird durch einen Wechselrichter (7) ein der Schienenspannung gleichendes digitales Spannungssystem erzeugt, das an Stelle der Schienenspannung den Decoder (8) im Fahrzeug (2) versorgt. Die Information zur Steuerung des Wechselrichters (7) wird von den Schienen (1) berührungslos, kapazitiv durch Sensoren (5) mit einem nachfolgenden Verstärker, vorzugsweise ein lnstrumentenverstärker (6), abgenommen. Durch diese Maßnahmen ist für den Betrieb kein Kontakt zwischen Schiene (1) und Rad (Schleifer) notwendig. Ist ein elektrischer Kontakt vorhanden, so sorgt eine Konstantstromquelle (9) zwischen den Schienen (1) und dem Wechselrichter (7) für einen Strompfad für die Rückmeldung bei Programmierung des Dekoders (8) am Programmiergeleise. Die Konstantstromquelle (9) ladet zusätzlich die Akkus (4) nach.

Description

Beschreibung [0001] Es ist Stand der Technik Modelleisenbahnen digital zu steuern. Es wurden zahlreiche Digitalsteuerungen entwickelt. Als Standard haben sich zwei Systeme durchgesetzt, das von der NMRA genormte DCC-System und das Motorola-System. Beide Systeme, und auch alle anderen, verwenden bisher die Geleise zur Energieversorgung und Steuerinformationszufuhr zu den Lokomotiven und dem rollenden Material. Dadurch hatten sie den störenden Nachteil, dass Kontaktprobleme zwischen den Rädern und den Schienen den sicheren Fährbetrieb beeinträchtigen. Insbesondere bei Außenanlagen korrodieren die Schienen oder werden durch Blätter abgedeckt. Eine regelmäßige Reinigung der Geleise ist notwendig (Schienenschleifen). Es ist daher wünschenswert gänzlich vom elektrischen Kontakt zwischen Schiene und Räder (oder Schleifer) des Fahrzeuges unabhängig zu werden. Dabei ist es naheliegend die Energie in den Fahrzeugen mit Akkus oder Batterien bereitzustellen. Um auch die Steuerinformation kontaktlos zu übertragen wurden schon Steuerungen mit Modell-Funkfernsteuerungen realisiert. Wesentlich besser ist es die digitalen Steuersignale berührungslos von den Schienen zum Fahrzeug zu übertragen.

[0002] Im Patent EP1437163A1 der Lenz Elektronik GmbFI wird eine Lösung beschrieben die eine kapazitive Kopplung zwischen Schienen und dem Fahrzeug zur Informationsübertragung nützt. Dabei werden nur die Impulsflanken des Digitalsignales über den aus Schienen und Fahrzeug gebildeten Kondensator übertragen. Aus den Flanken wird das Steuersignal regeneriert und in einen speziellen Decoder der Fa. Lenz eingeleitet. Die Energieversorgung durch Gleichstrom erfolgt mittels Akku, Batterien oder Superkondensatoren direkt in den Decoder. Dieses System wurde speziell für die Überbrückung kürzerer kontaktloser Strecken entwickelt und zeichnet sich durch einen geringen Aufwand aus. Eine kapazitive Übertragung der Steuerinformation ist somit Stand der Technik.

[0003] Das hier beschriebene Patent hat als primäres Ziel die universelle Einsetzbarkeit verschiedener Digitalsteuerungssysteme und Decoder verschiedener Hersteller und einen zeitlich unbegrenzten kontaktlosen Betrieb (solange die Akkus Strom liefern). Im Gegensatz zum angeführten Patent von Lenz wird über die kapazitiven Sensoren (5) das Steuersignal signalgetreu übertragen. Die von Lenz angeführte Schwierigkeit der Übertragung durch die geringe Kapazität ist durch eine geeignete Schaltung, z.B. durch einen Instrumentenverstärker, leicht lösbar. In dem hier beschriebenen Patent steuert das nach der kapazitiven Übertragung von den Schienen (1) im Fahrzeug (2) verfügbare originale Steuerspannungssystem eine aus dem Akku (4) oder den Batterien versorgte Wechselrichterbrücke (7). Der Ausgang dieser Brücke liefert eine Impulsspannung, die im zeitlichen Ablauf gleich der Spannung an den Schienen ist. Der einzige Unterschied ist, dass die Amplitude der Impulsspannung nicht gleich der Schienenspannung, sondern gleich der Akkuspannung ist. Dadurch kann alles, was bei den bisherigen Lösungen an digitalen Steuermöglichkeiten in den Fahrzeugen eingesetzt wurde, unverändert verwendet werden. Der Decoder (8) und damit alle Verbraucher im Fahrzeug werden anstatt direkt aus den Schienen (1) nunmehr aus dem Spannungsnetz des Wechselrichters (7) gespeist.

[0004] Mit diesem System können alle Funktionen der Digitalsteuerung ausgeführt werden. Die Programmierung der Fahrzeug-Decoder über die Flauptgeleise kann ohne eine zusätzliche Elektronik erfolgen.

[0005] Erfindungsgemäß wird die direkte kapazitive Übertragung des originalen Steuerspannungssystems durch die Verwendung eines Instrumentenverstärkers (6) ermöglicht, der nur die Differenzspannung zwischen den über beiden Schienen (1) liegenden Sensoren (5) verstärkt. Eine Regeneration aus Hilfssignalen ist nicht notwendig.

[0006] Beim DCC-System kann die Programmierung über ein von den übrigen Geleisen getrenntes Programmiergeleise erfolgen, Dabei ist auch ein Auslesen der programmierten Werte aus dem Decoder möglich. Dazu ist aber ein direkter elektrischer Kontakt zu den Schienen dieses Programmiergeleises notwendig, weil zur Rückmeldung durch den Decoder der Schienenstromkreis elektrisch mit einem Strom unter 50 mA belastet wird. In dem von mir beantrag- ten Patent ist eine Konstantstromquelle (9) zwischen den Schienen (1) und dem Gleichspannungseingang des Wechselrichters (7) eingeschaltet. Diese wird erfindungsgemäß für einen höheren Strom dimensioniert (typisch 200 mA). Bei der Programmierung über ein Programmiergeleise muss der Akku (4) mit dem Schalter (10) abgetrennt werden. Dann kann der Belastungsstrom von der Zentrale (3) über die Schienen (1) und die Konstantstromquelle (9) und den Wechselrichter (7) in den Decoder (8) fließen. Dass die Konstantstromquelle als durchaus erwünschten Nebeneffekt bei vorhandenem Schiene/Rad-Kontakt und geschlossenem Schalter (10) die Akkus nachladet ist Stand der Technik.

[0007] Die berührungslose Abnahme des Steuersignales von den Schienen kann auch induktiv erfolgen. Beim induktiven Verfahren ist aber der Aufwand größer weil praktisch nur die Flanken übertragen werden können, und es muss über die Schienen ein Mindeststrom mit dem Signalverlauf fließen.

Claims

Patentansprüche

1. Spannungsversorgungssystem für digital gesteuerte elektrische Modelleisenbahnen mit Speisung der Schienen (1) aus einer Zentrale (3) mit einem Digitalspannungssystem und Energieversorgung des Fahrzeuges (2) durch Akkus (4) oder Batterien mit berührungsloser Übertragung des Digitalsystems über zwei kapazitive Sensoren (5) wobei eine Schaltung (9) bei vorhandenem Schiene/Rad-Kontakt die Akkus (4) nachladen kann, dadurch gekennzeichnet, dass an Stelle der Schienen (1) eine Wechselrichterbrücke (7) den Decoder (8) und damit Motoren, Beleuchtung und andere Einrichtungen des Fahrzeuges speist.
2. Spannungsversorgungssystem für digital gesteuerte elektrische Modelleisenbahnen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung der Wechselrichterbrücke (7) mit dem von den Schienen berührungslos abgenommenem Signal erfolgt.
3. Spannungsversorgungssystem für digital gesteuerte elektrische Modelleisenbahnen nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromversorgung der Wechselrichterbrücke (7) aus den Akkus (4) oder Batterien erfolgt.
4. Spannungsversorgungssystem für digital gesteuerte elektrische Modelleisenbahnen nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Gleichspannungseingang des Wechselrichters (7) und den Geleisen (1) eine Konstantstromquelle (9) eingeschaltet ist.
5. Spannungsversorgungssystem für digital gesteuerte elektrische Modelleisenbahnen nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zur Abfrage des Decoders (8) bei einem Fahrzeug auf einem Programmiergeleise der Akku (4) durch den Schalter (10) abgetrennt wird.
6. Spannungsversorgungssystem für digital gesteuerte elektrische Modelleisenbahnen nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zur Steuerung alle handelsüblichen Digitalsysteme, Zentralen und Decoder verwendet werden können. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen