AT516655B1

AT516655B1 - Digital gesteuerte Modelleisenbahn mit RailCom

Info

Publication number: AT516655B1
Application number: ATA6/2015A
Authority: AT
Inventors: Peter Dr Düll
Original assignee: Peter Dr Düll
Priority date: 2015-01-02
Filing date: 2015-01-02
Publication date: 2016-10-15
Also published as: AT516655A1

Abstract

Die in der Anmeldung AT 516199A1 beschriebene Vorrichtung für digital gesteuerte Modelleisenbahnen ohne Schiene-Rad-Kontakt wird durch das in dieser Anmeldung beschriebene Prinzip RailCom-fähig. Im Fahrzeug werden die Lücken in der den Decoder (13) speisenden digitalen Steuerspannung und das vom Decoder (13) erzeugte RailCom-Signal detektiert und UND-verknüpft. Durch eine Leistungs-Halbbrücke wird eine über den Schienen (1) angeordnete Sendespule (9) mit dem reinen RailCom-Signal gespeist. Gleichzeitig werden während der Lücken die Schienen (1) an den, der Einspeisung entgegengesetzten, Enden über einen einstellbaren Widerstand (12) kurzgeschlossen. Zusammen mit der Sendespule (9) wird dadurch ein lose gekoppelter Transformator gebildet, der in die Schienen (1) das RailCom-Signal einspeist, sodass es von der Zentrale erfasst werden kann. Die Rückmeldung vom Fahrzeug zur Zentrale erfolgt somit auch berührungslos.

Description

Beschreibung [0001] Die Erfindung bezieht sich auf digital gesteuerte Modelleisenbahnen mit Rückübertragung von Informationen vom Fahrzeug zur Steuerzentrale mittels des RailCom-Verfahrens.

[0002] Es ist Stand der Technik Modelleisenbahnen digital zu steuern, wobei üblicherweise die in die Schienen eingespeiste digital-codierte Spannung auch für die Energieversorgung der Fahrzeuge sorgt. Ebenso ist bekannt, dass die Energieversorgung der Fahrzeuge mittels Akkus oder Batterien erfolgen kann, dann ist eine berührungslose Übertragung der Steuerinformation sinnvoll. Es ist Stand der Technik diese Information in das Fahrzeug mittels kapazitiver Kopplung zwischen Fahrzeug und Schiene zu übertragen, wie dies im Patent EP 1437163 AI von Lenz- Elektronik GmbH beschrieben wurde. In der Patentanmeldung AT 516 199 AI wurde ein weiteres System beschrieben, dass es ermöglicht die Digitalsteuerung auch bei fehlendem Schiene-Rad- Kontakt durchzuführen. Für die Rückübertragung von Informationen vom Fahrzeug zur Zentrale ist das im Patent EP 1380326 AI beschriebene RailCom-Verfahren bekannt. Das von der Firma Lenz-Elektronik GmbH entwickelte und von der NMRA standardisierte RailCom-Verfahren sendet in Lücken des digitalen Steuersignales ein gepulstes Gleichstromsignal über die Schienen zur Zentrale zurück. In der Zentrale wird der Ausgang des Boosters während der Lücken über einen niederohmigen Strommesswiderstand kurzgeschlossen. Der Spannungsabfall an diesem Widerstand wird dann ausgewertet.

Eine niederfrequente induktive Übertragung von Informationen von Fahrzeugen auf die Schienen und umgekehrt, bei dem diese auf Wechselstromabschnitte aufmoduliert werden ist im Patent WO 8403672 AI von Jaeger Walter behandelt. Die hier beschriebe RailCom-Übertra-gung ist hochfrequent und erfolgt direkt unmoduliert.

[0003] Die Aufgabe der Erfindung ist eine berührungslose Rückübertragung des im Fahrzeug gebildeten RailCom-Signales zur Steuerzentrale. Dazu muss zuerst das RailCom-Signal aus dem Fahrzeug- Decoder gewonnen werden und anschließend induktiv mit einer Sendespule auf die Schienen übertragen werden. Damit in den Schienen ein dem RailCom-Signal entsprechender Strom fließt ist durch die Schienen eine niederohmige Schleife zu bilden. Dazu ist es notwendig in den Lücken des digitalen Steuersignales die Schienen an den, der Einspeisung entgegengesetzten, Enden kurz zu schließen.

[0004] Die Patentanmeldung AT 516199 AI beschreibt ein System dass es ermöglicht die Digitalsteuerung von Modelleisenbahnen auch bei fehlendem Schiene-Rad-Kontakt durchzuführen. Ein kapazitiver Sensor mit nachfolgendem Sensorverstärker gewinnt aus der Spannung der Schienen (1) ein Digitalsignal, das die Schienenspannung direkt abbildet. Damit wird eine vom Akku (3) versorgte Wechselrichterbrücke angesteuert, deren Ausgangspannung der Schienenspannung bis auf die Amplitude gleicht. Wird damit der Fahrzeugdecoder (13) versorgt, so sind alle Funktionen wie bei der normalen Digitalsteuerung mit Schienenkontakt möglich. Die dazu notwendige Elektronik ist zusammen mit einer Ladeschaltung in der Zusatzelektronik (2) vereinigt.

Eine Rückmeldung vom Decoder zur Steuerzentrale nach dem bekannten RailCom-Verfahren ist bei diesem System aber nur bei vorhandenem Schiene-Rad-Kontakt möglich. Durch die hier beschriebene Erweiterung ist nunmehr möglich auch eine berührungslose Übertragung des RailCom- Signales durchzuführen.

[0005] Dazu wird mit dem Lücken-Detektor 2 (5) aus den Wechselrichter-Ausgangspannungen (Spannung der Ausgangsklemmen gegen Null) ein Signal mit der Dauer der RailCom-Lücken gewonnen (ein weiteres Lückensignal). Die Ausgänge des Wechselrichters speisen auch den RailCom-Signal-Detektor (4) welcher durch den ebenfalls angeschlossenen Decoder (13) auch die aus diesem kommenden RailCom-Stromimpulse erhält. Der RailCom-Signal-Detektor (4) schaltet während der Lücken einen Widerstand über die Ausgangs-Klemmen des Wechselrichters und damit auch über die beiden Eingangs-Klemmen des Decoders (13). Die an diesem durch die RailCom-Stromimpulse abfallenden Spannungssignale bilden nach einer Verstärkung das RailCom-Signal.

[0006] Durch eine UND-Verknüpfung (6) des RailCom-Signales mit dem weiteren Lückensignal wird eine Ausblendung aller Signale außerhalb der Lücken bewirkt. Das nunmehr reine RailCom-Signal wird einer Treiberstufe (7) zugeführt. Die Ausgangsspannung des Treibers (7) wird in einer Halbbrücke (8) verstärkt und anschließend mittels der Sendespule (9) in die Schienen (1) transformiert. Die Sendespule (9) bildet zusammen mit den zu einer niederohmigen Schleife geschalteten Schienen (1) einen lose gekoppelten Transformator mit einer einzigen Sekundärwindung.

[0007] Damit die Schienen (1) eine geschlossene Schleife bilden, müssen sie an den der Einspeisung entgegengesetzten Enden niederohmig abgeschlossen werden. Der Schienen-Abschluss darf ebenfalls nur in den Lücken wirksam werden. Die Schaltung die am Ende der Schienen angeklemmt wird enthält daher einen Lücken-Detektor 1 (10), vorzugsweise einen bidirektionaler Optokoppler der ein Lückensignal 1 generiert, welches durch den Beginn der Lücken einen monostabilen Multivibrator MV triggert. Der Ausgang des MV schaltet einen elektronischen bidirektionalen Kurzschluss-Schalter (11) ein. Die Impulsdauer des MV muss etwas kürzer als die durch die Zentrale bestimmte minimale Lückendauer sein. Der Kurzschlussschalter (11) verbindet die beiden Schienen am Ende des Geleises. Zur Anpassung an verschiedene Gleis-Widerstände und Empfangsempfindlichkeiten der Zentrale wird in Serie mit dem Kurzschluss-Schalter (11) ein veränderbarer niederohmiger Widerstand (12) geschaltet.

[0008] Durch das beschriebene Prinzip sind keine Eingriffe oder Veränderungen in den handelsüblichen RailCom-fähigen Geräten wie Zentralen, Booster und Decoder notwendig. Die Spezifikationen der RailCom-Signale werden bei richtiger Einstellung des Schienenabschlusses eingehalten.

Claims

Patentansprüche

1. Vorrichtung zur Informationsrückmeldung nach dem RailCom-Prinzip für berührungslos digital gesteuerte und durch Akkus (3) oder Batterien energieversorgte elektrische Modelleisenbahnen unter Verwendung einer Zusatzelektronik (2) die das Digitalsignal mittels eines Sensorverstärkers kapazitiv von den Schienen (1) abnimmt und über einen Wechselrichter den Fahrzeug-Decoder (13) speist und das RailCom-Signal induktiv vom Fahrzeug auf die Schienen überträgt, dadurch gekennzeichnet, dass einerseits ein Lücken- Detektor 1 (10), die Lücke im digitalen Spannungssystem auf den Schienen (1) erkennt und ein Lückensignal 1 generiert, welches einen monostabilen Multivibrator triggert, der eine kürzere Impulsdauer als die Lücke erzeugt und der Multivibrator einen niederohmigen bidirektionalen elektronischen Schalter (11) ansteuert der die Schienen (1) über einen einstellbaren Widerstand (12) an den der Einspeisung entgegengesetzten Enden kurzschließt und andererseits im Fahrzeug aus dem mittels dem in der Zusatzelektronik (2) enthaltenen Sensorverstärkers aus der Schienenspannung kapazitiv gewonnenen Digitalsignal durch den Lü-cken-Detektor 2 (5) ein weiteres Lückensignal gebildet wird welches mit dem durch den RailCom-Signal-Detektor (4) gewonnenen Signal in (6) UND-verknüpft und dann mit einer Treiberstufe (7) und einer Halbbrücke (8) verstärkt mittels der Sendespule (9) in die Schienen (1) transformiert wird.
2. Vorrichtung zur Informationsrückmeldung nach dem RailCom-Prinzip nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Lücken-Detektor 1 (10) vorzugsweise ein bidirektionaler Optokoppler ist.
3. Vorrichtung zur Informationsrückmeldung nach dem RailCom-Prinzip nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass im RailCom-Signal-Detektor (4) während der Lücken durch Abschluss des Einganges des Decoders (13) mit einem Widerstand und Verstärkung der an diesem Widerstand abfallenden Spannung das RailCom-Signal gewonnen wird.
4. Vorrichtung zur Informationsrückmeldung nach dem RailCom-Prinzip nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem einstellbaren Widerstand (12) verschiedene Gleis-Widerstände und Empfangsempfindlichkeiten der Zentrale ausgeglichen werden.