DD227614A1 - Steuerungs-system fuer modellfahrzeuge, insbesondere fuer auf gleisanlagen elektrische betriebene modellfahrzeuge - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Steuerungs-System fuer Modellfahrzeuge, das ueberall dort eingesetzt werden kann, wo oertlich oder funktionell getrennte Informationsempfaenger ueber eine minimale Anzahl von Uebertragungskanaelen mit zentralen Informationssendern zu verbinden sind. Ziel der Erfindung und Aufgabe ist es, ein Steuerungs-System zu schaffen, welches den vorbildgerechten Betrieb mehrerer unabhaengig voneinander zu steuernden Fahrzeuge und Zubehoerartikel einer Modellbahnanlage ermoeglicht, wobei der Verdrahtungsaufwand durch konsequenten Einsatz moderner Informationsuebertragungsmittel minimal ist und durch Zugliederung des Gesamtsystems in Moduln ein stufenweiser Aufbau des Steuerungs-Systems gegeben ist. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass unter Verwendung von binaerkodierten, zeitmultiplex ausgesendeten Befehlsworten, die einen Adress- und einen Datenteil besitzen, mehrere Objekte die ihre Hilfsenergie von einer Betriebsspannung beziehen auf einer Gleisanlage unabhaengig voneinander betrieben werden koennen, wobei auf der gleichen Anlage auch noch Objekte mittels der konventionellen Technik gesteuert werden koennen. Die Erfindung findet Anwendung in der Spielzeugindustrie bei Modellbahnanlagen wie z. B. Modelleisenbahn- oder Modellautobahnanlagen.

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Steuerungs-System für Modellfahrzeuge — insbesondere für auf Gleisanlagen betriebene elektrische Modellfahrzeuge.

Die Anwendung des Steuerungs-Systems für Modellfahrzeuge ist besonders geeignet für Modellbahnanlagen — dies können z. B. sein, Modelleisenbahn- oder Modellautobahnanlagen — auf denen unabhängig voneinander mehrere sich auf einem Gleisnetz oder gleisnetzähnlichen Fahrbahnnetz befindliche ,Fahrzeuge sowie stationär eingebaute Zubehörartikel gesteuert werden sollen. Weitere mögliche Anwendungen der Erfindung bestehen überall dort, wo örtlich oder funktionell getrennte Informationsempfänger über eine minimale Anzahl von Übertragungskanälen mit zentralen Informationssendern zu verbinden sind.

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Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Bekannt ist, daß über das Gleisnetz einer Modellbahnanlage sowie über weitere Informationsübertragungskanäle wie z. B. Infrarot-, Ultraschall- oder Hochfrequenzkanäle Steuersignale derart an die auf der Anlage befindlichen Fahrzeuge übermittelt werden, daß mehrere Fahrzeuge bezüglich Fahrtrichtung und Fahrtgeschwindigkeit sowie bezüglich weiterer Zusatzfunktionen wie Kuppeln, Entkuppeln, Beleuchtung, Geräuscherzeugung usw. unabhängig voneinander steuerbar sind. Zur Übertragung der Steuersignale werden verschiedene Frequenzmultiplexverfahren verwendet, wobei den Steuergrößen je ein Kanal bzw. je eine Frequenz zugewiesen wird. Die zu steuernden Objekte enthalten Frequenzdiskriminatoren,diebei Empfang der zugehörigen Frequenz ansprechen, das Signal dekodieren sowie die gewollte Steuerfunktion auslösen.

Nach DE-OS 2846801 und DE-OS 3013810 ist es bereits bekannt, die Übertragung der Steuersignale über nur einen Informationskanal digital nach verschiedenen Zeitmultiplexverfahren vorzunehmen. Hierbei werden von einer Steuerzentrale binärkodierte Befehisworte ausgesendet, die meist aus je einem Adreß- und je einem Datenteil bestehen. Dabei werden zum einen einzeladressierte Befehlsworte ausgesendet, die Daten für jeweils nur ein Steuerobjekt enthalten oder aber zum anderen sammeladressierte Befehlsworte, die Daten für alle sich im Steuerabschnitt befindlichen Steuerobjekte enthalten. Die Empfänger derartiger Steuerungs-Systeme erkennen die einzel- und sammeladressierten Befehlsworte. Die in den Befehlsworten enthaltenen Steuerdaten werden genau dann zwischengespeichert, dekodiert und ausgeführt, wenn die erkannte Einzeladresse mit der vorprogrammierten Adresse des Steuerobjektes übereinstimmt oder wenn eine Sammeladresse erkannt wird und gleichzeitig die Empfangsbereitschaft vorliegt.

Weiterhin ist ein Steuerungssystem bekannt, welches auf die Aussendung eines sammeladressierten Befehlswortes verzichtet. Statt dessen ist am einzeladressierten Befehlswort ein Einzelbit angefügt, das die Zustände „Fahrt" bzw. „Halt" signalisiert. Die Regelung der Fahrtgeschwindigkeit erfolgt dadurch, daß dieser Einzelbit mit variabler Frequenz zwischen „Fahrt" und „Halt" umgeschaltet wird, dieses Bit unmittelbar den Motor steuert und durch dessen integrierende Wirkung eine Drehzahländerung erreicht wird.

Die Übertragung der Steuerbefehle durch digitale Verfahren ist prinzipiell auch für die Steuerung der stationären Zubehörartikel einer Modellbahnanlage geeignet.

Die Übertragung der Versorgungsspannung für die zu steuernden Objekte sowie die Übertragung der Befehlsworte kann gemeinsam über das Gleisnetz, gegebenenfalls unter Einbeziehung einer Oberleitung, der Modellbahnanlage erfolgen. Die bekanntgewordenen frequenzmultiplexen Steuerungssysteme besitzen die Nachteile, daß jeder Informationskanal einen abgleichbaren Frequenzdiskriminator benötigt, daß der Schaltungsaufbau durch die Benutzung von Abgleichelementen integrationsfähig ist, daß aus technischen und fernmeldebehördlichen Gründen die Zahl der verwendbaren Informationskanäle stark eingeschränkt ist und nicht den Anforderungen an ein modernes Steuerungs-System genügt. Die bisher bekanntgewordenen zeitmultiplexen Steuerungs-Systeme mit einzel- und sammeladressierten Befehlsworten haben die Nachteile, daß ein hoher schaltungstechnischer Aufwand für die Bildung eines sammeladressierten Befehls in der Steuerzentrale nötig ist, weil einerseits einzeladressierte Befehle für die gesamte Anlage gelten können, also keinen zusätzlichen Destriktionen unterliegen, andererseits jedoch die sammeladressierten Befehle beispielsweise beim Blockstellenbetrieb zwar für alle in den Blockabschnitt einfahrenden Fahrzeuge gelten sollen, die Gültigkeit jedoch auf den jeweiligen Blockabschnitt beschränkt ist, wobei allerdings zusätzliche Informationen aus dem vorangehenden und dem nachfolgenden Blockabschnitt zur Bildung eines vorbildgerechten Steuerbefehls herangezogen werden müssen, daß also eine Trennung der Arbeit der Steuerzentrale in zwei Arbeitsmoden erforderlich ist, zu deren Realisierung {insbesondere des sammeladressierten Blockstellenbetriebes) eine Vielzahl von zusätzlichen Informationsleitungen zwischen der Steuerzentrale und allen Blockabschnitten notwendig ist.

Das ebenfalls bekanntgewordene zeitmultiplexe digitale Steuerungs-System, welches nur ein angefügtes Einzelbit als Sammelbit verwendet, besitzt den Nachteil, daß es die Möglichkeiten eines aus mehreren Bits gebildeten Sammelbefehls nicht nutzen kann (z. B. beim vorbildgerechten Blockstellenbetrieb), weil dieses Einzelbit lediglich zum Anhalten des Fahrzeuges im gesperrten Block dient, das Vorbild jedoch auch die Betriebsweise „Durchfahrt durch den Blockabschnitt mit reduzierter Geschwindigkeit" kennt, daß es zwar den Vorschlag enthält, den soeben genannten Nachteil derart zu überbrücken, daß das genannte Sammelbit mit einer bestimmten Frequenz ein- und ausgeschaltet wird und so bei unmittelbarer Ansteuerung des Fahrzeugmotors eine Geschwindigkeitsreduzierung ohne Stillstand möglich ist, daß aber dieser Vorschlag eine unerwünschte Vermischung digitaler und analoger Schaltungsprinzipien erfordert und daß diesem Vorschlag technische und fernmeldebehördliche Grenzen gesetzt sind, die seine Wirkung ganz erheblich beschränken.

Gemeinsame Nachteile aller bekannten digitalen zeitmultiplexen Steuerungssysteme sind, daß sie eine lineare Verteilung der Spannungsstufen bzw. Tastverhältnisse zur Ansteuerung der Fahr- bzw. Steuermotore verwenden, obwohl diese Motore stets einen nichtlinearen Drehzahl-Spannung /Tastverhältnis-Zusammenhang besitzen, daß sie keine Lösungen für ein vorbildgerechteres Fahrverhalten, also verzögertes Beschleunigen und Abbremsen der Motore bei Ansteuerung mit getakteten Spannungen enthalten, daß sie moderne Prinzipien nicht benutzen, die bei mikroelektronischen Informationsverarbeitungseinheiten zur erheblichen Leistungssteigerung herangezogen werden.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht darin, vorzugsweise dem Betreiber von Modellbahnanlagen ein Steuerungs-System zu erstellen, das die kritisierten Mängel der bisher bekanntgewordenen Steuerungs-Systeme mindert oder beseitigt, somit ein weitgehend vorbildgerechter Betrieb der Anlage ermöglicht wird und damit gleichzeitig durch konsequenten Einsatz mikroelektronischer Mittel und die Verwendung moderner Datenverarbeitungsprinzipien eine hohe Flexibilität bzw. Mobilität der Anlage bei maximaler Senkung des Verdrahtungsaufwandes zu erreichen. Das Ziel der Erfindung besteht weiterhin darin, durch Zergliederung des Gesamtsystems in Moduln einen ökonomisch sinnvollen, stufenweisen Aufbau des Steuerungs-Systems zu ermöglichen.

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Wesen der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mehrere Objekte unabhängig voneinander zu steuern, wobei diese Objekte vorzugsweise die Fahrzeuge und Zubehörartikel einer Modellbahnanlage sein können, bei Benutzung von vorzugsweise einer einzelnen Stromzuführungsschiene, die einerseits die Steuerbefehlsübertragung gewährleistet, die bekannten digitalen zeitmultiplexen Steuerungssysteme derart zu verbessern, daß der Verdrahtungsaufwand gesenkt wird und die Möglichkeiten erweitert werden für die Einflußnahme stationärer Zubehörartikel auf die in Betrieb befindlichen Fahrzeuge, daß die Beschleunigungs- und die Bremsphase der Fahrzeuge vorbildgerechter gestaltet wird sowie die Steuermöglichkeiten der Fahrmotoren bei minimalem Befehlsraum optimal gestaltet werden, daß bei Bedarf der Informationsdurchsatz im Steuerungs-System durch moderne Datenverarbeitungsprinzipien erhöht wird, daß bei Bedarf der Adreßraum erweitert werden kann, der. zur Ansprache der zu steuernden Objekte zur Verfugung steht, und daß durch sinnvolle Zergliederung des Gesamt-Steuerungs-Systems in Teilkomponenten und Moduln eine stets optimale und ökonomisch sinnvolle Anpassung zwischen der Aufgabenstellung und den Möglichkeiten des Steuerungs-Systems erreichbar ist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß konventionell aufgebaute Modellfahrzeuge nach herkömmlicher Weise auf einem Gleisnetz mit in Höhe und Polatität veränderbarem Gleichstrom betrieben werden, wobei diesem Gleichstrom eine Wechselspannung des höheren NF-Bereichs überlagert ist, die zur Energieversorgung der erfindungsgemäß ausgerüsteten Modellfahrzeuge und Zubehörartikel dienen soll, daß diesen beiden Spannungen weiterhin zur Steuerung der Modellfahrzeuge und Zubehörartikel binärcodierte Befehlsworte aufgeprägt sind, die von den Steuerzentralen Mehrzugsteuerung bzw. Zubehörsteuerung zeitmultiplex ausgesendet werden, daß diese Befehlsworte einen Adreß- und einen Datenteil besitzen, wobei Adreß- und Datenteil gemeinsam als einheitliches Befehlswort ausgesendet werden können und diese Befehlsworte dann durch eine geeignete Synchronisation voneinander getrennt sind, daß diese Befehlsworte vorzugsweise ein vorangestelltes Sammelbit besitzen, wenn diese Befehlsworte zur Steuerung von Modellfahrzeugen dienen sollen; und daß ein definierter Wert dieses Sammelbits den Zubehörartikeln (vorzugsweise den Signalen) die Möglichkeit gibt, den dem Sammelbit folgenden Datenteil zu verändern, um beispielsweise das Fahrverhalten der Modellfahrzeuge unabhängig von den Befehlen der Steuerzentrale Mehrzugsteuerung signalbildabhängig zu gestalten, daß aber auch diese Adreß- und Datenteile der Befehlsworte zeitlich getrennt ausgesendet werden können, wobei durch zeitliche Ineinanderschachtelung der Befehlsempfänger die zur Datensicherung und Datenverarbeitung in den Empfängern notwendige Reaktionszeit sinnvoll zur Erhöhung des Datendurchsatzes genutzt werden kann.

Erfindungsgemäß besitzen die Befehlsempfänger der Modellfahrzeuge und der Zubehörartikel ein Datensicherungssystem, weiterhin überprüfen sie bei je der Befehlsaussendung die Relevanz der ausgesendeten Daten, wobei diese Daten bei Relevanz in einen internen Speicher übernommen werden, anschließend dekodiert und schließlich zur Steuerung der erforderlichen Funktionen herangezogen werden. Die Relevanz der Daten wird ermittelt, entweder durch Erkennen einer für alle oder für eine Gruppe der zu steuernden Objekte geltenden Sammeladresse oder durch Erkennen der individuellen Adresse. Erfindungsgemäß sind die Befehlsempfänger der Zubehörartikel so aufgebaut, daß sie zum einen die von der Steuerzentrale Zubehörsteuerung stammenden Befehle verarbeiten, zum anderen jedoch auch zusätzliche Informationen über den Zustand benachbarter Zusatzartikel vorzugsweise Signale oder Weichen sowie festprogrammierte Daten in die Steuerung einbeziehen können, wobei von diesem Empfänger sowohl der zugehörige Zubehörartikel (z. B. Signal) gesteuert wird als auch Modellfahrzeuge beeinflußt werden können, sofern sich diese Modellfahrzeuge in einem zum Zubehörartikel gehörigen Gleisabschnitt befinden, der nicht mit Befehlen aus der Steuerzentrale Mehrzugsteuerung unmittelbar versorgt wird und sofern über eine entsprechende Befehlsgebung die Steuerung dieser Fahrzeuge im isolierten Gleisabschnitt durch den Zubehörartikel tatsächlich auch ermöglicht wurde. Zum Zwecke der Steuerung der im zugehörigen Gleisabschnitt befindlichen Modellfahrzeuge können den Befehlsempfängern Zubehörsteuerung Einrichtungen angeschlossen werden, die entweder nachträglich die individuell adressierten Befehle entsprechend dem Zubehörstand (z. B. Signalbild) verändern können oder die diese Steuerung über eine Sammeladressierung vornehmen. Weiterhin können die Empfänger Zubehörsteuerung Einrichtungen enthalten, die zur Übertragung von Informationen über den geltenden Zubehörstand an benachbarte Empfänger Zubehörsteuerung dienen und so vorzugsweise einen automatisierten Blockbetrieb ermöglichen.

Erfindungsgemäß wird die Geschwindigkeit der Modellfahrzeuge derart gesteuert, daß so die Versorgungsspannung der Betriebsmotoren vom Empfänger Mehrzugsteuerung entsprechend dem Steuerbefehl getaktet wird. Durch eine geeignete Synchronisation zwischen der Wechselspannungsversorgung für die Fahrzeugmotoren einerseits und dem Systemtakt der Mehrzugsteuerung andererseits kann erreicht werden, daß diese Wechselspannung direkt und ohne vorherige Gleichrichtung und Glättung zum Fahrzeugmotorantrieb benutzt werden kann. Beim Betreiben der Fahrzeugmotoren mit einer getakteten Wechsel- (oder auch Gleich-)spannung entspricht das Taktverhältnis (hier definiert als Quotient von Impulsdauer zu Pausendauer) der Fahrtgeschwindigkeit, dabei gilt für das Tastverhältnis Null der Fahrzeugstillstand und für das Tastverhältnis Unendlich die Fahrzeug-Maximalgeschwindigkeit.

Erfindungsgemäß wird das Tastverhältnis in diskreten, vorzugsweise konstanten Stufen geändert, wobei der Übergang zwischen den Stufen durch eine Verzögerungsschaltung so langsam vorgenommen wird, daß den Modellfahrzeugen ein vorbildgerechtes Anfahr- und Bremsverhalten verliehen wird. Die Anzahl der Tastverhältnisstufen kann größer eingerichtet werden, als tatsächlich durch Steuerbefehl anwählbar ist, wobei eine Umcodierung trotzdem eine eindeutige Zuordnung zwischen der befehlsgemäßen Geschwindigkeitsstufe und dem zugehörigen Tastverhältnis ermöglicht. Diese Maßnahme gestattet insbesondere die funktionell angestrebte Anpassung zwischen den linear verteilten Geschwindigkeitsstufen der Steuerbefehle einerseits sowie dem nichtlinearen Zusammenhang zwischen Tastverhältnis und Motordrehzahl andererseits, weiterhin wird dadurch eine Möglichkeit geschaffen, zum einen den vollen Geschwindigkeitsbereich, zum anderen einen eingeschränkten Geschwindigkeitsbereich mit der jeweils gleichen Anzahl von Geschwindigkeitsstufen anzusteuern, was einer Umschaltbarkeit zwischen „Normal-" und „Feinfahrt" entspricht.

Erfindungsgemäß ist im Befehlssatz der Mehrzugsteuerung eine Möglichkeit enthalten, unter Umgehung des vorbildgetreuen Bremsvorganges ein Not- (Schnell-) Stop der gesteuerten Fahrzeuge zu erreichen.

Erfindungsgemäß erfolgt der Fahrtrichtungswechsel der Modellfahrzeuge durch den Wechsel der durchgeschalteten bzw. gesperrten Zweige einer Vollbrücke, in deren Diagonalzweig sich der Fahrzeugmotor befindet, wobei ein Befehl zum Fahrtrichtungswechsel erst nach Erreichung des Fahrzeug-Haltes wirksam werden kann.

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Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. Die zugehörigen Zeichnungen zeigen:

Fig. 1: Schematische Darstellung möglicher Schaltungsanordnungen auf einer Modelleisenbahnanlage Fig.2: Blockschaltbild einer Steuerzentrale Mehrzugsteuerung und Steuerzentrale Zubehörsteuerung; Ausführungsbeispiel 1 Fig.3: Datenteilgeber einer Steuerzentrale Mehrzugsteuerung

Fig.4: Datenteilgeber einer Steuerzentrale Zubehörsteuerung

Fig. 5: Sendeeinheit einer Steuerzentrale Mehrzugsteuerung und einer Steuerzentrale Zubehörsteuerung; Ausführungsbeispiel

Fig.6: Befehlseinheit einer Steuerzentrale Mehrzugsteuerung; Ausführungsbeispiel 2 Fig.7: Befehlseinheit einer Steuerzentrale Zubehörsteuerung; Ausführungsbeispiel 2 Fig. 8: Endstufe Typ 1 Fig. 9: Endstufe Typ 2

Fig. 10: Blockschaltbild eines Zubehörempfängers; Ausführungsbeispiel 1 Fig. 11: Blockschaltbild eines Zubehörempfängers; Ausführungsbeispiel 2 Fig. 12: Blockschaltbild eines Fahrzeugempfängers; Ausführungsbeispiel 1 Fig. 13: Geschwindigkeitsregelung gemäß Fig. 12

Fig. 14: Blockschaltbild Empfänger Mehrzugsteuerung; Ausführungsbeispiel 2 Gemäß Fig. 1 ist eine POSITIONSORIENTIERTE Fahrzeugbeeinflussung derart möglich, daß

1. konventioneile Steuergeräte kSg in zugeordnete Abschnitte des Gleissystems ihre Steuerinformationen an die sich jeweils im bedienten Gleisabschnitt befindlichen Fahrzeuge einspeisen, so daß dabei zumeist die Übertragung der Betriebsenergie und der Steuerinformation (Fahrzeugrichtung und -geschwindigkeit) gemeinsam in Form einer regelbaren Gleichspannung (Zwei-Leiter-Gleichstromsystem) erfolgt, und daß

2. über konventionelle Zubehörsteuersender kZs in Verbindung mit konventionellem Zubehör kZ und eventuell vorhandener zusätzlicher Elektronik ZE bestimmte Abschnitte der Modellbahnanlage sowie weiteres Zubehör Si, beispielsweise Signale, Weichen und Zeitglieder so gesteuert werden, daß ein weitgehend vorbildgerechter Betrieb der Modellbahnanlage ermöglicht wird.

Weiter gemäß Fig. 1 ist eine IDENTITÄTSORIENTIERTE, also fahrzeugbezogene Beeinflussung dadurch möglich, daß in das gesamte Anlagensystem von der erfindungsgemäßen Steuerzentrale Mehrzugsteuerung SZMZS fahrzeugspezifische Informationen gesendet werden. Diese Informationen werden durch die in den Fahrzeugen vorhandenen Empfänger Mehrzugsteuerung EMZS selektiert und nur von den jeweils tatsächlich angesprochenen Fahrzeugen auch ausgeführt.

Die Steuerzentrale Mehrzugsteuerung SZMZS kann über Endstufen ES 1, ES 2 an das Gleisnetz angekoppelt werden. Eine der Endstufen ES 2 zeichnet sich gegenüber der anderen ES 1 dadurch aus, daß weiterhin auch der konventionelle Fahrbetrieb möglich ist, also eine Abwärtskompatibilität besteht.

Nach gleichem Prinzip erfolgt auch die Ansteuerung der Zubehörartikel. Dabei ist es möglich, daß die Empfänger Zubehör ESZ ihre Informationen über den gleichen Informationsweg wie die mittels Steuerzentrale Mehrzugsteuerung SZMZS gesteuerten Fahrzeuge, also über das Gleisnetz aus der zugehörigen Steuerzentrale Zubehörsteuerung SZZS erhalten, wobei aber ebenso zwecks Erweiterung des Adreßraumes die Einrichtung weiterer, vom Gleisnetz unabhängiger Informationswege (z. B. in Form von Bussen, Ring- oder Sternleitungen) möglich ist.

Die Empfänger Zubehör EZS sind derart aufgebaut, daß sie zum einen die von der Steuerzentrale Zubehörsteuerung SZZS abgegebenen Befehle verarbeiten, zum anderen aber auch Informationen berücksichtigen, die von Gleisabschnitten, von Zusatzelektronik ZE, von benachbarten Zubehör Si; sowie aus einer festverdrahteten oder programmierbaren Logik stammen.

Die Verknüpfung dieser Informationsmenge steuert zum einen das dem Empfänger Zubehör EZS zugeordnete Zubehör Si, zum andern ist aber auch die Steuerung eines Fahrzeuges möglich, das sich im zum Zubehör Si gehörigen dezentralen Steuersender Mehrzugsteuerung DSMZS, der nur einen begrenzten Gleisabschnitt mit Steuerinformationen an das im Gleisabschnitt befindliche Fahrzeug versorgt. Voraussetzung für diese Steuerungsart ist, daß durch einen Steuerbefehl die Reaktion auf sammeladressierte Befehle erlaubt wurde. Wird dieser Steuerbefehl nicht gegeben, so ignoriert das Modellfahrzeug die sammeiadressierten Befehle auch im zum Zubehör Si gehörigen Gleisabschnitt und wird weiterhin identitätsbezogen gesteuert. Mit dieser Maßnahme wird die für einen vorbildgerechten Fahrbetrieb benötigte wahlweise Nutzung von identitätsbezogener oder positionsbezogener Steuerung realisiert — vorzugsweise findet diese Technik Anwendung in der signalbildabhängigen Steuerung der Modellfahrzeuge sowie beim automatischen Blockbild einschließlich des Falschfahrtbetriebes oder des signalbildunabhängigen Rangierbetriebes.

Fig.2 zeigt in einem Ausführungsbeispiel eine gemäß Fig. 1 aufgebaute Steuerzentrale Mehrzugsteuerung SZMZS und eine Steuerzentrale Zubehörsteuerung SZZS, wobei als Befehlswort ein 15 Bit-Wort Verwendung findet und das jeweils letzte Bit (Bit 15) des Befehlswortes vorzugsweise zur Synchronisation benutzt wird.

Zur Impulskodierung wird die Impulsdauermodulation verwendet. Beträgt das Bitraster T, so wird im Ausführungsbeispiel der binären Information „0" eine Impulsdauer T_D = Vs χ T und der binären Information „I" eine Impulsdauer T₀ von ¹Iz χ Τ zugeordnet. Für das Synchronisationsbit beträgt die Impulsdauer T₀ = O. Die verwendete Impulskodierung hat Vorteile bezüglich eines relativ geringen schaltungstechnischen Aufwandes bei der nochmaligen Veränderung der Befehlsworte nach Verlassen der Steuerzentrale Mehrzugsteuerung SZMZS und bei der Störunterdrückung, die infolge der im Bereich einer Modelleisenbahnanlage vielfältig auftretenden kurzzeitigen Kontaktunterbrechungen von besonderer Bedeutung ist.

Jedes von der Steuerzentrale Mehrzugsteuerung SZMZS ausgesendete Befehlswort hat folgenden Aufbau:

I.Bit:

Sammelbit Sb

Adressteil. Damit sind maximal 32 Fahrzeuge unabhängig voneinander steuerbar.

7. Bit: Licht L

8. Bit: Zusatzfunktion 1 Zf I

10. Bit: Fahrtrichtung V/R

Zusatzfunktion 2 Zf 2 12.-14. Bit:

Fahrtgeschwindigkeit Fg. Es stehen in jeder Fahrtrichtung 7 Geschwindigkeitsstufen zur Verfügung und eine Stufe für den Stillstand.

Synchronisationsbit

Die Bits 11-14 können, bei gesetztem Sammelbit, durch die Zubehörempfänger neue Informationen erhalten. Die von der Steuerzentrale Zubehörsteuerung SZZS ausgesendeten Befehlsworte haben im Ausführungsbeispiel folgenden Aufbau:

Adressteil. Damit sind 512 Zubehörempfänger unabhängig voneinander steuerbar.

Festlegung der Steuerungsart. Bit 10 legt fest, ob der Zubehörempfänger in Abhängigkeit von seinen aktuellen Informationen bei in Fahrzeugen gesetztem Sammelbit eine Veränderung an den Befehlsworten durchführen soll oder nicht. Mit Bit 11 wird festgelegt, ob die aktuellen Informationen des Zubehörempfängers aus dem Datenteil der Steuerzentrale Zubehörsteuerung SZZS oder durch Auswertung von extern angelegten Informationen gewonnen wird, die vorzugsweise aus dem Zubehör Si, der Zusatzelektronik ZE und den fest vorgegebenen Befehlen FB gewonnen werden. Die Steuerungsart kann auch durch eine Festverdrahtung FS festgelegt werden.

Dies ist von Vorteil, wenn keine Steuerzentrale Zubehörsteuerung SZZS zur Verfügung steht, oder für Zubehör ZB keine Adresse vorgesehen ist.

Diese Bits schalten Ausgabetore, die für die zu steuernden Elemente Si vorgesehen sind. Die Ausgabetore können, je nach gewählter Steuerungsart, auch durch das Zubehör Si, der Zusatzelektronik ZE und den fest vorgegebenen Befehlen FB gesteuert werden. Darüberhinaus werden in Abhängigkeit vom Zustand dieser beiden Bits und Bit 10, bei gesetztem Sammelbit, Teile der von der Steuerzentrale Mehrzugsteuerung SZMZS oder einem anderen Zubehör ZB ausgesendeten Befehlsworte im dezentralen Steuersender Mehrzugsteuerung DSZMS neu festgelegt.

Zusatzfunktion Zf. Diese kann vorzugsweise mit der Zusatzfunktion Zf 2 verschaltet sein, um z. B. ein Geräusch auszulösen.

Synchronisationsbit. Die von einem Generator R gelieferten Impulse werden in einer Zeitablaufsteuerung Zas derart aufbereitet, daß sie den Adresszähler Az steuern, der seinerseits den zur Adresse gehörigen Datenteilgeber DtG betätigt. Im Multiplexer MPX werden Adreßteil, Datenteil und Synchronisationsbit zusammengefügt. Das so entstandene Befehlswort wird impulskodiert ausgesendet.

Im Ausführungsbeispiel wird der zeitliche Ablaufrahmen derart festgelegt, daß die Steuerzentrale Mehrzugsteuerung SZMZS und die Steuerzentrale Zubehörsteuerung SZZS nacheinander alle Befehlsworte aussenden, während in einer Modifikation des Ausführungsbeispiels der zeitliche Ablaufrahmen derart festgelegt wird, daß nur die Befehlsworte ausgesendet werden, in deren Datenteilen eine Änderung gefordert wird.

Fig.3 zeigt in einem Ausführungsbeispiel einen in Fig. 2 dargestellten Datenteilgeber DtG der Steuerzentrale Mehrzugsteuerung SZMZS. In ihn wird zunächst in einem 5-Bit-Dekoder die vom Adreßzähler Az gelieferte Adresse dekodiert Adec, das zum Adressteil gehörige Steuerpult Fn (n = 1 ...32) aktiviert und mit dem Multiplexer MPX verbunden. Im Steuerpult Fn wird der Datenteil des Befehlswortes gebildet. Der Zwangsstop ZSt läßt sich im Datenteilgeber DtG auch zentral für alle mit einem Fahrzeugempfänger versehene Fahrzeuge auslösen..

Fig.4 zeigt in einem Ausführungsbeispiel einen in Fig. 2 dargestellten Datenteilgeber DtG der Steuerzentrale Zubehörsteuerung SZZS, dereinen 9 Bit Adreßdekoder Adec enthält und Steuerpulte Zn (η = 1 ...512) beinhalten kann. Mit den Reglern werden Steuerungsart Sa, Zubehörinformation Zi und die Zusatzfunktion Zf für den zugehörigen Zubehörempfänger festgelegt.

Fig. 5 zeigt in einem zweiten Ausführungsbeispiel das Blockschaltbild einer gemäß Fig. 1 aufgebauten Steuerzentrale Mehrzugsteuerung SZMZS und Steuerzentrale Zubehörsteuerung SZZS, wobei als Befehlsworte je ein 7-Bit-Adreßwort und ein 7-Bit-Datenwort Verwendung finden, die voneinander zeitlich deutlich getrennt übertragen werden.

In Anpassung an ein Schaltkreissystem, daß für die Infrarot- bzw. Ultraschallfernsteuerung von Rundfunk-, Fernseh- und Fonogeräten entwickelt wurde und von dem wesentliche Komponenten für das erfindungsgemäße Steuerungssystem für Modellfahrzeuge genutzt werden können, wird folgender Informationsübertragungsmodus vereinbart:

— Aussendung von Burts Impulsgruppen anstelle von Einzelimpulsen,

— Impulsabstandsmodulation PAM, d.h. Modulation der Pausenzeiten zwischen den Burts,

— automatische Doppelwortausgabe senderseitig sowie Formatprüfung und Doppelwortvergleich empfängerseitig,

— empfängerseitige Ausgabe der gültigen Daten in unterschiedlichen Formen:

seriell als vollständiges Daten wort A... F an der Schnittstelle des seriellen Datenausgangs DATA gemeinsam mit dem Zeitfenster DLEIM

Beeinflussung des Programmregisters (4 Ausgänge PRGA... D, parallele Ausgabe), hierzu werden nur 16 der insgesamt 64 Befehle benötigt

Beeinflussung der Analogausgänge VOLV, ANAL 2... 4, sowie von Sonderfunktionen Im einzelnen werden vorzugsweise folgende Bitbelegungen benutzt: 1. Bit Steuerbit S 2.-7.BitBefehlsbitA...F

Mit dem Steuerbit S wird das ausgesendete Wort als Adreß- oder als Datenwort gekennzeichnet. Wesentlich für die richtige Funktion des Systems ist, daß intern die Empfänger Mehrzugsteuerung EMZS bzw. Zubehörsteuerung EZS für den Empfang eines Befehlswortes mit S = O bzw. S = 1 programmiert werden können. Damit ist eine eindeutige Unterscheidung von Adreß- oder Datenworten empfängerseitig möglich.

-Ö- £.ΌΙ 3 IO

Adreßwort:

Bildung von 64 Adressen

Datenwort:

Bildung von 64 Befehlen, sofern das Datenwort den gleichen Verarbeitungsweg wie das Adreßwort durchläuft. Diese maximale Nutzung des Befehlsraumes kann allerdings mit dem Ziel einer funktionell vom Adreßwort getrennten Verarbeitung reduziert werden. Dafür ergibt sich durch die Nutzung des bereits oben erwähnten Fernsteuer-Schaltkreissystems die Möglichkeit, die Steuerbefehle parallel dem 4 Bit-Programmregister PRGA... D zu entnehmen. Eine mögliche Verteilung der Bedeutung der Einzelbits könnte lauten:

PRGD — Richtungsbefehl vorwärts/rückwärts

PRGA, B, C — 8 Geschwindigkeitsstufen

Der Vorteil der beschriebenen funktioneilen Trennung zwischen Adreßwort- und Datenwortverarbeitung besteht in erhöhter

Datensicherung. . . . . . ~ -

Fig. 8 zeigt in einem Ausführungsbeispiel eine gemäß Fig. 1 ausgebildete Endstufe vom Typ 1 ES1. Diese stellt die Verbindung zu einem Gleisabschnitt her und ist derart aufgebaut, daß sie den von der Steuerzentrale Mehrzugsteuerung SZMZS oder dem Zubehör ZB gelieferten Befehlsworten die Versorgungsspannung Uf für die Fahrzeugelektronik und die Fahrzeugmotore überlagert. Das Ausgangssignal ist vorzugsweise eine Gleichspannung, der die Befehlsworte überlagert sind. Fig.9 zeigt in einem Ausführungsbeispiel eine gemäß Fig. 1 ausgebildete Endstufe vom Typ 2 ES2. Sie ist derart aufgebaut, daß sie den gleichzeitigen Betrieb von konventionellen Fahrzeugen und von durch die Steuerzentrale Mehrzugsteuerung SZMZS und die Zubehör ZB gesteuerten Fahrzeuge ermöglicht. Das Ausgangssignal des Modulators Mod ist so beschaffen, daß es über einen Kondensator in das Gleisnetz eingespeist werden kann, über eine Drossel von einem konventionellen Steuergerät kSg entkoppelt wird und neben der Versorgungsspannung für die Fahrzeugelektronik und die Fahrzeugmotore auch die Befehlsworte enthält. In einem weiteren Ausführungsbeispiel wurde für alle Endstufen vom Typ 2 ES 2 eine gemeinsame Drossel zentral im konventionellen Steuergerät kSg untergebracht.

Fig. 10 zeigt in einem ersten Ausführungsbeispiel einen gemäß Fig. 1 ausgebildeten Zubehörempfänger EZS. Er ist derart aufgebaut, daß vorzugsweise von einem zentralen Taktgenerator zunächst zwei Zeitablaufsteuerungen Zas betrieben werden. Eine Zeitablaufsteuerung Zas steuert und verarbeitet Informationen, wie Sammelbiterkennung und Synchronisation, der Stufe Impulsregenerierung Ireg, welche Aufgaben der Impulsregenerierung Ireg und teilweiser Impulsdekodierung Idem der von Steuerzentrale Mehrzugsteuerung SZMZS oder Empfängerzubehörsteuerung EZS gelieferten Befehlsworte löst. Die andere Zeitablaufsteuerung Zas steuert die Impulsdekodierung Idem, der von der Steuerzentrale Zubehörsteuerung EZS gelieferten Befehlsworte. Diese werden zunächst in ein Schieberegister SR übernommen und mit dem Synchronisierimpuls, bei Übereinstimmung von eingestellter und empfangener Adresse, wird der zugehörige Datenteil in den Speicher Sp übernommen. Impulsdekodierung Idem und Impuisregenerierung Ireg sind mit einem System zur Erkennung und teilweisen Beseitigung von Störungen ausgestattet. In Auswertung einer festverdrahteten Steuerungsart FS und dem Speicher Sp (Bit 10 und 11) wird nach einer bestimmten Vorschrift die Steuerungsart Sa des EZ festgelegt und damit die befohlene Verteilung der Steuerinformation BV realisiert. Über in einem Speicher Sp vorprogrammierte und zu den jeweiligen Steuerinformationen gehörende Bitmuster können, je nach Steuerungsart und bei gesetztem Sammelbit, in den Datenteilen der von Steuerzentrale Mehrzugsteuerung SZMZS und Empfangszubehörsteuerung EZS gelieferten Befehlsworte, die Bits 11-14 geändert werden. Durch die Steuerung der Verteilung der Steuerinformationen BV werden auch die Informationen an das Zubehör Si und die ZusatzeiektrönikZE'ermittelt und ausgesendet. Die Impulskodierung Im wird durchgeführt unter Berücksichtigung der eventuell in Datenteilen neu ermittelten Bits. Von den im Ausführungsbeispiel zur Verfügung stehenden 5 Ausgabetoren werden 4 Ausgabetore der Nachbildung von Signalbildern und ein Ausgabetor zur Aussendung der Zusatzfunktion Zf benutzt. Fig. 12 zeigt in einem Blockschaltbild ein Ausführungsbeispiel eines gemäß Fig. 1 ausgebildeten Fahrzeugempfängers EMZS. Das vom Gleis aufgenommene Signal, welches aus den Befehlsworten und der Versorgungsspannung besteht, wird in der Vorstufe Vst getrennt, wobei zwischen den Signalen der Endstufen ES 1; ES2 unterschieden werden muß. Die Befehlsworte werden mit einer gewissen Störsicherheit impulsdekodiert Idem und in ein Schieberegister SR eingelesen. Mit dem Synchronisationsimpuls wird im Adreßdekoder Adec der empfangene Adreßteil mit der im Fahrzeug eingestellten Adresse verglichen und bei Identität wird der zum Adreßteil gehörige Datenteil in den Speicher Sp übernommen. Alle Abläufe werden zeitlich von der Zeitablaufsteuerung Zas gesteuert. In Abhängigkeit vom Speicherinhalt werden die gewünschten Steuerungen ausgelöst, wie Zusatzfunktionen Zf 1, Zf 2, die Geschwindigkeitsregelung Gr sowie, falls gefordert, das Licht L in Abhängigkeit von der Fahrtrichtung V/R. Die der Geschwindigkeitsregelung Gr ausgegebene Geschwindigkeitsinformation steuert die, vorzugsweise in einer Vollbrücke (Endstufe ES) befindlichen, Fahrzeugmotore, wobei in Abhängigkeit von der Richtungsinformation V/R jeweils einer der beiden Brückenzweige geöffnet ist.

Fig. 13 zeigt schließlich in einem Ausführungsbeispiel eine in Fig. 12 dargestellte Geschwindigkeitsregelung Gr. Diese ist derart aufgebaut, daß über eine einfache Zusatzlogik Z1 jede der in 3 Bit (Bit 12-14) verschlüsselten 8 Geschwindigkeitsstufen einem 4 Bit Wort zugeordnet wird. Dabei werden vorzugsweise, einschließlich dem Stillstand des Fahrzeuges, die maximal 8 Geschwindigkeitsstufen auf die 16 Möglichkeiten des 4 Bit Wortes derart verteilt, daß die nichtlineare Spannungs-Fahrtgeschwindigkeitscharakteristik des Motors beseitigt wird und damit die zur Verfügung stehenden 8 Geschwindigkeitsstufen besser ausgenutzt werden. Die digitale Pulsdauermodulation dPDM erzeugt Rechteckimpulse mit einem bestimmten Tastverhältnis, welches abhängt vom aktuellen Inhalt eines Zählers Z. Definiert man das Tastverhältnis der am Ausgang der Geschwindigkeitsregelung Gr liegenden Rechteckimpulse als Verhältnis von Impulsdauer zu Impulsdauer plus Impulspause, so entspricht das Tastverhältnis O dem Stillstand des Fahrzeuges und das Tastverhältnis 1 der maximalen Geschwindigkeit des Fahrzeuges. Der Zählerstand vom Zähler Z und der Wert des 4 Bit Wortes werden in einem Komperator K verglichen, der 3 Zustände unterscheidet. Bei Gleichgewicht wird der Zähler angehalten, während der Zähler ansonsten solange vorwärts oder rückwärts zählt, bis die Gleichheit erreicht wird. Bei der Festlegung der Zählrichtung wird außerdem die Fahrtrichtung des Fahrzeuges derart berücksichtigt, daß im Ausführungsbeispiel bei einem Fahrtrichtungswechsel ein Anhalten des Zählers erst möglich ist, nachdem der Zählerstand O durchlaufen wurde (Anhalten des Fahrzeuges) und dann erst im Komperator K auf Übereinstimmung von Zählerstand und 4 Bit Wort getastet wird. Damit wird ein sprunghafter Wechsel der Fahrtrichtung verhindert. Der Zählertakt wurde derart festgelegt, daß ein vorbildgerechteres Anfahren bzw. Abbremsen des Fahrzeuges erfolgt. Über die Schnellstoptaste wird der Zähler auf O gestellt und in der digitalen Pulsdauermodulation dPDM A^c ToctimrhSltni'e wnn Π raaMciart Po orniht cirh ein Anhalten des Fahr7eiines unter Umnehuna des VOrbildaerechteren

Fig. 11 zeigt die Blockschaltung des Empfängers für die Zubehörsteuerung EZS. Die Arbeitsweise ist prinzipiell ähnlich der der Empfänger Mehrzugsteuerung EMZS. Das von der Steuerzentrale Zubehörsteuerung SZZS über das Gleisnetz Gl oder eine gesonderte Informationsleitung einlaufende Signal wird im Empfängerschaltkreis aufbereitet und — bei richtigem Empfang — seriell während des Zeitfensters DLEN am IBUS-Ausgang DATA ausgegeben und anschließend im Auffangregister ARG zwischengespeichert.

Der Adreßdecodierer Adec prüft, ob die Adresse gültig ist, d. h. es wird geprüft, ob die eingelaufene Adresse gleich der über die Programmiereingänge PRE eingestellten Adresse ist. Das bei Gültigkeit aktiv werdende Signal ADRG stellt die Adreß-/ Datenwortumschaltung UAD aus der durch RESET erzeugten Grundstellung (Empfang eines Adreßwortes) um, so daß nunmehr der Empfänger für die Aufnahme eines Datenwortes programmiert ist.

Das einlaufende Datenwort entstammt den IBUS-Befehlen 16...31 und setzt das Programmregister PRG A...D. Das anliegende 4 Bit Wort wird nunmehr durch den angeschlossenen Umcodierer/Decodierer UDC (Z) wahlweise (gesteuert durch die Anschlüsse MOD A, B) in eine der folgenden Moden umgesetzt:

3 Bit Steuerbit — Erzeugung von 8 Signalbegriffen

1 Bit Unteradresse — 2 Unteradressen

Es ist also die Steuerung von 2 χ 64 achtbegriffigen Signalen möglich (höchste Vorbildtreue), oder

2 Bit Steuerwort — Erzeugung von 4 Signalbegriffen

2 Bit Unteradresse — Erzeugung von 4 Unteradressen

Es ist also die Steuerung von 4 χ 64 vierbegriffigen Signalen möglich (Normalfall).

1 Bit Steuerwort — Erzeugung von 2 Steuerbegriffen

3 Bit Unteradresse — Erzeugung von 8 Unteradressen

Es ist also die Steuerung von 8 χ 64 zweibegriffigen Signalen möglich.

Obige Aufstellung gilt allerdings nur unter der Voraussetzung, daß die Zubehörsteuerung getrennt von der Fahrzeugsteuerung über eine eigene Informationsleitung 11 erfolgt.

Die angeschlossene Ankoppellogik AKL verknüpft die ausgegebenen Steuersignale mit Gleiskontakt-Signalen GK und eventuell ankommenden Signalen von benachbartem Zubehör NZ, so daß der normgerechte Systembus ADB-STB zur Ansteuerung der Sendeeinheit einer dezentralen Steuerung Mehrzugsteuerung DSMZS gebildet wird, welche nach dem gleichen Funktionsprinzip wie die zentrale Steuereinheit arbeitet, jedoch wird der Steuerbefehl an die in den zu steuernden Blockabschnitt einfahrenden Fahrzeuge

1. nur auf Befehl eines Gleiskontaktes GK erzeugt,

2. grundsätzlich mit Sammeladresse versehen,

3. nur einfach (ggf. doppelt) ausgegeben und

4. gleiskontaktgesteuert über einen Multiplexer MPX nur an den aktiven Gleisabschnitt ausgegeben.

Die Zahl der durch eine dezentrale Steuerung Mehrzugsteuerung DSMZS bedienbaren Gleisabschnitte ist nicht genau definiert und hängt von der Zugfolge ab.

Das in der Schaltung vorhandene Zeitglied ZG steuert

1. die Erzeugung des INT-Signals in der Ankoppel-Logik AKL sowie

2. das automatische Zurücksetzen der Adreß-/Daten-Umschaltung UAD in die Ruhestellung.

Gleichzeitig ist es mit Hilfe dieses Zeitgliedes ZG möglich, den an sich statischen Steuersignalen einen Impulscharakter zu verleihen. ·

Fig. 14 zeigt das Blockschaltbild des Fahrzeugempfängers der Mehrzugsteuerung EMZS. Kernstück des Empfängers EMZS ist ein Fernsteuer-Empfängerschaltkreis (z.B. Mikroelektronik Erfurt U806), der aus folgenden Baugruppen besteht:

— Biterkennung/Wortvergleich BW mit der Eingabeleitung RSIGI zur seriellen Dateneingabe

— Eingangscodierer ECD mit den Tastenleitungen LOC A... E zur parallelen Dateneingabe — im Ausführungsbeispiel nicht benutzt

— Ausgabesteüerung des IBUS AS-IBUS mit der seriellen Datenausgabe über DATA und der Zeitfenster-Ausgabe über DLEN

— Programmregister PRG mit den Parallel-Ausgängen PRG A... D und dem MODE-Ausgang MODEP.

— Analogteil ANAL mit den Analogausgängen VOLU, ANAL 2...4 (im Ausführungsbeispiel nicht benutzt)

— Schaltfunktionsteil SF mit den Ein-/Ausgängen OFF, Reserve A, B, D RSVA, B, D Extern wird dem Schaltkreis der Empfänger-Systemtakt CLCK zugeführt.

Durch power on-RESET bzw. ein zeitgliedgesteuertes Signal RESET wird über die Adreß-/Daten-Umschaltung UAD über den Eingang RSVD der Empfängerschaltkreis auf den Empfang eines Adreßwortes vorbereitet. Trifft vom selektiven Empfänger SEDM nach Demodulation am Schaltkreiseingang RSIGI eine Bitfolge ein, die durch ein entsprechendes Steuerbit S als Adreßwort-gekennzeichnet ist, so durchläuft sie die schaltkreisinterne Datenaufbereitung BW und wird — fehlerlose Übertragung vorausgesetzt — seriell während des Zeitfensters DLEN am Ausgang DATA durch die IBUS-Ausgabesteuerung AS-IBUS ausgegebenen und im Auffangregister ARG abgespeichert.

Die anschließende Adressen- und Funktionsdecodierung AFDC ist durch den Steuereingang RSVD auf den Empfang eines Adreßwortes vorbereitet, über die Programmiereingänge PRE ist eine von 63 Individualadressen programmiert und über z. B. die Zusatzfunktion Zf 1 wurde vorher mitgeteilt, ob die Adresse O als Sammeladresse akzeptiert oder ignoriert werden soll. Ist die Individual- oder die Sammeladresse als gültig erkannt (ADRG = aktiv), so erfolgt eine Umsteuerung der Adreß-/Daten-Umschaltung UAD, und damit die Vorbereitung auf den Empfang eines Datenwortes. Diese Umschaltung ist aus Sicherheitsgründen zeitbegrenzt und wird nach der Zeit für die Aussendung eines Datenwortes automatisch zurückgesetzt. Als Datenworte werden nur die IBUS-Befehle 16...31 (für die Fahrtsteuerung) sowie 56...63 (für die Funktionssteuerung) benutzt. Trifft einer der Befehle 16...31 als Datenwort ein, so spricht er unmittelbar das Programmregister PRG (Ausgänge PRG A... D) an — über MODEP = inaktiv wird eine Decodierung im Adressen- und Funktionsdecodierer AFDC verhindert. Der Inhalt der Ausgänge PRG A... C wird einem über Zusatzfunktion (z.B. Zf 8) umschaltbaren Umcodierer UDC (F) in ein 5 Bit-Wort umgeschlüsselt: Die 3 Bit-Größe PRG A... C wird als Nummer einer der 32 möglichen 5 Bit-Größen angesehen. Da letztlich in diesen 5 Bit-Größen die zur Motorsteuerung notwendigen Tastverhältnisse verschlüsselt sind, ergibt sich so die Möglichkeit, die anzuwählenden Tastverhältnisse der Motorcharakteristik optimal anzupassen. Die erwähnte Umschaltmöglichkeit gestattet

— ο — cui n ίο

Der anschließende Komparator K vergleicht die 5 Bit-Größe des Umcodierers UDC(F) mit dem Inhalt des Vorwahl-Vorwärts/ Rückwärts-Zählers (5 Bit) VRZ. Das Ergebnis dieses Vergleiches steuert die Zählrichtung dieses Zählers so, daß nach einigen Zählschritten Gleichheit mit dem Inhalt des Umcodierers UDC(F) erreicht wird, was dann ein STOP des Zählvorganges auslöst.

Der aktuelle Inhalt des Vorwahl-Vorwärts/Rückwärts-Zählers VRZ wird über eine Übergabelogik ÜL in einen Rückwärtszähler RZ geladen. Dieser Zähler RZ zählt jeweils mit dem Takt CP-A (durch geeignete Teilung aus dem Systemtakt CICk gewonnen) rückwärts bis zum Erreichen des Inhalts O. In diesem Moment wird über die Übergabelogik Ül erneut der aktuelle Stand des Vorwahl-Vorwärts/Rückwärts-Zählers VRZ in den Rückwärtszähler RZ geladen, wobei der Zählvorgang aber erst wieder starten kann, wenn durch den 32fach langsameren Takt CP-B die Freigabe erfolgt. Gleichzeitig wird durch den Takt CP-B der Vorwahl-Vorwärts/Rückwärts-Zähler VRZ um eine Zählstelle inkrementiert bzw. dekrementiert.

Die beschriebene Maßnahme hat zur Folge, daß am Ausgang des Rückwärtszählers RZ eine Impulsfolge der Taktfrequenz CP-B mit einem 32stufigen und in 8 Stufen änderbaren Taktverhältnis zur Motorsteuerung anliegt.

Der Ausgang PRG D des Empfängerschaltkre.ises wird zur Festlegung der Fahrtrichtung benutzt. Die Fahrtrichtungslogik FRL dient dazu festzustellen, ob ein Fahrtrichtungswechsel ohne vorheriges HALT programmiert wurde. In diesem Fall steuert die Fahrtrichtungslogik FRL den Umcodierer UDC(F) auf Fahrtstufe HALT und trennt ihn vom Programmierregister PRG A...C ab; die Steuerung reagiert also so, als wäre HALT programmiert worden. Erst nach Erreichen des HALT (Signal aus dem Vorwahl· Vorwärts/Rückwärts-Zähler VRZ) wird der Umcodierer UDC(F) wieder an das Programmregister PRG A...C angeschlossen, wobei gleichzeitig die Motorbrücke zur Drehrichtungsänderung umgesteuert wird.

Der Verteiler-Teiler-Komplex VT/TZ (zur Erzeugung der Taktsignale CP-A und CP-B) kann über Zusatzfunktionen z. B. Zf6, Zf7 umgeschaltet werden. Diese Maßnahme ermöglicht eine Programmierung der Dauer der Beschleunigungs- bzw. Bremsphase und eine optimale Anpassung an Fahrzeugtypen, Nutzergewohnheiten und Anlagengegebenheiten ist so leicht möglich. Trifft einer der Befehle 56...63 als Datenwort ein, so wird dadurch das Programmregister PRG nicht beeinflußt, jedoch wird dabei das Signal MODEP aktiv. Dieses Signal schaltet dann den Adressen- und Funktionsdecodierer AFDC so um, daß aus dem im Auffangregister ARG einlaufenden Datenwort jeweils einer der acht Befehle 56...63 dekodiert wird. Über ein zwischenspeicherndes Latch LA können somit acht Zusatzfunktionen Zf 1 ...8 ohne Beeinflussung des aktuellen Fahrauftrages gesteuert werden. Weitere Steuerfunktionen können über den Block Schaltfunktionen SF des Empfängerschaltkreises RSVA, RSVB werden.

Die Fig.5-7 zeigen die Blockschaltbilder der Steuerzentrale Mehrzugsteuerung SZMZS bzw. der Steuerzentrale Zubehörsteuerung SZZS nach Ausführungsbeispiel 2, die wegen der funktionellen Ähnlichkeiten gemeinsam erläutert werden. Jede Steuerzentrale Mehrzugsteuerung SZMZS bzw. Steuerzentrale Zubehörsteuerung SZZS besteht aus einer Sendeeinheit (Fig. 5) und aufreihbaren Befehlseinheiten (Fig. 6, 7). Die Verbindung zwischen Sende- und Befehlseinheiten erfolgt über einen Adreß-/Datenbus ADB und einen Steuerbus STB. Kernstück und bestimmend für die Funktion ist in der Sendeeinheit ein Fernsteuerschaltkreis (z.B. Mikroelektronik Erfurt U 807); der ausfolgenden Baugruppen besteht:

— Oszillator/Verteiler OVT (verbunden mit externen LC-Oszillatorelementen über die Anschlüsse eines Systemtakt Senders QCLS, QCL sowie gesteuert über die MODE-Eingänge MOA, MOB, MOC)

— Impulsabstandsmodulator PAM

— Ausgabesteuerung AS mit der Ausgangsleitung REMO

— Matrix Sensor MS, verbunden mit den Sensorleitungen SENON...SENZN

— Matrix Treiber MT, verbunden mit den Treiberleitung DRVON...DRVZN,

— Tastatur-Abfragezähler TAZ

Soll eine Steuerfunktion ausgelöst werden, so ist die zugehörige Taste im Tastenfeld TFG, TFF, TFZ der Befehlseinheit zu betätigen (rastende, sich gegenseitig beeinflussende Tasten). Dieser Vorgang entspricht einer Steuerungsvorwahl, wobei die Eingabe erst mit Betätigung einer der ENTER-Tasten TEG, TEF, TEZ gültig wird. Mit diesem Tastendruck wird intern in der Befehlseinheit (Interruptlogik INTL 1, INTL 2) ein Flipflop gesetzt und gleichzeitig wird der Sendeeinheit über INT ein Interrupt gemeldet. Dieser Vorgang kann über die WAIT-Leitung blockiert werden, wenn in der Sendeeinheit gerade ein Befehlswort abgearbeitet wird. Bei freier Sendeeinheit (d. h. WAIT = inaktiv, MOC programmiert Steuerbit S für Adreßwortaussendung) wird durch den Interrupt ein Teilerblock gestartet. Dieser Start löst WAIT = aktiv aus und sperrt weitere Interrupts. Mit dem Start des Teilerblockes ZG 1 ...ZG 3 wird das Adreßeingabesignal ADRIN freigegeben. In der Adreßlogik ADL der Befehlseinheiten löst das Signal ADRIN gemeinsam mit der Interrupt-Anmeldung INT das Durchschalten einer Verbindung zwischen einer der acht Sensorleitungen SEN... N und einer der Treiberleitungen DRV... N des Adreß-/Datenbus ADB und damit die Programmierung eines von 64 möglichen Adreßworten aus, welches mit dem mittels MOC vorgewählten Steuerbit versehen und über den Modulator/Sender ES 1/ES 2 ausgegeben wird.

Nach einer durch Vorteiler TG 1 und Teiler 1 TG 2 (im Teilerblock TG 1 ...TG 3) vorgegebenen Zeit erfolgt die Umschaltung des ADR/DAT-Umschalters UAD — welcher nunmehr das Signal DATIN zur Dateneingabe frei gibt. Das Signal DATIN aktiviert gemeinsam mit dem Interruptsignal INT (bzw. INT G, INT F) das zugehörige Tastenfeld TFG, TFF, TFZ der Befehlseinheit. Gleichzeitig erfolgt über MOC die Programmierung des Steuerbits S für die Datenwortaussendung.

-9- 267

Entsprechend der Verschaltung werden die Befehlsgruppen IBUS 16...31

zur Steuerung von Fahrtgeschwindigkeit und Fahrtrichtung bzw. zur Steuerung von jeweils 2 achtbegriffigsn oder

jeweils 4 vierbegriffigen oder

jeweils 8 zweibegriffigen

Zubehörartikeln und IBUS 56...63

zur Steuerung von Zusatzfunktionen erzeugt und durch die Sendeeinheit ausgegeben.

Nach Ablauf der durch den Teilerblock TG 1 ...TG 3 vorgegebenen Gesamtzeit von 262.144ms (bei 4.0MHz Systemtakt — Teilerfaktor 1:20²⁰) erfolgt zentrales Rücksetzen der Steuerzentrale SZMZS, SZZS: das anmeldende Interrupt-Flipflop (INTL 1, INTL 2) wird rückgesetzt, WAIT wird inaktiv,

Umschalter ADR/DAT UAD geht in Stellung ADR, Teilerblock ZG 1 ...ZG 3 verharrt in Nullstellung, MOC wird rückgesetzt — Programmierung auf Adreßwortaussendung.

Claims (9)

1. -1 - £X3I 3 IO

   Erfindungsansprüche:

   1. Steuerungs-System für Modellfahrzeuge — insbesondere für auf Gleisanlagen oder gleisähnlichen Fahrbahnen betriebene elektrische Modellfahrzeuge — sowie für stationäre Zubehörartikel unter Verwendung von binärkodierten, zeitmultiplex ausgesendeten Befehlsworten, die einen Datenteil besitzen, dadurch gekennzeichnet, daß die zu steuernden Objekte ihre Hilfsenergie von einer Betriebsspannung beziehen, welche so ausgebildet ist, daß weiterhin auf der gleichen Gleisanlage oder gleisähnlichen Fahrbahn, Modellfahrzeuge mittels der konventionellen Technik gesteuert werden können, wobei diese Betriebsspannung gemeinsam mit den aufgeprägten Befehlsworten an den zu steuernden Objekten anliegen kann oder aber eine von der Bereitstellung der Betriebsspannung getrennte, drahtgebundene oder drahtlose Übertragung der Befehlsworte stattfinden kann.
2. 2. Steuerungs-System nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Befehlswort, wenn es zur Steuerung eines Fahrzeuges dient, ein Sammelbit enthält, welches in der Steuerzentrale der Mehrzugsteuerung in jedem beliebigen Befehlswort gesetzt werden kann und daß das gesetzte Sammelbit in Verbindung mit den Empfängern der Zubehörartikel die Möglichkeit bietet, den zum Sammelbit gehörigen Datenteil des Befehlswortes zu verändern, was beispielsweise ein signalabhängiges Ändern des Fahrtverhaltens der Fahrzeuge ermöglicht.
3. 3. System nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei eindeutiger Teilwortkennung jedes Befehlswort zeitlich deutlich getrennt als Adreßwortteil und als Datenteilwort ausgesendet wird, so daß die technisch begrenzte Größe des zur Verfugung stehenden Befehlsraumes (Adreß- und Datenraum) vervielfacht werden kann und daß der Empfängerlogik ausreichend Zeit für eine hochwertig datengesicherte Verarbeitung der ankommenden Informationen zur Verfugung steht.
4. 4. Steuerungs-System nach Punkt 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine zeitlich ineinandergeschachtelte Übertragung von Adreß- und Datenteilworten der Befehlsworte stattfinden kann sowie die Übertragung von Steuerbefehlen jeweils nur aus denjenigen Steuereinheiten vorgenommen wird, bei denen sich eine Änderung der bisherigen Steuer- oder Kommandogrößen ergeben hat, so daß beispielsweise eine Erhöhung des Befehlsdurchsatzes pro Zeiteinheit und pro Informationskanal, vorzugsweise unter Verwendung einer Interruptsteüerung ermöglicht wird.
5. 5. Steuerungs-System nach Punkt 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine aus dem Befehlswort dekodierte Geschwindigkeitsstufe in eine Impulsfolge mit einem bestimmten Tastverhältnis umgesetzt wird, welches die zugeordnete Drehzahl des Motors durch Taktung der Versorgungsspannung festlegt, daß sich das Tastverhältnis der Impulsfolge nur in diskreten Stufen ändern läßt, wobei die Änderung zwischen zwei Geschwindigkeitsstufen (entsprechend zwei Tastverhältnissen) nur in einer durch einen Zeittakt festgelegten Zeit erfolgen kann, was beispielsweise die Nachbildung eines vorbildgerechten Anfahr- bzw. Bremsverhaltens der Modellfahrzeuge ermöglicht.
6. 6. Steuerungs-System nach Punkt 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß der zu verarbeitende Geschwindigkeits- bzw. Drehzahlbereich der zu steuernden Motore in eine Vielzahl von Stufen unterteilt ist, wobei jeweils einer dieser Stufen ein definiertes Tastverhältnis der getakteten Versorgungsspannung entspricht, daß jedoch weiterhin nur eine wesentlich geringere Anzahl von Geschwindigkeits- bzw. Drehzahlstufen tatsächlich anwählbar ist, wobei die Festlegung dieser anwählbaren Geschwindigkeitsstufen nach bestimmten funktionellen Zusammenhängen erfolgt, was beispielsweise zum Zweck der Berücksichtigung der zumeist nichtlinearen Spannungs (Tastverhältnis)-Drehzahl-Charakteristik der Motore bei gleichzeitig optimaler Nutzung des zur Verfügung stehenden Datenraumes oder zum Zweck einer Umschaltbarkeit zwischen normalgesteuerter und feingesteuerter Fahrtgeschwindigkeit dient.
7. 7. Steuerungs-System nach Punkt 1 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Umsteuerung der Fahrtrichtung stets automatisch ein Abbremsen des Modellfahrzeuges bis zum Stillstand und ein anschließendes Beschleunigen bis zur vorgewählten Fahrtgeschwindigkeit in der neuen Fahrtrichtung zur Folge hat.
8. 8. Steuerungs-System nach Punkt 1,3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß der zur Verfügung stehende Adreßraum vervielfacht werden kann, daß dazu vorzugsweise weitere Steuerzentralen Zubehörsteuerung einschließlich zusätzlicher Informationsleitungen zum Zubehör, beispielsweise in Form weiterer Ring-, Stern- oder Busleitungen zum Einsatz kommen, wobei das erfindungsgemäße Zusammenwirken der Systemkomponenten weiterhin gewährleistet ist.
9. 9. Steuerungs-System nach Punkt 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß durch strenge Modularität stets eine optimale Gestaltung des Systems nach den Anforderungen des Benutzers erfolgen kann, wobei sich diese strenge Modularität vorzugsweise dadurch ausdrückt, daß eine Steuerzentrale Mehrzugsteuerung ihre Steuerbefehle aus aufreihbaren, jedem zu steuernden Fahrzeug individuell zugeordneten Befehlseinheiten erhält, daß gleichzeitig diese Befehlseinheit die Betriebsenergie für die von ihnen gesteuerten Modellfahrzeuge synchronisiert in das Gleisnetz einspeisen, so daß die Aufreihung nach der Anzahl der zu steuernden Objekte gleichzeitig eine Aufstockung der bereitgestellten Betriebsenergie bewirkt, daß die Steuerung der Zubehörartikel wahlweise nach herkömmlicher Weise oder aber mittels einer oder mehrerer Steuerzentralen Zubehörsteuerung erfolgen kann, daß die Empfänger wahlweise mit Zusatzeinrichtungen ausgestattet werden können, die vorzugsweise gleichartig wie der Sender aus der Steuerzentrale Mehrzugsteuerung aufgebaut sind, wodurch die unmittelbar durch Zubehörartikel ausgelöste Beeinflussung der Modellfahrzeuge weitestgehend den Ansprüchen der Benutzer des Systems angepaßt werden kann.

   Hierzu 9 Seiten Zeichnungen