DE19938909A1

DE19938909A1 - Schaltung zum Selektivenschalten von Geräten (Schaltstellen) z.b. auf einer digitalen Modellbahnanlage

Info

Publication number: DE19938909A1
Application number: DE1999138909
Authority: DE
Inventors: Detlev Iegorow; Norbert Iegorow
Original assignee: JEGOROW DETLEV
Current assignee: JEGOROW DETLEV
Priority date: 1999-08-13
Filing date: 1999-08-13
Publication date: 2000-03-30

Description

Zu Fig. 1

Für den Betrieb einer digitalen Modellbahnanlage werden verschiedene Geräte benötigt. Ein oder mehrere Bedienungspulte für die Weichen- und Signalsteuerung (1), ein Bedienungspult für die Loksteuerung (2) mit eingebauten Leistungsverstärker, eine oder mehrere Lokomotiven (3) mit digitalen Empfänger (4), ein oder mehrere digitale Weichen- und Signal-Schaltempfänger (5), Weichen u. o. Signale (6) mit Zuleitungen (19), Spannungsversorgung (7) für das Bedienungspult der Loksteuerung bzw. Zentraleinheit oder auch digitaler Signalgeber (2), Versorgungsleitungen (9) und Gleiskörper (10).

Funktion der digitalen Anlage nach Fig. 1

Über das Bedienungspult (2) wird eine zweistellige Adresse über die Zehnertastatur (11) eingeben. Diese wird dann in der Anzeige (12) angezeigt. Mit dem Steller (13) wird die Lokgeschwindigkeit eingestellt. Die Information wird dann digital über die Leitung (8) an den Schienen geleitet. Diese Information empfängt der Empfänger (4) in der Lok (3) und prüft ob die Adresse übereinstimmt. Wurde eine Übereinstimmung erkannt, so ändert sich die Lokgeschwindigkeit die über den Steller (13) eingestellt wurde oder es ändern sich die Lokfunktionen, z. B. Licht an o. aus die mit den Tasten (14) geschaltet werden. Synchron dazu empfängt der Empfänger (5) auch dieses Signal über die Zuleitung (20) und prüft es. Da es aber nur für die Lokempfänger (4) bestimmt ist, erfolgt keine Aktion am Empfänger (5).

Bedienung und schalten von Weichen und Signalen uvm. Um Weichen und Signale schalten zu können benötigt man mindestens ein Bedienungspult (1). Dieses Bedienungspult hat einen Adresseinsteller (15) der als DIP- Schalter ausgeführt ist. Es können maximal 16 Bedienungspulte angeschlossen werden, wobei bei jedem eine andere eigene Adresse eingestellt werden muß. Am Empfänger (5) zum schalten der Weichen und Signale, wird dann über einem Adresseinsteller (16) eine Adresse über die DIP-Schalter eingestellt. Diese Adresseinstellung beinhaltet immer ein Viererblock als Unteradresse.

Erklärung

Eingestellte Adresse 01 Unteradresse 1-4 oder eingestellte Adresse 02 Unteradresse 1-4 usw. bis eingestellte Adresse 64 Unteradresse 1-4. Somit können 256 Schaltstellen z. B. Weichen u. o. Signale geschaltet werden. Bei der Betätigung einer der Tastenpaare (17) auf dem Bedienungspult (1) wird ein Schaltbefehl über den IIC- Systembus (18) an das Bedienungspult (2) gesendet. Dieses wandelt den Schaltbefehl und sendet dann das digitale Signal über die Leitungen (8 u. 20) zu den Empfängern (4 u. 5). Der Empfänger (5) prüft dieses Signal und schaltet dann bei Übereinstimmung mit der eingestellten Adresse eine der Schaltstellen.

Zur Fig. 2

Zusammenhang zwischen Bedienungspult (20) und Empfänger (5) für Weichen und Signalsteuerung. Mit einem Bedienungspult (20) können vier Empfänger (5) betrieben werden. Über den Adresseinsteller (15) wird die Adresse für das Bedienungspult (20) eingestellt. Über den Adresseinsteller (22) wird die Adresse für den Empfänger (5) eingestellt. Auf dem Bedienungspult (20) sind die 16 Tastenpaare, 4 Tastenpaare (24-27) in vier Blocken (28-31) unterteilt, wobei jeder Block zu einen Empfänger (5) gehört. Das erste Tastenpaar (24) im Block (28) schaltet den Ausgang 1, das zweite Tastenpaar (25) schaltet den Ausgang 2, das dritte Tastenpaar (26) schaltet den Ausgang 3 und das vierte Tastenpaar (27) schaltet den Ausgang 4 am Empfänger (5). Für die anderen Tastenblöcke und Empfänger gilt das gleiche.

Nachteile im System

- zur Fig. 1: Um überhaupt Empfänger (5) betreiben zu können, muß man mindestens ein Bedienungspult (1) anschließen.
- zur Fig. 3: Bei den Empfängern (5) ist der Adressbereich immer im Vierblock angeordnet. Hier kann es bei größeren Modellanlagen zu Problemen kommen weil entweder der Verdrahtungsaufwand oder die Anzahl der Empfänger (5) zunimmt.
Beispiel: Möchte man mehrere Schaltstellen (Weichen o. Signale usw. (31-32) mit einem Schaltbefehl (Tastendruck) schalten so benötigt man dann mehrere Empfänger (5) mit der gleichen Adresse. Hier können dann aber einige Ausgänge (30) am Empfänger nicht mehr genutzt werden, weil sie die gleiche Unteradresse benutzen. Die andere Möglichkeit ist man verbindet die Schaltstellen (31-32) miteinander was auf Kosten von zusätzlichen Leitungen und der Verdrahtungsübersicht geschieht.
- zur Fig. 3: Es ist nur möglich Signale (32) mit internen Relais für die Zugbeeinflussung (33) (Blockstelle) anzuschließen.
- Es ist nicht möglich, drei begriffige Signale (rt, gn, ge) ohne Spulenantrieb direkt anzuschließen.

Aufgabe der Erfindung ist es:
einen Empfänger so zu entwickeln, daß hier für jeden Ausgang ein Relais für die Zugbeeinflussung vorhanden ist um hier auch die im Kaufpreis günstigeren Signale ohne internen Relais anzuschließen zu können.
einen Empfänger so zu entwickeln, daß man zum schalten der Weichen u. o. Signale kein extra Bedienungspult braucht, sondern dieses über das Bedienungspult für die Zugsteuerung (Fig. 1 - (2)) schalten kann. Hier wird dann das Bedienungspult (Fig. 1 - 1) eingespart was einen Kaufpreis von ca. 260 DM hat.
einen Empfänger so zu entwickeln, daß jeder Ausgang zum schalten von den Schaltstellen einzel programmierbar ist. So kann es nicht vorkommen, das Ausgänge ungewollt die gleichen Adressen haben und dadurch nicht für den Anwender zu Verfügung stehen.
einen Empfänger so zu entwickeln, daß man hier auch drei begriffige Signale ohne Spulenantrieb anschließen kann, da sich die Ausgänge über die Programmierung verknüpfen lassen.
einen Empfänger so zu entwickeln, daß der Spannungsversorgung über einen externen Trafoanschluß möglich ist. So das zum schalten der Schaltstellen nicht das digitale Signal verwendet werden muß, da es für den Betrieb der Lokomotiven zur Verfügung stehen soll.
einen Empfänger so zu entwickeln, daß der digitale Eingang durch einen Optokoppler galvanisch vom übrigen System getrennt ist.
einen Empfänger so zu entwickeln, daß jeder Ausgang im Impuls- oder im Dauerstrombetrieb programmiert und betrieben werden kann.
einen Empfänger so zu entwickeln, daß eine optische Anzeige bei der Programmierung den Programmierstatus anzeigt.
einen Empfänger so zu entwickeln, daß ein Microcontroller eingesetzt wird der verschiedene digitale Sendeformate verarbeiten kann. Dadurch bleibt die Hardware gleich was die Produktionskosten mindert. Die Software muß dann durch den Entwickler angepaßt werden. Zum Zeitpunkt der Anmeldung können zwei digitale Datenformate verarbeitet werden, das 9 Doppelbit und das 47 Einzelbit-Daten-Format. Es müssen folgende Signaleingangs- Parameter erfüllt sein. Es muß ein deutlicher Synchronteil in Form einer Sendepause oder einer Anzahl von gleicher Bits vorhanden sein, die eine Gesamtzeit nicht kleiner 500 Mikrosekunden haben. Die Bitzeit darf nicht kleiner 100 Mikrosekunden und das Tastverhältnis muß 50% sein.
einen Empfänger so zu entwickeln, daß der Schaltungsaufwand auf der Modellbahnanlage minimiert wird (siehe auch Fig. 3 vorher und Fig. 4 nachher).

Funktionsbeschreibung des Empfängers nach Fig. 5

Der Anschluß (1) ist der Spannungsanschluß für den Empfänger. An den Abschluß kann eine reine Wechselspannung oder die digitale Signalspannung angeschlossen werden. Diese Spannungen werden gleichgerichtet und geglättet (3) und liegt dann über die Leitung (16) den Schaltausgängen (12-15), den Schaltverstärker (7) und den DC/DC Wandler (4) an. Der Mircocontroller (6) erhält vom DC/DC Wandler (4) seine Arbeitsspannung über die Leitung (17). Am Anschluß (2) wird das digitale Signal für den Empfänger angelegt und über den Optokoppler (5) galvanisch getrennt den Microcontroller (6) zugeführt. Nach der Prüfung des digitalen Signals und einer Übereinstimmung, wird über die Leitung (11) und den Schaltverstärker (7) über die Leitungen (18-21) die Ausgänge (12-15) und somit die angeschlossenen Geräte geschaltet. Über den Taster (10) wird der Programmiermodus in den Empfänger gestartet und die Adresse für jeden Ausgang programmiert. Über die optische Anzeige (9) wird den Anwender den Programmierstatus angezeigt.

Funktionsbeschreibung des Empfängers nach Fig. 6-8 (Stromlaufplan)

Der Anschluß (x1, x2) ist der Spannungsanschluß für den Empfänger. An den Anschluß kann eine reine Wechselspannung oder die digitale Signalspannung angeschlossen werden die dann über die Dioden (v1-v4) gleichgerichtet und von den Kondensatoren (C1, C2, C6) geglättet wird. Diese Spannung liegt dann über die Leitung (16) den Anschlüssen der Schaltausgängen (x8, x13, x20, x25), den Schaltverstärker (N2, N3), den Relais (Re1-Re4) und den DC/DC Wandler (V6) an. Der Microcontroller (N1) erhält vom DC/DC Wandler (V6) und den Kondensatoren (C5, C4) über die Leitung (17) seine Betriebsspannung. Am Spannungseingang (x3, x4) wird das digitale Signal für den Empfänger angelegt und kann über den Ausgang (x29, x30) für andere Empfänger weiter genutzt werden. Über den Optokoppler (N4) wird das Eingangssignal galvanisch getrennt und den Microcontroller (N1) zugeführt. Nach der Prüfung des digitalen Signals und einer Übereinstimmung wird über die Leitungen (11) und den Schaltverstärker (N2, N3) die Anschlüsse (x9-x10, x21-x24) wahlweise gegen GND geschaltet. Über den Taster (51) wird der Programmiermodus in den Empfänger gestartet und über die optische Anzeige (V10) den Anwender den Programmierstatus angezeigt. Der Quarz (V9) und die Kondensatoren (C7, C8) dient aus Taktgeber für den Microcontroller (N1). Der Kondensator (C3) ist für den kontrollierten Neustart (Reset) des Microcontrollers. Die Relais (Re1-Re4) sind für das potentialfreie Schalten von Lasten z. B. für die Zugbeeinflussung bei Signalsteuerung zuständig. Sie schalten die Anschlüsse (x9, x11; x21 x23) gegen 0 V geschaltet werden.

Claims

1. Verfahren und Vorrichtung zum selektiven schalten von Geräten z. B. von Weichen und Signale uvm. auf einer Modellbahnanlage dadurch gekennzeichnet, daß über eine signalaufnehmende und über eine signal abgebende Form mindestens über einen Ausgang ein Gerät geschaltet wird.

2. Verwendung eines Microcontroller nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß dieser das aufnehmende Signal verarbeitet und ggf. ein Signal zum schalten der Geräte an den Ausgängen weiterleitet.

3. Verfahren und Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, daß zum programmieren der Adressen für die einzelnen Ausgänge ein Programmiertaster vorhanden ist.

4. Verfahren und Vorrichtung nach einem oder mehreren zuvor genannten Ansprüchen dadurch gekennzeichnet, daß zum Schalten der Geräte (Weichen o. Signale uvm.) ein Schaltverstärker verwendet wird.

5. Verfahren und Vorrichtung nach einem oder mehreren zuvor genannten Ansprüchen dadurch gekennzeichnet, daß über eine optische Anzeige der Programmierstatus anzeigt wird.

6. Verfahren und Vorrichtung nach einem oder mehreren zuvor genannten Ansprüchen dadurch gekennzeichnet, daß über ein Relais für jeden Ausgang ein potentialfreies schalten von Zusatzgeräten möglich ist.

7. Verfahren und Vorrichtung nach einem oder mehreren zuvor genannten Ansprüchen dadurch gekennzeichnet, daß zum schalten der Geräte entweder das Bedienungspult für die Weichen und Signale und oder über das Bedienungspult für Zugsteuerung verwenden kann.

8. Verfahren und Vorrichtung nach einem oder mehreren zuvor genannten Ansprüchen dadurch gekennzeichnet, daß jeder Ausgang zum schalten der Geräte im Impuls- u. o. Dauerstrombetrieb programmiert und betrieben. kann.

9. Verfahren und Vorrichtung nach einem oder mehreren zuvor genannten Ansprüchen dadurch gekennzeichnet, daß drei begriffige Signale ohne Spulenantrieb direkt angeschlossen und betrieben werden können.