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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung entsprechend dem Oberbegriff
des Anspruchs I.
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Stand der
Technik
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ist bekannt, intelligente Geräte,
wie beispielsweise Personalcomputer (PCs) oder eingebettete Systeme
drahtgebunden oder drahtlos miteinander zu verbinden. Dadurch wird
die mögliche
Kommunikation der Geräte
untereinander nutzbar und der Mehrwert der Geräte wird insgesamt gesteigert.
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Diese
Kommunikation wurde beispielsweise mit den Standards 802.3 (bekannt
als drahtgebundenes Ethernet) sowie 802.11 (bekannt als Wireless
Local Area Network – WLAN)
der IEEE spezifiziert. Darauf setzen offene Standards der Internetgemeinde wie
TCP/IP (spezifiziert in IETF RFC 793) auf, die eine Kommunikation
erst ermöglichen.
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Durch
das Simple Railroad Command Protocol (SRCP), welches ebenfalls in
einer offenen Spezifikation definiert ist und auf TCP/IP aufbaut,
wird ermöglicht,
die Ethernettechnik bei der Steuerung einer Modellbahnanlage einzusetzen.
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Das
SRCP definiert Server- und Clientprogramme, die via TCP/IP miteinander
kommunizieren. Server im Sinne von SRCP abstrahieren die Objekte (Loks,
Waggons, Magnetartikel, Autos usw.) der Modellbahnanlage. Clients
im Sinne von SRCP verbinden sich mit dem Server und kommunizieren
mit den vom Server verwalteten Objekten.
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Ein
SRCP-ähnlicher
Ansatz ist aus
DE 19983318 bekannt.
Dort wird die Modellbahnanlage über
eine fest installierte externe Steuerungsschnittstelle sowie in
einem Netzwerk mit verteilten Anwendungsprogrammen, die Kommandos
an die Steuerungsschnittstelle senden, gesteuert.
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Weiterhin
ist aus
DE 20221649 bekannt, dass
mit Steuerungen für
den digitalen Modelleisenbahnbetrieb gleichzeitig mehrere Modellbahnfahrzeuge
auf der Modellbahn über
Mechanismen, wie z.B. einen Drehknopf geregelt werden können.
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Fernsteuerungen
für den
analogen Modelleisenbahnbetrieb sind ebenfalls bekannt. Diesen Steuerungen
ist zu eigen, dass sie ein Objekt der Modellbahnanlage steuern können, indem
durch bekannte Mechanismen, wie z.B. ein Drehgriff, die Spannung an
der Anlage verändert
wird und damit die Geschwindigkeit und Richtung einzelner Modellbahnen reguliert
wird.
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Nachteile
des Standes der Technik
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Die
bestehenden Implementierungen von Steuer- oder Anwendungsprogrammen
nach
DE 19983318 sind
nur auf PCs lauffähig.
Die ursprünglich
von der Modellbahn gewohnten Bedienmöglichkeiten, wie das Drehen
eines Handrades oder Betätigen
von Schaltern gibt es auf einem PC nicht. Dagegen benötigen Handregler
für den
digitalen Betrieb einer Modellbahnanlage immer auch komplexe Zusatzgeräte. Weiterhin
bieten Steuergeräte
für analogen
Betrieb nicht die Möglichkeiten
der Steuerung durch Anwendungsprogramme, die verteilt auf eine fest
installierte Steuerungsschnittstelle zugreifen, wie gleichzeitiges
Steuern von Modellbahnloks, Weichen, Signalen u.ä. durch einen oder mehrere
Benutzer.
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Aufgabenstellung
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Die
Aufgabe der Erfindung ist es, die gewohnten Bedienmöglichkeiten
einer Steuerung für analoge
und digitale Modellbahnen und die Möglichkeiten eines PC-Steuerungs-
bzw. Anwendungsprogramms zu vereinigen.
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Diese
Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs
I gelöst.
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Vorteile der
Erfindung
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Die
Benutzung der Modellbahnanlage wird dadurch verbessert, dass altbekannte
Mechanismen, wie das „look-and-feel" eines Handreglers
mit Stellrad und Tastern für
Steuer- bzw. Anwendungsprogramme übernommen
werden.
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Durch
das Konzept der verteilten Anwendungs- bzw. Steuerungsprogramme
sind mehrere Benutzer an der Modellbahnanlage vorstellbar, die sich
auch an voneinander entfernten Orten aufhalten können.
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Eine
weitere Ausführungsform
ermöglicht
es, das Konzept der Verteilung ganz ohne PC zu verwenden. In dieser
Ausführung
werden alle Steuerungsprogramme in Form von der hier beschriebenen
Erfindung verwendet. Den Steuerungsserver stellt dabei ein eingebettetes
System dar, welches Kommandos verarbeiten und entsprechend an die
Modellbahnanlage weiterleiten kann.
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Werden
die Steuerungsprogramme nach der hier beschriebenen Erfindung über drahtgebundenes Ethernet
verbunden, können
die Clients über
ein standardisiertes Verfahren mit Energie versorgt werden.
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Mit
der Erfindung ist es möglich,
alle durch die fest installierte Steuerungsschnittstelle abstrahierten
Objekte (Modellbahnloks, Weichen, Signale u.ä.) zu regulieren. Die Steuerung
ist also nicht auf Modellbahnloks beschränkt.
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Das
Konzept der Vernetzung gestattet eine Rückmeldung von Zuständen, die
durch geeignete Mittel auf der Modellbahnanlage erfasst und an den oder
die Steuerungsserver weitergeleitet werden, welche dann an der Erfindung
als modellbahntypische akustische und/oder visuelle Signale erscheinen.
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Die
standardisierte TCP/IP-Schnittstelle der Erfindung erlaubt die Konfiguration
mittels eines üblichen
Webbrowsers. Dadurch entfällt
die komplizierte Menüführung, die
bei bekannten Steuerungen üblich ist.
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Durch
die Verwendung eines entsprechenden kleinen Gehäuses mit geringem Gewicht,
ist es möglich,
im Unterschied zu herkömmlichen
Modellbahnsteuerungen die Erfindung in die Hand zu nehmen.
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Es
ist nicht nötig,
dass die Erfindung mit Massenspeichern o.ä. Mitteln dauerhaft Zustände der
Modellbahnanlage abspeichert, da der Steuerungserver jederzeit über deren
Zustand befragt werden kann.
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Ausführungsbeispiel
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Die
nachfolgende Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform ist in den Zeichnungen 1, 2 und 3 dargestellt.
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Es
zeigen
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1:
Eine perspektivische Darstellung des Steuergeräts;
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2:
Ein Blockschaltbild des eingebetteten Systems, woraus das Steuergerät besteht;
und
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3.
Ein Blockschaltbild, welches das Zusammenspiel der Erfindung mit
der Modellbahnanlage, den PCs, der Netzwerktechnik sowie der Stromversorgung
zeigt.
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Ein
Steuergerät
(1) wie in 1 besteht aus den Bedienelementen
Taster (3, 4, 7, 9, 10, 11 und 12),
einem Bedienknopf (6), sowie einem Display (2) zur
Visualisierung von Steuerinformationen oder Einstellungen des Steuergeräts. Weiterhin
wird über
die achtpolige Western-Buchse bzw. RJ45-Buchse (8) das
drahtgebundene Ethernet in Form eines Twisted-Pair-Kabels (Patch- oder Crossoverbelegung) angeschlossen.
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Alternativ
zum Anschluss an ein Netzwerk kann die Anbindung auch via Koaxialkabel
oder Funk erfolgen.
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Die
Taster (3, 4, 7, 9, 10, 11 und 12,
in 2 als 15 zusammengefasst) dienen nicht
nur der Bedienung des Steuergeräts.
Die Ausführung
als mit LEDs beleuchtbare Kurzhubtaster ermöglichen eine einfache Anzeige
von aktivierten Funktionen. Alternativ können nicht beleuchtbare Taster
verwendet werden, die Anzeige der Funktionen erfolgt dann im Display. Falls
mehr Funktionen benötigt
werden, können
entsprechend mehr Taster vorhanden sein.
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Der
Bedienknopf (6) ist auf dem Ende eines mechanischen Drehencoders
(13) angebracht, der außerdem mit eingebauter Tasterfunktion
ausgestattet ist. Durch Drücken
des Bedienknopfes ist die Ausführung
zusätzlicher
Funktionen oder Eingabebestätigungen
von Einstellungen möglich.
Mit dem Drehencoder sind dreißig
rastlose Stufen pro Umdrehung generierbar. Der Drehencoder kann
optional als optischer Drehencoder ausgeführt werden, dann kann die Entprellung
entfallen.
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Das
Display (2) mit je sechzehn Zeichen pro Zeile stellt dem
Benutzer weitere Informationen zu Einstellungen des Handreglers
sowie zur Steuerung der Modellbahnanlage zur Verfügung. Es
kann alternativ mit zwei oder drei Zeilen oder als Grafikdisplay ausgeführt werden.
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Neben
den genannten Varianten, könnte
das Display (2) und die Taster (15) zu einem Touchscreen vereint
werden, um die Eingabe und Ausgabe noch einfacher und intuitiver
zu gestalten.
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Wie
in 2 dargestellt, werden alle genannten Bedienelemente
(sowie die RJ45-Buchse (8)) von einem Mikrocontroller (14)
angesteuert bzw. ausgelesen. In diesem Controller läuft sowohl
das Anwendungsprogramm, welches mit dem zentralen Steuerserver (20)
kommuniziert (einschließlich
aller für
die korrekte Funktion benötigten
Programmteile für
Ethernet (16) und der TCP/IP-Software) als auch eine Anwendung,
die die Interaktion mit dem Nutzer ermöglicht.
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Einzelne
Funktionen des Mikrocontrollers können auch als separate Hardwarebausteine
ausgeführt
werden, wie z.B. ein Ethernetbaustein, der dem Mikrocontroller die
rechenintensive Kommunikation der Ethernetschnittstelle abnehmen
kann.
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In 3 sind
die beteiligten Komponenten einer Steuerung der Modellbahn schematisch
dargestellt. Die Stromversorgung (18) erfolgt gemäß dem Standard
802.3af „Power
over Ethernet" über das Twisted-Pair-Kabel,
welches an (8) und den Ethernet-Switch (19) angeschlossen
wird. Darüber
hinaus, insbesondere bei Anschluss an ein WLAN- oder Bluetooth-Netzwerk
(17), kann die Versorgung über Batterien, Solarzellen,
Akkus, ein Niederspannungsnetzteil oder eine alternative Quelle
erfolgen.
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Letztlich
steuert das Steuergerät
(1) mittels des Steuerservers (20) die Modellbahnanlage
(22). Auf den Rechnern im Netzwerk (21) laufen
zusätzliche
Anwenderprogramme, wie z.B. ein Webbrowser zur Konfiguration des
Steuergeräts
(1) oder eine Datenbank, aus der das Steuergerät (1)
Informationen beziehen kann, die den Benutzer des Steuergeräts (1)
durch das Display (2) oder die beleuchtbaren Taster (15)
zur Anzeige gebracht werden.