DE3203441C2 - Geräuschsimulator zur Erzeugung von Betriebs- und/oder Fahrgeräuschen am Fahrzeug für elektrische Spiel- und Modelleisenbahnen - Google Patents

Abstract

Mit der Erfindung wird ein Geräuschsimulator zur Erzeugung von Betriebs- und/oder Fahrgeräuschen für elektrische Spiel- und Modelleisenbahnen zur Verfügung gestellt, der eine Rauscherzeugungs- und Modulationsschaltung umfaßt, die zum Erzeugen eines modulierten Rauschsignals vorgesehen ist. Dieser Rauscherzeugungs- und Modulationsschaltung ist ein Niederfrequenzverstärker nachgeschaltet, an dessen Ausgang ein Lautsprecher angeschlossen ist. Außerdem weist der Geräuschsimulator einen Netzteil zum Erzeugen einer Rauscherzeugungs- und Modulationsschaltungsbetriebsspannung aus der Fahrspannung der Spiel- oder Modell eisenbahn auf. Dieser Geräuschsimulator zeichnet sich erfindungsgemäß dadurch aus, daß zum Zuführen und/oder Erzeugen einer auch bei niedrigen Fahrspannungen höchstmöglichen Betriebsgleichspannung, insbesondere für die Rauscherzeugungs- und Modulationsschaltung, deren Niederfrequenzverstärker und/oder Lautsprecher sowie für eine Modulationssignalerzeugungsschaltung und ggf. für weitere Schaltungen des Geräuschsimulators ein spannungsgesteuerter Schalter vorgesehen ist, der parallel zu einem Spannungsregler angeschlossen ist, welcher zwischen den Gleichrichter des Netzteils und den Betriebsspannungsausgang geschaltet ist. Dieser spannungsgesteuerte Schalter überbrückt den Spannungsregler bei niedrigen Fahrspannungen, bei denen die Ausgangsspannung des Spannungsreglers unterhalb der Betriebsnennspannung liegt.

Description

Die Erfindung betrifft einen Geräuschsimulator zur Erzeugung von Betriebs- und/oder Fahrgeräuschen am Fahrzeug für elektrische Spiel- und Modelleisenbahnen, mit einer Rauscherzeugungs- und Modulationsschaltung, die zum Erzeugen eines modulierten Rauschsignals vorgesehen und der ein Niederfrequenzverstärker nachgeschaltet ist. an dessen Ausgang ein Lautsprecher angeschlossen ist. sowie mit einem Netzteil zum Erzeugen einer Rauscherzeugungs- und Modulationsschaltungsbetriebsspannung aus der Fahrspannung der Spiel-oder Modelleisenbahn.

Aus dem DE-GM 73 35 510 ist eine Vorrichtung zur Nachahmung von Dampflokomotivgeräuschen beim Betrieb von Modelleisenbahnen bekannt, die aus einer Batterie, zwei Schienenstromabnehmern, einem Lautsprecher und einem Gerät besteht, welches eine Gerauscherzeugungs-. eine Vorverstärker- und eine Endverstärkerschaltung umfaßt und die Lokomotivgeräusche erzeugt. Dieses Gerät ist in die Modellokomotive eingebaut, und die Stromversorgung der Geräuscherzeugungs- und der Vorverstärkerschaltung erfolgt durch eine Batterie, die in die Modellokomotive eingebaut ist. während die Stromversorgung der Endverstärkerschaltung über den Schienenstromabnehmer erfolgt.

In der DE-OS 22 10 823 ist eine Vorrichtung zur Erzeugung von Geräuschen bei elektrischen Modelleisenbahnlokomotiven beschrieben, deren Stromversorgung über die Fahrspannung der Modellokomotive erfolgt. In der DE-OS 23 61 538 ist eine Stromversorgung für Gerate, die der Nachahmung von Dampflokomotivgeräuschen beim Betrieb von Modelleisenbahnen dienen, beschrieben, die dadurch charakterisiert ist. daß. ähnlich wie bei der Vorrichtung nach dem DE-GM 73 35 510 zwei verschiedene Stromquellen vorgesehen sind, von denen die eine als Batterie im Tender der Modelleisenbahn angeordnet ist. während die andere Stromquelle von der Fahrspannungsquelle gebildet wird. In der DE-OS 24 23 239 ist ein Geräuschsimulator für Model'eisen-

in bahnen beschrieben, der im wesentlichen aus einem Weißrauschgenerator und einem Verstärker besteht, die im Tender der Modellokomotive untergebracht sind. Diese bekannten Geräuschsimulatoren haben insbesondere den Nachteil. da3 sie nur batterieunterstützt arbeiten können, vor allem dann, wenn sie Geräusche im unteren Geschwindigkeitsbereich der Modelleisenbahn, insbesondere beim Anfahren der ModeHokomotive. erzeugen sollen, d. h. dann, wenn die Fahrspannung noch sehr gering ist. Viele dieser Geräuschsimulatoren sind nur als Standgeräte zu gebrauchen, weil sie. sofern sich die erzeugten Geräusche nicht auf verhältnismäßig sehr einfache Geräusche beschränken sollen, so groß werden, daß sie in kleinere Spielzeug- und Modellokomotiven, wie insbesondere solche der Spur HO. aus Raumgründen nicht eingebaut werden können. So gibt es beispielsweise Geräuschsimulatoren, die nur in Modellokomotiven der Spur I eingebaut werden können, deren Einbau aber nicht in 1 enderlokomotiven der Spur HO möglich ist.

Geräuschsimulatoren der eingangs genannten Art sind aus der DE-OS 2", 20 666 und der DE-OS 24 25 427 bekannt, die. ebenso wie weitere Geräuschsimulatoren, welche in den Prospekten »Sitec Modellbahnelektronik«. Ausgabe 1980. Seiten 2 und 3 sowie »Elmo-Bahn«.

Prospektausgabe 1979/80. Seiten I bis 3 und der Zeitschrift »Miniaturbahnen«. Heft 3a. 1979. 287/88 beschrieben sind, ohne Batterie als Zusatzspannungsquelle die erwünschten Betriebs- und/oder Fahrgeräusche erzeugen können und teilweise so klein gehalten sein können. daß sie im Tender einer Spielzeug- oder Modelllokomotive kleiner Spur untergebracht werden können. Jedoch haben diese bekannten Geräuschsimulatoren entweder den Nachteil, daß sie dann, wenn damit im Anfahrbereich eine angemessen hohe Lautstärke erzeugt werden soll, baulich so groß werden, daß ein Einbau in den Tender einer Spielzeug- oder ModeHokomotive der Spur HO nicht mehr möglich ist. oder daß sie eine unzumutbare Einengung des Spannungs- und damit des Geschwindigkeits^ctellbereichs der Spiel- oder Modelleisenbahn bei verhältnismäßig hoher Verlustleistung zur Folge haben.

Der erstere der beiden vorgenannten Nachteile ergibt sich bei Anwendung einer Spannungsvervielfachung, wie in den beiden deutschen Offenlegungsschriften 24 20 666 und 22 10 823 beschrieben und wie sie in der Modelleisenbahn gemäß dem vorerwähnten Prospekt »Elmo-Bahn« angewandt wird, während sich der letztere der beiden genannten Nachteile bei den Modelleisenbahnen gemäß den vorerwähnten Druck-

bo Schriften »Sitec Modellbahnelektronik« und »Miniaturbahnen« ergibt,

Zwar kann bei Anwendung einer Spannungsvervielfachung die dazu verwendete Spannungsheraufsetzungs- bzw. -Vervielfachungsschaltung unter gewissen

b5 Voraussetzungen so ausgelegt sein, daß sie nur eine äußerst geringe Leistung abgeben muß und sich unter diesen Voraussetzungen tatsächlich so klein aufbauen läßt, daß ihre Unterbringung auch in kleinen Modellei-

senbahnfahrzeugen möglich wird. Diese Umstände, unter denen man mit einer solchen äußerst geringen Leistung im Geräuschsimulator auskommt, bestehen aber darin, daß der Leistungsteil der Elektronikschaltung des Geräuschsimulators nur einen äußerst geringen Leistungsverbrauch haben darf, was bedeutet, daß insbesondere der Endverstärker und der Lautsprecher nur eine äußerst geringe Leistung haben dürfen, und das wiederum bedeutet, daß die Lautstärke verhältnismäßig gering und damit insbesondere im Anfahrbereich der erwünschte akustische Effekt unzureichend ist. Dem steht die Forderung entgegen, daß gerade im Anfahrbereich ein lauter Ton vom Geräuschsimulator abgegeben werden soll, um eine vorbridgetreue Lautstärke möglichst gut simulieren zu können. Denn im Anfahrbereich werden die Dampfschläge und überhaupt die Fahrgeräusche in der Wirklichkeit großer Dampflokomotiven ausgeprägt laut und deutlich vernommen.

Will man nun dieser Forderung, im Anfahrbereich laute simulierte Geräusche zu erzeugen, entsprechen, dann wird die Spannungsheraufsetzungs- bzw. -vervielfachungsschaltung raummäßig so aufwendig, .laß sie nicht mehr in den Tender einer Lokomotive der Spur HO eingebaut werden kann. Bei solchen Leistungen ist nämlich eine große Induktivität in der Spannungsheraufsetzungs- bzw. -Vervielfachungsschaltung erforderlich, insbesondere in Form einer Spule mit Schalenkern, wodurch ein Einbau in eine Lokomotive oder einen Tender einer Modelleisenbahn der Spur HO unmöglich wird.

Die obenerwähnte unzumutbare Einengung des Spannungs- und damit Geschwindigkeitsstellbereichs der Spiel- oder Modelleisenbahn ergibt sich dort, wo zwischen die über die Schienen zugeführte Fahrspankender spannungsgesteuerter Schalter angeordnet ist. der einen von der Ausgangsspannung de; Gleichrichters gesteuerten Schmitt-Trigger aufweist, wobei der spannungsgesteuerte Schalter vorzugsweise einen Schalttransistor als Überbrückungsschalter aufweist und der Schmitt-Trigger mittels eines Norton-Verstärkers aufgebaut sowie zwischen den Ausgang des Gleichrichters und den Steuereingang des Norton-Verstärkers ein Spannungs-Strom-Umsetzer angeordnet

ίο ist.

Bei einer solchen Ausbildung des Geräuschsimulators wird der Spannungsregler im unteren Fahrspanr.ungsbereich überbrückt und die Speisespannung des Spannungsreglers direkt als Betriebsspannung für den Geräuschsimulator benutzt. Auf diese Weise wird es ermöglicht, daß für den Geräuschsimulator auch im untersten Fahrspannungsbereich die maximale Spannung bzw. Leistung zur Verfügung steht. Dadurch können aufgrund der Erfindung nunmehr auch im untersten Fahrspannungsbereich die erwünschteT Spielzeug- und Modellokomotivgeräusche erzeugt werfen, indem nun mit der im untersten Fahrspannungsbereicii zur Verfügung stehenden Spannung bzw. Leistung auch ein sicherer Betrieb insbesondere der Modulationssignalerzeugungsschaltung und der übrigen Schaltungen sowie des Niederfre^uenzverstärkers und des Lautsprechers möglich ist. Das ist besonders deswegen sehr vorteilhaft, weil, wie schon erwähnt, eine ausreichende Lautstärke des Geräuschsimulators gerade im untersten Fahrspan-

jo nungsbereich am vorbildgetreusten wirkt, denn die Lokomotivgeräusche sind beim Anfahren einer wirklichen Dampflokomotive am lautesten wahrnehmbar, so daß der Geräuschsimulator besonders vorbildgetreu wirkende Lokomotivgeräusche erzeugt, wenn gerade im

nung und den Motor der Lokomotive der Modelleisen- 35 untersten Fahrspannungsbereich eine verhältnismäßig bahn ein Dioden-Vorsatz geschaltet wird, der die dem große Lautstärke zur Verfügung steht. Außerdem ist es Motor über die Schienen zugeführte Fahrspannung her- erwünscht, z. B. eine Dampfpfeife bereits bei stehender absetzt, während die Stromversorgung für den Ge- Spielzeug- und Modellokomotive zu betreiben, was bisräuschsimulator vor dem Dioden-Vorsatz abgenommen her ohne Batterie als Zusatzspannungsquelle nicht mögwird. Da mit d^:;ser Lösung die am Motor direkt anlie- 40 lieh war. jedoch aufgrund der erfindungsgemäßen Ausgende Fahrspannung unverändert bleibt, bedeutet das. bildung des Geräuschsimulators jetzt ermöglicht wird, daß die über die Schienen zugeführte Fahrspannung Allgemein gestattet es der Geräuschsimulator nach der erhöht wird, so daß also der Anfahrbereich der Loko- Erfindung, bereits bei stehender Spielzeug-bzw. Modellmotive der Modelleisenbahn, bezogen auf die an den lokomotive die verschiedensten Funktionen miuels der Schienen anliegende Fahrspannung, zu einer höheren 45 zur Verfügung stehenden Spannung bzw. Leistung aus-

Spannung verlagert wird, wodurch zwa- der Geräuschsimulator im Anfahrbereich eine höhere Betriebsspannung erhält, wodurch sich aber gleichzeitig die obige Einengung des Spannungsregelbereichs ergibt und die zulösen, wie z. B. Kuppeln. Fahrtrichtungsumschaltung etc.

Der verwendete Schmitt-Trigger ermöglicht eine abrupte Umschaltung des spannungsgesteuerten Schalters

Verlustleistung der Dioder.jchaltung Probleme bei der 50 bei einem genau definierten Spannungswert, nämlich

Wärmeabführung mit sich bringt. bei dem Spannungswert, bei dem die Ausgangsspan-Aufgabe der Erfindung ist es demgegenüber, einen ' ~
Geräuschsimulator der gattungsgemäßen Art zur Ver-

nung des Spannungsreglers gerade den Wert der Fahrspannung erreicht bzw. bei abnehmender Fahrspannung letztere gerade den Wert der Ausgangsspannung

die erwünschten Betriebs- und/oder Fahrgeräusche mit 55 des Spannungsreglers erreicht.

leistungsfähiger, verhältnismäßig hoher vorbildgetreuer Weiter gestattet es der Aufbau des Schmitt-1 riggers

mittels eines Norton-Verstärkers, den als spannungsgesteuerten Schalter vorzugsweise vorgesehenen Schalttransistor sicher zu sc\alten. da ein solcher Schalttransi-

fügung zu stellen, der es ermöglicht, im Anfahrbereich

Lautstärke zu erzeugen, und der trotzdem räumlich so kiein ist, daß er im Tender einer Spiel- oder Modellokomotive der Spur HO untergebracht werden kann, ohne

daß jedoch der Fahrspannungs- und damit der Ge- to stör eine gewisse Mindestspannung benötigt, die durch

sehwindigkeitsstellbereieh unzumutbar eingeengt wird. die Verwendung eines Norton-Verstärkers wegen des-

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, sen geringer Versorgungsspannung und dem geringen

daß parallel zu einem Spannungsregler, welcher zwi- Spannungsabfall am Operationsausgang sicher gewähr-

schen den Gleichrichter des Netzteils und den Be- leistet wird. Dadurch wird es ermöglicht, auch bei ge-

triebsspannungsausgang geschaltet ist. ein den Span- _b5 ringstmöglichen Fah^onnungen schon Geräusche mit

nungsregler bei niedrigen Fahrspannungen, bei denen iusreichender Lautstärke zu erzeugen,

die Ausgangsspannung des Spannungsreglers unterhalb Dieser Geräuschsimulator hat einen kleinstmöglichen

des Nennwertes der Betriebsspannung liegt, übcrbrük- Raumbedarf, der einen Einbau in Tender der Spur HO

ermöglicht.

Eine Weiterbildung der Erfindung zeichnet sich dadurch aus. daß der Spaniungs-Siroin-Umsetzer aus einer Zenerdiode besteht.

Die Erfindung sei nachstehend anhand einer beson- > ders bevorzugten Ausführungsform naher erläutert, die in den F i g. I und 2 der Zeichnung im Prinzip dargestellt ist: es zeigt

F i g. I ein allgemeines Blockschaltbild einer grundsatzlichen Ausführungsform eines Geräuschsimulators κι rvach der Erfindung und

Fig. 2 eine in nähere Einzelheiten gehende Darstellung einer Ausführungsform eines spannungsgesteuer ten Schalters.

Es sei zunächst auf die F i g. 1 Bezug genommen, in r, welcher das grundsätzliche Blockschaltbild einer Ausführungsform des Geräuschsimulators zur Erzeugung von Betriebs- und/oder Fahrgeräuschen für elektrische Spiel- und Modelleisenbahnen dargestellt ist. Dieser Geräuschsiriulator besitzt eine Rauscherzeugungs- und Modulationsschaltung 1. die zum Erzeugen eines modulierten Rauschsignals dient und die z. B. einen Weißrauschgenerator zur Rauscherzeugung aufweist, dessen Ausgangssignal moduliert, im einfachsten Falle abwechselnd an- und abgeschaltet wird. Der Rauscherzeugungs- und Modulationsschaltung 1 ist ein Niederfrequenzverstärker 2 nachgeschaltet, an dessen Ausgang ein Lautsprecher 3 angeschlossen ist. Außerdem besitzt der Gerauschsimulator einen Netzteil, mit dem die Betriebsgleichspannung aus der Fahrspannung der Spiel- j» oder Modelleisenban.i erzeugt wird.

Im einzelnen umfaßt das Netzteil einen Spannungsumsetzer 4. der z. B. ein Schaltregler ist und speziell dazu dient, die Betriebsgleichspannung Ubr für die Rauscherzeugungsschaltung zur Verfügung zu stellen. J5 Der Spannungsumsetzer 4 erhält seine Eingangsspannung Ub. nämlich die für die übrigen Komponenten vorgesehene Betriebsgieichspannung. von einem Gleichrichter und Spannungsregler 5. der als Eingangsspannung Ui die Fahrspannung erhält: wie aus Fig. 2 im einzelnen ersichtlich ist. umfaßt letzterer im wesentlichen einen Gleichrichter 6. der im vorliegenden Falle als Vollwellengleichrichter ausgebildet ist. und einen diesem nachgeschalteten Spannungsregler 7 sowie wenigstens einen entsprechenden Glättungskondensator8.

Dem Spannungsregler 7 ist ein spannungsgesteuerter Schalter 9 parallel geschaltet. Dieser als Kurzschlußschalter wirkende Schalter 9 überbrückt den Spannungsregler 7 bei niedrigen Fahrspannungen L'_t·. bei denen die Ausgangsspannung des Spannungsreglers 7 unterhalb der von diesem normalerweise, d. h. bei höheren Fahrspannungen, gelieferten Betriebsnennspannung liegt. Auf diese Weise wird im unteren Fahrspannungsbereich die Speisespannung Us des Spannungsreglers 7 direkt als Betriebsspannung Ubbenutzt.

Der Spannungsregler 7 kann entweder ein Festspannungsregler sein, der nur eine einzige Ausgangsspannung abgibt, oder ein einstellbarer Spannungsregler, der durch eine zusätzliche, an sich bekannte Schaltung auf die gewünschte Spannung eingestellt ist. Die Ausgangsspannung des Spannungsreglers 7 hängt von der Art des verwendeten Lautsprechers und der hierfür benötigten Verstärkung ab. Wenn der Lautsprecher ein Digitallautsprecher ist, der keinen aufwendigen Niederfrequenzverstärker 2 benötigt, dann richtet sich die Ausgangsspannung des Spannungsreglers 7 nach der maximal zulässigen Versorgungsspannung des Spannungsumset-Außerdem weist der in F i g. I gezeigte Gcräuschsinullator noch eine Modiilationssignalerzeugungsschaltting 16 auf. welche durch eine oder mehrere Steuersignale gesteuert werden kann; sie besitzt in der Ausführungsform nach Fig. I zwei Steuersignaleingänge !7 und !8. von denen der eine die Spannung Us erhiilt und der andere ein beliebiges Steuersignal, z. B. ein Triggersignal.

Die Betriebsgleichspannung Un wird den verschiedenen Baueinheiten des Geräuschsimulators. die eine entsprechende Betriebsgleichspannung benötigen, wie in Fig. I angedeutet, zugeführt, und zwar im vorliegenden Fall dem Niederfrequenzverstärker 2 oder dem Lautsprecher 3 sowie der Modulationssignalerzeugungsschaltung 16.

In dem in F i g. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel des spannungsgesteuerten Schalters 9 umfaßt dieser einen Transistor 10. z. B. vom Typ BC 257 B. als Kurzschlußschalter. Der Umschaltpunkt, in dem der Transistor 10 umschaltet, ist ein genau definierter Spannimgswert und kein Bereich. Eine derartige abrupte Umschaltung wird erzielt durch eine Steuerung des Transistors

10 mittels eines spannungsgesteuerten Schmitt-Triggers

11 und einem diesem nachgeschalteten Schalttransistor 12. der den Transistor 10 steuert. Die Steuerung des Schmitt-Triggers Il erfolgt über eine Zenerdiode 13 mittels der am gleichrichterseitigen Anschluß 14 des spannunpsgesteuerten Schalters 9 anliegenden Spannung Us- Der Schalttransistor 12 benötigt eine gewisse Mindestspannung, beispielsweise von 0.8 V. die durch einen Norton-Verstärker 15 zur Verfügung gestellt wird, mittels dessen der Schmitt-Trigger Il aufgebaut ist. Dieser Norton-Verstärker 15 hat den Vorteil, daß er eine sehr geringe Versorgungsspannung vcn z. B. nur 2 V benötigt und einen geringen Spannungsabfall am OP-Ausgang gewährleistet. Die Zenerdiode 13 dient als Spannungs-Strom-Umsetzer, da der Norton-Verstärker i5 stromgesteuert ist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Geräuschsimulator zur Erzeugung von Betriebs- und/oder Fahrgeräuschen am Fahrzeug für elektrische Spiel- und Modelleisenbahnen, mit einer Rauscherzeugungs- und Modulationsschaltung, die zum Erzeugen eines modulierten Rauschsignals vorgesehen und der ein Niederfrequenzverstärker nachgeschaltet ist. an dessen Ausgang ein Lautspreeher angeschlossen ist. sowie mit einem Netzteil zum Erzeugen einer Betriebsspannung für die Rauscherzeugungs- und Modulationsschaltung aus der Fahrspannung der Spiel- oder Modelleisenbahn, d a durch gekennzeichnet, daß parallel zu einem Spannungsregler (7). welcher zwischen den Gleichrichter (6) des Netzteils (4, 5, 9) und den Betriebsspannungsausgang geschaltet ist. ein den Spannungsregler (7) bei niedrigen Fahrspannungen (Ue). bei denen die Ausgangsspannung (Ub) des Spannungsreglers (7) unterhalb des Nennwertes der Betriebsspannung liegt, überbrückender spannungsgesteuerter Schalter (9) angeordnet ist. der einen von der Ausgangsspannung (Us) des Gleichrichters (6) gesteuerten Schmitt-Trigger (11) aufweist, wobei der spannungsgesteuerte Schalter (10) vorzugsweise einen Schalttransistor (10) als Überbrückungsschalter aufweist und der Schmitt-Trigger (11) mittels eines Norton-Verstärkers (15) aufgebaut sowie zwischen den Ausgang des Gleichrichters (6) und den Steuereingang des Norton-Verstärkers (15) ein Spannungs-Sti ^m-limsetzer angeordnet ist.

2. Geräuschsimulator nach Anspruch I. dadurch gekennzeichnet, daß der Spannungs-Strom-Umsetzer aus einer Zenerdiode (13; bestf H