Moin zusammen! Auch wenn ich hier fast täglich im Forum vorbeischaue, war ich doch bis jetzt nur ein passiver Nutzer der Forums. Heute möchte ich nun einmal in die aktive Rolle treten und meinen ersten Beitrag hier offiziell eröffnen. Und wie es Foren-typisch ist, natürlich mit dem Hintergrund einer konkreten Frage-/Problemstellung. Wie der Betreff vielleicht schon erahnen lässt, geht es hier um das Thema Modellbahn. Kurz die wesentlich Stichworte zum Thema: Spur H0, DC digital, Roco, DCC-Protokoll. Konkret möchte ich mir (sofern es die Zeit und die Familie zulässt) gern eine kleine Modellbahn aufbauen. Neben dem Spass an der Bahn selbst geht es mir auch etwas um die technischen Aspekte, wie Digitalisierung, Automatisierung und Signalsteuerung in Verbindung mit dem Raspberry und Mikrocontrollern. Als erstes Einstiegsthema hierzu beschäftige ich mich aktuell mit dem Thematik Rückmeldung in Form von Gleisbesetztmeldern nach dem Prinzip des Stromfühlers. Dazu habe ich unter http://bahn-in-haan.de/images/digital/bmacin22.pdf eine interessante Schaltung gefunden, die ich aber nicht ganz nachvollziehen kann. Meinem Beitrag beigefügt mal eine Skizze einer leicht abgeänderte Schaltung auf Bauteile die ich in der Bastelkiste habe und auf die ich mich im Folgenden auch beziehe werde. Der Vollständigkeit: Die Dioden D1 und D2 sollen bei mir 1N 5401 werden. Das Prinzip mit dem anti parallel geschalteten Dioden und den damit einhergehenden Spannungsabfall entlang der Basis-Emitter-Strecke des Transistors ist mir soweit klar. Nach dem Prinzip arbeiten ja viele solcher Schaltungen. Was mir aber überhaupt nicht in den Kopf will ist die Rolle der Widerstände R1 und R3 und des Kondensators C1 bzw. der Diode D3. Vereinfacht könnte man die Schaltung ja auch ohne C1, R1 und R3 aufbauen, wenn man die Diode D3 durch einen geeigneten Basiswiderstand von einigen wenigen kOhm ersetzt... Welche Vorteile sind es also? Irgendwie komme ich nicht so recht dahinter, möchte aber doch gern die Funktionsweise verstehen und nicht einfach nur nachbauen. Deshalb würde ich mich über die ein oder andere Hilfestellung hierzu sehr freuen. Schöne Grüße Falk
Angehängte Dateien:
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GBM_1.png
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Hallo Falk, bin ganz zufällig auf den Post gestossen. Es ist tatsächlich eine interessante Schaltung. Die beigefügte Zeichnung scheint ein Screenshot aus LTSpice zu sein. Um das Zeitverhalten der Schaltung zu simulieren, muss U_DCC ein DCC-Signal nachbilden. Es braucht hier Information übertragen zu werden. Das DCC-Signal ist ein Wechselspannungssignal bei dem die Bits durch unterschiedlich lange Rechtecke dargestellt werden. (Der Bitwert 1 durch einen 65µs langen Plus- und einen 65µs langen Minusimpuls (Gesamtzeit 130µs), der Bitwert 0 durch jeweils ein etwa 130µs lange Plus- und Minusimpulse (260µs Peridendauer). Das mit dem Nullbit kann noch etwas umfangreicher sein, was aber hier nicht zum Verständnis notwendig ist.) Über D4 wird die Schaltung während der positiven Periode des DCC-Signals mit der notwendigen Betriebsspannung versorgt. (Während des negativen Impulses kann kein Strom durch die Optokopplerdiode fliessen,die Schaltung ist funktionslos.) Der Lastwiderstand kann gering sein (z.B. Lokomotive auf den Gleisen). Es fließt ein relativ hoher Strom, der die an den beiden antiparallel geschalteteten Dioden eine wechselnde Spannung zwischen 0,7V (pos. DCC-Impuls) und -0,7V (neg. DCC-Impuls) hervorruft. Damit sperrt die Diode D3. Nun fließt der Strom aus R3, der bisher über D3 und R1 geflossen ist, über die Basis von Q1, dessen nun fließender Kollektorstrom die LED im Optokoppler leuchten lässt, was wiederum zur Folge hat, dass der Transistor des Optokoppler schaltet, so dass die Spannung an dem Transistor 0V wird. d.h.: Das Gleis ist besetzt. Der Kondensator C1 unterdrückt lediglich kurzzeitige Störimpulse. (<< 64µs) Mit R1 kann die Ansprechempfindlichkeit eingestellt werden. Je kleiner R1 desto größer der erforderliche Laststrom bei der die Besetztmeldung erzeugt wird. Die LTSpice-Datei im Anhang enthält eine Impulsspannungsquelle für das DCC-Signal, eine Schutzdiode D5, die verhindern soll, dass die Basis-Emitterspannung von Q1 < -0,7V wird. C2 ist ein Glättungskondensator, damit die Melderschaltung auch während des negativen Impulses des DCC-Signals mit einer Betriebsspannung versorgt wird. Viel Spass beim Experimentieren und Aufbauen des Melders.
Der Trick mit den antiparallelen Dioden ist relativ alt, robust und erprobt. Der kommt noch aus der Gleichstromära. Hat halt wesentliche Nachteile: Gleisspannung sinkt. ABC-fähige Dekoder kommen Evtl durcheinander. Großanlagen mit geschotterten Gleis lösen schon über den Kriechstrom ab 5m aus. Heute löst man das kontaktlos über Hallsensoren oder bei NMRA/DCC/MM über Übertrager.
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Bearbeitet durch User
Also die Schaltung im Ersten Post ist mMn aufwendiger als Notwendig. 4 Dioden, jeweils 2 in Serie und Antiparallel. Dazu parallel die Optokoppler mit Vorwiderstand. Mehr braucht es nicht. Am Ausgang halt je nachdem was du machen willst. Wie liest du die Belegtmelder ein? S88? Der Spannungsabfall ist kein Problem, jede etwas bessere Zentrale (oder Booster) hat eine einstellbare Spannungsversorgung mit der man die 1,4V ausgleichen kann. Bei OpenDCC gibt es auch eine Schatungsvariante wo mit dem ADC eines xMega gearbeitet wird. Da ist der Spannungsabfall nur 0,3Volt.
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