Der Einstieg in den digitalen Eisenbahnbetrieb - die digitale Modelleisenbahn - hier: digitale Zusatzgeräte - Rückmelder,Funktionsdecoder, Bussysteme



Der Einstieg in den digitalen Eisenbahnbetrieb
-- Teil 4 --



Inhaltsverzeichnis

-- Das Keyboard und die Schaltdecoder

-- Digitale Zusatzgeräte


-- Die Bussysteme

-- Der Computer und die Modelleisenbahn

-- Möglichkeiten der Digitalen Steuerung


Das Keyboard und die Schaltdecoder

Das Keyboard dient zum digitalen Schalten von Weichen und Signalen.
Bei einer analogen Anlage werden Weichen und Signale (Oberbegriff "Magnetartikel") über ein Stellpult kurzzeitig mit Masse verbunden. Dadurch wird der Magnet in eine bestimmte Richtung gezogen. Das Weichengetriebe bzw. Signalgetriebe ist mit dem Magneten verbunden und wird dadurch entsprechend verschoben.


Beim Digital-System sind die Abläufe ähnlich, wie für die Loksteuerung (sh. Ausführungen "Loksteuerung")

Das Keyboard ist das Standard-Stellpult im Digital-System. Es hat Tastenpaare zum Schalten der Magnetartikel. Beim Drücken auf eine gewünschte Taste, schaltet der richtige Magnetartikel umgehend auf der Anlage um.
Als Rückmeldung über den Schaltzustand leuchtet am Keyborad zwischen dem Tastenpaar eine rote Leuchtdiode auf oder erlischt.

So können z.B. beim Märklin Digital-System bis zu 256 Magnetartikel unabhängig voneinander gesteuert werden. Im DCC-Digitalprotokoll sogar noch mehr.

Dazu wird jeder Weiche und jedem Signal eine Magnetartikel- Adresse zugeordnet, ähnlich wie die Lokadresse bei den Lokomotiven. Die Auswertung der Adressen geschieht hier ebenfalls über einen Decoder. Dieser wird Schaltdecoder genannt

Keyboard      Funktionsdecoder
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Es gibt (zum Glück) keine Unterscheidung von "Digital-Magnetartikeln" und konventionellen Magnetartikeln, sondern die herkömmlichen Weichen und Signale werden einfach über einen vorgeschalteten Schaltdecoder angeschlossen.

Im Digital-System können nicht nur Magnetartikel geschaltet werden, es können auch Dauerströme wie Beleuchtungen oder Motoren ein- und ausgeschaltet werden. Dafür wird dann ein anderer Schaltdecoder eingesetzt.

Ansonsten gibt es für den Bediener keinen Unterschied.

Da z.B. das Keyboard von Märklin 16 Tastenpaare hat, aber bis zu 256 Magnetartikel unabhängig gesteuert werden können, kann man im Digital-System bis zu 16 Keyboards anschließen.
Für 256 Magnetartikel benötigt man somit 64 Decoder.
An jedem Magnetartikeldecoder ältere Bauart gibt es einen (achtpoligen) Codierschalter, an dem die Decoder-Adresse eingestellt wird, denn beim Schalten von Magnetartikeln wird nicht direkt die Adresse eines Magnetartikels weitergeleitet, sondern die Adresse eines Decoders. In der Steuerinformation für den Decoder ist dann verschlüsselt, welchen der Ausgänge dieser ansteuern soll.

Der Ablauf beim Schalten eines Magnetartikels sieht demensprechend wie folgt aus:

Beim Drücken einer bestimmte Taste an einem Keyboard rechnet der Mikroprozessor im Keyboard aus der eingestellten Keyboard-Adresse und der Tastennummer die zugehörige Decoder-Adresse aus. Diese Decoder-Adresse und die Information, welcher Decoder-Ausgang eingeschaltet werden soll, wird vom Keyboard in eine 0,1-Zahlenfolge umgewandelt und an die Zentraleinheit weitergeleitet.
Die Zentraleinheit kann immer nur eine Magnetartikel-Information zur gleichen Zeit bearbeiten. Sie wandelt die Magnetartikel-Information aus dem Stellpult in ein Digital-Format um (z.B. Motorola-Format), ordnet sie in den Wiederholungszyklus der Lokinformationen ein, verstärkt die Digital-Signale und gibt sie auf ihren Ausgang. Von hier gehen die Informationen zum Gleis und zu den über Kabel angeschlossenen Magnetartikel-Decodern.

Danach sendet die Zentrale eine Bestätigungsmeldung an die Stellpulte zurück. Daraufhin schaltet das zuständige Keyboard die zugehörige Leuchtdiode ein oder aus.
Grundsätzlich sind die Digital-Daten für Loks und Magnetartikel gleich aufgebaut. Damit sie sich nicht gegenseitig stören können, werden sie jedoch mit unterschiedlichen Frequenzen übertragen.

Da Magnetartikel nicht mit Dauerstrom betrieben werden dürfen, sondern nur einen kurzen Umschaltimpuls brauchen, schickt das Keyboard einen Abschaltbefehl an die Zentrale, sobald der Bediener die gedrückte Taste wieder loslässt. Dieser Abschaltbefehl wird auf die gleiche Weise behandelt wie der Schaltbefehl.
Erst nach dem Abschaltbefehl kann die Zentrale den nächsten Befehl für einen Magnetartikel annehmen, damit das Digital-System immer nur mit dem Schaltstrom für einen einzigen Magnetartikel belastet wird.
Bei Märklin gibt es neben dem Standard-Magnetartikeldecoder k83 mit vier Ausgängen auch einen Einbaudecoder k73. Die Platine ist zum direkten Einbau in Weichen der M-Gleise vorgesehen. Der Decoder hat daher nur einen Ausgang. Mit etwas Geschick kann er aber auch für Signale oder andere Magnetartikel verwendet werden. Mittlerweile gibt es bei Märklin neuere Schaltdecoder (m83 und m84)
Seine Digital-Informationen erhält der Einbaudecoder direkt über das Gleis. Es sind dann also keine Kabelanschlüsse mehr für einen solchen Magnetartikel erforderlich.

Zusammenfassung:

Die Aufgaben der Geräte beim digitalen Schalten von Magnetartikeln:

Digital-Stellpult: Aufgabe: Gedrückte Taste erfassen.In eine serielle Digital-Information umwandeln und an die Zentrale weiterleiten. Anzeigen ansteuern.

Zentraleinheit: Sortieren, Umwandeln der Stellpult-Informationen in ein Digital-Format. Einfügen in den Wiederholungszyklus der Lokdaten. Mit der Versorgungsspannung verknüpfen und ans Gleis weiterleiten. Außerdem Schutz vor Überlastung und Kurzschluß.

Magnetartikel-Decoder (Funktionsdecoder):
Aufgabe: Empfangene und eingestellte Adresse vergleichen. Gleichrichten des Digital-Signals oder Relais ansteuern.

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Digitale Zusatzgeräte

Transformatoren
Um zusätzliche Leistung für die Beleuchtung von Häusern, Weichen etc zu bekommen wird ein Transformator benötigt.

Soundmodule
Diese Module, die in die Loks eingebaut werden sind relativ neu am Markt. Die IntelliSound-Module z.B. von Uhlenbrock haben eine dynamische Soundsteuerung, die sich automatisch an jede Fahrsituation anpasst. Der Sound ist lastabhängig. Bei Bergauffahrten ergibt sich ein anderes Geräusch als bei Bergabfahrten. Zwei weitere, zusätzlich abrufbare Geräusche, wie zum Beispiel Pfeife und Glocke, sind über die Funktionstasten abrufbar. Dampfloks können radsynchron per Kontakt gesteuert werden.
Das Modul ist in der Regel nur 25 x 15 x 5 mm groß und passt damit in fast jede Lok. Die Geräusche des Soundmoduls werden aus drei voneinander unabhängigen Soundkanälen zusammengesetzt. Die Module können bis zu 40 Sekunden Originalton speichern. Über eine intelligente Soundsteuerung wird aus den einzeln abgespeicherten Originalgeräuschen in Abhängigkeit von den verschiedenen Fahrsituationen ein klangvolles Fahrerlebnis, wie bei der echten Bahn.
Im Einzelnen kann das Modul selbständig die Situationen Stillstand, Beschleunigung, normale Fahrt, Leerlauf und Abbremsen unterscheiden. Selbst wenn die Lok bergauf oder bergab fährt, wird das von der Soundsteuerung erkannt.
Je nach Situation werden automatisch die richtigen Geräusche abgespielt. So erklingen beispielsweise bei einer Dampflok im Stand das Zischen der Dampfzylinder, der Injektor und das Kohle schaufeln.
Beim Anfahren werden gewaltige Dampfstöße hörbar, im Leerlauf das Geräusch der lastfrei laufenden Triebstangen. Wird die Lok abgebremst, so wird selbstverständlich auch das Quietschen der Bremsen wiedergegeben. Das Grundgeräusch der Lok kann mit einer Funktionstaste ein- und ausgeschaltet werden. Hier werden dann bei einer Diesellok das Anlassen des Motors bzw. das Auslaufen des Motors hörbar. Zwei zusätzliche Geräusche sind bei jedem Modul zum dynamischen Fahrgeräusch über Funktionstasten zuschaltbar. Hierbei kann es sich je nach Fahrzeugtyp um eine Pfeife, eine Glocke, ein Signalhorn oder um den Motorlüfter bei einer E-Lok handeln. Erhältlich sind verschiedene Sounds von Dampf-, Diesel- und Elloks in Fachgeschäften oder im einschlägigen Versandhandel.

Soundmodul
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Lautsprecher für Soundmodule
Die Lautsprecher, die z.B. speziell für Uhlenbrock IntelliSound Module angeboten werden, zeichnen sich durch kleinste Abmessungen aus. Der fertig montierte Resonanzkörper gibt dem Lautsprecher den entsprechenden Schalldruck und sorgt für einen hervorragenden Klang. Es gibt runde und ovale Bauformen.

Lautsprecher
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Signalbaustein
Signalbausteine werden zur Einrichtung digitaler Bremsstrecken benötigt.
Schaltbar sind diese Produkte durch Tasten-Stellpulte, Kontakt- oder Schaltgleise, Weichendecoder
Geeignet für Licht- und Formsignale.
Abbremsen durch negative Gleichspannung
getrennter Brems- und Stopp- Bereich

Die Kombination aus einem Umschaltrelais und digitalem Anfahr- und Bremsbaustein macht die Einrichtung einer Bremsstrecke und den Anschluss eines Lichtsignals mit Zugbeeinflussung einfach.
Zum sicheren Anhalten der Lok werden drei Gleisabschnitte eingerichtet. Der Übergangsabschnitt dient dazu, Kurzschlüsse an der Digitalzentrale zu vermeiden. Im Bremsbereich wird bei rotem Signal das Bremssignal auf das Gleis gelegt.
Die Lokomotiven bremsen mit der im Decoder eingestellten Verzögerung ab. Der nachfolgende Stoppbereich verhindert, dass bei zu lang eingestelltem Bremsweg der Zug über das Signal hinausfährt. Auf diesen Bereich kann bei eingeschränkten Platzverhältnissen verzichtet werden. Vertrieben werden diese Bausteine z.B. von der Firma Uhlenbrock.

Signalbaustein
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Der Gleisbesetztmelder
Der Baustein dient zur zuverlässigen Anzeige von stehenden und fahrenden Zügen auf dem Gleis. Ausserdem eignet er sich zur Verwendung als elektronischer Schalter.
Die Besetztmeldung meldet jeden Fahrstrom ab 1 mA im Trennabschnitt, den sie überwacht. Sie reagiert somit auf alle Loks und alle Wagen mit Beleuchtung. Das Modul kann zwei verschiedene Gleisabschnitte überwachen.
An die Ausgänge können alle Lampentypen, LEDs, Relais, Weichen und Signale mit Endabschaltung angeschlossen werden.

Gleisbesetztmelder
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Die Rückmeldung und Rückmeldemodule
Rückmeldebausteine geben die Information des Gleisbesetztmelders, ob sich in dem von ihm überwachten Gleisabschnitt ein Fahrzeug befindet, an die angeschlossenen Geräte (z.B. Schaltgerät), oder ein Computersteuerungsprogramm weiter.
Diese führen automatisch den Schaltbefehl aus, der für diese Rückmeldung hinterlegt worden ist. Hierbei kann es sich um das Schalten eines einzelnen Magnetartikels (z.B. Weiche) oder einer ganzen Fahrstraße handeln. Eine Spannungsüberwachung verhindert, dass bei abgeschalteter Spannung eine fehlerhafte Freimeldung erfolgen kann. Rückmeldemodule gibt es für Zweileiter und Dreileiter Systeme. Wie funktioniert nun so ein Rückmelder:

In dem zu überwachenden Gleisabschnitten wird eine Schienenseite isoliert und mit dem Meldeeingang verbunden. Die in dem Gleisabschnitt befindlichen Fahrzeuge lösen über ihre Achsen eine Belegtmeldung aus. Jeder Rückmeldeeingang kann auch durch einen Reedkontakt oder manuell per Taster gesteuert werden. Der Rückmelder meldet jede Änderung des Zustands eines Gleisabschnitts von 'frei' zu 'belegt' oder von 'belegt' zu 'frei', wie sie bei der Ein- oder Ausfahrt einer Lok entsteht, an die Schaltzentrale.

Der älteste Rückmelder ist der Märklin s88. Dieser kostengünstige s88-Rückmelder liefert einfache Auswertungen von Massekontakten. Dieses Rückmeldemodul ist auch heute noch auf vielen Anlagen im Einsatz.

Auf einer digitalen Anlage können verschiedene Rückmeldesysteme gemeinsam eingesetzt werden. Die verschiedenen Rückmeldeaufgaben werden von den jeweiligen Spezialisten übernommen.

Ein weiterer bekannter Rückmelder ist der RailCom-Rückmelder. RailCom definiert u.a.:
  • den Inhalt der Rückmeldungen

  • die Übertragung zwischen Sendern und Empfängern

  • die Aufgaben der Sender (also der mobilen und stationären Decodern)

  • die Aufgaben der (lokalen und globalen) Empfänger, jedoch nicht, wie die Daten zu Anzeigen oder zum PC weitergeleitet werden. Die RailCom-Hersteller verwenden daher für diese Teilstrecke eigene Datenbusse.
Er funktioniert RailCom:

In den Datenstrom von der Zentrale zu den Decodern wird von den Boostern eine kurze Lücke geschnitten (Cutout), um Platz für die Übertragung der Rückmeldungen (Messages) zu schaffen. Über die Schiene werden nun abwechselnd die Schalt- und Steuerbefehle von der Zentrale zu den Decodern und die RailCom-Messages von den Decodern zurück zur Zentrale oder zu speziellen Empfängern (Detektoren) gesendet

Damit das alles funktioniert muss die Digital-Zentrale ein DCC-Signal senden. Dies bedeutet, dass mindestens ein Decoder auf der Anlage im DCC-Format angesteuert werden muss. Als Sender fungieren RailCom-fähige Fahrzeug- und Zubehördecoder. Als Rückmeldeleitungen dienen - wie beim Senden digitaler Schalt- und Fahrbefehle - die Schienen.

Für den Empfang der Rückmeldungen sind die sogenannten RailCom-Detektoren zuständig. Sie leiten die empfangenen Daten an die Anzeigegeräte oder den PC weiter und / oder verarbeiten sie über integrierte Schaltungen direkt weiter.

Zur Datenübertragung werden Bussysteme eingesetzt. RailCom wird u.a. von der Firma "Tams Electronic" eingesetzt. RailCom kann nur an DCC-Anlagen eingesetzt werden.

Railcomsystem     Rückmelderbaustein
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Zeitgebermodul
Die intelligente Zeitmaschine gibt ein einstellbares Zeitsignal ab oder schaltet zeitversetzt. Dadurch können Relais, Signale, Weichen, Lampen u.ä. zu bestimmten Zeiten geschaltet werden.
Die Auslösung erfolgt entweder durch Reedkontakt, Taster, Gleisbesetztmelder oder Relais.

Zeitgeber
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Die Bussysteme


Es gibt auf dem digitalen Modellbahnmarkt eine Vielzahl von Bussystemen. Zuerst einmal was ist ein Bus. Im Grunde nichts anderes als eine Datenleitung in der die digitalen Signale an die einzelnen Digitalkomponenten weitergeleitet werden. Die Vielfalt der Bussysteme beruhrt darauf, dass in den Anfängen der digitalen Modellbahn jeder Hersteller sein eigenes Bussystem entwickelte. Mittlerweile hat sich die Einsicht durchgesetzt, dass ein einheitliches Bussystem sehr viele Vorteile für die Hersteller bietet.


Der BiDi-Bus

Das Kürzel BiDiB steht für BiDirektionaler Bus und ist ein Datenprotokoll, das die komplette Steuerung aller stationären Komponenten einer Modellbahn sowie die Übertragung von Rückmeldedaten regelt. Dieser Bus stellt die neueste Generation der Bussysteme dar. Die Eigenschaften des BiDi-Bus sind u.a.:
    - Über den BiDi-Bus können verschiedene Komponenten (z.B. digitale Steuergeräte, Booster, etc.) miteinander kommunizieren – in beiden Richtungen.

    - BiDiB ist so konzipiert, dass die Komponenten sich weitestgehend selbsttätig im System konfigurieren und der Modellbahner mit der Konfiguration in der Regel keinen Aufwand hat – (kann aber auch eingreifen).

    - BiDiB wurde von einer Gruppe engagierter Hobby-Modellbahner, Software-Entwickler und Modellbahn-Hersteller gemeinsam entwickelt. Das Protokoll ist offen gelegt und steht allen Interessierten zur (lizenkostenfreien) Nutzung zur Verfügung.

    - Komponenten verschiedener Hersteller können über den BiDi-Bus miteinander kommunizieren. Wie der BiDi-Bus funktioniert kann dem nachfolgenden Bild entnommen werden.


bidi-bus
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Weitere Infos können hier aufgerufen werden: ---> zu weiteren BiDiB-Infos


Der SX-Bus

Der SX-Bus ist eine Entwicklung von Trix. für sein Selectrix-System. Aber auch Rautenhaus und MÜT verwenden diesen Bus, da diese Firmen auch Selectrix-Systeme anbieten.

selectrix-bus
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Der Selectrix BUS (SX0, SX1 und PX) ist ein 5-adrigen, abgeschirmtes Kabel mit 5-poligen DIN-Steckern an den Enden. Über dieses BUS-Kabel werden alle angeschlossenen Geräte Selectrix Geräte mit Strom und digitalen Infos versorgt. Von den angeschlossenen Modulen gehen alle Informationen an die angeschlossene Selectrix-Zentrale oder den PC (hängt von der Zentrale ab). Die Belegung des Steckers ist dem obigen Bild zu entnehmen.
Weitere Infos können hier aufgerufen werden:

---> Selectrix und RJ45-Netzwerkkabel

---> Grundlagen des Selectrix Bus



Der LocoNet-Bus

Das LocoNet wurde Mitte der 1990er Jahre von Digitrax entwickelt und funktioniert ähnlich wie das Ethernet. Es kann wie ein Interent "LAN" benutzt werden. So kann über eine Schnittstelle auch ein PC direkt am LocoNet angebunden werden.

Beim LocoNet handelt es sich somit um einen Systembus. Er verbindet Systemkomponenten wie Zentrale, Steuergeräte, stationäre Decoder, Rückmeldebausteine, Interfaces etc., um Steuerbefehle und Rückmeldeinformationen auszutauschen. Digitalkomponenten mit LocoNet-Anschluss werden von vielen Modellbahnfirmen angeboten, wie z.B. Digitrax und Uhlenbrock. Diese beiden Hersteller bieten ein komplettes Sortiment mit Zentralen, Handreglern etc. an. Auch die Roco-Zentrale Z21 verfügt ebenfalls über einen LocoNet-Anschluss.

Die Verbindung wird über eine 6-polige Western-Buchse hergestellt. Der Vorteil auch eine sternförmige Netzformanordnung ist hier möglich.

Die LocoNet-Buchsen, die im Twin Center oder Uhlenbrock Intelliboxen verwendet werden, sind auch in anderen Systemen zu finden (Xpress Net oder RocoNet). Diese Systeme sind nicht miteinander kompatibel. Werden sie mit dem LocoNet verbunden, so kann es zur Beschädigung einzelner Geräte kommen. Es muss somit darauf geachtet werden, dass nur die Anschlüsse miteinander verbinden, auf denen auch "LocoNet" steht.

Die Steckverbindungen des LocoNet basiert auf dem RJ12 Steckersystem. Dieses ist aus dem Telefonbereich bekannt. Beim LocoNet kommen somit Komponenten aus dem Telefonbereich zur Anwendung, als Steckverbinder werden 6-polige RJ12-Stecker und -Buchsen eingesetzt. Auch die verwendeten Kabel stammen aus dem Telefonbereich. Diese Technik hat dort ihre Praxistauglichkeit bewiesen; die Verbindung zwischen Stecker und Kabel ist trotz ihrer lötfreien mechanischen Ausführung sogar gasdicht und damit bestens gegen Umwelteinflüsse wie Korrosion geschützt. Leider sind die Stecker nicht so trittfest wie beispielsweise RS232-(Metall-)Steckverbinder. Kabel und Steckverbinder aus dem Telefonbereich können ohne wesentliche Einschränkungen verwendet werden (RJ12, alle 6 Pins müssen belegt sein). Mit diesen Komponenten ist auch ein sehr preiswerter Selbstbau möglich. Die PIN Belegung siehe weiter unten.

Zusätzlich zu dem LocoNet-Datensignal wird im Kabel auch noch ein DCC- (Booster-) Signal mitgeführt. Somit lassen sich alle Komponenten, vom Booster über den Gleisbesetzmelder bis zum Handregler über die selben Kabel, Steckverbinder und Buchsen „parallel“ betreiben und erfordern auch an der Zentrale keine extra Buchsen oder Klemmen. Über den im Kabel mitgeführten DCC-Bus lassen sich auch Kleinverbraucher wie Handregler versorgen. Dies macht die Verkabelung einfach und übersichtlich und es müssen nicht mehrere Sorten von Verbindungskabel vorgehalten werden. Die Kabel sind verpolungssicher. Bei mehreren Buchsen ist es meist egal wo angeschlossen wird, da diese Buchsen elektrisch in der Regel parallel geschaltet sind.

Die Netzarchitektur ist bei LocoNet ein sogenanntes „Peer to Peer“-Netzwerk, wie vom Internet bekannt. Beim Peer-to-Peer-Verfahren, sind alle Teilnehmer gleichberechtigt und melden sich bei Ereignissen selbständig auf dem Bus. Dies verringert unnötigen Datenverkehr auf dem Bus. Spätestens mit der Anbindung eines Computers ans LocoNet sind weitere Möglichkeiten offen.

Das LocoNet gehört zu den schnellsten verfügbaren Systembussen, vergleicht man die tatsächlich verfügbaren etablierten Alternativen. Da alle Busteilnehmer gleichberechtigt sind, ist es technisch möglich, ein LocoNet auch ohne Digitalzentrale zu betreiben. Möglich ist dies beispielsweise mit dem „Loco Buffer 2“, der als Interface zwischen PC und LocoNet auch die notwendige Busterminierung zur Verfügung stellen kann. Diese Buffer ist einmal pro LocoNet erforderlich und normalerweise in der Zentrale untergebracht. So lassen sich LocoNet-Komponenten wie Gleisbesetztmelder auch ohne entsprechende Zentrale nutzen.
loconet-bus     loconet
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Bei der Bewschreibung von Loconet sollten auch die Kosten gegenüber anderen Bussystemen verglichen werden. LocoNet ist dabei mit das kostengünstigste Bussystem. Fertig konfektionierte Verbindungskabel mit > 5 m sind für unter einen Euro zu bekommen. Das schafft kein anderes Bussystem.

Die Anschlussbelegung

Dieselben Loconet Stecker und Buchsen werden auch von Roco, Lenz und NCE eingesetzt, leider mit abweichender Belegung. Das Loconet-Signal und Masse sind jeweils doppelt vorhanden; dies verdoppelt den Leitungsquerschnitt. Die Signale sind spiegelsymmetrisch angeordnet, so dass die Orientierung (Polung) des Kabels keinen Einfluss hat. Digitrax hat im Loconet-Kabel die Masseleitungen zwischen dem Loconet-Signal und den Railsync-(DCC-) Leitungen angeordnet. Dadurch wird ein Übersprechen zwischen diesen beiden Bussen minimiert. Pin 2 ist mit 5 parallelgeschaltet, ebenso 3 mit 4.

loconet-Anschluss
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Weitere Infos können hier aufgerufen werden: ---> LokoNet-Protokoll



Der CAN-Bus

Der CAN-Bus wird unter anderem von Zimo verwendet. Allerdings kommt dieser aus der Industrie und wird z.B. in der Autoindustrie verwendet. Der CAN-Bus ein ausgereiftes und robustes System. An den CAN-Bus können ZIMO Rückmelder, Dekoder etc. angeschlossen werden. Aber auch ein PC kann hier angeschlossen werden.

CAN Bus
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Weitere Infos können hier aufgerufen werden: ---> Steckerbelegung des CAN-Bus



Der RS-Bus

Der RS-Bus wird von der Firma Lenz für sein Lenz-Digitalsystem verwendet. Ausgeschreiben lautet er RS485-Bus. Es handelt sich um eine 2-Draht Anbindung, die mit Strom-Impulsen die Informationen überträgt. Die Rückmelde-Modulen müssen hierfür mit eindeutigen Adressen versehen werden, es sind maximal 128 Module mit jeweils 8 Eingänge (= 1024 Melder-Eingänge) möglich. Der RS-Bus ist ein reiner Meldebus.

Die RS485-Schnittstelle ist - analog zur RS422-Schnittstelle - für serielle Hochgeschwindigkeits-Datenübertragungen über große Entfernungen entwickelt worden. Im Bereich der industriellen Automatisierung ist die RS485-Schnittstelle immer noch sehr stark verbreitet und wird mittleweile durch die Ethernet-basierende Schnittstellen verdrängt.

Der RS485-2-Draht-Bus besteht aus einem Buskabel mit zwei Adern. Teilnehmer werden an dieses Kabel angeschlossen. Der Vorteil der 2-Draht-Technik liegt im wesentlichen in der Multimaster-Fähigkeit. Dabei kann jeder Teilnehmer mit einem anderen Teilnehmer Daten austauschen kann. Beim 2-Draht-Bus steht grundsätzlich nur ein Übertragungsweg zur Verfügung. Erst nach Beendigung der Meldung können z.B. Meldungen anderer Teilnehmer erfolgen.

RS-Bus
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Der I2C-Bus

Der I2C-Bus ist ein Märklin Gerätebus, über den rechts bzw. links an die Central-Unit die verschiedenen Erweiterungen (Keyboard, Memory, Interface usw.) angesteckt werden. Die Intellibox besitzt diesen Bus ebenfalls. ESU bietet den Funk-Handregler Mobile-Control für diese Schnittstelle an.

RS-Bus
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Der Maus-Bus

Der Maus-Bus findet u.a. bei Roco/Fleischmann, LGB (Märklin), Uhlenbrock etc. Verwendung. Er ist ein vereinfachter X-Bus, an dem die Roco Lokmaus angeschlossen werden kann.

Bei der Buchse handelt es sich um eine RJ12-Buchse wie beim Internet bzw. Telefon. Die Belegung sieht folgendermaßen aus:

1 = Datenkabel
2 = Masse
3 = X-Bus
4 = X-Bus
5 = Spannung (12 Volt)
6 = Datenmasse

mausbus-Bus
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Der S88-Bus

Diser Bus wird u.a verwendet bei Märklin, Uhlenbrock, ESU, LDT, Tams etc.

Der S88 ist sehr einfach aufgebaut. Er wird nur für Rückmeldungen verwendet. Die Rückmeldemodule müssen in einer Reihe verdrahtet werden. Abzweigungen sind eigentlich nicht möglich. Die Ansprüche an den S88 sind gering, da kein Prozessor benötigt wird. Jedes Modul kann 16 Eingänge einlesen. Die Einzelnen Module haben keine Adresse oder ähnliches, sondern werden einfach durch ihre Reihenfolge durchnummeriert. Wenn jedoch Änderungen eintreten durch das Einfügen eines Moduls in die S88-Kette wird es kompliziert, da dann sich die Reihenfolge aller darauffolgender Module ändert.

Da es sich um den "Märklin-Standard Rückmelde-Bus" handelt und die Module auch von anderen Herstellern angeboten werden, wird dieser Bus von vielen Zentralen unterstützt.

S88-Bus
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Weitere Infos können hier aufgerufen werden:

---> bei Märklin

---> bei Märklin-Technik


Der Xpressnet-Bus

Der Xpressnet-Bus ist ein Lenz Bus. Er wird u.a auch von Roco für seine Multimaus verwendet. Mit Xpressnet lassen sich Eingabegeräte, PC-Interfaces und Schaltdecoder bzw. Rückmelder verbinden. Das XpressNet ist ein von Lenz Elektronik entwickeltes Netzwerk, das sowohl für Industrie und Privatpersonen frei zugänglich ist. Die Übertragung erfolgt mit RS485.

Xpressnet kann 31 Busteilnehmer ansprechen. Xpressnet kann 1024 verschiedene Zubehördekoder ansprechen.

Bei Xpressnet kann man die Eigenschaften einer Lok (also Fahrstufe und max. Fahrstufenzahl, Licht und Funktionen) von der Zentrale abfragen.

Die Stecker entsprechen dem RJ12 -Standard.

Xpressnet
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Weitere Infos können hier aufgerufen werden:

---> XpressNet-Infos

---> XpressNet - Beschreibung

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Der Computer und die Modelleisenbahn


Für manche Modellbahner ist das Steuern der Modellbahn über den PC das einzig wahre.
Nun mit einem PC lassen sich auch nahezu alle Aufgaben einer Modellbahnsteuerung bewältigen:
- das Fahren der Lokomotiven
- das Schalten von Weichenstrassen mit der entsprechenden optischen Anzeige der Fahrstrasse,
- die Stellung der Signale auf dem Monitor sind zu sehen
- einen halb- oder vollautomatischen Ablauf ist möglich
- eine zuverlässige Blockstreckensteuerung und -überwachung ist durchführbar

Damit der PC und die Loks "kommunizieren" können, benötigt man eine Digitale-Zentrale, die über ein Interface (Kabelverbindung) mit dem PC verbunden wird.
Software zur Modellbahnsteuerung gibt es mittlerweile viele am Markt. Wer selbst programmiert ist natürlich im Vorteil, da er die Software auf seine Bedürfnisse auslegen kann.
Eine Modellbahn kann aber auch ohne Digital-Zentrale über einen PC gesteuert werden. Dafür wird nur ein Booster, welcher die digitale Befehle des PCs verstärkt und auf das Gleis legt, benötigt.
Hierzu wird aber dann DDW = DigitalDirect for Windows oder DDL = DigitalDirect for Linux benötigt
Da der Booster nicht die Aufgaben einer Zentrale ersetzen kann, muss der PC die korrekte Signallage liefern. Die Programmierung ist für einen Laien nicht einfach und erfordert schon einiges an Fachwissen. Im Internet können Interessierte DDW-Server herunterladen und kostenlos installieren (http://home.snafu.de/mgrafe/)

Das DDW läuft aber nicht so stabil wie eine der etablierten Zentralen. Das liegt aber am Betriebssystem Windows.

Für die meisten Modellbahner dürfte aber, wenn überhaupt, eine PC-Steuerung nur mit einer Digitalen Zentralstation in Frage kommen. Deshalb nachstehend das Grundprinzip einer derartigen "Verkabelung":

PC-Steuerung     PC-Steuerung
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Möglichkeiten der digitalen Steuerung


Wir wir bereits aufgrund unserer bisherigen Erkenntnisse wissen, sind die Möglichkeiten, die uns eine digitale Modellbahnsteuerung eröffnet eigentlich unbegrenzt. Bevor wir mit dem Aufsatz abschließen wollen wir uns noch ein wenig mit erweiterten Möglichkeiten der digitalen Modellbahnsteuerung befassen.

Fahrbetrieb mit Blockstrecken
Der einfachste Fall für eine Blockstreckensteuerung besteht darin, dass auf einem Gleisoval zwei oder mehr Züge hintereinander herfahren.

Ein weiterer anspruchsvollerer Einsatzbereich für den Digitalbetrieb ist eine Blocksteuerung. Unter Blocksteuerung ist folgendes zu verstehen:
Wenn Züge über Weichenstraßen zum vorgesehenen Haltepunkt (Bahnhofsgleis) fahren und dort sicher ankommen sollen (ohne Unfälle mit anderen Zügen) und dies noch bei kreuzendem Zugverkehr wird eine Blocksteuerung benötigt.

Wie realisiert man nun so eine Blocksteuerung?

Gleisplan
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Als erstes ist ein Gleisplan erforderlich (siehe obiges Bild). Jeder Gleisplan enthält abzweigfreie Strecken, Weichen und eine ganze Reihe Signale. Alle Signale sollen auf „Halt“ stehen. Im abgebildeten Gleisbild steht ein Zug vor Signal 1, der beispielsweise nach Signal 2 fahren soll. Um dort hinzugelangen, muss er mehrere Weichen und Strecken überfahren.

Vorab sind nun zuerst alle Strecken (=Streckenblock) und Weichen (=Weichenblock) fortlaufend zu nummerieren. So kann man genau ermitteln, wo der Zug steht, nämlich in Block 11, und über welche Blöcke der Zug fahren muss, um zum Signal 2 zu kommen. Im vorliegenden Fall sind es die Blöcke 6, 5, und 3. Diese Blöcke bilden zusammen eine Blockstrecke (=Abstand zwischen zwei Signalen). Eine Blockstrecke besteht im Normalfall aus mehreren Strecken- und Weichenblöcken. Bevor unser Zug freie Fahrt erhält, muss er erst einmal diese Blockstrecke mit allen ihren Blöcken anfordern. Dies wird mit einem Befehl an die Zentralstation - sofern die dafür eingerichtet ist - oder zweckmäßiger mit einem Computerprogramm vorgenommen. Nun laufen drei Dinge ab:
    • der Computer oder die Zentralstation prüft, ob alle angeforderten Blöcke (= deren Zahlenwerte) frei sind. Das heißt, er prüft, ob kein anderer Zug noch einen der Blöcke für sich beansprucht,
    • wenn alle Blöcke der angeforderten Blockstrecke frei sind, werden vom Computer diese Blöcke für unseren Zug reserviert und alle Weichen zum Signal 2 richtig gestellt
    • jetzt erst bekommt unser Zug freie Fahrt bis zum Signal 2, indem der Computer Signal 1 auf „Fahrt“ stellt.

    Sobald unser Zug mit dem letzten Wagen einen Block verlassen hat, meldet er diesen Block frei (z.B. Block 11 usw.) und stellt hinter sich Signal 1 wieder auf „Halt“. Die frei gemeldeten Blöcke stehen nunmehr den anderen Zügen wieder zur Verfügung. Bei Signal 2 beginnt dann der gleiche Vorgang für die Blockstrecke bis Signal 3. Die Blockstrecke von Signal 1 nach Signal 2 wird als Richtungsblockstrecke, oder kurz als Richtungsblock bezeichnet, weil er die Richtung vorgibt, in die der Zug fahren soll. Wollte z.B. unser Zug nicht nach Signal 2, sondern nach Signal 7 fahren, so müßte er einen anderen, vorab definierten Richtungsblock anfordern, da dieser ja andere Strecken- und Weichenblöcke enthält und auch andere Weichenschaltungen erfordert. Theoretisch ist für jede mögliche Richtung ein separater Richtungsblock zu definieren. In der Praxis wird man aber nur die definieren, die auch tatsächlich von den Zügen gefahren werden. Um weiterhin die Blockanzahl niedrig zu halten, wird man nicht jede Weiche als Block definieren müssen und zum anderen mehrere Weichen zu einem sogenannten Sicherungsblock zusammenfassen (z.B. Block 9). Bei richtiger Auswahl wird dadurch trotz dichten Zugverkehrs die Sicherheit nicht gefährdet. Wichtig ist das einmalige, korrekte Festlegen aller Strecken-, Weichen- und Sicherungsblöcke, sowie der Richtungsblöcke mit den zugehörigen Schaltungen und der stete Wechsel von Anfordern und Freimelden durch die Züge. Zum besseren Verständnis ist weiterhin wichtig: Die Festlegung der einzelnen Blöcke ist nur eine Art Ordnungsmodell, es gibt also keinerlei elektrische Trennungen zwischen den Blöcken. Der PC kennt nur die Zahlenwerte der Blöcke, vergleicht diese, verteilt freie Zahlen auf Anforderung an eine Lok und gibt sie nicht eher für andere Loks frei, bis die erste Lok sie freigemeldet hat.

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Hinweis:
Für die Erstellung dieser Seite wurden Textauszüge mit freundlicher Genehmigung von www.1zu160.net zur Verfügung gestellt.
Wir haben mit unseren Ausführungen versucht, euch einen Einblick in die digitale Modellbahntechnik zu geben. Weitergehende, vertiefte Informationen könnt ihr aus der entsprechenden Fachliteratur bekommen.

gez. hpw-modellbahn


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