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Anlagensteuerung und -überwachung mit Loconet-Modulen

Stand: Oktober 2016

Entscheidungsgründe für Loconet

• einfacher Einbau

• sichere Datenübertragung
  

• breites Angebot an Modulen
  

• ideal kombinierbar mit Intellibox
  

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Bereits die ersten Versuche mit nur einem Rückmeldemodul Uhlenbrock 63340 (aktuell ersetzt durch 63320) zur Realisierung von 3 Blöcken im Kreisbetrieb waren überzeugend. Es gab keinerlei Aussetzer, wobei allerdings zu beachten war, dass der Loconet-Bus nicht unmittelbar parallel zur Digitalspannung liegen sollte.

Die Sache ist allerdings nicht ganz billig! Geld sparen kann man, wenn man Bausätze verwendet und die Schaltungen selbst zusammenlötet. Ich habe darauf verzichtet, weil bei meiner Anlagengröße mir die Vorteile der dezentralen Anordnung von Modulen wichtiger war, als Mehrfachfunktionen in einer Steckkarte zu bündeln und dann notwendigerweise längere Verdrahtung unter der Anlage zu haben. Ausserdem ist es von Vorteil, wenn die Module in einem Gehäuse geschützt untergebracht sind, wie z.B. bei Uhlenbrock.

Einige Lösungen sind allerdings im Preis m.E. zu hoch, so dass Alternativen betrachtet werden sollten.Im ersten Fall war das die separate Versorgung der Module, die ich über den Baustein UP5 von Digitrax gelöst hatte - zu ca der Häfte der Kosten wie mit dem derzeit entsprechenden Uhlenbrock-Baustein. Beschreibung dazu siehe weiter unten.

Handlungsbedarf kam durch eine übermäßige Erwärmung des Kühlkörpers der Intellibox auf, obwohl für alle 10 Module gemessen nur ca 190mA für die Loconet-Versorgung entnommen wurden - bei 500mA zugesichert ! Dennoch schien die Erwärmung hierin ihre Ursache zu haben. Nach separater Versorgung über UP5 eingespeist ist bei gleicher Anzahl von parallel betriebenen Lokomotiven war praktisch keine nennenswerte Erwärmung mehr zu fühlen.

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Erste Variante zur separaten Loconet Versorgung: Digitrax UP5

Das Modul UP5 ist eingentlich zum Anschluss von Fahrreglern bestimmt und hat folgende Buchsen, von vorne gesehen:

• 2 x Loconet (hinten)
• 2 x Throttle / Regler (vorn)
• 1 x Throttle / Regler (rechts)
• 1 x 12VDC (links)

Alle Berichte im Internet, die den Hinweis gaben, man sollte zur preisgünstigen Versorgung von Loconet-Modulen doch den UP5 nehmen, hüllten sich in Schweigen "wie denn nun genau" das zu machen sei.

Die original UP5-Beschreibung (englisch) sagt nur aus, dass die externe 12VDC-Versorgung zur Pufferung der "Throttle" dient. Da aber auch Throttle / Regler über den Loconet-Bus mit dem Steuergerät kommunizieren, habe ich einfach angenommen, dass dies auch für alle an einer Throttle-Buchse angeschlossenen Loconet-Module gelten muss.

Und sieh da: es funktionierte !

Ich betrieb nun das Modul UP5 wie eine Y-Netzwerk-Buchse, die die an den vorderen Throttle-Buchsen angeschlossenen weiteren Module über die externe 12VDC-Quelle versorgten. Dazu benutzte ich ein 12VDC-Steckernetzteil, mit 2A überdimensioniert, aber für ca. 10 Euro im Elektronikladen zu haben.

In US-Foren war auch eine Erklärung zu finden, warum das geht:

• eingebaute Dioden steuern, über welchen Weg versorgt wird
• fällt die Loconet-Versorgung (des Busses) unter 7VDC, so übernimmt die externe Quelle die Versorgung
• das funktioniert genauso, wenn die Loconet-Bus-Versorgung (eine Dioden-Spannung = ca. 0,7V ) kleiner ist als die Spannung der externen Versorgung. Digitrax empfiehlt eine externe Spannung von +12 bis +15 VDC

Von dem Hinweis im UP5-Manual, weitere UP5 über eine durchgeschleifte, hinten anzulötende Plusleitung zu versorgen, halte ich nichts:

• alle Rückströme der Versorgung fliessen dann unweigerlich über das Loconet-Buskabel
• besser ist es, weitere UP5-Module vollkommen parallel an die externe 12VDC-Versorgung über die seitwerts angebrachten Buchsen zu speisen.

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Die verwendete Loconet-Struktur:

• 1 x UP5 / Digitrax
• 1 x 63340 / Uhlenbrock BM
• 9 x 63320 / Uhlenbrock BM
• 2 x 63410 / Uhlenbrock Schalt
• 2 x 63240 / Uhlenbrock Booster
• 1 x 69050 / TrackControl

Stand: Dezember 2014

In den letzten Monaten gab es aber Probleme mit der Funktion des Besetztmelders 63320 / Bus-Adresse 10 am Ende des unteren Bus-Stranges:

• Rückmeldungen kamen stark verzögert
• Das Modul ging zeitweise von selbst in den Programmiermodus

Messungen am Bus ergaben, dass die Versorgungsspannung am Ende der Y-Strecken nur bei ca. 8 Volt lag. Somit gab es auf dem Bus einen Spannungsabfall von über 4 Volt! Mit einer Modulversorgung unter 9 Volt liegt die Versorgung unterhalb des spezifizierten Bereichs.

Eine Erhöung der UP5-Versorgungsspannung bis 18 VDC (!!!) ergab nur eine Erhöhung der Bus-Versorgung an den Y-Enden um 0,2 Volt.

Es waren zwei Gründe auszumachen:

1. Der einfache Aufbau des UP5 mit Schutzwiderständen in der Versorgung verursacht den erheblichen Spannungsverlust, der schon direkt am UP5-Ausgang zu messen war
2. Tatsächlich war das Modul 63320 defekt; es ließ sich auch alleine am Bus-Ausgang der IB1 nicht mehr programmieren. Ob dies nun ein "natürlicher" Tod war oder mit der Unterversorgung zusammen hängt, bleibt ungeklärt.

Mittlerweile ist ein presiwerter Verteilerbaustein bei Uhlenbrock erhältlich, Artikel-Nr. 62260. Mittels dem können bei 12 Volt Einspeisung auch ausgehende Bus-Stränge versorgt werden. Dies ist nun die aktuelle Lösung.

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Aktuelle Variante zur separaten Loconet Versorgung: Uhlenbrock Verteiler 62260

Das Modul 62260 verfügt über zwei verschiedene Bus-Linien:

• Loconet 1 mit Modulversorgung z.B. von der IB1
• Loconet 2 mit separater Modulversorgung bei Einspeisung von 12 VDC

Das Modul in den Bus eingebaut an Stelle UP5 sieht nun so aus:

Stand: Oktober 2016

Die Versorgungsspannungen an den Y-Enden des Busses weisen nun einen sehr viel geringeren Spannungsabfall auf und liegen deutlich über den laut Spezifikation geforderten 9 Volt. Daran wird auch die Verlängerung des Busses um einen Schaltbaustein 63410 ( Adresse 14 ) nichts ändern. Erreicht wird dies offenbar durch eine bessere Schaltungsauslegung innerhalb des Verteilers 62260.

Seit dem Umbau gab es keinerlei Bus-Probleme.

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Spur1 Modellbahn Steuerung mit PC

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Das Digitalsystem

Durch den Start in Spur1 war ich auf das MÄRKLIN-Motorola - System fixiert. Es war aber sehr schnell klar, das letztendlich nur eine Steuerung mit den Möglichkeiten eines PC in Frage kommt. Also bin ich ziemlich bald von MÄRKLIN-Delta auf eine UHLENBROCK Intellibox umgestiegen. Flexibilität und eingebautes PC-Interface waren ausschlaggebend - und die in Summe günstigeren Kosten.

Ausserdem kann die Intellibox im Mischbetrieb auch Komponenten anderer Digitalsysteme befehligen. Das ist vorteilhaft falls einmal andere Lokomotiven als die eigenen auf der Anlage fahren sollen.

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Die Software-Auswahl

1. Versuch
Direktsteuerung über ein PC-Programm und Booster:
Es war interessant und hat mit einem Eigenbau-Booster auch funktioniert, aber im Bereich Software für eine Gleisplandarstellung wäre das zu viel Programmierarbeit gewesen.

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2. Versuch
Einsatz von WinTrain zusammen mit der Intellibox:
Zunächst sah es so aus, als ob das die Lösung wäre - aber die Software wurde schon vor dem Anlagenaufbau nicht mehr gepflegt und ist in der Gleisplandarstellung und den Automatik-Funktionen nicht mehr zeitgemäss.

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3. Versuch
Einsatz von WinDigital zusammen mit Intellibox:
Probleme gab's hier auch reichlich (bisherige Erfahrungen sind gesondert in "Tipps und Tricks" zusammengefasst; für WinDigital werden jedoch keine neuen Tipps mehr aufgenommen), aber die Software war auf einem sehr umfangreichen Stand und lieferte ein optisch leicht erfassbares Gleisbild.
Leider wurde auch dieses Programm nicht mehr weiterentwickelt, war aber dafür als WinDigital FS früher lizenzkostenfrei.

Ein Riesenvorteil:
Die gesamte Anlage konnte in allen Funktionen simuliert werden !
Das erspart das aufwendige Testen am "lebenden Objekt" und verhindert sicherlich einiges an Schäden durch Crash-Situationen.

Ein Riesennachteil:
Die Software wird seit Jahren nicht mehr geflegt !
Bei der ersten Anwendung an der entstehenden Anlage gab es sofort wieder Probleme in der Kommunikation mit der Intellibox (Time-Out) bis zu dem Maß, wo man sich sagen muß:

• Ich habe die Schn.... voll !
• Was gibt es sonst noch am Markt ?

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4. Versuch
Nach Markt-Screening schien mir die Software TrainController für meine Bedarfe gut geeignet zu sein!

Vorteil:
Auch ohne gleich eine Lizenz kaufen zu müssen, kann man ohne Einschränkung alle Funktionen nutzen und dann für jeweils ca. 15-20 Minuten das gerade Eingegebene testen, d.h. die Anlage steuern.
Eine sehr kundenfreundliche Regelung!

Somit testete ich nun die kleinste Version "Bronze" TC7 - und war recht angetan von den Möglichkeiten.
Version "Bronze" kostete lizenziert derzeit ca. 99 Euro, was ein gutes Preis-Leistungsverhältnis war und zur Anschaffung führte. Dies allerdings nicht ganz freiwillig und etwas vorgezogen, weil das Speichern von Änderungen nur maximal an 30 Nutzungstagen freigegeben ist - und die sind schnell verbraucht !

Auch hier sind meine Erfahrungen in "TrainController Tipps & Tricks" festgehalten. Sollte ich noch auf neue Möglichkeiten stoßen, wird die Sammlung auch fortgeschrieben. Im Moment ist aber aus meinen Bedürfnissen heraus alles gesagt.

Screenshot vom Stellwerk (TrainController / Testphase):

Screenshot vom Gleisbildstellwerk (WinDigital / Planung und Simulation):

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Steuerpult für die Modellbahnsteuerung

Um im Raum und vor allen Dingen während des Aufbaus flexibel - sprich beweglich - zu sein, war von Anfang an ein Steuerpult auf Rollen geplant. Es sollte folgende Bedingungen erfüllen:

• Genug Fläche für Bedienelemente
  • Laptop
  • Mousepad
  • Digital-Zentrale
  • ein Ansteckteil an Zentrale
  • etwas Fläche für Notizzettel
• Zwischenbord für PC-Netzteil
• Rückwärtige Montagefläche für die Versorgung der Anlage
  • Transformatoren
  • Netz-Verkabelung mit Zentralschalter
  • Niederspannungverkabelung für 16VAC-Versorgung und Digitalspannungen
• Ablage für die Dokumentation
  • Anlagen-Handbuch
  • DIN A4 Ordner hochkant

Und so sieht es fertig aus:

Die gesamte Versorgung der Anlage ist wie folgt organisiert:

An die Rückwand des Pultwagens sind die Transformatoren angeschraubt. Digital versorgt werden drei Stromkreise.
Ein Transformator ist für Licht vorgesehen. Die Kabel sind in kleinen Schächten geführt, getrennt nach Netzverkabelung und Niederspannungsleitungen - so wie nach VDE gefordert.
Die Zentrale Ein/Aus-Schaltung ist Teil der handelsüblichen Steckdosenleiste. Erstaunlich ist wie klein der Power-4 - Booster ist, der somit problemlos über den Trafos Platz hat.

Die Verbindung zur Anlage erfolgt über einen vielpoligen Zentralstecker, aus dem je ein Anschlußkabel pro Stromkreis herausgeführt ist. Die Loconet-Verbindung zur Anlage wird bewußt nicht über diesen Stecker geführt, um möglichst viel Störabstand zu haben. Es ist ohnehin nur ein Flachkabel. Das Programmierkabel wird bei Bedarf an die Anlage gesteckt.
Damit gibt es nur wenige Verbindungen vom Steuerpult zur Anlage:

• ein Netzanschluß
• ein Vielpolstecker zur Anlagenversorgung
• ein Loconet-Netzwerkkabel
• ein Programmierkabel im Bedarfsfall
  

Änderung der 16 VAC - Versorgung

Die Versorgung diverser Verbraucher mit 16 VAC wie z.B.

• Loconet-Schaltmodule
• ESU Servo-Dekoder
• Weichendekoder
• Licht Signale
• Licht Strassen- und Bahnhofsbeleuchtung

brachte den Conrad-Transformator an seine Leistungsgrenze, obwohl die endgültige Ausbaustufe der Lichtverbraucher noch nicht erreicht ist. Eine Strommessung ergab bereits 1,8 Ampere. Ausserdem wurde der Transformator schon merklich warm.

Also erfolgte der Umbau auf eine leistungsstärkere Lösung. Als Trafo habe ich nicht wieder einen klassischen Modellbahntrafo gewählt, die alle überteuert sind. Ein solider 90-Watt Transformator ist bei Ebay für unter 30 Euro zu bekommen - allerdings ohne Gehäuse. Hier sollten nach dem Einbau unbedingt die Lötfahnen des 230 Volt Anschlusses vor Berührung geschützt werden (Isolierband oder Kunststoffabdeckung).

Nach dem Umbau ergibt sich folgendes Bild an der Rückseite des Steuerpultes:

Im Rahmen der Änderung wurde auch eine einfache Messmöglichkeit für den Stromverbrauch berücksichtigt, wie in der Schaltung unten zu sehen ist: ein Amperemeter (Digital Multimeter mit AC-Messbereich für den Strom) kann nun einfach zwischengeschaltet werden.

16VAC oder 18VAC ?

In den Foren wird immer wieder diskutiert, ob Transformatoren mit einer Sekundärspannung von 18VAC verwendet werden können, obwohl z.B. auf vielen Modulen 16VAC gefordert ist. Auch die Beleuchtungskomponenten sind modellbahntypisch mit 16V ausgewiesen.

Vorweg Entwarnung:

Bei mir hat mit 18V vom Conrad-Trafo nichts Schaden genommen.

Dennoch ist Vorsicht geboten:

Die 18V sind die Nennspannung - und die bezieht sich auf den Nennstrom !
18V liegt an, wenn in diesem Fall der volle zulässige Strom von 2,63A gezogen wird. Bei weniger Stromentnahme liegt die Spannung höher - und zwar teilweise erheblich !!!

Eine Vergleichsmessung verdeutlicht das Problem:

Conrad-Trafo / 52W Nennspannung 18 V Leerlaufspannung 19,6 V

Trafo Typ 38 / 90W Nennspannung 16 V Leerlaufspannung 17,9 V

Je nach Stromverbauch durch die angeschlossenen elektrischen Verbraucher liegt also fast immer eine erhöhte Spannung gegenüber der Nennspannung an.

Dies scheint auch die Modellbahnindustrie zu berücksichtigen:

• Es treten bei elektronischen Modulen erkennbar keine Schadfälle auf, zumal in den Bausteinen ohnehin eine interne Gleichrichtung und Stabilisierung stattfindet
• Ersatzbirnen im Elektronikhandel haben als Nennspannung 19 V, wenn sie für 16 V - Anwendung bestimmt sind

Es ist also "Entspannung" angesagt!

Tipp:

Birnen in Laternen und Signalen über einen Vorwiderstand versorgen ! Ich verwende 160 Ohm pro Signalbirne oder 82 Ohm bei zwei Birnen parallel, wie z.B. in Vorsignalen. Das sieht natürlicher aus und erhöht die Lebensdauer der Birnen erheblich.

Verbindung von Steuerung und Anlage

Der Anschluss der Anlage erfolgt über einen einzigen Vielpolstecker; lediglich der Loconet-Bus wird separat zugeführt.

Die Pinbelegung ist wie folgt:
(weniger Kontakte tun es auch (12 statt 30), aber dieser Stecker war noch von einer vorherigen Anlage vorhanden)

Die Aufteilung der Versorgung in drei Stromkreise orientiert sich an die Aufnahmekapazität an Lokomotiven in den Bereichen.
So wie gewählt ist kein Strang bei maximal je drei fahrenden Zügen überlastet. Die Belastung durch abgestellte Lokomotiven ist selbst bei eingeschaltetem Sound typisch jeweils unter 1/2 Ampere und stellt keine besondere zusätzliche Last dar.

Wie man die Stromaufnahme digital gesteuerter Lokomotiven messen kann, findet Ihr hier.

Stromkreis 3 ist bewußt der Intellibox direkt zugeordnet, da sich in diesem Stromkreis auch das Progammiergleis befindet. Damit gibt es bei versehentlichem Rausfahren aus dem Programmierbereich keine Probleme. Ob das auch für Stromkreise gelten würde, die über Booster versorgt werden, habe ich vorsichtshalber nicht probiert.

Hier die Stromkreisaufteilung:

Alles läuft von Anfang an ohne jegliche Störungen. Damit hat sich die gründliche Planung und solide Auslegung bewährt!

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Originale Ausstattungen umgerechnet auf 1:32

Im Rahmen der Anlagenausgestaltung gab es immer wieder folgende Probleme:
Wie groß ist das denn für Spur1 ?

Ich sammle hier die Informationen, die ich lange gesucht - und irgendwann auch gefunden - habe, um Ausstattungsteile maßstabsgerecht zu basteln.
Ich gehöre nicht zu den "Nietenzählern", aber die richtige Größe sollten die Teile schon haben.

Diese Übersicht wird fortgeschrieben, soweit ich selbst die Komponenten benötigt habe.
Download von Zeichnungen und Bilddateien ist in Vorbereitung.

Bahnfofsschild
Original: Emailleschilder 60 x 150 cm Bei breiteren Namen wurden zwei Schilder nebeneinander montiert Link auf WIKI-Seite	1:32 1,8 x 4,7 cm	Material Schild erstellt mit CorelDraw (V11) in der Schriftart "Bahnschrift" Druck auf Fotopapier und aufgeklebt auf Polystyrolplatte 1mm Conrad 297445-62 Pfosten wie für Strassenbeschilderung.	Schild Neuzustand Schild gealtert
Kupplungsabweiser für hängende Kupplungen
Original: diverse Maße nicht verfügbar, mehrere Bauformen	1:32 1,8 x 4,7 cm	Material Rechteckleiste Holz 5 x 5 mm Ein Paar Abweiser durch Diagonalschnitt sägen
Anbringung von Strassenbeschilderung
Original: VwV zu StVO Höhe Unterkante Schild: 2 m bzw 2,25 m   Seitenabstand 1,5 m jeweils bezogen auf Fahrbahnoberfläche und Rand Pfosten d = 60 - 70 mm Link zu Info VwW	1:32 6,25 cm bzw 7,0 cm 4,7 cm d = 2 mm	Material Fotodruck z.B. division.models Best.-Nr. 32101 und 32102
Geländer
Geländer aus Metallrohr Rohrdurchmesser 42 cm (rückwärts ermittelt) Höhe Handlauf  83 cm Pfostenabstand 96 cm Höhe Mittelsteg  41,5 cm	1:32 1,33 mm 2,6 cm 3,0 cm 1,3 cm	Material Kupferdraht aus Feuchtraumkabel 1,5²	Geländer gelötet, Lötstellen versäubert mit Miniflex;      in diesem Beispiel mit gebogenen Enden        Löten auf Fermacell-Platte (feuerfest)      Feinlötgerät
... wird fortgesetzt

 

 

 

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