Forum: Offtopic Digitaler Fahrtregler für analoge Modellbahn


von Thomas S. (s-thomas)


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Hallo!

Durch mehrere Google-Suchen bin ich bereits auf dieses Forum aufmerksam 
geworden und stets halfen mir die sehr informativen Beiträge weiter.

Nun zu meinem Problem:

Ich restauriere zur Zeit eine ca. 50 Jahre alte analoge Modelleisenbahn. 
Dabei möchte ich aber nicht die üblichen Schalter und Transformatoren 
verwenden, sondern die Anlage über die GPIO-Pins des RaspberryPi 
steuern.

Die Weichensteuerung mit Relais dürfte kein Problem darstellen. 
Allerdings bereitet mir derzeit der Fahrregler Kopfschmerzen. Da ich 
auch nach langer Recherche nicht fündig geworden bin, möchte ich nun 
fragen, ob es Transformatoren gibt, die über zwei Steuer-Pins verfügen, 
mit denen man, je nachdem welcher der beiden Pins ein Signal bekommt, 
mehr bzw. weniger Spannung ausgeben. (Auch für andere Lösungsvorschläge 
bin ich offen.)

Bitte berücksichtigt, dass ich mich mit Elektronik noch nicht sehr gut 
auskenne (Vater ist jedoch Elektroinstallateur - gewisse Grundkenntnisse 
sind vorhanden).

Im Vorraus schon vielen Dank für eure Bemühungen.

MfG

Thomas

von Roland E. (roland0815)


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Ja, es gibt fernsteuerbare Labornetzteile. Die gehen per USB oder USART.

von Thomas S. (s-thomas)


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Danke für die schnelle und wahrscheinlich sehr hilfreiche Antwort.

von Frank E. (Firma: Q3) (qualidat)


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Ähm ... wenn du schon die Modellbahn modernisieren möchtest, dann mach 
das "richtig" und nicht wie anno Dunnemals über den Strom auf den 
Schienen.

Bei modernen Modellbahnen ist quasi immer Strom auf den Schienen. Die 
Steuerung erfolgt über aufmodulierte Impulse (ähnlich Powerline - 
Netzwerk auf dem Stromnetz). Diese Signale kann ein Chip in der Lok aus 
dem Strom herausfiltern, ihren Inhalt decodieren und entsprechen den 
Motor oder die Beleuchtung steuern.

Hinzu kommt, dass die Chips in der Lok jeweils eine eigene Adresse 
besitzen und somit nur auf die Signale hören, die für sie bestimmt sind. 
Damit wird es z.B. möglich, dass zwei Loks auf dem gleichen Gleis 
unterschiedlich schnell, oder gar entgegengesetzt fahren - wie in der 
Wirklichkeit. Kostet um die 20 Euro ...

Beispiel: 
http://www.ebay.de/itm/Viessmann-5245-H0-Lokdecoder-Schnittstellenstecker-8-polig-NEM652-Susi-NEU-OVP-/161898994963?hash=item25b1ee9d13:g:ojYAAOSwys5WV00M


"RRailCom-fähiger kompakter Multiprotokoll-Lokdecoder für DC, DCC (2- 
und 4-stellige Adressen) und Märklin-Motorola (alt/neu) mit 
automatischer Formaterkennung. Einstellbare Mindest- und 
Höchstgeschwindigkeiten sowie eine frei programmierbare 
Fahrstufentabelle (28 Stufen), einstellbare hochfrequente Lastregelung, 
auch für Glockenankermotore geeignet, mit 14, 28 und 128 Fahrstufen, 
zzgl. Rangiergang. Motorstrom 1A dauernd, 1,8 A max., 2 
richtungsabhängige dimmbare Lichtausgänge, 2 Funktionsausgänge mit 
folgenden Funktionalitäten: Funktionsmapping (frei programmierbare 
Funktionstastenzuordnung), Dimmen, Blinken, Timerfunktion für 
Entkuppler. Die Gesamtbelastbarkeit der Funktionsausgänge beträgt 500 
mA, die sich beliebig auf die Ausgänge verteilen dürfen. Alle Ausgänge 
sind überlastgeschützt, der Decoder ist zusätzlich gegen Überhitzung 
gesichert. Er verfügt über eine SUSI-Schnittstelle sowie einen Anschluss 
für Energiespeicher, jeweils auf Lötpads. Mit 8-poligem 
Schnittstellenstecker nach NEM652.
Maße: ca. 25 x 15,4 x 3,3 mm."

: Bearbeitet durch User
von Roland E. (roland0815)


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Der OP hatte ausdrücklich nach Analogtechnik gefragt. Wohl auch, weil 
der Umbau (vor allem) von Alteisen auf Dekoder nicht trivial und sehr 
filigran ist.

Und ja, die besagten Netzteile kosten viel Geld. Wahrscheinlich mehr als 
eine Digitalumrüstung. Kommt auf die Anzahl der Loks an.

Wenn es wirklich nur über GPIOs gehen soll, tun es auch ein 
Schaltnetzteil mit div Aushängen, einige Brems- und Anfahrbausteine und 
eine riesige Relaismatrix. Da werden an GPIO pro Abschaltabschnitt 
Richtunng, Spannung ( je nach bereitgestellte Anzahl an Ebenen) und ggf 
Sonderfunktionen notwendig.

Ach ja, mit Märklin Dreischienenbahn geht das gar nicht, die braucht 
Wechselstrom.

: Bearbeitet durch User
von Route_66 H. (route_66)


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Hallo!
Es gibt Fahrtregler z.B. im RC-Car-Bereich. Die werden mit Servoimpulsen 
gesteuert und es kann vor- und rückwärts gefahren werden.

von Roland E. (roland0815)


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Die Idee an sich ist gut, scheiter jedoch an:
Der Vielzahl der völlig verschiedenen Modellbahnmotoren selbst in 
Modellen eines Herstellers.

Einen RC-Fahrtregler verhält sich wie eine geregelte Stromquelle und man 
stimmt ihn sehr genau auf den entsprechenden Motor ab.
Modellbahnmotoren der grauen Vorzeit werden aber über die Spannung 
gesteuert, weil die Stromaunahme der Motoren völlig verschieden ist. 
Auch Zusatzverbraucher wie Licht/Ton/Dampfgenerator würden das 
Regelverhalten des RC-Fahrtreglers erheblich stören.

Mal ganz davon abgesehen, dass auch der RC-Regler bei 
Märlin-Dreischienenbahn generell nicht funktioniert.

Was naürlich auch geht: einen Servo an den alten Trafo bauen und per 
RasPi steuern.

von Thomas S. (s-thomas)


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Vielen Dank für die Ratschläge. Ich werde es mal mit dem Schaltnetzteil 
und den Relais probieren. Die Bahn ist eine alte Fleischmann-Anlage, die 
in einem ehemaligen Spielwarengeschäft als Musteranlage aufgebaut war, 
keine Märklin-Dreischienenbahn (die liegt noch auf dem Dachboden).

von Timm T. (Gast)


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H-Brücke

Wenn eine Lok:
 - H-Brücke auf die Schienen.

Wenn mehrere Loks:
 - mehrere H-Brücken in Zuschaltung (nur das Gleis, auf welchem die Lok 
steht bekommt die zur Lok gehörende H-Brücke aufgeschaltet), mehrere 
Loks gleichzeitig möglich, hoher Schaltaufwand

 - mehrere H-Brücken in Abschnitten (jede H-Brücke übernimmt einen Teil 
des Gleisbildes (Bahnhof, Strecke, nächster Bahnhof)), mehrere Loks 
gleichzeitig nur auf getrennten Teilen möglich, im Bahnhof stehen 
unbenutzte Loks auf abgeschalteten Gleisabschnitten, Übergabe zwischen 
den einzelnen Abschnitten muß geregelt werden

Es wird ja wohl für den Raspi eine H-Brücken-Erweiterung geben, die 1-2A 
und 12-20V (abhängig von der Spur) kann.

Wenn sehr viele Loks:
 - Digital, vorzugsweise DCC

Digital ist toll, aber der Aufwand für den Umbau der Loks ist nicht zu 
unterschätzen. Dafür braucht man außer an Kehrschleifen oder 
Gleisdreiecken keine Trenngleise mehr, kann problemlos Mehrfachtraktion 
fahren, hat dauerhaft Lok- und Wagenbeleuchtung auch bei stehenden 
Zügen.

von Roland E. (roland0815)


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Um Magnetartikel zu schalten braucht es nicht zwingend 16V~. Das kann 
auch mit 14V DC passieren. 14V bekommt man, wenn das 12V Netzteil auf V 
Max justiert. Die besseren haben ein Poti dafür.

von Route_66 H. (route_66)


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Thomas S. schrieb:
> Ich restauriere zur Zeit eine ca. 50 Jahre alte analoge Modelleisenbahn.
> Dabei möchte ich aber nicht die üblichen Schalter und Transformatoren
> verwenden, sondern die Anlage über die GPIO-Pins des RaspberryPi
> steuern.

Das ist wie: ich will Schwimmen gehen, aber nicht nass werden.

Wenn du die Anlage analog restaurieren willst, dann hat dort ein RasPi 
nichts zu suchen. Alles in den Stand von 19.. versetzen und nie wieder 
einschalten!

Wenn der RasPi das Alles steuern soll, dann ist die Modernisierung 
(Umrüstung auf Digital) das einzig Sinnvolle, Vernünftige, Preiswerte, 
Zukunftsfähige und Einfache!

Loks mit einem Decoder auszustatten ist manchmal kniffelig. Wer das aber 
mit seinen dicken Fingern und blinden Augen nicht schafft, der soll 
einfach zu Modelleisenbahnausstellungen gehen, und nicht selber basteln.

von Roland E. (roland0815)


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Das man eine analoge MoBa nicht digital steuern kann ist quatsch. PC- 
Steuerungen für Ausstellungen sind schon so alt wie PCs.

Richtig, man braucht ein PC-fähiges äquivalent zum guten alten 
Stellpult. Und wenn da ein Elektriker im Haus wohnt, sind Relais 
vertraute Technik.

von Thomas Z. (thomas_z41)


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Es gibt noch eine "frickel Lösung": nimm einen Servo verbinde ihn 
irgendwie mit dem Regler deines Netzteils, und dann steuerst du den 
Servo über den Raspberry an.
Man kann mit dem Setup allerdings nicht mehr "voll aufdrehen" da die 
meisten Servos nur 180° Stellweg haben und die Netzteile meist 270°...

von Richard H. (richard_h27)


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Thomas Z. schrieb:
> Es gibt noch eine "frickel Lösung": nimm einen Servo verbinde ihn
> irgendwie mit dem Regler deines Netzteils, und dann steuerst du den
> Servo über den Raspberry an.
> Man kann mit dem Setup allerdings nicht mehr "voll aufdrehen" da die
> meisten Servos nur 180° Stellweg haben und die Netzteile meist 270°...

Dann frickelt man halt noch eine Zahnradübersetzung 3:2.

Grüße
Richard

von Thomas S. (s-thomas)


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Nochmals vielen Dank für die zahlreichen Ratschläge. Wir werden es mit 
dem H-Tronic Schaltnetzteilmodul 190051 (Datenblatt: 
http://www.produktinfo.conrad.com/datenblaetter/175000-199999/190051-an-01-de-Schaltnetzteil_Baustein.pdf) 
und diversen Relais probieren.

von Marcus H. (Firma: www.harerod.de) (lungfish) Benutzerseite


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Vielleicht habe ich was überlesen, aber:
Welcher Hersteller, welche Spur?
Ggf. was für Loks?

von Frank M. (ukw) (Moderator) Benutzerseite


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Thomas S. schrieb:
> Nochmals vielen Dank für die zahlreichen Ratschläge. Wir werden es mit
> dem H-Tronic Schaltnetzteilmodul 190051 (Datenblatt:
> 
http://www.produktinfo.conrad.com/datenblaetter/175000-199999/190051-an-01-de-Schaltnetzteil_Baustein.pdf)
> und diversen Relais probieren.

Verstehe ich nicht. Dieses Netzteil kann man meines Erachtens nicht 
stufenlos regeln, sondern lediglich auf diskrete Werte einstellen. 
Reicht Dir das schon?

von Timm T. (Gast)


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Thomas S. schrieb:
> Nochmals vielen Dank für die zahlreichen Ratschläge. Wir werden es mit
> dem H-Tronic Schaltnetzteilmodul 190051 (Datenblatt:

Das Netzteil kann nicht unter 3V. Die Spannungen werden über einen 
Widerstandsteiler eingestellt. Man kann den Teiler durch ein Poti 
ersetzen (hab damit ein kleines einstellbares Netzteil für die Werkstatt 
gebaut), aber das Poti mußt Du auch wieder steuern. Der Kühlkörper ist 
für die 1.5A im Dauerbetrieb etwas knapp bemessen. Die 
Richtungsumschaltung mußt Du über ein Relais machen.

Nimm eine H-Brücke!

Über was für eine Spurweite reden wir eigentlich?

von Christoph db1uq K. (christoph_kessler)


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Das wäre auch meine erste Frage gewesen, Märklin Wechselstrom oder "Rest 
der Welt" Gleichstrom. Also Fleischmann, das ist vermutlich Gleichstrom.

Für Märklin wäre die Stellmotor-Lösung das einfachste gewesen. 
Steuerbare Gleichstrom-Netzteile gibt es eher fertig zu kaufen.Sind aber 
teuer.

https://www.google.de/?gws_rd=ssl#q=raspi+dc+motor
da kommen ein paar H-Brücken für den Raspi, das ist wie schon 
geschrieben wurde die einfachste Möglichkeit.
z.B.: 
http://www.instructables.com/id/Raspberry-PI-L298N-Dual-H-Bridge-DC-Motor/

: Bearbeitet durch User
von Roland E. (roland0815)


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Einfach mal oben lesen: Fleischmann HO.

Anfahrbausteine existieren.

von Marcus H. (Firma: www.harerod.de) (lungfish) Benutzerseite


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Roland E. schrieb:
> Einfach mal oben lesen: Fleischmann HO.
> Anfahrbausteine existieren.

Danke!
Ist ja im siebten Post gemein versteckt und die neue Brille liegt noch 
beim Optiker.

: Bearbeitet durch User
von Thomas S. (s-thomas)


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Vielen Dank nochmals für den Hinweis mit der H-Brücke.
Damit habe ich leider keinerlei Erfahrung.

Welche Brücke wäre für mein vorhaben am besten geeignet?

Die Anlage wurde bisher mit einem alten Fahrregler mit 14 V DC 
betrieben. Grundsätzlich bin ich für alle Vorschläge offen. Die Anlage 
muss nicht unbedingt vorbildgetreu funktionieren.

von Mein grosses V. (vorbild)


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Thomas S. schrieb:
> Welche Brücke wäre für mein vorhaben am besten geeignet?

In meinen Digital-Boostern verwende ich den L6203.

Gugel mal nach Digtal-Booster-Schaltungen. Dafür findest du Beispiele, 
die mit H-Brücken realisiert sind. Das sind einfach nur Verstärker. Der 
verstärkt alles, was er bekommt, auch DC. Da muß nicht zwangsläufig das 
Signal von einer Digitalzentrale draufgegeben werden. Das evtl. 
vorhandene Geraffel für die Signalüberwachung muß man natürlich 
weglassen.

Dann würde ich mit den Fleischmann-Loks austesten, mit welcher 
PWM-Frequenz die am besten fahren. Manchmal sind 100Hz gut, manchmal ein 
paar KHz.

Einen "PMW-Trafo" gab es in den 80ern von Roco. Sowas liesse sich mit 
einem Raspi und einem einfachen Booster auch realisieren.

Eine einfache Möglichkeit wäre ein Netzteil mit 0-5V-Steuereingang. 
Sowas gibt es von Meanwell. Laut Datenblatt können diese von 5V-Umax 
gesteuert werden. Tatsächlich funktionieren sie von 0-Umax. Die sollten 
in der für deine Anwendung sinnvollen Leistungsklasse deutlich <100€ 
kosten.

PWM-Ausgang vom Paspi, Pegelwandler auf 5V, mit RC glätten, anschliessen 
und du hast fertig.

: Bearbeitet durch User
von Timm T. (Gast)


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Mein grosses V. schrieb:
> Laut Datenblatt können diese von 5V-Umax
> gesteuert werden. Tatsächlich funktionieren sie von 0-Umax.

Vorsicht, es gibt eine Herstellerwarnung für einige dieser Netzteile, 
sie nicht unter 30% Maximalspannung (4V bei 12V Netzteil) zu betreiben, 
weil sonst ein primärseitiger Elko hochgehen kann.

Thomas S. schrieb:
> Die Anlage wurde bisher mit einem alten Fahrregler mit 14 V DC
> betrieben. Grundsätzlich bin ich für alle Vorschläge offen. Die Anlage
> muss nicht unbedingt vorbildgetreu funktionieren.

Du mußt Dir vor allem klarwerden, was Du mit der Anlage machen willst: 
Ausstellungsbetrieb, Spielbetrieb, alleine oder mit mehreren Leuten, mit 
Kindern*, viel selbst schalten und stellen**, den Computer machen 
lassen.

Das hängt natürlich schon erstmal von der Anlagengröße ab. Und davon, 
wie die Anlage aufgebaut ist. Ausstellungsanlage kann auch bedeuten, daß 
es zwei getrennte Gleisovale gibt, auf denen zwei Züge immer im Kreis 
fahren, einer linksrum, einer rechtsrum.

Gibts einen Bahnhof, gibts mehrere Bahnhöfe, wie sind die Gleise 
geschalten, sind Trenngleise vorhanden, sind Blockabschnitte vorgesehen, 
sind die Weichen elektrisch angeschlossen, sind es überhaupt elektrische 
Weichen (auf alten Anlagen gab es mit Bowdenzug betätigte Weichen).

Das sind so Details, von denen abhängt, wie man die Anlage am besten 
steuern kann.

*) Zum Beispiel würde ich mit meinen Kindern keine digitale Platte 
aufbauen. Digital heißt, man steckt Module zusammen (die man auch selbst 
löten kann), gibt da ein ominöses Signal drauf und es passiert was. 
Lerneffekt: gering. Analog heißt, man muß Weichen mit Schaltern 
verkabeln, Schienen mit dem Stelltrafo, Blockabschnitte über Schalter 
zuschalten. Lerneffekt: Elektrischer Stromkreis, Strom, Spannung... 
deutlich größer.

**) Es gibt Leute, die wollen jede Weiche einzeln schalten, die Züge 
selbst anfahren lassen, vorm Haltesignal selbst abbremsen. Es gibt 
Leute, die wollen eine Fahrstraße einstellen, alle Weichen und Signale 
schalten von selbst, der Zug bremst vor dem Haltesignal selbst ab. Was 
willst Du?

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