Auf die äußere Gestaltung eines „Walk Around Control”,
also tragbaren Steuergeräts für die Modelleisenbahn, wurde schon eingegangen.
Hier soll die Rede von den „inneren Werten” eines WAC sein,
das über ein Kabel und eine Stecker–/Buchsen–Kombination
mit dem Steuergerät verbunden wird. Dies sind die Bedienungselemente für die Steuerungen,
die auf den voran gegangenen Seiten beschrieben wurde.
Abschnitte dieser Seite:
Die vorher gezeigten Fahrtregelungen haben alle den Vorteil, dass sich am letzten Zustand
nur wenig ändert, wenn die Steuereingang offen ist, und zwar solange nicht, bis sich
der Speicher–Elko selbst oder über die Basis des Eingangs–Transistors der Endstufe
entladen hat. Die Spannung am Ausgang - beziehungsweise die Impulsdauer bei der
Link zum Glossar
PWM -
wird also nur allmählich kleiner werden.
Ein Versuch mit der Gleichspannungs–Steuerung der vorherigen Seite
erbrachte, dass bei einer Startspannung von etwa 20 Volt und 4,25 Ampère Last
etwa fünf Minuten vergehen, bis die Spannung merkbar abfällt. Das heißt, Sie haben mindestens
diese Zeit, um einen Handregler abzuziehen und an einer anderen Anschlussstelle wieder einzustöpseln („hot plug”).
Nun wäre es aber wünschenswert, wenn a) automatisch erkannt werden könnte, ob ein Regler angeschlossen
ist oder nicht, und b), dass dieser sozusagen über einen „Master”–Schalter
abgeschaltet werden kann. Das macht zum Beispiel Sinn, wenn Ihr Kind eine kritische Situation
nicht erkennt, die Sie vom Stellpult aus noch auffangen können.
Wie sich gleich zeigen wird, benötigt das WAC die Elektronik–Hilfsspeisung.
Daher kann ein angeschlossenes WAC mit der Schaltung rechts erkannt werden.
Die Spannungs–Verminderung auf 10,8 V durch die zwei Dioden
tut nicht weiter weh, genügt aber, den PNP–Transistor durchzusteuern
(wenn ein Stromkreis zustande kommt), da seine Basis dann um eben 1,2 V
negativer wird als sein Emitter. Dieser Transistor (Ts) schaltet nun
ein Relais, das den Steuereingang entweder mit dem Regler oder mit den stationären Bedienungs–Elemente verbindet.
Unten links im Bild ist der Master–Schalter zu sehen: Er trennt den Regler, wodurch automatisch
auf die Station umgeschaltet wird. Sie können nun in Ruhe die Nothalt–Taste drücken,
bevor der Filius Ihr Supermodell am Prellbock zerschellen lässt.
Das Kabel des WAC sollte relativ robust sein. Eine achtpolige Leitung
(inklusive oder zusätzlich mit Abschirmung) wird genügen, um alle Aufgaben zu
erledigen. Das Kabel muss am Regler mit einer Zugentlastung befestigt werden. Geeignet ist
zum Beispiel die abgeschirmte Steuerleitung LiYCY, 8 × 0,14 mm²,
5,4 mm Durchmesser (Conrad 60 87 93).
Als Stecker–/Buchsen–Kombination bieten sich
DIN–Steckverbinder an. Es gibt sie in mehreren Ausführungen. Geeignet sind die
Typen 7 bis 9 mit 7 beziehungsweise 8 Polen (zuzüglich Abschirmung). Da die Masse sowieso zum
WAC geführt werden muss, wird hierfür die Schirmung benutzt.
Am WAC–Kabel wird der Stecker angebracht. Eine gerade Ausführung ist besser,
weil sie bei Versehen leichter abgezogen werden kann als eine abgewinkelte. Entlang Ihrer
Anlage können Sie nun in regelmäßigen Abständen Anschluss–Buchsen anbringen.
Welche Leitungen hierfür durchlaufen müssen, wird weiter unten aufgezählt.
Das WAC–Gehäuse sollte robust, idealerweise sogar trittfest sein.
Die rechts gezeigte Schaltung ist sowohl für ein WAC als auch für stationäre Bedienungselemente geeignet.
An Fs liegt bei Gleichspannungs–Regelung die volle Fahrspannung,
bei einer Impulsbreitenmodulation Versorgungsspannung (Uv, 12 VDC).
Mit dem optionalen Poti 4k7 kann die Höchstgeschwindigkeit eingestellt werden.
Ein zweipoliger Umschalter dient dazu, den Steuereingang U der Regelung wahlweise mit
dem Drehknopf–Poti 10 k oder mit den Tastern zu verbinden. Über den Anschluss
D wird an die Station zurückgemeldet, ob der Drehknopf gewählt ist.
Das ist deswegen wichtig, weil nach einem programmatischen Nothalt die Spannung über einen
aufgedrehten Drehknopf sofort wieder ansteigen würde - was zu vermeiden ist. Das ist auch
an der Nothalt–Taste NH zu erkennen: Sobald sie losgelassen wird, kann die Spannung an U wieder steigen.
Für die Drehknopf–Steuerung sind die Brems– und Beschleunigungs–Verzögerungen (hier) gleich, bei den Tastern individuell einstellbar.
Durch gleichzeitiges Drücken des Beschleunigungs–Tasters Be
und des Brems–Tasters Br würde bei abgedrehten Verzögerungs–Potis ein Kurzschluss entstehen, der mit den beiden
470 Ω–Widerständen aufgefangen wird. Genauso beziehungsweise besser tut's natürlich ein einpoliger
On–Off–On–Wippentaster.
Ein grundsätzlicher Hinweis zum Verständnis des Begriffs
„Fahrtrichtung”: Ein Zug fährt nur zufällig nach rechts oder links, denn das
hängt vom Betrachtungs–Standpunkt ab. Eine Lokomotive wird jedoch stets vorwärts
(Schlot oder Führerstand 1 vorne) oder rückwarts fahren. Das gilt auch noch dann,
wenn das Fahrzeug eine Kehrschleife durchfahren hat, was ein schönes Beispiel ist.
Denn die Lok fährt nun statt von rechts nach links von links nach rechts (oder umgedreht),
hat aber ihre Fahrtrichtung (vorwärts beziehungsweise rückwärts) nicht geändert.
Wie gleich noch bei der Fahrtrichtungs–Umpolung
zu sehen sein wird, gibt es ein Signal, wie die Fahrtrichtung ist, oder es kann
erzeugt werden. Angenommen sei, dass auf der Anlage bei einer von zwei Fahrtrichtungen
ein Signal gegen GND (Minus) bereit steht.
Diese Leitung muss auch mit dem WAC verbunden werden, da ja die Fahrtrichtung
mehr oder minder von überall geändert werden kann: durch Kehrschleifen–Schaltungen,
Umsetzautomatiken, Pendelschaltungen, von Hand an der Station oder am WAC.
Das WAC ist über den Detektor von oben mit der Elektronik–Hilfsspeisung
Uv abzüglich 1,2 V verbunden. Auf der
Fahrtrichtungs–Signalleitung liegt GND oder nichts. Mit der
Kombination aus beiden können - wie rechts gezeigt - zwei Leuchtdioden (LED) alternierend angesteuert werden.
Liegt GND an L, wird dem NPN–Transistor
der Basisstrom entzogen. Er sperrt, die linke LED wird nicht leuchten.
Die Rechte aber wohl, weil sie in Durchlass–Richtung betrieben wird. Liegt GND
nicht an, wird der Transistor durchschalten, die linke LED leuchten, die rechte aber nicht.
Einen Taster benötigen Sie mindestens noch am WAC: den zum Wechsel der
Fahrtrichtung. Wer bis hierher mitgezählt hat: Ein Pol einer achtpoligen Leitung wäre nun noch frei.
Daran kommt ein zweiter Taster, der ebenfalls einen Impuls gegen GND bereit stellen
kann, zum Beispiel zum Auslösen der Dampflok–Pfeife.
An dieser Stelle sei noch einmal eine kleiner Ausflug in die Digital–Technik erlaubt.
Mit diesen zwei Tastern lassen sich - zunächst einleuchtend - drei Zustände herstellen:
kein Taster gedrückt, Taster 1 gedrückt, Taster 2 gedrückt. Binär - also im Dualsystem (0 | 1):
0 und 0, 0 und 1, 1 und 0.
Es gibt aber auch noch einen vierten Zustand: beide Taster gedrückt (1 und 1). Diese Situation kann ausgenutzt werden, um
etwas anderes als „Fahrtrichtung ändern und gleichzeitig Pfeifen” auszulösen,
weil sie sich von den anderen unterscheidet, und damit können auf drei Leitungen
(GND, F und P) vier Zustände erzeugt werden (00, 01,
10 und 11). Im Binär–System sind das die 0, 1, 2 und 3.
Durch die Schutzdioden in der Schaltung rechts kann ein GND–Signal nicht von
obersten zum mittleren Taster oder anders herum fließen.
Diese Konstruktion wird Multiplexer genannt. Es ist die Technik, auf
n Leitungen (n hoch n) - 1 positive Informationen zu übertragen. Bei
vier Leitungen ergeben sich zum Beispiel 15 Möglichkeiten (zuzüglich der 0 auf allen Leitungen).
Normalerweise werden die Bit–Muster auf gemultiplexten Leitungen durch spezielle Chips,
„Demultiplexer” (kurz „Demuxer”), und/oder simple Logik–Schaltungen
decodiert. Dadurch wird die richtige - und nur die richtige - Information weitergeleitet.
Um die grundsätzliche Funktion eines Demultiplexers aufzuzeigen, wird hier am einfachen
2:3–Beispiel (zwei Leitungen, drei positive Informations–Typen) eine transitorisierte Eigenbau–Lösung vorgestellt.
Die Eingänge führen entweder GND oder nichts. Führt ein Eingang GND,
schaltet er einen PNP–Transistor durch, der das Signal in ein positives umwandelt.
Jedes dieser positiven Signale treibt zwei NPN–Transistoren. Die mittleren
davon sind zu einer Torschaltung (AND–Logik) gegen GND
zusammen gesetzt. Erscheint am Ausgang des Gatters GND, wird beiden äußeren
Transistoren (deren Basen über Dioden entkoppelt verbunden sind) der Basisstrom entzogen.
Die Torschaltungs–Transistoren werden eher durchschalten als die anderen, weil sie mit
8k2 höhere Basisströme bekommen als die Einzel–Transistoren mit 4k7.
Auf relativ einfache Weise wurde hier eine Leitung eingespart - und zwar nicht etwa nur
vom WAC zur Anschlussbuchse, sondern über die gesamte Anlage. Das kann durchaus
dem Gegenwert von sechs Transistoren, zehn Widerständen und zwei Dioden entsprechen.
Beim Empfänger der Funkfernsteuerung
wird ein 4 zu 1:16–Demultiplexer mit einem 4067–CMOS–IC vorgestellt.