ChRB (Christoph-Röbi-Bahn) - dritte Anlage

Zitat von egos

Wird das Bild auch über WLAN übertragen?

Ja, die Bild-Übertragung erfolgt über WLAN.

Ich bin von dieser Kamera begeistert. Sie kostet CHF 31.50, hat eine gute Bildqualität, dreht sich ferngesteuert um zwei Achsen. Die zugehörige App für das Smartphone oder Tablet ist gratis (solange man sich auf ein lokales WLAN-Netz beschränkt) und funktioniert einfach und problemlos.

Ich würde es nicht ausschliessen, dass ich am Schluss mehrere von diesen Kameras habe, um die unterirdischen Strecken zu überwachen.

Der Einsatz von Überwachungs-Kameras TP-Link TAPO C200

In der Zwischenzeit ist eine zweite Kamera dazugekommen.

Dies sind wahrscheinlich noch nicht die endgültigen Kamera-Positionen. Ich habe sie einfach mal zum Tüfteln angeschraubt. Ist so aber gar nicht so schlecht.

Das folgende Video zeigt eine Zugfahrt, die wir zum Teil mittels Kamera und Monitor (iPad) verfolgen. Das Kamera-Bild wird vor Allem am Ende der Zugfahrt benötigt, um rechtzeitig anzuhalten.

Wenn die nötige Sensorik (hier Besetzmelder) mal eingerichtet und die Steuerung fertig an die neue Anlage angepasst ist, werden die Kameras natürlich nicht mehr für Fahrt nach Sicht benötigt. Das geht dann automatisch. Die Kameras dienen dann der routinemässigen Überwachung auf den unterirdischen Strecken. Da die Kameras auch alles, was sie sehen, aufzeichnen können, werden sie vielleicht bei Unfällen als eine Art "Black Box" wie bei den Flugzeugen eingesetzt werden können (Beweismaterial für die SUST).

Am heutigen Bauabend habe ich bei der oberen Wendeschleife Gleise verlegt und zum grossen Teil verlötet:

Christoph hat weiter an der Landschaft von St. Christoph Bad gearbeitet.

Die Kartoffeln sind schon bald reif.

Realisierung der Besetzmelder

Als Basis für diesen Beitrag möchte ich nochmals auf das aktuelle Steuerungs-Diagramm hinweisen:

Man sieht hier eigentlich drei Systeme: Oben das übergeordnete Steuerungs-System Amorocos, links die DCC-Zentrale zum Fahren und Mitte bis rechts das Sturzibus-Digital-System zum Schalten und Melden. Beim Letztgenannten sind die Besetztmelde-Module (obwohl hier blau eingezeichnet) noch nicht realisiert. Um diese geht es in diesem Beitrag.

Eine Eigenheit der ChRB gilt es in diesem Beitrag zu beachten: Obwohl wir Zweileiter-Gleise benutzen und obwohl wir in der Regel DC-Fahrzeuge einsetzen, ist das nicht wirklich eine DC-Anlage. Wir fahren nämlich mit Mittelleiter wie die AC-Bahner, mit dem Unterschied dass bei uns der Mittelleiter nicht unten als MiPuKo zwischen den Schienen, sondern oben über den Schienen in Form des Oberleitungs-Drahtes angebracht ist.

Die Besetzmelde-Systeme unterscheiden sich konzeptionell zwischen Zweileiter- und Dreileiter-Anlagen, wobei diese für Dreileiter-Anlagen einfacher zu realisieren sind. Durch unser Anlagen-Konzept geniessen wir diesbezüglich die Vorteile der AC-Bahner und können das Belegtmelde-System so realisieren wie diese. Dies setzt allerdings voraus, dass wir die Achsen der Fahrzeuge leitend machen, wie es auch bei den AC-Bahnern schon von Haus aus der Fall ist.

Konkret heisst das, dass wir in den Bereichen wo Besetzmelder zum Einsatz kommen eine der beiden Schienen über eine gewisse Strecke (typischerweise über einen Strecken-Block) durchtrennen (elektrisch isolieren). Die Stromversorgung der Züge ist über die andere Schiene, nämlich diejenige, die durchgehend elektrisch verbunden ist, immer noch gewährleistet. Der Besetzmelder legt nun auf dem isolierten (getrennten) Schienenstück eine Spannung relativ zur durchgehenden Schiene an. Wenn ein Zug in den Block (= Besetztmelde-Abschnitt) einfährt, sorgen die Achsen dafür, dass die Spannung auf dem isolierten Schienenstück auf das Potential der durchgehenden Schiene heruntergezogen wird. Der Besetzmelder stellt diesen Spannungs-Abfall fest und kann dann den Abschnitt an die übergeordneten Steuerungs-Systeme als "besetzt" melden.

So weit so gut! Ganz so einfach ist es allerdings nicht. Es sei hier nochmals erwähnt, dass das System zum Fahren (DCC) und das System zum Schalten und Melden (Sturzibus) zwei separate Systeme sind, die auch elektrisch separat geführt sind und es auch bleiben sollen. Wenn wir nun mit den Besetztmeldern (welche zum Sturzibus-System gehören) elektrisch auf die Schienen (welche zum DCC-System gehören) zugreifen wollen, können wir uns dabei widerliche elektrische Probleme einhandeln. Besonders das DCC-System zum Fahren - das liest man immer wieder - funktioniert am Besten, wenn man es sich selber überlässt und nicht elektrisch mit anderen Systemen verbindet, vor Allem nicht mit der Masse von anderen Systemen oder gar mit der Erde. Dieser Aspekt und die Vermeidung von damit verbundenen Problemen hat bei mir hohe Priorität.

Die Lösung heisst Optokoppler. Ein Optokoppler ist eine kleine, preisgünstige elektronische Komponente, welche Information zwischen zwei elektrischen Systemen überträgt, ohne sie elektrisch miteinander zu verbinden. Die geschieht mit Hilfe von Licht. Also ein typischer Optokoppler beinhaltet eine Infrarot-LED und einen Photo-Transistor, beide winzig klein und im selben Gehäuse.

Beim Bau der Besetztmelde-Module beabsichtige ich, solche Optokoppler einzusetzen. Damit isoliere ich das elektrische Signal, welches eine Spannung an die isolierte Schiene anlegt, vom Sturzibus-System und gliedere es ans DCC-System. Das ist zwar auch ein Eingriff, aber ein minimaler und mit der nötigen Vorsicht (auf jeden Fall galvanische Trennung der Speisung von anderen Systemen) müsste das unproblematisch sein.

Das folgende Bild zeigt, wie ich den Besetztmelder aufzubauen gedenke.

Der linke Teil im Optokoppler ist die IR-LED, welche die Signal-Information in Form von IR-Licht an den Photo-Transistor (rechter Teil) übermittelt.

Der Arduino-seitige Teil ist für mich klar und die Daten-Übermittlung an den Gateway und von diesem zum Amorocos ist bereits realisiert.

Was für mich noch nicht ganz klar ist, ist die Spannung UG, welche ich ans unterbrochene Gleis anlegen soll. Hier fehlt mir die Erfahrung. Theoretisch funktioniert es mit jeder DC-Spannung im Bereich von ca. 5V bis ca. 30V, sofern ich den Widerstand RG so dimensioniere, dass ca. 10 bis 20 mA durch die LED fliessen. Trotzdem: Die Wahl der geeigneten Spannung dürfte wichtig sein, da dies die Zuverlässigkeit der Besetzmeldung beeinflussen kann.

Ich habe heute von einem MoBa-Kollegen, der eine digitale 3-Leiter-Anlage mit DCC betreibt, die entsprechende Spannung zwischen den beiden Schienen messen lassen. Es waren 5V DC. Dies gibt mir einen wichtigen Anhaltspunkt über die Grössenordnung der zu wählenden Spannung.

Falls du über entsprechende Erfahrung und Fachkenntnisse verfügst, bin ich um sachdienliche Hinweise sehr froh 🙂.

Ich habe meine Schaltung - auf Empfehlung eines Stummi-Forumisten - noch etwas modifiziert.

Sie sieht so einfacher aus und ist leichter zu verstehen.

Und der grössere Vorteil: Es fliesst nur Strom durch die LED des Optokopplers, wenn der zugehörige Block besetzt ist.

Bei meiner ursprünglichen Schaltung war es umgekehrt. Das floss der Strom bei freiem Block.

Wie schon angedeutet, habe ich die elektrotechnischen und elektronischen Aspekte meines Vorhabens im Stummi-Forum zur Diskussion gestellt. Dabei habe ich interessante und wertvolle Hinweise erhalten.

Unter Anderem hat sich gezeigt, dass die Speisung mit 5V DC wahrscheinlich optimal ist.

Beim Wühlen in meiner Elektro-Kiste habe ich auch schon die richtige Stromversorgung gefunden:

So klein sie auch ist, hat sie mit einer Leistung von 10 W (5V x 2A) für den vorgesehenen Verwendungszweck ausreichend Reserven.

Heute habe ich weiter an der oberen Wendeschleife Gleis-Übergänge verlötet, verschliffen und gereinigt. Bis auf die Anschlussplatten (links zu einem kurzen geraden Stück und rechts zu einer Kurve in entgegengesetzter Richtung) sind nun die Gleise fertig. Auch die Fahrleitungs-Masten und Querträger sind wieder in Position. Demnächst werde ich auch den Fahrdraht anbringen.

Danke, Roland, das ist sehr nett von dir. Aber ich habe ja eines gefunden, das genau passt. Und kaputt gehen die Dinger ja eigentlich nicht.

Am heutigen Bauabend habe ich den Fahrdraht an der oberen Wendeschleife eingebaut:

Christoph hat weitergemacht an der Strasse und an der Bushaltestelle im Bereich der Burgruine St. Christoph Bad:

Anlagen-Beschreibung und Gleispläne

Wenn ich Anlagen-Beschreibungen von anderen Modellbahnern lese und studiere, passiert es mir immer wieder, dass ich die Übersicht über den jeweiligen Strecken-Verlauf verliere (oder noch schlimmer: gar nie erlange). Deshalb kann ich mir gut vorstellen, dass ihr als Leser des ChRB-Anlagen-Threads dem wirklichen Strecken-Verlauf nicht so gut folgen könnt. Um dem abzuhelfen, habe ich die Gleis-Pläne und das Animations-Bild aus dem Planungs-Tool SCARM mal (mit Screen-Shots) extrahiert und recht ausführlich kommentiert.

Eigentlich wäre das ja zu Beginn dieses Threads fällig gewesen. Aber doch besser spät als nie.

Für Fragen stehe ich natürlich wie immer gern zur Verfügung.

Nachtrag: Oski (egos) hat mich darauf hingewiesen, dass eine Angabe über den gewählten Massstab fehlt. Die Bilder nochmals zu editieren wird mir zu aufwändig. Aber wenn ich hier angebe, dass die Gesamtlänge des Anlagen-Tisches 8.50 Meter misst, kann man sich die wirkliche Grösse recht gut vorstellen.

Zitat von egos

Ein Massstab oder eine Massstrecke ist nicht dabei.

Ja, das fehlt. Da es recht aufwändig wäre, die Anlagen-Pläne nochmals zu editieren, schreibe ich im entsprechenden Beitrag unten die Gesamt-Länge des Anlagen-Tisches hin. Dann kann man sich die wirkliche Grösse recht gut vorstellen.

Danke, Gioacchino, es freut mich, wenn es dir gefällt.

Wenn ich schon kommentierte Gleispläne eingestellt habe, dann mache ich das doch gleich auch für die Wendeln.

Wenn man die Anlagenpläne (Beitrag 892) zusammen mit diesen Bildern anschaut, hilft das, den Überblick über die Anlage zu bekommen.

Kampf dem Kabel-Salat

Für die Speisung der Sturzibus-Module habe ich dem Kabel-Salat den Kampf angesagt.

In Zukunft wird jedes Sturzibus-Modul (und der Gateway natürlich auch) direkt von einem Power-Terminal gespeist. Damit ist fertig mit Dailsy-Chain-Speisung, wo stets ein Kabel von einem Modul als Freileitung zum nächsten gezogen wird.

Auf jeder Seite der Anlage (K-Seite und H-Seite) kommt vor den Sturzibus-Modulen so ein Power-Terminal zu stehen.

Der Gateway und jedes Modul kommen in den Genuss der 5V DC Speisung.

Bei den Weichen-Modulen braucht es für die Darlington-Schaltbausteine zusätzlich 21V DC. Die Masse für die 5V DC und die 21V DC ist gemeinsam.

Die zusätzliche, potentialfreie 5V DC Speisung ist für die Besetztmelde-Strecken. Das ist die Spannung, die zwischen die gegeneinander isolierten Schienen gelegt wird, die also mit dem DCC-Signal in Berührung kommt. Deshalb soll sie potentialfrei sein. Von den übrigen Spannungen am Arduino wird sie mit Optokopplern entkoppelt.

Das Power-Terminal von hinten.

Ooops, da gibt es aber viel Stringing (Fäden). Die Photo ist wieder mal brutal, denn in Wirklichkeit sieht's nicht so schlimm aus.

Das ist die Basis für ein Power-Terminal. Die Lust-Klemmen werden auf die Stängeli gesteckt.