Moin Kollegens,

In Z bin ich hier noch gar nicht in Erscheinung getreten, baue aber schon einige Zeit an einem kleinen Zeitvertreib für mein Arbeitszimmer.
Ich weiß, wie man eine Kehre in Z baut und wie so eine Schaltung aussieht. Das ist hier aber nicht das Thema.

Mein Anwendungsfall ist eine Gleisdoppeltrennstelle, deren Strecken beiderseits der Trennung mit unterschiedlichen Fahrreglern versorgt werden. Diese beiden Fahrregler sind masseseitig zusammengeschaltet. An der Trennstelle soll in beiden Fahrtrichtungen ein Signal aufgestellt werden, das rot zeigt, wenn der voraus liegende Streckenabschnitt verpolt ist, also ein Kurzschluss die Folge wäre, wenn ein Fahrzeug die Trennstelle passiert. Die Signale sollen auf grün umschalten, wenn die Spannungen beiderseits der Trennstelle harmonieren und der Zug in den Bereich des anderen Trafos einfahren kann.

Die simpelste Lösung - die aber nicht zur Zufriedenheit funktioniert - wäre eine rote LED mit Widerstand und Schutzdiode, die immer dann leuchtet, wenn es ein Spannungsgefälle auf dem Plusgleis an der Trennstelle gibt. Zeichnerisch etwa so, jedoch nicht zum Nachbau empfohlen:


So ein Spannungsgefälle tritt nur auch dann auf, wenn die Fahrtrichtung stimmt, aber stark unterschiedliche Geschwindigkeiten eingestellt sind - doof. Ganz zu schweigen davon, dass ein ungeregelter Widerstand die volle Spannung gar nicht verträgt, die sich bei voll entgegengesetzt aufgedrehten Reglern ergibt. Also keine Lösung, aber Prinzip verstanden.

Jetzt gibt es so kleine Spannungsteiler, wie z.B. diesen hier:
5-25 V Spannungsteiler für Arduino
Das erscheint vernünftig, um schon mal in einen Spannungsbereich zu kommen, den eine LED mit Vorwiderstand aushält. Dann leuchtet es aber nur rot ab ca. 3 V am Ausgang des Spannungsteilers. Die gemessene Spannung an der Gleistrennstelle muss dafür aber schon 15 V betragen. Und wenn das Signal von rot auf grün umschalten soll, braucht man ein monostabiles Relais, das auch weder bei deutlich weniger als 3 V anspricht, noch dass es bei über 20 V heil bliebe, wenn man es direkt an die Gleise anschließt.

OK, die zu hohe Spannung des Regelbereichs beider Fahrregler muss weg. Der Spannungsteiler hilft alleine nicht weiter. Wie wäre es also mit einer Zenerdiode, die oberhalb von 3 V brutal die Spannung zerhackt? Nette Idee. Doch die Energie muss irgendwie bei bis zu 20 V weg. Mit dem Widerstand kann man dann schon eine Kaffeetasse beheizen. Das könnte man akzeptieren, wenn man annimmt, dass ja nicht oft oder lange beide Fahrregler voll entgegengesetzt eingestellt sind. Fahrzeuge dies- und jenseits würden ja volle Kanne auf die Trennstelle zu rasen oder auseinander. Und wenn die Fahrzeuge auseinander gestoben sind, kann genau das passieren, was man nicht möchte: An der Trennstelle wird zwar rot signalisiert, aber der Widerstand hinter der Zenerdiode ruft schon mal die Feuerwehr - falls er's kann.

Dritter Anlauf: Nicht eine LED direkt, sondern ein monostabiles Mini-Relais soll über eine Konstantstromquelle angesteuert werden. So eine hier z.B.:
Konstantstromquelle 3,3 V
Diese soll möglichst schon ab 3V das Relais anziehen lassen können und jede darüber liegende Spannung vernichten. Ein großer Kühlkörper vorausgesetzt, könnte das klappen. Blöd nur, dass Relais und Konstantstromquellen nicht so richtig im unteren Regelbereich harmonieren wollen. Das Relais schaltet eben doch nicht bei 2V, sondern faktisch erst, wenn die Spannung auch für den Arbeitsstrom der Relaisspule reicht. Irgendwie bleibt das Murks.

Donnerkeil, es wird doch zu machen sein! Versuch Nummer vier: Eine Glühlampe, wie in den Loks verbaut, soll auf einen Fotowiderstand leuchten, der hoffentlich schon beim kleinsten Glimmen der Lampe anspricht und nicht verglüht, wenn die Lampe volle Pulle brezelt. Falsch gedacht. Die Lampe brennt durch, wenn das Spannungsgefälle der entgegengesetzt voll aufgedrehten Fahrregler auf sie einwirkt. Aber: Man kann ja wieder an die Zenerdiode denken, und jenseits der Zenerspannung eine robustere Lampe einsetzen. Die funzelt ganz genauso auf den Fotowiderstand und der meldet treu weiter, dass er high ist.

So lange der Fotowiderstand auf high steht, kann eine einfache Flipflop-Schaltung die rote Signalleuchte zum leuchten verdonnern und darunter schaltet sie eben auf grün um. Das Problem bleibt dennoch ungelöst, dass auch eine gleichsinnige Diskrepanz der Fahrspannungen beidseits der Trennstelle trotzdem rot anzeigt. Damit könnte ich allerdings durchaus leben. Denn nicht nur ein Kurzschluss, sondern auch eine gravierende Abweichung der Fahrspannung hinter der Trennstelle kann den Zug zum Entgleisen bringen. Während also der Zug auf die Trennstelle aufschließt, kann man den zweiten Fahrregler angleichen und erkennt am grünen Signal, dass das geglückt ist. Der Zug fährt dann gleichmäßig über die Trennstelle.

Gebaut habe ich noch kaum etwas davon. Nur mit dem einen oder anderen darüber philosophiert. Wer hat noch gute Tipps parat? Ich will aber nicht hören, dass ich diesen Anwendungsfall vermeiden sollte. So schlau wäre ich gerade noch selbst. Ich will eine elektronische Lösung, die funktioniert. Also bitte Hirnkastel einschalten vor dem Antworten. Keine Antwort ist immer besser, als eine, die nicht weiter hilft.

Hallo Anselm,
wenn ich es richtig verstanden habe willst du eine Signalisierung ob ein Überfahren der Trennung zwischen den beiden Fahrtreglern möglich ist.
Im Kern musst du dein Problem in 2 Teile auflösen.
1. Polarität links und rechts der Trennstelle vergleichen
2. Höhe der Gleisspannung links und rechts der Trennstelle.
Das ganze wird wohl kaum mit "Digital" zu lösen sein da du bei den Masse gekoppelten Fahrtreglern auch eine "negative" Spannung hast.
Ich würde einen analogen Ansatz mit einer Schaltung verfolgen die aus einer unabhängigen symetrischen Spannungsversorgung (Plus - Gnd - Minus) versorgt wird.
Dazu könntest du auch einen isolierten DC/DC-Wandler mit symetrischer Ausgangsspannung verwenden.
Damit kann man, bei entsprechendem Aufwand, durchaus auch noch Spannungsdifferenzen von 0,1V oder weniger detektieren.
Der Ausgang dieser Schaltung ist quasi Digital (Led ein/aus) und könnte sogar über Optokoppler wieder mit der restlichen Elektronik/Elektrik gekoppelt werden.
Volker

Hallo Anselm!

Du brauchst doch nicht alle Fälle abzudecken - reicht es nicht, wenn im Bereich A das Signal vor der Trennstelle Rot zeigt, solange in Abschnitt B die Fahrtrichtung zur Trennstelle gepolt ist? Die Polung in A ist doch dann egal.
Dafür könntest Du einen Optokoppler vom Abschnitt B speisen (Vorwiderstand, Konstantstromquelle, Zenerdiode - muss ja nur den LED-Strom liefern) und an dessen Ausgang eine Logik für "Signal rot" anschließen.
Das Gleiche baust Du in Gegenrichtung, Speisung aus Abschnitt A für das Signal in B.
Zugegeben, das vermeidet nur den Fall "Zielabschnitt schickt die Lok zurück".

Wenn stark abweichende Spannungen (Geschwindigkeiten) wirklich ein Problem sind, dann könntest Du deren Prüfung ja auf den Fall "Polung stimmt schon" beschränken. Dann hast Du viel geringere Spannungsunterschiede, das macht de Schaltung einfacher.
Du würdest also vom Optokoppler-Ausgang jeweils ein Relais mit zwei Kontakten ansteuern:
- Der eine sorgt bei falscher Polung im potentiellen Ziel-Abschnitt für "Signal rot",
- der andere muss ein Umschalt-Kontakt sein, verbindet die Gleisspannung des Abschnitts je nach Empfänger-Polung mit einer von zwei Glühlampen. Deren anderer Anschluss geht zum Umschalt-Kontakt des anderen Relais und darüber zur dortigen Gleisspannung.
Die eine Glühlampe wird vom Relais in A gespeist, wenn die Polung in B passend ist (von der Trennstelle weg), also das Ausfahr-Signal in A nicht Rot zeigt.
Ihr zweiter Pol wird vom Relais B mit Spannung B genau dann verbunden, wenn dort Rot gezeigt wird - also aus A ein Zug kommen könnte. Beide Abschnitte sind also für Fahrt von A nach B gepolt, und die Spannung an der Glühlampe ist nur noch die Differenz.
Die andere Glühlampe wird spiegelbildlich angeschlossen, für die Gegen-Richtung.

Wenn ich das nicht verständlich formuliert habe, sag mir Bescheid - aber heute kommt ich nicht mehr zum Schaltbild mit Scannen usw.

Viel Freude!
Jörg

Zitat von volkerS im Beitrag #2

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Hallo Anselm,
wenn ich es richtig verstanden habe willst du eine Signalisierung ob ein Überfahren der Trennung zwischen den beiden Fahrtreglern möglich ist.
Im Kern musst du dein Problem in 2 Teile auflösen.
1. Polarität links und rechts der Trennstelle vergleichen
2. Höhe der Gleisspannung links und rechts der Trennstelle.
Das ganze wird wohl kaum mit "Digital" zu lösen sein da du bei den Masse gekoppelten Fahrtreglern auch eine "negative" Spannung hast.
Ich würde einen analogen Ansatz mit einer Schaltung verfolgen die aus einer unabhängigen symetrischen Spannungsversorgung (Plus - Gnd - Minus) versorgt wird.
Dazu könntest du auch einen isolierten DC/DC-Wandler mit symetrischer Ausgangsspannung verwenden.
Damit kann man, bei entsprechendem Aufwand, durchaus auch noch Spannungsdifferenzen von 0,1V oder weniger detektieren.
Der Ausgang dieser Schaltung ist quasi Digital (Led ein/aus) und könnte sogar über Optokoppler wieder mit der restlichen Elektronik/Elektrik gekoppelt werden.
Volker

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Ich gebe mal etwas mehr Kontext, der evtl hilft, um die Problematik nachvollziehen zu können.

Die besagten Trennstellen, von denen wir jetzt mal nur zwei beachten müssen, liegen im Gleis QS2 jeweils hinter der Weiche 22 bzw 14, wenn aus den Abschnitten VS2 bzw. HV2 in QS2 eingefahren wird.



Das ist keine klassische Kehre, sondern so ein ganz böses Diagonalgleis, das die meisten wie die Pest meiden, weil es auch noch in beiden Richtungen in Handbetrieb durchfahren werden soll.

Blau sind die Impulswipptaster zum Stellen der Weichen zu sehen und rot umringt die Ein-Aus-Ein-Schalter zur Befeuerung der Streckenabschnitte mit Fahrstrom aus jeweils einem der zwei Fahrregler.

Schalter nach oben versorgt jeden Abschnitt mit Fahrstrom aus Fahrregler 1 und Schalter nach unten tut das Gleiche mit Fahrregler 2. In sämtlichen diagonal verlaufenden Gleisen ist Fahrregler 2 der bevorzugte und Fahrregler 1 kann nur per Tastfunktion aufgeschaltet werden. Auf den Ovalen ist es umgekehrt. Vom Schattenbahnhof reden wir jetzt mal nicht.

Wird die Weiche 22 oder 14 geschaltet, kann es zu genau dem Malheur kommen, dass die Fahrregler aus vorhergehender Fahrt noch gegenläufig aufgedreht sind und die Lok ins Verderben rennt bzw. sich die Radreifen zerstört.

Warum habe ich das so gemacht? Während im Vordergrund der Anlage ständiger Streckenverkehr aus dem Schattenbahnhof über Fahrregler 1 versorgt werden soll, kann man mit Fahrregler 2 in der Mitte der Anlage rangieren. Hierher verirrt sich nur Güterverkehr.

Aber zurück zum Problem. Es soll keine Fahrten aus VS2 oder HV2 nach QS2 geben, bei denen nachlässiger Weise die Trafos falsch gepolt aufgedreht sind. Das soll durch Signale veranschaulicht werden.

Vielleicht ist die Lösung viel einfacher, als ich bisher dachte. Ich kann zwar gut löten, aber von Elektronik hab ich trotzdem herzlich wenig Ahnung.