[SAH]

Guten Abend liebe Forenmitglieder,

nach langer Zeit kann ich nun meine Untersuchungen mit der Veröffentlichung abschließen.
Das Projekt war zuerst als P.O.C. in den Tagesthemen (schon wieder weg), schnell ging es weg vom Proof of Concept zu Ports of Call.
Dann habe ich in einer Umfrage nach dem Modell, welches ich zu dieser Ausarbeitung nutzen soll gefragt, diese Umfrage ergab mehrheitlich die 3021 (V200). Als das Projekt dann in die heiße Phase (d.h. experimentell) ging, konnte ich über vielerlei Probleme berichten, wie man hier nachlesen kann. Probleme bereiteten auch anfangs die Signale an den Endstufen, wie man hier auch nachlesen kann.
Indes, die Testreihen sind fertig, daher ohne große Erklärungen zu eigentlichen Datei (pdf, 35 Seiten):
http://www.sheyn.de/Modellbahn/Elektronik/Regelung.php.

den Lesern wünsche ich viel Vergnügen bei der Lektüre.

mit freundlichen Grüßen,
Stephan-Alexander Heyn

[Hp2]

Mein Drucker arbeitet

[Stromstossschalter]

Klasse Arbeit, danke.

Habe da aber noch ein paar Fragen:

PDF von SAH schreibt:

Zitat

---

Gegenüber den Modellen mit fremderregten Motoren haben
umgebaute Modelle der vorliegenden Art den enormen Vorteil der Ausrollens bei plötzlicher
Stromunterbrechung. Eine zusätzliche Schwungmasse entfällt hier somit.

---

Wie wirkt sich die generatorische Energie auf den Dekoderausgang aus?

Du hast von beschädigten Dekodern geschrieben im Experimentierstadium, wieso halten diese
nun deine Schaltung aus? Oder sind es nur Modelle mit Varistoren zur Vernichtung der Gegen-EMK?

Du schreibst von 1000µF über den Feldspulen für große Scheibenkollektormotoren. Dekoder liefert
maximalen Strom gegen Motor ohne Feld nur auf den Anker? Wie sehen die Zeitkonstanten dazu aus?

Wie sieht es mit der Blindleistung der Elkos aus, so ein LC-Kreis mit Pumpspeisung aus dem Dekoder
ist ja auch nicht ohne Tücken. Fragen über Fragen...

Grüße
Martin

[SAH]

Guten Tag Martin,

Zitat von Stromstossschalter

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Habe da aber noch ein paar Fragen:
PDF von SAH schreibt:

Zitat

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Gegenüber den Modellen mit fremderregten Motoren haben
umgebaute Modelle der vorliegenden Art den enormen Vorteil der Ausrollens bei plötzlicher
Stromunterbrechung. Eine zusätzliche Schwungmasse entfällt hier somit.

---

Wie wirkt sich die generatorische Energie auf den Dekoderausgang aus?

---

so wie bei fremderregten Motoren auch,

Zitat von Stromstossschalter

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Du hast von beschädigten Dekodern geschrieben im Experimentierstadium, wieso halten diese
nun deine Schaltung aus? Oder sind es nur Modelle mit Varistoren zur Vernichtung der Gegen-EMK?

---

während der Experimentierzeit (also bis das Ganze lief) hatte ich viel mit Wackelkontakten, Kurzschlüssen, falschen Anschlüssen usw. zu kämpfen (ich bin auch nicht perfekt!).
Inzwischen läuft das Ganze so gut, daß ich verschiedene Dekoder ausprobieren konnte, ohne daß diese zerstört werden.

Zitat von Stromstossschalter

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Du schreibst von 1000µF über den Feldspulen für große Scheibenkollektormotoren. Dekoder liefert
maximalen Strom gegen Motor ohne Feld nur auf den Anker? Wie sehen die Zeitkonstanten dazu aus?

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Die erste Frage verstehe ich nicht ganz, denn die Anschlüsse sind wie im Dokument angegeben.
Zeitkonstanten: L/R oder RC? Beim SLFCM1 sind R ca. 3-4 Ohm, L ca. 2-3 mH.

Zitat von Stromstossschalter

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Wie sieht es mit der Blindleistung der Elkos aus, so ein LC-Kreis mit Pumpspeisung aus dem Dekoder
ist ja auch nicht ohne Tücken. Fragen über Fragen...

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Dazu kann ich im Augenblick nichts aussagen mangels Messwerten. Andererseits ist dies IMHO nicht erforderlich, weil die in Reihe liegende Spule (Läufer) einiges an Spitzen wegnimmt. Das ist auch einer der Vorteile dieser Motorenbauart. Wenn Du Dir mal die Oszillogramme anschaust, dann findest Du an der ansteigenden Flanke kaum Resonanzüberschwingen. Nehme ich einen fremderregten Motor und oszilloskopiere dort am Läufer sieht das ganz anders aus (bei diesem Dekoder).

HTH
mit freundlichen Grüßen,
Stephan-Alexander Heyn

[Running.Wolf]

hallo
interessante Arbeit. Ich habe sie bislang nur "diagonal" auf meinem Netbook lesen können. Wenn ich aus Malaysia zurück bin, drucke ich es mir aus und studiere genauer.

Interessant sind für mich die Konsequenzen für meine geplanten Umbauten.
Bislang war ich mit diversen TAMS Dekodern zufrieden und habe noch keine Magnete eingebaut.

Nun liegen u.a. für zwei V200 Magnete und TAMS LD-G Dekoder auf dem Tisch. Aber die vorliegende Arbeit macht mich wieder schwankend.

[SAH]

Guten Tag Wolfgang,

Zitat von Running.Wolf

---

hallo
interessante Arbeit. Ich habe sie bislang nur "diagonal" auf meinem Netbook lesen können. Wenn ich aus Malaysia zurück bin, drucke ich es mir aus und studiere genauer.
Interessant sind für mich die Konsequenzen für meine geplanten Umbauten.
Bislang war ich mit diversen TAMS Dekodern zufrieden und habe noch keine Magnete eingebaut.
Nun liegen u.a. für zwei V200 Magnete und TAMS LD-G Dekoder auf dem Tisch. Aber die vorliegende Arbeit macht mich wieder schwankend.

---

Was im Augenblick noch fehlt, sind die Parameter bei der Programmierung. Auch dies wird sich im Laufe der Zeit noch einfinden.

mit freundlichen Grüßen,
Stephan-Alexander Heyn

[ktams]

moin,
habe das mal eben in eine Lok mit dreipoligem Trommelkollektor eingebaut:
Hier das Ergebnis:
http://www.tams-online.de/htmls/download/MOV007.3gp
Das ist eine Vorführ-Lok , die immer mit auf Messen war und ausgemustert wurde, weil das Getriebe schon ziemlich im A... ist. Deshalb auch manchmal die plötzliche Geschwindigkeitsänderung...
Gruß Kersten tams

[kaeselok]

Interessant! Besonders die wesentlich geringere Mindestgeschwindigkeit!

Da macht doch Rangieren mit dem 3-Poler wieder Spaß!

@SAH: Klappt das Spiel auch in einer Doppellok, z.B. F7 oder V188 mit 2 Stück 3-Poler?!

Viele Grüße,

Kalle

[Challenger]

Zitat von SAH

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Zur Funktion der Regelung ist es notwendig immer eine Regeldifferenz zu haben, folglich: es gibt keine 100 prozentige Regelung!

---

Hallo Stephan-Alexander,

ab hier könnte man quasi aufhören zu lesen. Keine Ahnung wo Du das her hast! Das Ziel jeder Regelung ist es: Regeldifferenz = 0 und jeder guten Regelung gelingt dies auch! Und das eine schlechte Regelung besser ist, als gar keine ist ja auch klar! Die Aussagen zu PID-Regelungen sind auch etwas gewagt. Man konnte einen Reihenschlussmotor auch schon vor deinem Artikel regeln, aber warum sollte man, wenn es mit einem fremderregten Motor genauso gut, billiger und einfacher ist?? Drehmoment ist nicht alles!

Grüße Hubert

PS: Hast Du auch Kurven mit einem fremderregten Motor und Regelung? Diese wäre die Messlatte und nicht das Analogmodell! Ein Oszillogramm der Spannung an der Feldspule würde mich mal interessieren um zu sehen was da genau passiert in der Pulspause!

[Oambegga Bockerl]

Hallo Stephan-Alexander,

ich ziehe hiermit den Hut vor deiner Arbeit! Wahnsinnigen Respekt für die offene Art der Präsentation! Sowas gehört in die Ruhmeshalle wie eine schöne Anlage! Danke, meine alten Märklin-Loks warten ohnehin noch auf einen Umbau! Toll, wirklich! Solche Beiträge bereichern dieses Forum!

[sbetamax]

Hallo Hubert,
der große Vorteil, aus meiner Sicht, eines geregelten Altstrommotors ist sein besserer Auslauf.
Stephan, hast du es mal mit einem 5* Motor aus den 35... er Serie getestet?

[Stromstossschalter]

Challenger schrieb:

Zitat

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ab hier könnte man quasi aufhören zu lesen. Keine Ahnung wo Du das her hast! Das Ziel jeder Regelung ist es: Regeldifferenz = 0 und jeder guten Regelung gelingt dies auch!

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Natürlich ist es Ziel jeder Regelung den Sollwert, hier z.B. Drehzahl, ohne Regeldifferenz auszugleichen. Nur stellt sich die Frage wozu ich eine Regelung
brauche, wenn es keine Regeldifferenz gibt. Zur einfachsten Regelung benötige ich einen Sollwert und einen Istwert. Bei der Modellbahn ändert sich z.B.
der Istwert bei Kurvenfahrten, Steigungen, Gefälle,etc, pipapo. Also habe ich eine Regeldifferenz zwischen Sollwert und Istwert. Die Regelung hat nun
die Aufgabe, den Sollwert wieder zu erreichen und die Regeldifferenz Richtung 0 zu verschieben.
Ganz einfaches Beispiel ist die Überlastung eines Antriebes. Da wird immer eine Regeldifferenz entstehen, da kann der Regler machen was er will, geht nicht.

Grüße
Martin

[Challenger]

Zitat von Stromstossschalter

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Ganz einfaches Beispiel ist die Überlastung eines Antriebes. Da wird immer eine Regeldifferenz entstehen, da kann der Regler machen was er will, geht nicht.

---

Eine Regelung kann nur innerhalb von den physikalischen Grenzen arbeiten. Ist der Motor überlastet liegt es am Motor (->Regelstrecke) und nicht an der Regelung.

Grüße Hubert

[ktams]

moin,
da ich einige Nachfragen zum Video erhalten habe:
Der eingebaute Decoder ist ein LD-G-32. Dioden sind 1N4004 und die Elkos 470µF/16V.
CV50 und CV51 habe ich verdoppelt, CV2 auf 10 und CV5 auf 150.
Ich habe aber nicht viel Zeit für die Einstellungen investiert. Da könnte man wahrscheinlich noch einiges rausholen.
Gruß Kersten Tams

[Running.Wolf]

'n Abend
Heisst das, dass diese Lösung bei der Umrüstung eines 3-pol-Motors beim Einsatz von Lokdecoder MM/DCC LD-G-32 / LD-W-32 vorzuziehen ist? Wegen der Lastregelung beim LD-G-32? Wie programmiere ich dann mit der CU?

[SAH]

Guten Abend Herr Tams,

Zitat von ktams

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moin,
habe das mal eben in eine Lok mit dreipoligem Trommelkollektor eingebaut:
Hier das Ergebnis:
http://www.tams-online.de/htmls/download/MOV007.3gp
Das ist eine Vorführ-Lok , die immer mit auf Messen war und ausgemustert wurde, weil das Getriebe schon ziemlich im A... ist. Deshalb auch manchmal die plötzliche Geschwindigkeitsänderung...

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vielen Dank für den Link! Leider kann ich das Video nicht abspielen (ich komme nicht auf die Seite wegen zu langer Ladzeiten).

@Kalle: Im Prinzip ja, habe es noch nicht ausprobiert.

mit freundlichen Grüßen,
Stephan-Alexander Heyn

[SAH]

Guten Abend Hubert,

Zitat von Challenger

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Zitat von SAH

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Zur Funktion der Regelung ist es notwendig immer eine Regeldifferenz zu haben, folglich: es gibt keine 100 prozentige Regelung!

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Hallo Stephan-Alexander,
ab hier könnte man quasi aufhören zu lesen. Keine Ahnung wo Du das her hast! Das Ziel jeder Regelung ist es: Regeldifferenz = 0 und jeder guten Regelung gelingt dies auch! Und das eine schlechte Regelung besser ist, als gar keine ist ja auch klar! Die Aussagen zu PID-Regelungen sind auch etwas gewagt. Man konnte einen Reihenschlussmotor auch schon vor deinem Artikel regeln, aber warum sollte man, wenn es mit einem fremderregten Motor genauso gut, billiger und einfacher ist?? Drehmoment ist nicht alles!

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Richtig, man konnte die RSM auch vorher schon regeln (es gibt etliche Patente hierzu), doch nicht in der Modellbahn (AFAIK).
Ob das wirklich mit einem FEM so viel billiger ist/einfacher ist?

Zitat von Challenger

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PS: Hast Du auch Kurven mit einem fremderregten Motor und Regelung? Diese wäre die Messlatte und nicht das Analogmodell! Ein Oszillogramm der Spannung an der Feldspule würde mich mal interessieren um zu sehen was da genau passiert in der Pulspause!

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Wenn man schon Meßlatten ansetzt, dann sollt man zuerst mal die Feldspulenregelung optimieren. Erst dann kann man vergleichen.
Kurven zu fremderregten Motoren mit und Ohne Regelung? Ja, habe ich: Einträge der BR 120 (37532) mit den verschiedensten Dekodern. auch die anderen 37xxx-Modelle, sowie eine Hand voll anderer Modelle.

mit freundlichen Grüßen,
Stephan-Alexander Heyn

[SAH]

Guten Abend Hubert,

Zitat von Challenger

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Zitat von Stromstossschalter

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Ganz einfaches Beispiel ist die Überlastung eines Antriebes. Da wird immer eine Regeldifferenz entstehen, da kann der Regler machen was er will, geht nicht.

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Eine Regelung kann nur innerhalb von den physikalischen Grenzen arbeiten. Ist der Motor überlastet liegt es am Motor (->Regelstrecke) und nicht an der Regelung.

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war das nicht so: die Regelung ermöglicht die bessere Ausnutzung der physikalischen Grenzen?

mit freundlichen Grüßen,
Stephan-Alexander Heyn

[SAH]

Guten Abend Stephan,

Zitat von sbetamax

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Hallo Hubert,
der große Vorteil, aus meiner Sicht, eines geregelten Altstrommotors ist sein besserer Auslauf.
Stephan, hast du es mal mit einem 5* Motor aus den 35... er Serie getestet?

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noch nicht, da noch andere Projekte in der Warteschlange sind. Ist aber vorgemerkt (dieser Läufer wird aber happig!)

mit freundlichen Grüßen,
Stephan-Alexander Heyn

[Challenger]

Zitat von SAH

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Wenn man schon Meßlatten ansetzt, dann sollt man zuerst mal die Feldspulenregelung optimieren. Erst dann kann man vergleichen.

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Hallo Stephan-Alexander,

dann viel Spaß dabei! Durch die "Nichtlinearität" des Reihenschlußmotor wird es nicht einfach sein für alle Betriebspunkte den besten Parametersatz zu finden. Aus dem Bauch raus würde ich zu einem kleinen K, kleinem I-Anteil (Nachstellzeit) raten! Den D-Anteil würde ich erst mal zu null setzen bei der Strecke bzw. Messgröße. Vielleicht verrät uns Herr Tams mal den genauen Regelalgorithmus, dann wäre es leichter! Welcher Nachstellzeit entspricht z.B. CV51=70?
Apropos CVs: Wie waren die Einstellungen von CV 9, 50, 51 und 52?

Zitat von SAH

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Ja, habe ich: Einträge der BR 120 (37532) mit den verschiedensten Dekodern. auch die anderen 37xxx-Modelle, sowie eine Hand voll anderer Modelle.

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Dann kannst Du sie ja jetzt schon rein nehmen, nur so zum groben Vergleich wo du hin willst!

Grüße Hubert

[tibaum]

Hallo Stephan-Alexander,
ich hab jetzt noch nicht ganz verstanden wie Du auf den Betrag des Drehmoments kommst.
Kannst Du das mal beispielhaft und nachvollziehbar vorrechnen. Wie kommst Du auf die Motorkonstanten?
An welcher Stelle misst Du Spannung und Strom des Motors?

Timo

[SAH]

Guten Abend Hubert,

Zitat von Challenger

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dann viel Spaß dabei! Durch die "Nichtlinearität" des Reihenschlußmotor wird es nicht einfach sein für alle Betriebspunkte den besten Parametersatz zu finden. Aus dem Bauch raus würde ich zu einem kleinen K, kleinem I-Anteil (Nachstellzeit) raten! Den D-Anteil würde ich erst mal zu null setzen bei der Strecke bzw. Messgröße.

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Danke für die Hinweise. Du wilderst gerade in meinem Revier Ist mir Recht, denn nur so kommen wir schneller voran.
BTW: es gibt einige DC-Motoren, die wider den Sachverstand sich nicht linear verhalten (z.B. exponentielle Kennlinein). Auch diese werden durch die Regelung gut angesteuert.

Zitat von Challenger

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Zitat von SAH

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Ja, habe ich: Einträge der BR 120 (37532) mit den verschiedensten Dekodern. auch die anderen 37xxx-Modelle, sowie eine Hand voll anderer Modelle.

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Dann kannst Du sie ja jetzt schon rein nehmen, nur so zum groben Vergleich wo du hin willst!

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und gerade wegen dieser Ergebnisse komme ich zum Schluß bzgl. der nicht 100% Regelung. Gerade mit den vorhandenen Dekodern gibt es keinen einzigen, der 100% erreicht. Das aber nur so am Rande.
Vergleiche ich nun die vorgestellte Lösung mit den Ergebnissen in der 120-Testreihe, kann ich jetzt schon sagen, daß die neue Lösung besser ausregelt als der 6090-Dekoder.

Im Augenblick sind nun experiementelle Ergebnisse, die nicht von mir sind, gefragt. Ich bin genauso gespannt wie Du (das nehme ich jetzt mal an).

mit freundlichen Grüßen,
Stephan-Alexander Heyn

[SAH]

Guten Abend Timo,

vielen Dank für Deine Fragestellungen:

Zitat von tibaum

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ich hab jetzt noch nicht ganz verstanden wie Du auf den Betrag des Drehmoments kommst.
Kannst Du das mal beispielhaft und nachvollziehbar vorrechnen. Wie kommst Du auf die Motorkonstanten?
An welcher Stelle misst Du Spannung und Strom des Motors?

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Die Drehmomente beziehen sich auf Radien der Loktreibräder M=m_r*g*r, m_r = w_t,rel*m, w_t,rel aus Ausrollmessungen
Als Beispiel der erste angehängte Wagen: m = 151g, w_t,rel = 2,166% --> m_r = 3,27g
M = 3,27g * 9,81 m/s^2 * 6mm (Radradius) = 0,193mNm. Im Fall der V200 ist r_lok = r_Wagen

Motorkonstanten: M = alpha * Phi * I bei FEM
I = Stromstärke, Phi = Polstärke, Alpha = Motorkonstante (bestehend aus Polpaarzahl des Läufers, Windungszahl einer Läuferspule; beides auch als Gesamtwindungszahl des Läufers; Anzahl der Läuferstromzweige, Anzahl der Ständerpolpaare, Polbedeckungsgrad, motorspezifischer Geometriefaktor).
Beim RSM steht anstelle Phi L*I/N, L = Ständerinduktivität, N = Windungszahl der Ständerspule; vorraussetzung: keine magnetische Sättigung.


Spannungen/Ströme: Spannungen sind Gleisspannungen abzüglich der Schleußenspannungen der Halbleiter im Modell (mit Oszi bestimmt), im Digitalbetrieb unter Einbezug der Tastgrade.
Ströme: Differenzströme zwischen Leerlauf (Zentrale, sonstige eingeschaltene Verbraucher) und Last (Leerlauf + Motor).

edit: Verschreiber korrigiert

HTH
mit freundlichen Grüßen,
Stephan-Alexander Heyn

[Kurt]

Danke SAH,

ich hatte vor Jahren mal eine Idee beim lesen einer Decoderbeschreibung. Da stand was von "Keine Lastregelung bei Wechselstrombetrieb" oder ähnliches. Da mir das aber etwas seltsam vorkam, hab ich mal meine alten Schulkenntnisse aufgefrischt und probiert. Und es ging auch geregelt. Nur mit 2 Dioden ohne Kondensator. Da hatte ich wohl was falsch gemacht. ops:
Deshalb habe ich auch noch nie was davon erzählt. Es gibt max. 7-8 Leute die es wissen.

[tibaum]

Hallo Stephan-Alexander,

Respekt vor dem Aufwand den Du da betreibst aber Kopfschütteln über die Erfassung von Messwerten und deren Auswertung.
Zunächst die alte Messtechnikweißheit: Wer mißt, mißt Mist... und das solltest Du beherzigen.

Du mißt also die Spannung am Gleis um daraus die Klemmenspannung am Motor zu schätzen.
Das ist Kaffesatzlesen und hat mit Messtechnik nix zu tun!
Der Übergangswiderstand zwischen Gleis und Fahrzeug während der Fahrt ist eine Unbekannte und ändert sich ständig. Hinzu kommt der lastabhängige Spannungsabfall am Gleis, der Widerstand ist nicht überall gleich auf der Testkreis, und der lastabhängige Spannungsabfall an den Halbleitern.
Übrigens Schleußenspannungen schreibt man so: Schleusenspannungen, nicht mit sz.

Das Drehmoment am Rad ermittelst Du aus der Wagenmasse und einem Reibungskoeffizienten.
Der "exakte" Wert von 2,166% wo kommt der her ? Also ehrlich, drei Stellen hinterm Komma für einen geschätzten Wert???
Dann hat dieses Drehmoment doch nur entfernt mit dem Drehmoment am Motor zu tun -> Getriebeverluste.
Ohne Zugkraftmesser ist doch so nichts verwertbar.

Zu den Motorkonstanten - Eine Nachvollziehbares Beispiel fehlt hier, ich vermute Du wärst der Erste der auf diese Art eine brauchbare Motorkonstante berechnen kann.

Die Interpretation deiner Messwerte finde ich eher abenteuerlich und nicht nachvollziehbar.
Der Vergleich mit und ohne Regelung ist der Hammer. Da werden völlig unterschiedliche CV Einstellungen verwendet und dann schlussgefolgert man könne was erkennen.

Zu Deiner Schaltung - durch die Elkos wird im PWM Betrieb im Moment der eingeschalteten PWM das Feld der Erregerwicklung geschwächt da ein Teil des Strome den Elko lädt. Eine Schwächung der Erregerfelds hat zur Folge das sich die Drehzahl erhöht, deshalb wohl auch des verbesserte Langsamfahrverhalten bei kleiner Klemmenspannung.
Jetzt ist nur die Frage wie verändert die Schaltung den Wirkungsgrad und das maximale Drehmoment.

Zur Regelungstechnik - ein P-Regler kann keine 100%-ige Ausregelung des Fehlers erreicht wohl aber der PI-Regler, dazu ist der I-Anteil da. Nur ist es eine Wissenschaft für sich die richtigen Parameter zu finden.
Die Dekoder, die einen PID Regler implementiert haben, währen dazu in der Lage nur der Modellbahner nicht die geeigneten Parameter zu finden.

Die Idee mit den Elkos ist ganz schön, aber ob es sinnvoll ist da die Elkos in vielen Loks keinen Platz finden?

Ein Reihenschlußmotor läßt sich doch viel einfacher und kompakter mit einen Drehzahlsensor in Form eines Reflexkopplers oder Hallsensor regeln.
Doch wozu wenn es mit Gleichstrommotoren viel einfacher geht werden sich die Modellbahnhersteller gesagt haben.

Timo