Drahtverhau und Leitungsquerschnitte; Als Digital geboren war hieß es noch, nur noch eine Fahrstromeinspeisung und auch alle Magnetartikel können aus dem Gleis versorgt werden. Die sprichwörtliche Sache mit dem X.
Heute weiß man, alle paar Meter eine Einspeisung, je nach Zugbetrieb / Anzahl der Züge / Gleisart und da insbesondere der Gleisverbinder und Entfernung vom "Kraftwerk", sind Querschnitte weit oberhalb des in den analogen Ein-Zug-Betriebszeiten verwendeten Klingeldrahtes nötig.
Dabei ist noch gar nicht das höherfrequente Rechtecksignal mit seinen Ansprüchen berücksichtig. Nur der Spannungsabfall der bei höherem Strombedarf unweigerlich auftritt war hier Auslöser für ein Umdenken.
Es soll noch angefügt werden, es kann überlegt werden den Magnetartikeln eine eigene Stromversorgung zu spendieren. Notwendig ist es jedoch nicht unbedingt , da diese immer nacheinander angesteuert werden und niemals gleichzeitig. Ein exorbitanter Stromanstieg ist somit ausgeschlossen.
Ab und an wird insbesondere von Märklinisten eine Not-/Gefahrabschaltung mit Leitungsquerschnitten in Verbindung gebracht und Gefahren konstruiert. Das ist ein falscher Ansatz.
Ein Booster hat immer eine elektronische Strombegrenzung die seine Leistungsendstufe schützt / schützen soll und in der Regel auch eine Signalisierung zur Steuereinheit die diese veranlassen soll die Ansteuereung einzustellen bzw den Booster abzuschalten.
Der S88, auch als Rückmelde Bus bekannt, stellt heute ein Problem dar was auf dem geringem Störabstand beruht. Warum als Betriebsspannung 5V gewählt wurde, entzieht sich meiner Kenntnis. Ob damals schon bedacht wurde das sich da Probleme ergeben könnten? Zu vermuten wäre, daß die ersten Module in TTL realisiert wurden und damit auf die 5V festgelegt waren.
Mit 0,8 V L-Pegel und 3,3 V H-Pegel ergibt sich nur 2,5 V Störabstand. Das ist sehr wenig bei einer stromstarken Rechteckspannung nebenan.
Die meisten Zentralen bieten weiterhin das Urgestein S88 an. Der S88 ist, wenn man so will, ein großes Schieberegister, dem noch ein Auffangregister vorgeschaltet ist, um zB Kontaktprellen zu eleminieren. Das Aufkommen der Stromfühler-Belegtmelder hat das Problem des geringen Störabstandes noch verschärft.
Zwei Maßnahmen können Abhilfe schaffen, Schirmung gegen Einkopplungen auf den mehr oder minder langen Verbindungsleitung und Verbessern des Störabstandes.
Letzteres versucht z.B. der Tams S88 Booster, der natürlich kein Booster ist, sondern ein Pegelwandler. Das Teil trennt die 5V der Steuereinheit ab und stellt 12 V als Betreibsspannung bereit. Gleichzeitig werden die Signalpegel in beider Richtungen angepasst.
Wichtig bleibt die Schirmung der Verbindungsleitungen und deren Masseverbindung.
Rückmeldung bzw Signalerfassung allgemein.
Vorab, ein Rückmelder ist ein punktueller Siganalgeber, die heute häufiger angewandten Stromfühler sind eher dem Belegtmelder zuzuordnen.
Ohne Rückmeldung ist kein Automatikbetrieb möglich, der Rechner der den Betrieb organisieren soll, wäre blind und orientierungslos. Der S88 ist eine einfache und günstige Variante für die Rückmeldung und kann vom Mobaenthusiasten selbst unkompliziert und preiswert selbst gebaut werden. Ich sehe das noch immer als großen Vorteil für einen Modellbauer an. Einige wesentliche, dem S88 anhaftende Dinge müssen allerdings beachtet werden, s.o. .
Der Eingang am "Rückmeldemodul" ist ein Gatter mit RC Glied und Ziehwiderstand zur Betriebsspannung. Das heißt der "Meldekontakt" soll nach Null schließen oder anders, den Eingang kurzschließen.
Bei Märklin, die den s88 auf den Mobamarkt brachten ist das sehr einfach zu bewerkstelligen, indem eine Schiene als Kontakt präpariert wird, beide Schienen sind ja am Null des Komplementär- bzw des falsch benannten, masse bezogenen Booster, angeschlossen. Der nicht isolierte Radsatz besorgt dann den Kontakt. Dem haftete bereits die nicht mehr galvanische Trennung von Leistungsstromkreis und Signalstromkreis an. Ein Faktum was es in der Digitalelektronik zu beachten, bzw zu vermeiden gilt.
Für die Zweistrombahner war dann der Reedkontakt das Mittel der Wahl, hierbei wieder wichtig keine Verbindung zum Bahnstrom. Auch der Null des "Kontaktes" soll vom Modul zugeführt werden und sinnvoller weise sind beide Drähte zu verdrillen. Unschön anzusehen im sichtbaren Gleis, aber sicher. Heute empfiehlt sich der Hallgenerator für den sichtbaren Bereich. Mit 3x4 mm, z.B. A3144, läßt er sich unsichtbar zwischen den Schwellen im H0 Gleis verstecken.
Für die Belegtmelder ist man zur optoelektronischen Kopplung der Anordnung übergegangen, wobei zu beachten ist den Baustein mit dem Koppler am Gleis zu positionieren und die Weiterleitung des Signals zum Modul ist wieder zu verdrillen.
Zu die ominöse "Masse". Nachtrag.
Der Begriff ist speziell bei der Moba nicht einfach zu erklären, wegen der räumlichen Ausdehnung. Er hat die Bedeutung groß, schwer oder evtl besser noch, Gegengewicht, Erdpotential.
Auf der "Masse" darf es keinen regulären Stromfluß geben. Deshalb kann GND auch nicht Masse sein, auch wenn oft missverständlich so verwendet, entspricht GND ja per se dem Rückleiter in einem Stromkreis.
Der Begriff stammt aus der HF-Technik, evtl ist er am Beispiel eines HF-Projektes besser zu erklären.
Bei der Entwicklung eines Print für ein HF-Projekt werden alle nicht für die Leitungsführung benötigten Kupferflächen stehen gelassen und als "Masse" zusammengeschaltet, ohne dabei Schleifen / Maschen zu bilden. Die sich ergebende Fläche wird an den zentralen Massepunkt angeschlossen. Ebenso werden alle leitenden Metallteile / Gehäuse / Verblechung etc pp an diesen zentralen Massepunkt gelegt, immer unter der Maßgabe keine Schleifenbildung zu zu lassen.
Dem zu entsprechen ist bei der Moba relativ schwierig, aber nicht unmöglich. Letztlich stellen die Schienen selbst eine Schleife bzw ein Netz dar, insofern ist auch zu überlegen ob ein Gleis an diese "Masse" angeschlossen wird. Der Schirm des S88-N Kabels dagegen sollte immer auf diese Masse gelegt werden, das ist wichtig um eine schirmende Wirkung überhaupt zu realisieren.
Digital ist ein Fortschritt bei der Moba der sich speziell darin äußert, dass jetzt jede Maschine einen Lokführer bekommen hat, der sich Decoder nennt. Man nennt es auch Mehrzugbetrieb, ein ganz wesentlicher neuer Aspekt der versucht die Moba dem Original weiter anzugleichen.
Dafür liegt jetzt am Gleis eine in der Amplitude mehr oder weniger konstante Rechteckspannung die die Information für den Lokführer enthält. Problem dabei ist der Rad - Schiene Kontakt ( die ortsfesten Decoder für Magnetartikel etc pp kennen das Problem nicht) der schon mal dazu führen kann das der Lokführer Weisungen des Fahrdienstleiters (Zentrale) nicht mitbekommt. Verschiedene systemische Verfahren versuchten das Problem zu umgehen. Beim ursprünglichen MM hat die dort eingesetzte IC Serie, die mal für Fernbedienungen von Motorola vorgesehen war, immer den doppelten Empfang der Weisung vorausgesetzt, um sie auszuführen. Bei Edits, mit dem ich in die Digitalisierung gestartet war, wurde die Weisung gleich vier mal ausgesendet, um den sicheren Weisungsempfang nochmals zu verbesseren. DCC kam später und hat sich da auch mehr um das Problem gekümmert.
So ein Decoder ist genaugenommen ein Gleichrichter und ein Fühler, ergänzt durch einen Pulsweitenmodulator der den Motor steuert und noch bissel elektronisches Gedöns für Zusatzfunktionen und neuerdings auch Sound. Das sich mit dem Sound neue Probleme ergeben , dazu später mehr.
Der Fühler ist ein Widerstand um die 200 kOhm der den Pegel am Gleis "abtastet", innerhalb eines vorgegebenen Zeitfensters. Wenn nun der Booster keine stabilisierte Betriebspannung kennt, verschleifen die Flanken und das Dach des Rechtecksignals wird schmaler, der Fühler bekommt zunehmend Probleme den Pegel innerhalb seines Zeitfensters zu erkennen. Leitungswiderstände (sprich Drahtstärke) spielen dabei eine nicht unerhebliche Rolle!
Letzlich heißt das, führe den Bahnstrom in ausreichendem Leitungsquerschnitt zu und halte die Schienen sauber, dann läuft es.