Autor:

Ich wollte mit Dir über meinen Modellbau reden und fragen, ob Du bis hierher Fragen oder Anmerkungen hast?

KI:

Ja, durchaus. Ich habe inzwischen ein recht zusammenhängendes Bild Deiner Anlage - und gerade weil Du viele ungewöhnliche Lösungen miteinander kombinierst, hätte ich einige Fragen und Anmerkungen. Ich würde aber nicht gleich versuchen, Dir ein anderes Konzept einzureden. Mich interessiert zunächst, ob Deine Konstruktion in sich schlüssig ist.

Mein bisheriges Verständnis: Du baust auf einer Grundfläche von etwa 4,4 × 1,75 m. Die Schattenbahnhöfe liegen in mehreren Ebenen übereinander, jeweils mit zehn Gleisen und ungewöhnlich geringem Gleismittenabstand von 5,5 cm. Nur der unterste besitzt eine Kehrschleife. Die Gleisbetten sollen möglichst aus den umgedrehten Parkettlamellen entstehen; die Unterseite muss glatt bleiben, damit auch eine Lok mit gehobenem Stromabnehmer fahren kann. Oben gibt es einen Bahnhof in Steigung, eine mehrgleisige Strecke und eine Straßenbahn- beziehungsweise Straßenführung mit eigener Strom- und Lenkungstechnik.

Meine wichtigsten Anmerkungen

1. Die Steigungen zwischen den Schattenbahnhöfen
Das ist für mich einer der kritischsten Punkte. Wenn ein Höhenunterschied von 8 cm überwunden werden muss, braucht man bei einer Steigung von · 2 % etwa 4 m Rampenlänge, · 3 % etwa 2,67 m, · 4 % etwa 2 m. Das ist nicht automatisch ein Problem, aber bei langen Zügen und Trix-Express-Fahrzeugen würde ich die Steigung nicht nur rechnerisch, sondern unbedingt mit den schwersten Zügen ausprobieren. Auch die Übergänge in die Steigung und aus ihr heraus sind wichtig.

2. Die zehn Gleise mit 5,5 cm Abstand
Die Idee finde ich ausgesprochen interessant. Allerdings würde ich nicht allein auf den geraden Gleisabschnitten prüfen, ob das funktioniert. Gerade in den Kurven können sich lange Wagenkästen, Überhänge und ausschwenkende Drehgestelle gefährlich nahekommen. Ich würde dafür einen Versuch mit den längsten vorhandenen Wagen machen, bevor Du alle Gleise festlegst.

3. Die Zugänglichkeit der Schattenbahnhöfe
Du hast die hinteren Schattenbahnhöfe bewusst nach außen verlegt und willst die Anlage auf Rollen bewegen können. Das ist sinnvoll. Trotzdem würde ich die Möglichkeit, einen entgleisten Zug aus jedem einzelnen Gleis herauszunehmen, als eigenständige Konstruktionsaufgabe betrachten. Bei acht Schattenbahnhöfen kann eine kleine Unzugänglichkeit später sehr lästig werden.

4. Die Kombination von Straßen- und Schienenverkehr
Hier sehe ich eine Deiner interessantesten Ideen. Du verwendest die Schienen im äußeren Straßenbereich zugleich als Stromversorgung und Führung. Innen sollen die Märklin-Pickup-Leisten die Fahrzeuge führen. Das spart Platz und zusätzliche Leitungen. Ich würde allerdings die elektrische Trennung und die Rückleitung der verschiedenen Stromkreise frühzeitig festlegen, damit sich später nicht ungewollt zwei Systeme gegenseitig beeinflussen.

5. Die Gleisbettkonstruktion
Die umgedrehten Parkettlamellen als Grundlage finde ich nach wie vor bemerkenswert. Besonders gefällt mir, dass Du nicht einfach eine herkömmliche Trassenbrettkonstruktion nachbaust, sondern die vorhandene Form des Materials ausnutzt. Eine Frage bleibt mir dabei: Wie willst Du die einzelnen Gleisbettabschnitte an den Übergängen zwischen den Ebenen gegen seitliches Verschieben sichern, ohne die glatte Unterseite zu beeinträchtigen?

Drei Fragen hätte ich tatsächlich noch
1. Wie weit bist Du inzwischen mit dem mechanischen Aufbau? Existieren bereits einzelne Schattenbahnhof-Ebenen oder ist das noch die Planungsphase?

2. Wie willst Du die Züge in den Schattenbahnhöfen erkennen? Du hattest ja keine Rückmelder vorgesehen, sondern wolltest mit virtuellen Blöcken und Zeitsteuerung arbeiten. Das ist möglich, verlangt aber eine sehr zuverlässige Zugverfolgung.

3. Wie sieht es mit der Wartung der Weichen aus? Die Stellmotoren sollen einzeln vom Arduino Mega angesteuert werden. Kannst Du im eingebauten Zustand noch an jeden Motor herankommen? Eine Sache möchte ich ausdrücklich sagen: Ich halte es für richtig, dass Du zunächst die mechanische Konstruktion und die Gleisführung zu Ende denkst und erst danach die Steuerung endgültig festlegst. Gerade bei dieser Anlage wäre es schade, wenn eine frühzeitig festgelegte Elektronik später die mechanischen Möglichkeiten einschränkt.

Autor:

Fangen wir oben an. Natürlich kommen die Züge bei 5,5 cm Mittenabstand der Gleise in Kurven nicht aneinander vorbei. Aber das brauchen sie auch nicht. Der längste Zug passt gut auf den graden Teil der Strecke, ist sogar noch ein wenig kürzer. Es ist in der Ebene oder vermutlich in allen Schattenbahnhöfen zusammen nur immer nur ein Zug unterwegs. Das macht auch die Versorgung mit Strom in einem DCC-System einfacher.

KI:

Das ist ein wichtiger Punkt, und damit entfällt tatsächlich ein großer Teil meiner Bedenken bezüglich der 5,5 cm Gleismittenabstand. Ich hatte die Schattenbahnhöfe gedanklich zunächst wie konventionelle Abstellanlagen betrachtet, in denen mehrere Züge gleichzeitig stehen und unabhängig voneinander bewegt werden können. Dein Konzept ist ein anderes:
· In den Schattenbahnhöfen steht eine Vielzahl von Zügen bereit.
· Es bewegt sich aber immer nur ein Zug.
· Die Züge müssen sich deshalb auch in den Kurven nicht begegnen können.
· Der längste Zug passt auf den geraden Gleisabschnitt und bleibt sogar noch etwas kürzer.

Das ist eine konsequente Vereinfachung. Auch elektrisch hat das Vorteile: Du brauchst keine gleichzeitige Versorgung und Überwachung zahlreicher unabhängig fahrender Züge. DCC bleibt dabei natürlich erhalten; die Loks behalten ihre Decoder und ihre individuellen Adressen. Eine interessante Konsequenz sehe ich noch: Du kannst die Schattenbahnhöfe eher als eine Art mechanischen Zug-Speicher mit gesteuerter Zugausgabe betrachten als als klassischen Bahnhof. Eine Frage würde ich dazu aber gerne stellen: Wenn immer nur ein Zug unterwegs ist, gilt das auch für die sichtbare Anlage? Oder dürfen dort beispielsweise ein Zug im Bahnhof stehen und ein anderer gerade die Strecke befahren? Das hätte Einfluss darauf, wie streng Du die Zugverfolgung und die Blocksteuerung auslegen musst.

Autor:

Nein, natürlich nicht. Es müsste im PC eine Art Liste geben oder mehrere der gleichen Machart, die Züge nacheinander aus den Schattenbahnhöfen holt, diese nach vorne hin (wie schon beschrieben) auffüllt und hintereinander fahren lässt mit immer nur einem Block dazwischen, der konsequent nur etwas länger ist als der längste Zug. Der wird am Ende dann noch im Bahnhof abgestellt und wenn das dritte Gleis sich füllt, fährt er zurück in den Schattenbahnhof. Für die drei Gleise auf der Gegenseite, bei denen die Züge jeweils aus den Schattenbahnhöfen kommen, finde ich bestimmt noch eine Lösung. Rein theoretisch wären so bis zu 70 Züge möglich.

KI:

Jetzt verstehe ich das Betriebskonzept wesentlich besser. Du planst eigentlich eine Art umlaufgesteuertes Zuglager, bei dem der PC nicht einfach einzelne Loks steuert, sondern den gesamten Zugbestand verwaltet.
Das könnte folgendermaßen funktionieren:
1. Der PC führt eine Liste der verfügbaren Züge in den Schattenbahnhöfen.
2. Er fordert jeweils einen Zug an und lässt ihn aus dem entsprechenden Gleis ausfahren.
3. Die Züge werden auf der sichtbaren Strecke hintereinander eingereiht.
4. Zwischen zwei Zügen liegt immer genau ein freier Block, der nur wenig länger als der längste Zug ist.
5. Am Ende wird ein Zug im Bahnhof abgestellt.
6. Wenn das dritte Bahnhofsgleis belegt wird, fährt der entsprechende Zug zurück in einen freien Schattenbahnhof.

Das ist ein ziemlich elegantes Konzept. Vor allem gefällt mir, dass Du nicht versuchst, die Anlage mit möglichst vielen gleichzeitig fahrenden Zügen spektakulär zu machen, sondern einen kontinuierlichen, geordneten Zugwechsel ermöglichen willst.

Eine technische Überlegung:
Ich würde im PC tatsächlich zwei Listen unterscheiden:
· Zugbestand: Welcher Zug steht in welchem Schattenbahnhofsgleis?

· Umlaufbestand: Welcher Zug befindet sich gerade auf welchem Streckenabschnitt, im Bahnhof oder auf dem Rückweg?

Das muss keine komplizierte Datenbank sein. Eine einfache Datenstruktur mit Zugnummer, Länge, aktuellem Standort und Status könnte genügen.
Ein wichtiger Punkt ist allerdings die Zuglänge: Wenn Dein Block nur geringfügig länger als der längste Zug ist, muss der PC wissen, wann ein Zug den Block vollständig verlassen hat. Bei Deiner geplanten Steuerung ohne Rückmelder wäre das eine der zentralen Aufgaben. Man könnte das über Fahrzeiten und bekannte Streckenlängen lösen, müsste aber eine Sicherheitsreserve einplanen.

Die Zahl von 70 Zügen:
Das finde ich durchaus realistisch als theoretische Kapazität. Bei acht Schattenbahnhöfen mit jeweils zehn Gleisen kommst Du genau auf diese Zahl. Dass nur ein Zug gleichzeitig unterwegs ist, macht diese hohe Speicherkapazität überhaupt erst praktikabel.

Eine Frage habe ich dazu: Sollen die Züge im PC eine feste Zuordnung zu einem bestimmten Schattenbahnhofsgleis behalten, oder soll der PC bei der Rückkehr jeweils das gerade passende freie Gleis auswählen? Letzteres würde die Verwaltung erheblich flexibler machen.

Autor:

Nein, keine feste Zuordnung und Datensammlungen soweit wie möglich vermeiden. Obwohl wir mit DCC fahren, soll es trotzdem eine altmodische Blocksteurung geben. Der Zug der losfährt, macht den Weg des Nachfolgers zu dem freien Block dazwischen frei. Hinzu kommt bei jedem Zug noch die Abstandsregelung wie beim Straßenverkehr, hier aberdings nur zum Schutz verlorener Zugteile.

KI

Das gefällt mir zunehmend besser. Du kombinierst im Grunde zwei Welten: DCC für die individuelle Ansteuerung der Lokomotiven und eine klassische, streckenorientierte Blocksteuerung für die Sicherheit und den Betriebsablauf.
Und ich glaube, ich hatte bisher die Rolle des PCs noch zu kompliziert eingeschätzt. Er muss gar nicht den gesamten Zugbestand mit allen möglichen Eigenschaften verwalten. So verstehe ich Deine Steuerung jetzt
1. Klassische Blocksteuerung
Ein Zug darf nur in einen Block einfahren, wenn dieser frei ist. Der vorausfahrende Zug gibt durch sein vollständiges Verlassen den nächsten Block frei. Damit entsteht eine fortlaufende Kette von Zugbewegungen.
2. Nachrücken
Wenn ein Zug seinen bisherigen Block verlassen hat, wird dieser für den Nachfolger frei. Der PC muss also nicht ständig die gesamte Anlage neu disponieren, sondern kann die Freigabe von Block zu Block weiterreichen.
3. Keine feste Zuordnung der Züge
Bei der Rückkehr wird einfach ein freies Schattenbahnhofsgleis verwendet. Damit brauchst Du keine dauerhafte Zuordnung von Zug und Abstellgleis.
4. Zusätzliche Abstandsregelung
Die Abstandsregelung ist eine zweite Sicherheitsebene. Sie soll verhindern, dass ein Zug auf verlorene Wagen oder andere Zugteile auffährt. Das ist etwas anderes als die normale Blocksteuerung, die den Abstand zwischen vollständigen Zügen sicherstellt.

Eine technische Anmerkung:
Ich würde die beiden Sicherheitsfunktionen unbedingt getrennt behandeln:

· Die Blocksteuerung verhindert, dass zwei vollständige Züge denselben Streckenabschnitt belegen.

· Die Abstandsüberwachung reagiert auf ein unerwartetes Hindernis innerhalb eines Blocks.

Gerade der zweite Punkt ist interessant: Wenn Du tatsächlich keine Rückmelder einsetzen möchtest, stellt sich die Frage, wie ein verlorener Wagen erkannt werden soll. Eine reine Zeitsteuerung kann das nicht zuverlässig leisten. Dafür müsste es zumindest eine Möglichkeit geben, ein Hindernis oder eine unerwartete Belegung zu erkennen.
Eine Sache würde mich als Nächstes interessieren: Hast Du für die Blockfreigabe bereits an bestimmte Kontaktstellen gedacht, oder soll das ausschließlich über die vom PC berechneten Fahrzeiten geschehen?

Autor:

Es gibt überhaupt nur Kontaktstellen, keine wie auch immer gearteten Trennstellen. Oder besser gesagt, es gibt Trennstellen nur in Verbindung mit Konstaktstellen. Für die teuren Märklin-Gleise muss ich mir dafür noch besonders kurze Gleise besorgen. Es wird nicht gesägt, sondern es werden nur Verbinder weggelassen.

KI:

Ah, jetzt wird die elektrische Architektur klarer. Du möchtest also keine herkömmliche Blocksteuerung mit isolierten Gleisabschnitten, die über Relais stromlos geschaltet werden. Stattdessen entstehen die Blockgrenzen ausschließlich dort, wo Du ohnehin eine Kontaktstelle für die Steuerung benötigst.
Das hat einige Vorteile:
· Keine nachträglich zersägten Märklin-Gleise.
· Keine zusätzlichen Trennstellen ohne steuerungstechnischen Zweck.
· Die Kontaktstellen können gleichzeitig zur Erkennung und zur Abgrenzung der Blöcke dienen.
· Die Gleise bleiben mechanisch weitgehend unverändert; die elektrische Trennung entsteht durch das Weglassen der Schienenverbinder.

Eine wichtige Unterscheidung würde ich allerdings noch machen: Eine Kontaktstelle meldet zunächst nur, dass ein Zug beziehungsweise ein leitendes Fahrzeug sie erreicht. Damit ist noch nicht zwangsläufig bewiesen, dass der gesamte Zug den vorherigen Block verlassen hat.

Wenn Du die Kontaktstellen entsprechend anordnest, lässt sich daraus aber eine klassische Folgefreigabe aufbauen: Der Zug erreicht die nächste Kontaktstelle, der PC gibt den vorherigen Block frei und der Nachfolger darf nachrücken.

Bei den kurzen Märklin-Gleisen würde ich darauf achten, dass die Kontaktstelle nicht so kurz wird, dass ein Fahrzeug sie überfährt, ohne zuverlässig erkannt zu werden.

Eine Frage habe ich noch: Wie erzeugst Du den Kontakt elektrisch? Über die Räder beziehungsweise die Achsen, über Schleifer oder über einen eigens eingebauten Kontakt am Zug? Das ist für die Zuverlässigkeit der gesamten Blocksteuerung entscheidend.

Autor:

Also zunächst denke ich einmal an einen ATtiny 85, den wir auch für den Lokdecoder verwenden, einheitlich für alle Züge. Dann kommt etwas wichtiges hinzu. Um das alles erst einmal zum Laufen zu bringen, sollen die Züge langsam fahren, auch die ICEs. Schade, aber für den Anfang nicht zu ändern. So ein ICE wirkt ja auch dann majestätisch, wenn er bei mir mindestens siebenteilig über die Strecke fährt. Deshalb werde ich mir für den Anfang keine Gedanken über Bremsen und Anfahren machen. Immerhin ist das Software, die man auch noch nachher ändern kann.

KI:

Das halte ich für eine ausgesprochen vernünftige Entscheidung. Du begrenzt das Projekt zunächst auf das, was wirklich funktionieren muss. Bremskurven, Beschleunigungsrampen und unterschiedliche Geschwindigkeitsprofile können später kommen. Sie sind tatsächlich überwiegend Softwarefragen.

Und der ATtiny85 ist als gemeinsamer Baustein interessant, weil Du damit eine einheitliche Plattform für Lokdecoder und Blockmodule schaffen könntest.
Ich würde zunächst drei Betriebszustände vorsehen
Zustand Verhalten des Blockmoduls
Grün DCC-Signal unverändert weitergeben
Rot Fahrbefehle der Lok auf Fahrstufe 0 setzen
Übergang Blockversorgung synchron übernehmen, damit kein Zug eine elektrische Brücke zwischen unterschiedlichen Signalen bildet.

Die Bremsrampe lassen wir zunächst ausdrücklich weg.
Eine technische Einschränkung beim ATtiny85
Der ATtiny85 hat nur 8 kB Flash, 512 Byte SRAM und 512 Byte EEPROM. Das ist wenig, aber für eine überschaubare DCC-Auswertung durchaus interessant.
Eine wichtige Aufgabe wird sein, den DCC-Datenstrom zuverlässig zu erkennen und die Fahrpakete zu verändern. Dabei müssen wir insbesondere berücksichtigen:
· unterschiedliche DCC-Fahrstufenformate,
· die Prüfsumme der Pakete,
· Funktionsbefehle für Licht und andere Funktionen,
· die zeitliche Synchronität der Ausgangssignale.

Ich würde nicht versuchen, den gesamten DCC-Datenverkehr aufwendig zu interpretieren. Der ATtiny soll nur so viel verstehen, wie für die Blockfunktion notwendig ist. Eine Sache würde ich gerne vor der Schaltungsentwicklung festlegen.

Du möchtest ja, dass der Block im Normalbetrieb das DCC-Signal einfach übernimmt. Bei Rot muss er die Fahrstufe verändern.
Soll der ATtiny85 dabei auch die DCC-Adresse der Lok kennen müssen, oder darf er sämtliche Lok-Fahrbefehle verändern, die er im betreffenden Block erkennt?
Da sich jeweils nur ein Zug in einem Block befindet, könnte die zweite Lösung erheblich einfacher sein. Und sie würde gut zu Deinem Ziel passen, möglichst wenig Daten und Verwaltungsaufwand zu erzeugen.

Autor:

Nein wir haben keine unterschiedlichen DCC-Fahrstufenformate. Falls wir die Anlage jemals mit der Mobile Station betreiben, werden wir die in den DCC-Modus schalten. Aber der ATtiny hat den Vorteil, dass er ja auch im Lokdecoder das DCC-Signal erkennen muss. Da haben wir die Hälfte der Arbeit schon gespart.

KI:

Richtig. Das ist ein wichtiger Vorteil, den ich bisher nicht ausreichend berücksichtigt habe.
Wenn Dein Lokdecoder bereits mit dem ATtiny85 das DCC-Signal einliest und auswertet, habt Ihr wesentliche Grundlagen für das Blockmodul schon geschaffen:
· Erkennen der DCC-Paketgrenzen.
· Erkennen der Befehlsarten
· Auslesen der Lokadresse.
· Erkennen der Fahrstufeninformation.
· Prüfen der Paketgültigkeit.

Das muss nicht noch einmal grundsätzlich entwickelt werden. Allerdings ist die Aufgabe des Blockmoduls an einer Stelle sogar anspruchsvoller: Es muss das DCC-Signal nicht nur auswerten, sondern anschließend auch wieder als sauberes, zeitlich korrektes Signal erzeugen.

Ich sehe einen möglichen Vorteil für die Konstruktion
Wir könnten die Software des Lokdecoders teilweise wiederverwenden. Der Unterschied wäre im Wesentlichen:
DCC einlesen

Lokdecoder	Blockmodul
DCC einlesen

Eigene Adresse erkennen Fahrbefehle erkennen Fahrstufe auswerten

Fahrstufe gegebenenfalls ändern

Motor ansteuern	DCC-Ausgang erzeugen
Funktionen schalten	Funktionsbefehle unverändert weitergeben

Und noch etwas: Wenn Ihr Euch auf ein einziges DCC-Fahrstufenformat festlegt, wird das Blockmodul erheblich übersichtlicher.
Ich würde jetzt gerne die Hardwarefrage angehen: Der ATtiny85 darf die Schienen natürlich nicht direkt treiben. Wir brauchen eine kleine DCC-Ausgangsstufe mit zwei Leistungstransistoren oder einer geeigneten Halbbrücke. Die muss den Eingang elektrisch entkoppeln und den Ausgang synchron zum Eingang erzeugen.

Das ist vermutlich der wichtigste Teil, den wir gegenüber dem Lokdecoder zusätzlich entwickeln müssen.

Autor:

Ja, aber diesmal haben wir keine Größen-, sondern nur eine Kostenbeschränkung, ein riesiger Vorteil. Brauchen wir überhaupt noch etwas anderes als die zwei Leistungstransistoren im Vergleich zu den dann schon vorhandenen Lokdecodern?

KI:

Im Prinzip ist das eine sehr gute Nachricht: Wir müssen nicht mehr auf jeden Quadratmillimeter achten. Wir können die Schaltung großzügiger und damit möglicherweise sogar einfacher aufbauen. Allerdings würde ich nicht ganz bei den zwei Leistungstransistoren stehen bleiben. Gegenüber dem Lokdecoder gibt es drei zusätzliche Anforderungen.
Was wir benötigen
1. ATtiny85: Vorhandene DCC-Auswertung und veränderte Ausgabe der Fahrpakete.
2. Zwei Leistungstransistoren: Für die Ausgangsstufe, die das DCC-Signal an die Schienen liefert.
3. Treiberstufe: Je nach gewählten Transistoren eventuell erforderlich, damit diese schnell und zuverlässig schalten.
4. Eingangsstufe: Das eingehende DCC-Signal muss der ATtiny sicher erkennen können.
5. Versorgung: Eine geeignete Versorgungsspannung für den ATtiny und die Elektronik.

Was ich zunächst nicht vorsehen würde
· Keine eigene Boostersteuerung.
· Keine komplizierte Strommessung.
· Keine Lokidentifikation über zusätzliche Hardware.
· Keine Bremsrampen.
· Keine Kommunikation mit dem PC.

Ein wichtiger Gedanke
Wir sollten die Ausgangsstufe so auslegen, dass sie nicht nur den eigenen Block versorgt, sondern auch den Strombedarf eines längeren Zuges verkraftet. Gerade Deine beleuchteten Personenzüge und der Güterzug mit seinen zahlreichen Stromabnehmern können einiges zusammenbringen.
Ich würde deshalb zunächst mit einer kleinen, kostengünstigen MOSFET-Halbbrücke arbeiten. Zwei MOSFETs können dafür ausreichen, wenn die Schaltung passend dimensioniert ist. Ein zusätzlicher Gate-Treiber ist nicht zwangsläufig erforderlich.
Aber eine entscheidende Frage habe ich noch: Soll jeder Block seinen DCC-Strom vom vorhergehenden Block beziehen, also eine Kette bilden, oder soll jeder Block eine gemeinsame zentrale DCC-Versorgung erhalten und lediglich das Signal von Block zu Block weiterreichen? Das beeinflusst die Dimensionierung der Leistungstransistoren erheblich.
Nein, wir schließen sie immer wieder sang- und klanglos an die normale Gleisversorgung an. Wir müssen ohnehin den Gesamtstrom überwachen, weil wir das Prinzip der zwei Kabel durch die gesamte Anlage so weit wie möglich treiben wollen. Stelle Dir also bitte vor, alles was auf der Anlage kreucht und fleucht wird im Prinzip von den Schienen her versorgt und gesteuert. Sollte dabei zu viel Strom fließen, wird auch hier die Versorgung getrennt, aber das Signal weitergegeben.
Jetzt verstehe ich auch den größeren Zusammenhang. Du möchtest die gesamte Anlage als ein einziges DCC-Versorgungsnetz mit möglichst nur zwei durchgehenden Leitungen betreiben. Alle Verbraucher beziehen ihre Energie aus den Schienen. Die einzelnen Blockmodule greifen nur dort ein, wo eine betriebliche Funktion erforderlich ist.
Das ist ein sehr konsequentes Konzept.

Und es hat eine wichtige Konsequenz für unsere Schaltung.

1. Die normale Versorgung bleibt unangetastet
Im Normalbetrieb soll ein Blockmodul praktisch unsichtbar sein. Es übernimmt das DCC-Signal, regeneriert es gegebenenfalls und gibt es an seinen Gleisabschnitt weiter. Bei Grün gibt es keine Änderung der Fahrbefehle.
Bei Rot verändert es die Fahrbefehle, damit die Lok anhält.

2. Stromüberwachung als übergeordnete Sicherheit
Die Gesamtstromüberwachung sitzt unabhängig von den Blockmodulen. Wird der zulässige Strom überschritten, trennt sie die Versorgung der Anlage, während die Steuerinformation weitergereicht werden kann.
Hier müssen wir allerdings unterscheiden: Eine reine Stromabschaltung kann die Energieversorgung unterbrechen, aber nicht gleichzeitig die Wagenbeleuchtung erhalten. Das ist bei einem Fehlerfall vermutlich akzeptabel.

3. Eine wichtige Konsequenz für die Blockmodule
Ich würde die Blockmodule nicht als kleine Booster betrachten, die jeweils eine eigene Energieversorgung bereitstellen. Sie sollen vielmehr eine lokale DCC-Signalverarbeitung mit eigener Leistungsausgabe übernehmen.
Das ist ein wichtiger Unterschied.
Grundkonzept der Anlage
Zentrale DCC-Versorgung
Gesamtstromüberwachung
Durchgehende DCC-Versorgung mit zwei Leitungen
Blockmodul A
DCC übernehmen, gegebenenfalls Fahrbefehle ändern
Blockmodul B
DCC übernehmen, gegebenenfalls Fahrbefehle ändern
Schematisch; die tatsächliche Stromverteilung und die Leistungsausgänge müssen noch festgelegt werden.

4. Eine technische Korrektur zu meiner bisherigen Überlegung
Wenn jeder Block seine Leistung aus der zentralen Versorgung bezieht, dürfen wir nicht einfach die Ausgänge zweier MOSFET-Halbbrücken parallel schalten. Das wäre bei nicht exakt synchronen Signalen gefährlich.
Wir brauchen deshalb eine saubere Trennung zwischen Eingang, Signalverarbeitung und Ausgang. Auch die Stromüberwachung muss so angeordnet sein, dass sie einen Kurzschluss zuverlässig erkennt, ohne die DCC-Datenübertragung zu stören.
Mein Vorschlag: Wir entwickeln zunächst ein einziges Blockmodul mit ATtiny85 und einer ausreichend dimensionierten Ausgangsstufe. Wenn das funktioniert, können wir prüfen, ob dieselbe Hardware mit anderer Software auch für Kehrschleifen und Boosterübergänge taugt.
Eine Frage möchte ich dabei noch offenlassen: Die zentrale Stromüberwachung sollte nicht nur den Gesamtstrom messen, sondern möglichst auch erkennen, in welchem Anlagenbereich ein Kurzschluss auftritt. Das wäre für die Fehlersuche bei Deiner großen Anlage ausgesprochen hilfreich.

Autor:

Nein, es gibt keine zentrale Stromversorgung. Wir arbeiten zunächst mit Laborgeräten, die wir noch haben, eine automatische Stromabschaltung inbegriffen.

KI:

Ah, dann hatte ich Deine Stromversorgung falsch eingeordnet. Wir haben also zunächst keine zentrale DCC-Leistungsversorgung, sondern mehrere vorhandene Labornetzgeräte beziehungsweise DCC- Versorgungsgeräte mit eigener Strombegrenzung und automatischer Abschaltung.
Das passt sogar gut zu Deiner Vorgehensweise: erst die Anlage mit vorhandener Technik aufbauen und Erfahrungen sammeln, bevor man eine endgültige Versorgung entwickelt. Damit würde ich unsere Überlegungen folgendermaßen korrigieren:
· Die zwei Leitungen führen das DCC-Signal durch die Anlage.
· Die Versorgung erfolgt zunächst über die vorhandenen Geräte.
· Die Blockmodule übernehmen jeweils die Versorgung ihres Gleisabschnitts.
· Sie verändern bei Rot die Fahrbefehle, bei Grün reichen sie das Signal unverändert weiter.
· Die Strombegrenzung beziehungsweise Abschaltung bleibt Aufgabe der vorhandenen Versorgungsgeräte.

Eine wichtige Frage ergibt sich daraus: Haben Deine Labornetzgeräte bereits einen DCC-Ausgang, oder liefern sie Gleichspannung, aus der Du mit einer zusätzlichen Schaltung das DCC-Signal erzeugst?
Das ist für die Auslegung unseres ATtiny85-Blockmoduls entscheidend.

Autor:

Noch einmal: Die Stromversorgung wird schon von Beginn des Betriebes zumindest in zwei Teile aufgetrennt. Diese Trennung hat nichts mit den Blöcken und Signalen zu tun. Ziel ist es auch, die nötige Amperezahl so niedrig wie möglichlich zu halten aus Angst vor äußerst unerwünschten Schweißarbeiten an Zügen, die entgleisen.

KI

Jetzt ist die Trennung klarer: Die Aufteilung der Stromversorgung in mindestens zwei Bereiche ist eine grundsätzliche Maßnahme zur Begrenzung des verfügbaren Fehlerstroms. Sie hat mit der Blockeinteilung und der Signalsteuerung zunächst nichts zu tun.
Das ist gerade bei Trix Express ein wichtiger Sicherheitsgedanke. Bei einer Entgleisung kann ein Kurzschluss entstehen, bei dem nicht nur die Stromversorgung zusammenbricht, sondern dünne Metallteile, Räder oder Kupplungen so stark erhitzt werden, dass tatsächlich Schweißwirkungen auftreten. Deshalb soll nicht unnötig viel Strom zur Verfügung stehen.
Ich würde daher drei Ebenen strikt auseinanderhalten:
1. Stromversorgungsbereiche: Mindestens zwei voneinander getrennte Bereiche, damit bei einem Kurzschluss nicht die gesamte Anlage betroffen ist und der mögliche Fehlerstrom begrenzt bleibt.
2. Fahrblöcke: Sie bestimmen, welcher Zug fahren darf und wo er halten muss. Ihre Grenzen müssen nicht mit den Grenzen der Stromversorgungsbereiche übereinstimmen.
3. Signal- und Blockelektronik: Sie verarbeitet die DCC-Befehle und greift bei Rot in den Fahrbefehl ein, ohne die Beleuchtung und sonstigen Funktionen des Zuges unnötig zu beeinflussen.
Damit ist auch eine wichtige Konsequenz verbunden: Die Blockelektronik darf nicht einfach als zusätzliche Stromversorgung betrachtet werden. Sie muss in das vorhandene Versorgungskonzept passen, ohne dessen Strombegrenzung zu umgehen.

Ich würde als Nächstes gern genau diesen Punkt klären: Sollen die beiden Stromversorgungsbereiche jeweils eine eigene DCC-Endstufe erhalten, oder sollen sie lediglich die Gleise versorgen, während das DCC-Signal von einer gemeinsamen Steuerung kommt?

Autor:

Exakt Letzteres. Das DCC-Signal wird übertragen. Damit könnte sogar eine Mobile Station 2 bis zu 40 Züge steuern und noch Einiges andere dazu. Bitte immer daran denken, dass ich Bücher schreibe und für meine Leser auch Teillösungen bereitstelle. So ist z.B. Deine Mithilfe beim dem Doppelstockwagen entstanden. Creo hat nicht jede(r), der/die einen 3D-Drucker hat, aber wohl Zugang zu einer KI.

KI:

Das ist ein wesentlicher Punkt - und ich hatte ihn bisher nicht konsequent genug berücksichtigt.

Wir haben also folgende Architektur:
· DCC-Steuerung: Eine Mobile Station 2 kann das DCC-Signal liefern. Die Übertragung dieses Signals erfolgt über die Anlage hinweg. Damit bleibt die Steuerung von bis zu 40 Lokomotiven und weiterer DCC-Funktionen grundsätzlich möglich.
· Stromversorgung: Sie wird von Anfang an mindestens zweigeteilt. Diese Aufteilung dient ausschließlich der Begrenzung der verfügbaren Stromstärke und der Eingrenzung von Kurzschlussfolgen.
· Blöcke: Sie bilden eine zusätzliche, eigenständige Steuerungsebene. Ihre Elektronik wertet die DCC-Befehle aus und entscheidet lokal, ob ein Zug weiterfahren oder anhalten soll.

Und ich möchte noch etwas ausdrücklich aufgreifen: Wir entwickeln hier nicht nur eine Anlage für Dich, sondern auch nachvollziehbare Teillösungen, die andere Modellbahner übernehmen können.

Das verändert meine Herangehensweise. Ich sollte nicht automatisch die technisch aufwendigste Lösung vorschlagen, sondern nach Möglichkeit eine preiswerte, verständliche und nachbaubare Lösung.

Ein ATtiny85, ein überschaubarer Schaltungsaufwand und eine verständliche Beschreibung können für Deine Leser wertvoller sein als eine professionelle Lösung, die spezielle Software oder teure Entwicklungswerkzeuge voraussetzt.

Das Beispiel des Doppelstockwagens ist dafür sehr passend: Nicht jeder hat Creo, aber sehr viele haben Zugang zu einer KI.

Ich werde deshalb künftig bei jeder Teillösung auch darauf achten, ob sie sich als eigenständiges, publizierbares Projekt eignet - einschließlich der Erklärung, warum sie funktioniert.