Version vom 12. Januar 2006, 15:09 Uhr

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Grundlagen der Digitalsysteme

Was bedeutet Digital?

Bei herkömmlichen (analogen) Modelleisenbahnsteuerungen wird die Fahrgeschwindigkeit einer Lok direkt über einen Regler gesteuert. Der Regler kann jede beliebige Stellung einnehmen und damit auch die Geschwindigkeit der Lok.

Das typische Merkmal einer digitalen Steuerung ist, daß die Fahrgeschwindigkeit nur in festgelegten Fahrstufen verändert werden kann. Die Anzahl der möglichen Fahrstufen ist vom verwendeten System abhängig und geht von 14 (Märklin) über 28 (DCC) bis zu 128 Stufen.

Die Umsetzung der Fahrstufen erfolgt in einem sogenannten Decoder. Dieser Decoder versorgt den Motor der Lok mit Spannungsimpulsen. Diese Spannungsimpulse werden um so länger je höher die Fahrstufe ist und dem entsprechend erhöht sich auch die Drehzahl des Motors und damit die Geschwindigkeit der Lok.

Digitalsteuerungen ermöglichen

• eine größere Anzahl von Lokomotiven unabhängig voneinander im selben Stromkreis zu steuern
• Verschiedene Funktionen in den Lokomotiven zu schalten, wie z.B. das Licht, eine automatische Kupplung, etc.
• Weichen und Signale mit einer relativ einfachen Verdrahtung zu stellen
• den Anschluß eines Computers zur Steuerung der Modellbahnanlage

Die Funktion der Digitalsysteme

Wie funktionieren Digitalsteuerungen allgemein?

Prinzipiell arbeiten alle gängigen Digitalsteuerungen mit einer ähnlichen Technik.

Eine Zentrale erzeugt eine hochfrequente Wechselspannung (um die 10 kHz), mit der durch Änderungen in der Wechselspannung Informationen von der Zentrale an, in die Loks eingebaute, Decoder gesendet werden können.

Diese Informationen werden zu Informationspaketen zusammengefaßt. Ein Informationspaket beinhaltet z.B. die Adresse der Lok, an die die Informationen gesendet werden sollen, die Fahrgeschwindigkeit, Fahrtrichtung usw.

Alle Loks und damit alle Decoder stehen im selben Stromkreis und erhalten deshalb dieselben Informationen. Welcher Decoder und damit welche Lok sich von einer Information angesprochen fühlt, hängt von der Adresse in dem Informationspaket ab. Stimmt diese Adresse mit der in dem Decoder eingestellten Adresse überein, übernimmt der Decoder alle Daten, die in dem Informationpaket gesendet wurden. Ansonsten wird das gesamte Informationspaket ignoriert.

Dadurch ist es möglich mehrere Loks, obwohl sie im selben Stromkreis fahren, unabhängig voneinander zu steuern.

Nach dem gleichen Prinzip werden auch Weichen und Signale gesteuert. Der Decoder ist hier nicht in einer Lok eingebaut, sondern in einer Weiche oder in der Nähe der zu steuernden Weiche. Jede Weiche hat eine eigene Adresse und kann mit Hilfe dieser Adresse gestellt werden. Alle Weichen-Decoder sind mit demselben Stromkreis, an dem auch die Gleise angeschlossen sind, verbunden. Dadurch ergibt sich eine wesentliche Vereinfachung der Verdrahtung.

Wie steuert man Weichen und Signale an?

Genauso wie Lokomotiven können in Digitalsystemen auch Weichen und Signale angesteuert werden. Im Prinzip sind die Weichen, Signale oder andere geschaltete Einrichtungen mit dem gleichen Stromkreis verbunden, in dem sich die Digitallokomotiven befinden.

Um eine Weiche auszuwählen, benötigt jede Weiche eine Adresse und einen Decoder. Der Decoder wird auf der einen Seite an den Digitalstromkreis angeschlossen und hat auf der anderen Seite die Ausgänge für die Weichen.

Es gibt verschiedene Arten von Weichen, bzw Schaltdecodern

• Decoder mit Impulsausgängen für Weichen
• Decoder mit geschalteten Ausgängen z.B. für Beleuchtung
• Decoder mit programmierbaren Ausgängen für z.B. Impulse mit wählbarer Länge, Dauerausgang für Beleuchtung oder blinkend (z.B. die Lenz Decoder)
• Decoder, die direkt in die Weiche eingebaut werden. Vorteil einfachste Verdrahtung.
• Decoder mit Rückmeldung an die Zentrale
• Decoder, die den Stellstrom für die Weiche aus dem Digitalstromkreis entnehmen
• Decoder, die eine getrennte Versorgung der Weichen ermöglichen. Vorteil: Die Digitalzentrale muß nicht auch noch den Strom zum Stellen der Weichen liefern, was bei größeren Anlagen schon zu Problemen führen kann. Der Nachteil ist natürlich eine etwas aufwendigere Verdrahtung.
• Spezial Decoder, wie z.B. die Lichtsignaldecoder von LDT, die den direkten Anschluss der Lichtsignal-Leuchtdioden erlauben.

Welche Digitalsysteme gibt es?

Historisch bedingt wurden in den 1980er Jahren verschiedene Digitalsysteme entwickelt. Diese Systeme sind sehr firmenspezifisch wie z.B. von Märklin Motorola, Trix Selectrix und Fleischmann FMZ. In den 1990er Jahren hat es aber zwei Entwicklungen gegeben, die diese Firmensicht aufheben:

1. Die Standardisierung des DCC Digitalsystems
2. Die Entwicklung von Multiprotokollzentralen und Multiprotokolldecodern

Märklin stellte 2004 ihr neues und von ESU entwickeltes mfx System vor.

Es ist deshalb sinnvoll, zunächst die unterschiedlichen Protokolle und deren Unterschiede zu beschreiben und danach, welche Firma welche Geräte liefert.

Folgende Digitalsysteme sind heute in Deutschland marktgängig:

• Märklin Motorola
• Märklin mfx
• Selectrix (Trix, Müt, Rautenhaus)
• FMZ (Fleischmann, nur noch Unterstützung vorhandener Kunden. Keine Neu- oder Weiterentwicklung)
• DCC ( Arnold, Digitrax, Fleischmann, Roco, Lenz, Zimo..)

Die Digitalsysteme

Das Märklin Motorola Digitalsystem?

Das Märklin Digital Motorola system ist auf der Märklin Digital Homepage - von Dr. König ausführlich beschrieben.

Das Märklin mfx System?

Zur Zeit gibt es noch wenig Informationen zu dem System, da es von Märklin nicht veröffentlicht wird.

Das Trix Selectrix System?

Zum Thema Selectrix gibt es eine FAQ zum Thema Selectrix von R. Günther.

Das DCC System?

Das DCC System wurde von der Firma Lenz entwickelt und 1988 von Märklin und Arnold unter dem Namen Märklin Digital=, Märklin Digital und Arnold Digital als ein Digitalsystem für 2-Leiter-Gleichstrom-Systeme auf den Markt gebracht. Das System wurde von der Firma Lenz weiterentwickelt und für die Standardisierung durch die NMRA (entspricht der Europäischen NEM) freigegeben.

Durch die Standardisierung und die Freigabe des Systems ist ein breiter Markt von DCC kompatiblen Systemen entstanden, deren wichtigstes Merkmal ist, daß sie untereinander, was die Signalisierung angeht, kompatibel sind. D.h. man kann sich seine DCC-Zentrale aus dem Angebot aussuchen, und gleichzeitig in den Loks Decoder anderer Hersteller verwenden.

Allerdings muß man auch bei der Kompatibilität etwas aufpassen, denn es gibt nicht nur einen Standard, sondern auch noch weitere Versionen des Standards (sogenannte Recommendations). So gibt es zum Beispiel bei der Anzahl der Fahrstufen folgende Möglichkeiten: 14 Fahrstufen, 27 Fahrstufen, 28 Fahrstufen und 128 Fahrstufen. Alle Decoder und Zentralen unterstützen die 14 Fahrstufen. Das ist das Minimum. Die anderen Fahrstufenzahlen kann man nur nutzen, wenn Decoder und Zentrale diese Fahrstufenanzahl unterstützt.

Ausserdem entwickelt sich der DCC-Standard weiter. Deshalb ist es bei der Auswahl der Zentrale wichtig, darauf zu achten, daß sie updatefähig ist; es sollte also eine einfache Möglichkeit bestehen, eine neue Softwareversion einzuspielen.

Das Fleischmann FMZ-System?

Das Fleischmann FMZ- Digitalsystem wurde wie der Name schon sagt, von der Firma Fleischmann für N und H0 entwickelt. Fleischmann liefert fertig digitalisierte Loks für H0 und N. Ich kenne mich mit dem FMZ-System zu wenig aus, um positive oder negative Aussagen machen zu können, auch wurde es in der Newsgroup noch nie diskutiuert. Aus meiner persönlichen Sicht hat dieses System eine relative geringe Unterstützung. Es ist vor allem für Fleischmannanhänger interessant. Seit 1999 fährt Fleischmann zweigleisig und unterstützt zusätzlich das DCC-System. Das Fleischmann Twin-Center basiert auf der Uhlenbrock Intellibox und unterstützt das Fleischmann FMZ-System sowie DCC. Auch die Twin-Decoder und die Fleischmannloks, die im Katalog mit "digital" bezeichnet sind, können mit FMZ und mit DCC gefahren werden. Damit sind die Fleischmann Loks mit dem bereits eingebauten Twin-Decoder ein gute Alternative für DCC Fahrer. Weitere Infos von Fleischmann finden Sie hier unter "Produkte", "Digitale Steuergeräte".

Hersteller

siehe Linkliste

Digitalsysteme und Computer

Wie schließe ich einen Computer an?

Eine erhebliche Erweiterung der Betriebsmöglichkeiten einer Modellbahnanlage bietet der Abschluß eines Computers an das Digitalsystem.

Praktisch alle Digitalsysteme und Zentralen bieten diese Möglichkeit. In den meisten Fällen wird der PC über die sogenannte RS232 Schnittstelle angeschlossen, manchmal aber auch schon über USB. Bei der RS232-Schnittstelle handelt es sich um eine serielle Schnittstele, über die praktisch jeder Computer verfügt; bei neueren Laptops fehlt diese aber oft schon. Meistens wird diese zum Anschluß eines externen Modems genutzt. Die Schnittstelle ist standardisiert und kann mit verschiedenen genormten Geschwindigkeiten betrieben werden. Angefangen von 2400 Bit/Sekunde bis zu 155000 Bit/Sekunde. Die PC-Interfaces der verschiedenen Digitalsysteme unterstützen teilweise nur die 2400 Bit/Sekunde (z.B. Das Märklin Interface). Diese geringe Taktrate kann für größerere Anlagen zu Problemen führen, da die Befehle vom Computer zur Anlage zu lange brauchen und es deshalb zu Datenstaus kommen kann, wenn zuviele Aktionen gleichzeitig auf der Anlage ablaufen sollen.

Was kann man mit einem Computer an der Modellbahn alles machen?

Angefangen von einfachen Zugsteuerungen bis zur kompletten Großanlagensteuerung ist alles möglich. Zum Thema Software gibt es eine eigene MOBA-Seite Digitalsteuerungen für Modellbahnen.

Weiterführende Themen

Digitale Systemkomponenten

Was unterscheidet die verschiedenen Systemkomponenten ?

Ein Digitalsystem besteht aus verschiedenen Systembausteinen. Dies sind zum einen die Digitalzentralen. Sie bilden das Herz des Digitalsystems. Sie erzeugen das Digitalprotokoll, mit dem über die Schienen die Loks und eventuell auch die Weichen und Signale gesteuert werden. Dazu benötigen sie Steuerinformationen von Fahrgeräten und Stellpulten. Diese sind über eine spezielle Steuer-Schnittstelle mit der Zentrale verbunden. Des weiteren kann die Zentrale Rückmeldeinformationen von der Anlage über eine Rückmelde-Schnittstelle erhalten und diese Informationen anzeigen oder an einen PC weiterleiten. Dazu kann die Zentrale auch eine PC-Schnittstelle haben, oder diese wird über die Steuerschnittstelle mit der Zentrale verbunden. Alle diese Geräte gibt es als einzelne Komponeten oder in ein Gehäuse integriert.

Welche Komponenten miteinander kombiniert werden können, wird durch die Schnittstellen, die die Zentrale zur Verfügung stellt festgelegt. Das heißt, für die Auswahl eines Digitalsystems ist nicht nur das Digitalprotokoll wichtig, daß man verwenden möchte, sondern auch welche Endgeräte man verwenden möchte. Das Angebot an Endgeräten kann sich sehr schnell ändern, deshalb ist es wichtig, die verschiedenen Schnittstellen zu kennen, um einschätzen zu können, welche man für seine Anforderungen benötigt.

Die Steuer- und Rückmelde-Schnittstellen zwischen den Systemkomponenten

Folgende Steuer- und Rückmeldeschnittstellen werden heute bei Digitalsystemen eingesetzt.

I2C Bus und S-88 Bus

Der I2C-Bus wurde von Märklin für das Märklin Digitalsystem eingeführt. Er verbindet die Zentrale mit den Fahrgeräten und den Stellpulten. Die Verbindung erfolgt über eine 16-polige Steckerleiste. Die Geräte werden nebeneinander gestellt und über die Steckerleiste miteinander verbunden. Über ein 16-poliges Kabel ist das Absetzen einzelner Fahr- oder Stellpulte möglich. Der Abstand ist allerdings begrenzt - auf ca. 1-2m, die genaue Spezifikation kenne ich leider nicht - . Die Verbindung darf nur im stromlosen Zustand gelöst oder gesteckt werden. Ein herumwandern mit dem Fahrpult ist also nicht möglich.

Der I2C-Bus wird ausser von den Märklin-Digital-Komponeten auch von der Uhlenbrock Intellibox und dem Arnold Digital-System unterstützt.

Der S88-Bus ist ein von Märklin für das PC-Interface und das Digital-Memory eingeführter Rückmelde-Bus. Der Bus besteht aus den S88-Bausteinen, die jeweils 16 Eingänge zur Verfügung stellen und über eine 6-polige Leitung miteinander verbunden sind. Die Leitung geht dabei der Reihe nach von einem Baustein zum anderen. Abzweigungen o.ä. sind nicht möglich. Dafür sind die Bausteine sehr einfach aufgebaut und damit relativ billig (zumindest wenn man sie nicht bei Märklin kauft, oder selbst baut)

X-Bus und RS-Bus

XBUS nennt Lenz die 4-adrige Leitung, die die Eingabegeräte mit der Zentrale verbindet. 2 der 4 Adern sind für die Stromversorgung der Eingabegeräte zuständig, 2 Adern sind die eigentliche Datenleitung. Der XBUS arbeitet nach dem Industriestandard RS485 mit 62,5k Baud. Er stellt ein Netzwerk dar, in dem die Zentrale alle angeschlossenen Geräte ständig adressiert. Es können bis zu 30 Geräte an den XBUS angeschlossen werden, die maximal zulässige Länge beträgt 5km.

Handregler können während des Betriebes angesteckt und auch wieder abgezogen werden, so daß Sie Ihren Standort an der Modellbahn immer der Betriebssituation anpassen können. Sie sind also immer "auf der Höhe des Zuges".

Über den Rückmeldebus RS ( eine 2-adrige Leitung ) fragt die Zentrale den Zustand von Weichenstellungen oder von Gleisbesetztmeldern ab. An den Rückmeldebus werden hierzu rückmeldefähige Schaltempfänger (LS100) und der Rückmeldebaustein LR101 angeschlossen. Treten Änderungen am Zustand von Weichen oder Rückmeldern auf, so teilt die Zentrale dies über den XBUS allen angeschlossenen Eingabegeräten mit.

X-Bus und RS-Bus werden von den Lenz-Zentralen und der Arnold Digital-Zentrale unterstützt

LocoNet

Digitrax Steuer- und Rückmeldebus.

Beim LocoNet handelt es sich um einen Steuer- und Rückmeldebus, der mit der PC-Netzwerktechnik (EtherNet) vergleichbar ist, und mit dem beliebig strukturierte Netze aufgebaut werden können. Alle Systemkomponenten werden über dieses Netz miteinander verbunden und können darüber Informationen austauschen. Zu diesen Systemkomponenten gehören, mobile oder feste Fahrpulte, Weichenstellpulte, PC-Interfaces und auch die Rückmeldung von der Anlage für die Weichenstellung und Besetztmeldung. Die mobilen Fahrpulte können im Betrieb abgezogen und an einer anderen Stelle wieder an den Bus angesteckt werden. Damit ist eine sogenannte "Walk Around Control" möglich.

Eine einfache Beschreibung des LocoNet gibt es bei der FREMO in deutsch und ausführlich vom LocoNet Entwickler bei Digitrax (leider nur in englisch).

Das LocoNet wird von den Digitrax-Zentralen und der Uhlenbrock Intellibox unterstützt.

Maus-Bus (X-Bus light)

Beim Maus-Bus handelt es sich um einen vereinfachten X-Bus, an den die sogenannte Roco-Lok-Maus angeschlossen werden kann. An einen Anschluß können über Verteiler mehrere Lok-Mäuse oder neuerdings auch ein Weichenstellpult angeschlossen werden.

Unterstützt wird der Maus-Bus von den Roco- und LGB-Zentralen und der Uhlenbrock Intellibox.

Sx Bus

Trix Selectrix Steuer- und Rückmeldebus.

Leider kenne ich mich mit dieem Bus nicht aus. Eine kurze Erklärung dazu gibt es bei der FREMO.

Details werden auf den Selectrix-Seiten von Reinhold Günther erklärt.

CAN-Bus

ZIMO-Steuer- und Rückmeldebus

Eine kurze Beschreibung findet sich bei ZIMO.

Die verschiedenen Digitalsysteme

Einen ersten Überblick über die verschiedenen Digitalsysteme bietet die MIBA unter:

http://www.miba.de/workshop/systeme.htm

Was sind Multiprotokoll Zentralen?

Multiprotokollzentralen sind Zentralen, die mehere Digitalformate gleichzeitig senden können.

Digital Decoder

Welche Decoder gibt es?

Es gibt sehr viele unterschiedliche Bauarten von Decodern. Sie unterscheiden sich in der Größe - sehr wichtig für den Einbau - und der Funktionalität. Der wichtigsten Unterschiede bei Lokdecodern sind die Anzahl der Fahrstufen und ob eine Lastregelung vorhanden ist, oder nicht. Zusätzliche mögliche Funktionen der Decoder:

• Lastregelung
• Einstellbare Höchstgeschwindigkeit
• Einstellbare Beschleunigung und Verzögerung
• Ansteuerung der Lokbeleuchtung mit Lichtwechsel
• Bis zu 12 schaltbare Zusatzfunktionen, wie z.B. Dampfgenerator, Pfeife etc.
• eingebaute Geräuschelektronik für Dampf- oder Diesellok

Eine Tabelle mit den aktuellen Decodern findet man bei Reinhard Müller.

Wie kommt der Decoder in die Lok?

Der Einbau von DCC Lokdecodern - von Armin Mühl . Auf dieser Seite ist die Vorgehensweise beim Einbau von Decodern sehr ausführlich beschrieben.

Tips für den Decodereinbau gibt es auch bei Thorsten Kühn.

Ausführliche Einbaubeschreibungen finden Sie auch bei Reinhard Müller und Claus Köhler

Was bedeutet die digitale Schnittstelle in den neuen Loks?

In jede Lok, die in einem Digitalsystem betrieben werden soll, muß ein Digitaldecoder eingebaut werden. Neben der Verdrahtung des Decoders muß auch noch Platz in der Lok geschaffen werden. Beides ist nicht ganz einfach und kann bei einigen Loks schon sehr kompliziert werden. Läßt man einen Fachmann den Decoder einbauen, so kommen zu den Decoderkosten noch Einbaukosten von ca. € 25,-- bis € 60,-- hinzu. Da dies den Umstieg auf ein Digitalsystem noch weiter verteuert, wurde eine genormte Schnitstelle für die Lokomotiven entwickelt, in die ein Decoder einfach eingesteckt werden kann. Normalerweise, hat der Konstrukteur der Lok auch den entsprechenden Platz für den Decoder vorgesehen, so daß Fräsarbeiten ebenfalls entfallen können.

Es gibt 4 verschieden Arten von Schnittstellen. Die Beschreibung der Schnittstellen findet man in der NEM 650 - Elektrische Schnittstellen für Modellfahrzeuge.

Achten Sie beim nächsten Lokkauf also darauf, daß ihre Lok eine Schnittstelle hat, damit Sie im Bedarfsfall leicht einen Decoder einbauen können. Besonders für das NMRA-DCC System sind heute fast alle Decoder mit Schnittstellenstecker lieferbar. Aber auch für das Selctrix und das FMZ-System sind jetzt Decoder mit Schnittstelenstecker erhältlich.

Was sind Configurations Variable ?

Die heutigen Decoder enthalten eine Fülle von Funktionen (z.B. die Adresse, Höchstgeschwindigkeit, etc). Diese Funktionen müssen irgendwie am Decoder eingestellt werden. Man nennt diesen Vorgang auch Konfigurieren oder Programmieren des Decoders.

Bei Märklin Decodern erfolgt dieses Konfigurieren über kleine Schalter und Drehregler. Dazu muß die Lok geöffnet und die entsprechenden Schalter am Decoder gestellt werden.

Bei den DCC-NMRA Decodern hat es sich durchgesetzt die Decoder elektronisch zu programmieren. Die Lok muß dazu nicht geöffnet werden, sondern muß auf ein spezielles Programmiergleis gestellt werden. Neue Decoder und Zentralen unterstützen auch eine neue Form der Programmierung während des Betriebs.

Die Decodereinstelungen werden in sogenannten Konfigurationsvariablen (englisch Configuration Varaible CV) abgelegt.

Eine gute Beschreibung der verschiedenen Variablen findet sich bei Thorsten Kühn.

Digital Fahrbetrieb

Kehrschleifen

Kehrschleifen sind auch im 2-Leiter Digitalbetrieb ein Thema. Von Lenz und Roco gibt esa dazu Kehrschleifenmodule, die die Tatsache ausnutzen, daß einer Lok im Digitalsystem die Polarität der Schienen egal ist. Die Kehrschleife ist dabei vollständig von der übrigen Anlage getrennt und wird über das Kehrschleifenmodul mit Strom versorgt. Fährt jetzt eine Lok in die Kehrschleife ein, und die Kehrschleife ist richtig gepolt, passiert gar nichts. Die Lok fährt weiter. Ist die Kehrschleife falsch gepolt, gibt es bei der Überfahrt über die Trennstelle einen Kurzschluß. Das Kehrschleifenmodul erkennt dies und polt den Strom in der Kehrschleife bltzschnell um. Die Lok sollte davon nichts merken und fährt weiter. Fährt die Lok aus der Kehrschleife heraus, passiert dasselbe noch einmal. Es gibt bei der Ausfahrt einen Kurzschluß und das Kehrschleifenmodul polt den Strom in der Kehrschleife noch einmal um. Die Lok läßt sich in der Kehrschleife natürlich genauso steuern wie auf der übrigen Anlage, auch eine Umkehr der Fahrtrichtung macht keinerlei Probleme.

Achtung!! Kehrschleifenmodule können im Zusammenspiel mit Gleisbesetztmeldern Probleme bereiten. So holt sich z.B. der LK100 von Lenz die interne Stromversorgung aus dem Fahrstrom. Ein evtl. angeschlossener Gleisbesetztmelder interpretiert diesen Stromverbrauch als ein besetztes Gleis, auch wenn das Gleis eigentlich frei ist. In diesem Fall sollten Kehrschleifenmodule mit einer externen Stromversorgung verwendet werden, z.B. von Rautenhaus. Den LK100 habe ich zur Zusammenarbeit mit dem Gleisbesetztanzeigemodul von LDT bewegen können, in dem ich die Verbindung des K-Eingangs mit dem aus 4 Dioden aufgebauten Brückengleichrichter unterbrochen habe und an der Diode, die dem Anschluss am nächsten liegt, ein zusätzliches Kabel angelötet habe. Diese Kabel habe ich mnit dem "K"-Eingang des LDT-Gleisbesetztmelders verbunden. Danach arbeitet die Gleisbesetztmeldung wieder wie erwartet.

Ein anderes Prinzip, wie man eine Kehrschleife in Digitalsystemen steuern kann, ist hier von Peter Brinkmann beschrieben worden.

Automatisches Bremsen

Zum automatischen Bremsen eines Zuges vor einem Signal, gibt es prinzipiell 2 Möglichkeiten. Per Softwaresteuerung durch den PC oder durch einen speziellen Gleisabschnitt, in das bei Halt-zeigendem Signal, ein spezielles Digitalsignal eingespeist wird, das den Decoder der Lok anweist, die Lok mit der einprogrammierten Verzögerung anzuhalten.

Welche Vorrausetzungen auf der Anlage gegeben sein müssen, damit die Abbremsung per SW richtig funktioniert, hängt von der eingesetzten Software ab.

Für die über eine Halte-Gleisabschnitt gesteuerte Abbremsung der Lok gibt es verschiedene Verfahren. Leider sind diese Verfahren alle von den eingesetzten Lokdecodern abhängig, da der Decoder das am Gleis anliegende Signal verstehen muss, um die Lok anhalten zu könnnen. Eine ideale Lösung gibt es leider noch nicht.

Planung einer Anlage für Digitalbetrieb

Hierzu gibt es einen interessanten Artikel auf der MIBA-Site:

http://www.miba.de/workshop/digiplan.htm

Spezialthemen

Braucht man unbedingt geregelte Decoder?

Karl-L. Wagner hat dazu folgendes Rezept zusammengestellt:

Diverse der neuen E-Loks von Roco habe ich mit ungeregeltem Decoder ausgerüstet, die laufen prima.

Aber fast immer ist folgendes Vorgehen hilfreich:

1. Lok ohne Decoder ausprobieren, wie sie aus aus der Schachtel kommt und auch gleich einfahren.

2. Ist der Auslauf gut, ausreichend, nach persönlichen Vorlieben richtig?

3. Wenn ja, dann tut es eventuell der ungeregelte Decoder der Lieblingsfirma. Weiter bei 6.

4. Wenn nein: Geregelten Decoder erst mal ausprobieren (Ist ja mit den Schnittstellen inzwischen nicht mehr so ein Problem, ansonsten gleich eine einbauen.

5. Ist das mit geregeltem Decoder gut genug? Häufig ja. Also Faulhaber nicht dringend notwendig, weil der Decoder eh vieles ausregelt.

Dann das Wichtigste:

6. Lok zerlegen und Getriebe etc. komplett reinigen, am besten mit Waschbenzin und Ultraschallbad (Vorsicht, bei Liliput bleibt da auch gleich ein Teil der Lackierung zurück). Die Fette müssen wirklich runter, zum Teil scheinen die im Bad zu weiß der Himmel was zu reagieren und bilden in irgendwelchen Ecken harzige/feste Rückstände. Die enfernen, geht sehr gut durch Ausblasen mit Pressluft.

7. Lok sparsam!!!! ölen. bei mir hat sich Siliconöl bewährt.

8. Erneut einfahren und ausprobieren, ob es nicht doch der ungeregelte Decoder tut.

Nun hat man bei manchen Loks das unschöne Ergebnis, daß sie zwar prima laufen und auch auslaufen, aber bedauerlicherweise das Getriebe ob seines Spiels schnarrende, knarzende oder sonstige Geräusche von sich gibt. Da hilft nichts: Siliconfett ins Getriebe schmieren (Fahrradhandel).

Diese Erscheinung ist auch der Grund dafür, daß ich ein solch umständlich erscheinendes Verfahren wähle, um zu entscheiden, ob geregelter Decoder und Faulhaber überhaupt notwendig sind bzw. was bringen. Geregelte Decoder sind für normale Motoren gelegentlich deshalb sinnvoll, weil sie nicht die Probleme machen, die ungeregelte auf computergesteuerten Anlagen in Steigungsstrecken zeigen.

9. Wenn gewünscht, jetzt erst Faulhaber einbauen und die Lok noch ein wenig einfahren.

10. Alle möglichen/gewünschten Parameter des Decoders optimieren. Das macht wirklich erst jetzt Sinn, weil vorher die Mechanik der Lok damit zwar kompensiert und optimiert werden kann, aber immer wieder aufs neue nachjustiert werden muß, bis die Lok richtig eingefahren ist.

Das Ergebnis sind optimal motorisierte und docoderisierte (heißt das so?) Loks. Wie schon mal gesagt, bei manchen Loks kann man sich das ganze Theater sparen, da ist sofort klar, daß das nie was wird. Aber die guten laufen mit Faulhaber und geregeltem Decoder wirklich schön; ganz langsam anfahrend, leise und mit sanftem langem Auslauf auch in programmierten Halteabschnitten.

Wozu braucht man eine Lastregelung?

Eine in den Decoder integrierte Lastregelung hält die Geschwindigkeit einer Lok, unabhängig von der Belastung durch einen Zug oder eine Steigung, konstant. Die integrierte Lastregelung ist einer der größten Vorteile der Digitaltechnik. Sie ermöglicht es auch in langsamsten Schritttempo über Weichenstraßen zu fahren (ist das nicht die Pulsweitenmodulation?). Und zwar auch mit Loks ohne Faulhabermotoren. Die Lastregelung kann natürlich keine Wunder vollbringen, aber bei Loks mit guten Fahreigenschaften, werden diese noch einmal wesentlich verbessert. Mein Rat: Decoder mit Lastregelung sind ca. 10 EUR teurer als Decoder ohne. Diese Investition lohnt sich. Es ist wesentlich teurer, später die Decoder ohne Lastregelung durch neue zu ersetzen, weil man die besseren Fahreigenschaften der geregelten Decoder bei einer Lok hat, und sie dann bei allen Loks haben will.

Anmerkungen von Dr. König zu diesem Thema:

Die Lastregelung gibt es auch in Analog - und nicht unbedingt schlecht. So ist die analog-Elektronik der Wuertt. C mit Fauli von Märklin (3511) durchaus mit der des 6090 Decoders zu vergleichen (liegt natürlich auch am schon bei niedrigen Sapnnungen laufenden Fauli). Dagegen ist die sog. Digitalregelung der 3711 (Württ. C mit Digital Hochleistungsantrieb) echter Schrott - auch weil sie in Wahrheit gar keine Regelung enthält.

Welche Auswirkung hat die Anzahl der Fahrstufen?

Die Anzahl der zur Verfügung stehenden Fahrstufen gibt an, wie feinfühlig eine Lok gesteuert werden kann. Die Anzahl der möglichen Fahrstufen geht von 14 Fahrstufen über 28 bis zu 128 Fahrstufen. Viele Decoder bieten darüberhinaus die Möglichkeit jeder Fahrstufe eine beliebige interne Fahrstufe zuzuordnen.

Die Diskussion brachte als Ergebnis, daß 14 Fahrstufen zu wenig ist, 28 eigentlich reicht und 128 Fahrstufen nicht unbedingt notwendig sind. Die Anzahl der notwendigne Fahrstufen häng aber auch sehr stark davon ab, wie man seine Loks fährt. Haben die Decoder eine eingebaute Beschleunigung und Verzögerung, und will man mit den Loks nicht feinfühlig rangieren, können auch 14 Fahrstufen genug sein. Will man besondere Effekte erreichen, z.B. die Beschleunigung und Verzögerung jeweils zugabhängig von einem Computer direkt steuern lassen, dann braucht man die 128 Fahrstufen.

Wie behandle ich Doppeltraktionen?

Doppeltraktionen und auch Schiebebetrieb ist in Digitalsystemen wesentlich einfacher zu handhaben, als in konventionellen.

Da jede Lok in einem Digitalsystem eine eigene Adresse hat, können die Loks einer Doppeltraktion oder eine Schiebelok getrennt von einander gesteuert werden. Im einfachsten Fall verwendet man 2 Regler und steuert die Loks getrennt von einander. - Dies ist am vorbildgerechtesten.-

Bleibt die Doppeltraktion aber länger zusammen, und man möchte sie mit einem gemeinsamen Regler steuern, ermöglichen es moderne Zentralen mehrere Loks zu einer Doppeltraktion zu verbinden, die über eine Adresse gesteuert werden kann. Das Einrichten einer Doppeltraktionund das Auflösen geht normalerweise recht einfach vor sich, ist aber abhängig von der Zentrale. Die meisten Zentralen unterstützen auch Mehrfachtraktionen, d.h. mehr als 2 Loks unter einer Adresse. Zentralen mit Mehrfachtraktion sind beispielsweise: Lenz, Zimo, Uhlenbrock Intellibox.

Was macht man mit Steuerwagen in Digitalsystemen?

Steuerwagen, z.B. beim Schienenbus oder bei den Silberlingen, bereiten in Digitalsystemen einige Probleme. Das Hauptproblem ist der Lichtwechsel von 3-Licht Spitzenlicht auf rotes Rücklicht. In reinen Gleichstromsystemen wird dieser Lichtwechsel relativ einfach durch Dioden gesteuert. In Digitalsystemen sind diese Dioden wirkungslos. Es gibt drei Möglichkeiten dieses Problem zu lösen:

1. Der Steuerwagen ist fest über Kabel mit der Lok verbunden und die Lampen des Steuerwagens sind an die entsprechenden Lampen der Lok angeschlossen. Nachteil: Feste Verbindung zwischen Lok und Wagen notwendig.
2. Die Umschaltung der verschiedenen Lampen erfolgt über einen mechanischen Umschalter, der die Fahrtrichtung des Steuerwagens z.B. über eine Rutschkupplung feststellt. Dieses Prinzip wird vom Märklin in seinen Steuerwagen und von dem neuen KATO ETA 150 verwendet.
3. In den Steuerwagen wird ein Decoder eingebaut, der ähnlich dem Lokdecoder den Lichtwechsel steuert. Der Decoder kann vereinfacht sein, da er keinen Motor steuern muß. Der Steuerwagen hat eine eigene Adresse. Im Zugverband werden Lok und Steuerwagen wie eine Doppeltraktion behandelt. Nachteil: Relativ teuer.

Weitere Informationen zur dritten Variante gibt es bei Reinhard Müller. Achtung: Hier gibt es wieder zwei Möglichkeiten:

• Von Lenz gibt bzw. gab es einen speziellen Funktionsdecoder für DCC-NMRA, der den Lichtwechsel steuern konnte. Dieser Decoder sollte heute nicht mehr eingesetzt werden, da er mit den neuen Fahrstufen-Modi des DCC-NMRA-Systems nicht mehr zurecht kommt und dabei dann ein ungewöhnliches Verhalten an den Tag legt.
• Einfacher und billiger ist es heute, einen einfachen Lok-Decoder (z.B. von Kühn den T120 für 45,-- DM) einzusetzen. Das Licht wird in dieem Fall genauso wie in der Lok angeschlossen. Anstelle des Motors sollte ein Widerstand - ca. 100 Ohm (der Wert ist unkritisch) eingesetzt werden, damit die Programmierung einwandfrei funktioniert.

Ist es möglich Komponten selbst zu bauen?

Ja natürlich. Für die verschiedenen Systeme gibt es Selbstbauprojekte. Hier finden sich Vorschläge für den Selbstbau von Weichendecodern, Booster, Lokdecoder mit Microcontroller und kompletten preiswerten Komplettsystemen. Auf folgenden WWW-Seiten sind Informationen über den Selbstbau zu finden:

• Selbstbau von Märklin Digital Komponenten - von Dr. König
• Selbstbau von Märklin Digital Komponenten von Carsten Meyer
• Selbstbau von Märklin Digital Komponenten von Bo Brændstrup

• Gleisbelegtmelder für Digitalsysteme von Heinz-Goerg Petras
• Gleisbesetztmelder für Märklin Motorola und DCC-NMRA als Bausatz von Uwe Blücher

• einer NMRA-DCC Zentrale - von Rainer Keil
• [http://www.praktiker.at/prjdit01.htm Der DigiTrain Commander des Praktiker Verlags für DCC-NMRA
• Das DCC-Project von Prashant Bhandary
• DCC-NMRA und Märklin-Motorola kompatible Weichendecoder und Rückmeldemodule als Bausatz von LDT

28 Fahrstufen für Märklin Digital (Vorschlag Dr. König)

Jeder kennt das Manko, daß im Motorola-Format nur 15 FS möglich sind. Nach langem Hin- und Her und Diskussionen hat sich nur eine (kompatible) Möglichkeit als praktikabel herausgestellt, wie zumindest neue (Eigenbau)Dekoder 13 weitere FS erhalten können: Durch entsprechenden "Mißbrauchs" des für die SF vorgesehenen Trits D5, das ja als einziges noch zwei "freie" Zustände aufweist . nämlich 01 und 10. Alle anderen Trits sind ja bereits "belegt" (die 4 folgenden Trits D6 - D9 signalisieren das neue Format mit Richtung und den EF) bzw. sollten frei bleiben und werden künftig belegt werden (die ersten 4 Trits D1 - D4 haben noch jeweils die Kombination 01 frei - die aber für die "fehlenden" 175 Adressen benötigt werden und künftigt auch mit Sicherheit entsprechend benutzt werden). Danach wird die jeweils "dazwischengeschobene" FS (also 2,5 - 3,5 - 4,5 .... 12,5 - 13,5 - 14,5) ohne aktivierte SF durch Bit D5/2 = H (also D5=01) und bei aktivierter SF durch Bit D5/2 = L (also D5=10) signalisiert wird. Also: D5/1=0 und D5/2=1 heißt: SF=0, zusätzliche FS D5/1=1 und D5/2=0 heißt: SF=1, zusätzliche FS

Dies ist sowohl schaltungstechnisch als auch programmiertechnisch (auch auf Seiten der CU) einfach zu bewerkstelligen und sowohl logisch als auch stringent. Und i.ü. - wie gesagt - die einzige einfache Methode.

Die Alternative, durch D5= 10 oder 01 anzuzeigen, daß die 4 folgenden Trits D6 - D9 nun eine neue Bedeutung haben - also z.B. 1 Bit als SF-Indikator und 7 Bit als Geschwindigkeit oder wie auch immer - ist in jedweder Hinsicht deutlich aufwendiger und bringt keine signifikanten Vorteile: 13 weitere FS reichen durchaus, zumal sich der geregelte Dekoder mit einem definierten Geschwindigkeitsbereich, in dem dann diese fast 30 FS abgebildet werden, durchsetzen wird.

Für die Dekoderbauer ist das obige feature ziemlich einfach umzusetzen.

Zwei Probleme für die CU-Hersteller bleiben aber: Die M.-Dekoder (wie es mit den anderen Dekoderfabrikaten aussieht weiß ich nicht) mögen ja bekanntlich 01 und 10 als D5 nicht, d.h. solange sie diesen Code empfangen reagieren sie nicht mehr. D.h. Änderungen der SF oder einer der EF werden nicht umgesetzt, solange D5 auf 10 oder 01 ist (vielleicht sind die ganz neuen ICs der neuen Dekoder ja "intelligenter" - aber mangels einem solchem konnte ich das noch nicht testen). Controllerseitig muß also entweder eingestellt werden können, ob diese +13 FS gesendet werden (bei LOK geht das und ich nehme an daß auch die IB solche Lokspezifischen Einstellungen kennt) oder aber es muß bei jeder Änderung von SF oder EFx zuerst der Befehl mit der "darunter" liegenden runden Fahrstufe (2 - 3 - 4 .... 12 - 13 - 14) und dann der Befehl mit der tatsächlichen Fahrtstufe gesendet werden. Da ja solche Änderungen nicht so häufig erfolgen, fällt die geringe zusätzliche Sendezeit nicht ins Gewicht. Eleganter ist natürlich die entsprechende Programmierung der CU. Wie gesagt: Das betrifft nicht den Dekoder-Bauer, der muß nur D5=01 oder 10 entsprechend auswerten.

Es bleibt die Frage, wie man diese zusätzlichen 13 FS im RS232-Kommandoset darstellt. Da die Entwickler der IB das RS232-Format eh schon erweitert haben, habe ich diese um Vorschläge gebeten. Aber auch dies betrifft nicht den Dekoder-Bauer.

Ich schlage vor, daß dieses feature zum "Wohle aller" allgemein als Standard übernommen wird. Die FAQ (gibt es dazu schon eine?) sollte einen entsprechenden Hinweis erhalten.

Wie schließe ich SMD LED an den Decoder Lichtausgang an?

Uwe Klengel fragt:

Ich möchte gerne meine V80 von Lima mit SMD-LEDs ausrüsten, die ja, wie jeder weiß, Vorwiederstände benötigen. Da ich die Lok demnächst mit einem Decoder (Selectrix oder Arnold, der paßt besser) ausrüsten möchte, muß ich die Spannung am Lichtausgang des Decoders wissen, oder den Wert für die Vorwiederstände. Oliver Zoffi antwortet: normalerweise wird eine LED mit 1,6 volt 15 bis 20 mA betrieben. ich nehme an, daß der lichtausgang an jedem digitaldecoder normalerweise ja die üblichen lämpchen betreibt und daher auch eine ausgangsspannung von 12 - 16 volt haben wird (je nach schienengrundspannung) den vorwiederstand für eine LED berechnet man so: (U - 1,6 )/ 20

U = Volt am lichtstromausgang, bzw. an der schiene

also zb.: (12-1,6)/20 = 0,52 = 520 ohm

wenn die LEDs in serie geschaltet werden sollen, multiplizierst du 1,6 x ledanzahl. wenn die LEDs parallel geschaltet werden, halt 20 x ledanzahl - wobei der widerstand bei einer led 1/8 watt oder auch smd sein kann, bis zu 4 leds genügt bei 15mA ein 1/4 watt (wird aber schon recht warm...).

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Welche Digital Decoder für Märklin Motorola Format können auch für Faulhabermotoren verwendet werden?

Der Uhlenbrock DGF 756, lastgeregelt, merkt sich im Gegensatz zu Märklin-Decodern seine letzte Einstellung auch ohne Strom (beliebig lange). Ich lasse mir das Gegenstück zu dem DGF 756 (den DGR 755) gerade in meine alte 3021 V200 (20 Jahre) einbauen, wenn die fertig ist, kann ich Dir mal einen Erfahrungsbericht zukommen lassen. Der DGR 755 kostet ca. 130,-- DM, der Einbau bei mir noch mal 25,-- DM (die nächsten Umbauten mache ich aber wahrscheinlich selber...).

Was ist mit dem früheren Märklin Digital = System und dem alten Arnold System?

Das Märklin Digital=, Märklin Digital I und das alte Arnold Digitalsystem, waren die ersten Digitalsysteme, die die erste Version des DCC Protokolls benutzten. Die Zentralen und Komponenten dieser Systeme können auch heute noch mit den neuen DCC Systemen zusammenarbeiten. Natürlich können Sie die neuen Funktionen, wie z.B. bis zu 128 Fahrstufen nicht unterstützen. Hier sieht man aber den Vorteil, wenn man auf ein standardisiertes System setzt. Obwohl der Hersteller - Märklin - das System nicht mehr unterstüzt, muß man die gekauften Komponenten nicht wegwerfen, sondern kann sein System mit anderen normgerechten Decodern oder Zentralen weiter ausbauen.

Das Märklin Digital Gleichstrom System wurde 1989 von Märklin für Spur I und H0 auf den Markt gebracht. Zeitgleich wurde die gleichen Komponenten von Arnold für Spur N angeboten. Entwickelt hat diese Komponenten die Firma Lenz, die später eigene Komponetne für dieses System unter dem Namen Digital-Plus auf den Markt brachte. Gleichzeitig stellte Lenz das System als Standardvorschlag der NMRA zur Verfügung und ist seit dem unter der Bezeichnung DCC-NMRA bekannt. 1996 zog Märklin das Digital Gleichstrom System wieder von Markt zurüch, nachdem es gelungen war das Motorola-Format entsprechend weiterzuentwickeln. (Ein Grund war IMHO, daß Märklin kein Interesse an einem offenen System hatte, daß auch von anderen Konkurennten angeboten werden kann).

Das DCC-NMRA System wurde in der zwischenzeit weiterentwickelt. Es ist aber immer noch kompatibel zu den ersten Märklin= Komponenten. Das heißt alle heutigen DCC-NMRA Decoder können mit den alten Märklin Digital= Zentralen betrieben werden. Ich habe selbst bis vor kurzem meine Anlage noch damit betrieben.

Nachteil: Man kann die neuen Funktionen der Decoder nicht ausnutzen.

Das Märklin Digital= System hatte folgende Eigenschaften:

99 Adressen. Adresse 80 für eine analoge Lok ohne Decoder. (Die Digital= Zentralen sind neben den Digital Plus Geräten von Lenz die einzigen in Deutschland, die diese Funktion bieten - wegen Patentschutz) Das Verfahren ist allerdings nicht sehr Motor- und Gehörschonend. Aber für den Umstieg vielleicht interessant.

14 Fahrstufen, 4 Funktionen F1 .. F4. Neue Digitalsysteme unterstützen bis zu 9999 Adressen und bis zu 128 Fahrstufen.

Als Einstieg könnte die alte Märklin Digital= Zentrale interessant sein, besonders wenn man sie sehr günstig bekommt, wenn die wenigen Fahrstufen und die max. 99 Adressen nicht stören. Aber es gibt einen sehr wichtigen Punkt, der mich praktisch zum Umsteigen gezwungen hat. Das ist das Programmieren der Decoder. Alle DCC Decoder werden elektronisch auf ihre Adresse und die Fahreigenschaften programmiert. Die Märklin Digital= Zentrale kann diese Programmierung nicht durchführen. Früher gab es dazu eine sündhaft teuren Programmer. Märklin verfolgte die Philosophie, daß die Programmierung beim Fachhändler durchgeführt werden soll. Heute dürfte dies nicht mehr so einfach sein. Und alle neuen Zentralen können die Decoder programmieren. Wenn man jemanden kennt, der diese Programmierung durchführen kann, dann würde aus meiner Sicht nicht viel dagegen sprechen in einen sehr günstigen Einstieg in die Digitalwelt zu investieren, und später dann, wenn man Erfahrung mit dem DCC-System gesammelt hat, eine richtige DCC-Zentrale zu kaufen und die Märklin Zentrale wegzuwerfen, bzw als Bremsgenerator zu verwenden.

Wo finde ich Literatur zu Digitalsystemen?

Ein guter Vergleich der verschiedenen Digital-Systeme findet sich in dem ALBA Modellbahn Praxis (AMP) Buch Nr. 10 "Modellbahn Digital Fahren". In diesem Buch werden die verschiedenen Digital Systeme aus dem Einsteiger Blickwinkel miteinander verglichen, so daß Du Dir ein gutes Bild machen kannst, welches System am günstigsten ist. Stand Ende 1997.

In dem ALBA Modellbahn Praxis (AMP) Buch Nr. 11 "Modellbahn Digital-Profi" werden die Digital-Systeme mehr aus dem Blickwinkel des fortgeschrittenen Anwenders betrachtet. Stand Ende 1999.

Des weiteren werden in dem MIBA-Spezial 37 "Digital planen, fahren, steuern" die verschiedenen Systeme vorgestellt. Das Heft ist allerdings bereits vergriffen. Im aktuellen Heft 42 findet sich dieses Heft als PDF-Datei auf der beiliegenden CD-ROM.

In der MIBA Spezial 42 "Modellbahn Digital" werden die verscheidenen Digitalsysteme und Produkte mit einander verglichen. Allerdings setzt das Heft schon einige Kenntnisse im Digitalbereich voraus und enthält leider auch einige Fehler in den Tabellen.

Links zum Thema Digitalsysteme

Hersteller Seiten mit Beschreibung von Digital Komponenten

Private Homepages zum Thema Digital

Seiten in englisch

• The World of DCC (englisch)
• Loystoys DCC Topics

Beschreibung von Digitraxx Komponenten und Einbau von Decoder in Loks

• [http://www.hobby.se/Rutger/Rutger.html Rutger Fribergs DCC

Pages]

• Sehr interessante Seiten mit Büchern und Ideen zum Thema DCC ( leider nur auf

englisch)

• [http://www.hobby.se/Rutger/MRE4project2.html Umbau des Märklin

Krans 7051 auf DCC]; Gute Umbaubeschreibung von Rutger Friberg (leider auf englisch)

• Soundtraxx DCC Decoder mit Soundgeneratoren leider nur US-Maschinen

Beschreibungen der Digitalprotokolle:

• Die DCC-NMRA Standards
• Das neue Märklin Motorola Format Seite von Andrea Scorzoni (in Englisch)
• DCC Uncoupler Umbau eine Kadee Kupplung auf digitale Fernsteuerung mittels eines elektrisch veränderbaren Drahtes.

Diese Seite stammt ursprünglich von Harold Linke.