Liebe Modelleisenbahner und Freunde der Modelleisenbahn!
Über 7 Jahrzehnte der Beobachtung und Bewertung der technischen Entwicklung des Modellbahnwesens aus der Sicht eines „Elektrikers“ ließen mich erkennen, dass viele Modellbahn- Interessenten nach anfänglicher Euphorie bei der Realisierung der Steuerschaltungen scheiterten. Das Denken in Stromkreisen war weniger geläufig, so dass die Beherrschung der Vielzahl der Leitungen und Kabel die Hobby-Modellbahner abschreckten. Aus dieser Sicht stellt die drahtgebundene Modellbahnsteuerung ein erhebliches Hemmnis für die Anwender, oder wie es heute heißt, für die „User“ dar.
Mit der Überzeugung, dass es innovative technische Lösungen dafür gibt, will ich das als folgenden Leitsatz formulieren:
„Technischer Fortschritt der Modelleisenbahn-Steuerung ist nur mit neuartigen Hardware-Komponenten und Daten-Übertragungstechniken möglich!“
Das möchte ich mit den Texten zu „Innovationen der Modelleisenbahn“ beschreiben, um das Modellbahnwesen zukunftsfähig und zugleich nachhaltig zu gestalten. Der nachfolgende Einführungstext enthält zunächst meine Kerngedanken zu diesem Thema. Betonen möchte ich, dass meine Überlegungen unabhängig von möglicherweise bereits angewendeten Techniken darauf zielen, eine universelle Systemlösung der Modellbahnsteuerung zu beschreiben.
Innovationen der Modelleisenbahn
Anforderungen und Lösungen
Ziel: „Modellbahn-Steuern muss smart und easy werden!“
Wie? Durch die drahtlose Direktsteuerung aller steuerbaren Modelle mit WLAN-Funk!
Warum? Digitale Funk-Übertragungssysteme übertragen beliebige Datensätze im systemneutralen, digitalen Bitformat, ermöglichen so die Überwindung von Kompatibilitätsproblemen, wirken nachhaltig durch Bestandserhalt, besitzen einen Rückkanal für vielfältige Rückmeldefunktionen und ermöglichen erweiterte und/oder neue Software gestützte Steuerfunktionen.
Was muss einfacher, smarter werden?
Die Errichtung und die Rekonstruktion von Modellbahnanlagen beliebiger Größe, mit kleinen Nenngrößen als Schwerpunkt, muss unter der Nutzung neuer und effektiver Techniken, des Einsatzes moderner Daten-Übertragungstechniken, der Schonung technischer Ressourcen und der Beachtung der Nachhaltigkeit ermöglicht werden.
Aufwendige Installationsarbeiten, um Decoder, Schnittstellen, Elektronik-Komponenten, Antriebe u. a. mit diversen elektrischen Leitungen und Kabeln zu verbinden, sind zu beschränken oder müssen ganz wegfallen!
Mit neuen oder modifizierten Hardware-Komponenten werden die Systemstrukturen der Steuersysteme vereinfacht.
Was muss leichter, easy werden?
Die Steuerung und Bedienung der Modellfahrzeuge (Mobilmodelle) und der auf der Modellbahnanlage festinstallierten Zubehör-Modelle (Stationärmodelle) muss durch Nutzung erweiterbarer Software (Modellbahn-Betriebssystem) optimiert werden.
Hardware-Neuerungen müssen durch Apps problemlos in das System integriert werden können.
Zentralsteuerungen und Mobil-Controller sind Strukturelemente eines beliebig erweiterbaren Modellbahn-Betriebssystems und nutzen die gleiche Software.
Welche Digitalsystem-Hardware ist zu verändern?
I. Digital-Decoder: Alle Arten der Digital-Decoder erhalten eine WLAN-Schnittstelle!
Bei Anpassung ihrer Software können sie nun mit zwei Daten-Übertragungssystemen arbeiten, dem „digitalen Funksignal“ und/oder dem „digitalen Gleissignal“.
Mit dieser „Zwei-System-Datenübertragung“ entstehen neuartige „Hybrid-Decoder“, die mit allen Modellbahn-Steuersystemen (!) kompatibel und somit nachhaltig sind.
a) WLAN im Huckepack: Die Eingliederung der WLAN-Schnittstelle kann wegen ihrer geringen Abmessungen übergangsweise als Huckepack-Komponente den Standard-Decodern hinzugefügt werden.
Diese Übergangsvariante erlaubt bereits die verbreitete Nutzung der Direktsteuerung mit systemneutraler Daten-Übertragung.
b)
Neues Decoder-Konzept:
Die vollständige Eingliederung der WLAN-Funk-Schnittstelle in die Decoder-Schaltung erfordert die Überarbeitung des Decoder-Konzepts, dessen Struktur von drei Haupt-Systemkomponenten bestimmt
wird.
Das sind
1. die Schaltungsgruppe „Stromversorgung/Informationsauskopplung“,
2. die Gruppe „Decodierung/Steuerdatenverarbeitung“ und
3. Die Gruppe „Leistungstreiber/Motortreiber“.
Dieses gegenwärtig veraltete Konzept führt dazu, dass die gesamte ins Modell eingespeiste Energie (Primärenergie) über den Decoder geleitet wird. Das führt zu nachteiligen betriebstechnischen Bedingungen für die Decoder.
Deshalb sind die „Stromversorgungs- und Leistungskomponenten“ außerhalb des Decoders anzuordnen! (wo? siehe II a, Abs.2) So entsteht freie Fläche auf der Decoder-Leiterplatte für die Einfügung anderer oder neuer Anwendungen.
Das so realisierbare Hybrid-Decoder-Schaltungskonzept enthält nun nur Schaltungsgruppen der Daten-Verarbeitung, wie Decodierung/Steuerdaten, WLAN-Schnittstelle, Sound usw.
Bemerkung: Bei bestimmten Konstruktionsbedingungen kann die Datenverarbeitung direkt in die Schaltung der Modell-Leiterplatte eingefügt werden.
II. Steuermodule: Alle steuerbaren Modelle erhalten ein kompaktes Steuermodul, auf dem alle relevanten Schaltungskomplexe einschließlich mechanischer Komponenten, wie Decoder-Schnittstelle oder Modellantrieb, konzentriert werden und das mit elektrischen und/oder mechanischen Schnittstellen mit dem zugehörenden Modell zu einer Baueinheit vereinigt wird. Es muss zum Standard werden, dass jedes steuerbare Modell komplett mit seinem Steuermodul geliefert wird.
a) Mobilmodelle sind bereits eine Baueinheit, weil die im Modell vorhandene Leiterplatte die Funktion eines Steuermoduls besitzt. Auf ihr ist das Leitungsnetzwerk aller elektrisch/elektronischen Komponenten des Modells einschließlich Decoder-Schnittstelle abgebildet.
Unter Nutzung freier Flächen dieser Modell-Leiterplatte sind die von den Decodern ausgelagerten Komponenten „Stromversorgungs- und Leistungseinheiten“ unterzubringen und mit dem vorhandenen Netzwerk zu einem sinnvollen Gesamtsystem zu gestalten.
b) Stationäre Modelle mit steuerbaren Funktionen, wie Weichen und Signale, verursachen einen bedeutenden Anteil der Installationsarbeiten. Deshalb ist die Konzentration der Funktionen zu einer Schalteinheit, dem Steuermodul sinnvoll. Dessen Ziel sollte es sein, die Installation der Stationärmodelle auf zwei Stromversorgungsleitungen zu reduzieren. Folglich sind alle Stationärmodelle mit einem Steuermodul und integriertem Decoder auszustatten.
III. Stromversorgung aller Komponenten
a) Mobilmodelle werden über das Gleisnetz bei nachhaltigem Betrieb mit digitalem Gleissignal und bei reiner Direktsteuerung mit Gleichstrom versorgt.
b) Stationärmodelle werden entsprechend ihren Betriebsbedingungen beziehungsweise der ihrer Antriebe entweder mit Digital-, Gleich- oder AC-Zubehörstrom betrieben.
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