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Probleme mit Phantom Rückmeldungen (CS2, LTD Rückmeldemodule)

H

hannah

Hoi Teddy,

rückblickend entschuldige ich mich für meine "Ergüsse" zu diesem Thema. :pray: (mea culpa)

Meine Erfahrungen aus den Bereichen IT-Infrastruktur und Studio/PA-Technik*** sind hier sicher deplaziert.

Schamvolle Grüße aus Tornesch

Hannah

*** Info
 
Zuletzt bearbeitet von einem Moderator:

teddych

Teammitglied
Innendienst
Hallo Hannah

Es ist nicht grundsätzlich falsch über den Tellerrand hinaus zu schauen. Auch ist S88-N mit Kabeln aus dem IT-Bereich ausgestattet worden. Und auch ist die Ursache bei der Audio-Technik grundsätzlich dieselbe wie bei S88 (Kabel mit elektromagnetischem Störsignal). Entsprechend liegst du nicht ganz falsch und brauchst dich nicht zu entschuldigen. Im Gegenteil, ich schätze wenn du mitdenkst.

Dass deine vorgeschlagene Lösung im konkreten Fall grundsätzlich verboten ist macht den Diskussionsspielraum aber relativ klein.

Gruss
Teddy
_________________
Modellbahnsteuerung RailControl
 
H

hannah

ich schätze wenn du mitdenkst

Hallo Teddy,

Erdschleifen mal Aussen vor gelassen, verstehe ich den Verzicht auf Abschirmung immer noch nicht. Wenn die Schirmung lückenlos verbunden und an einer Stelle geerdet ist, sind die Datenleitungen doch optimal gegen Störsignale-, bzw. Spannungen geschützt:

Auswahl_005.jpg

Der Märklin L 88 (Link s 88) und die Lenz-Zentrale sehen das zumindest vor:

Auswahl_006.jpg

Auswahl_007.jpg

Beim DCC-Signal (J, K) sollten wir m.E. nicht von Masse (K) oder Plus(J) und Minus(K) schreiben, auch wenn bei alten (Modellbahn)Hasen (wie mir :D) immer noch als "Eselsbrücke" sehr beliebt.

Wenn Erdschleifen ausgeschlossen (wodurch auch immer) und eine durchgehende Abschirmung der Datenleitungen umgesetzt ist, dürfte es keine Störungen bei der Signalübetragung durch externe Faktoren geben.

So - jetzt klinke ich mich endgültig aus und grüße freundlich aus Tornesch

Hannah
 
Zuletzt bearbeitet von einem Moderator:

teddych

Teammitglied
Innendienst
Hallo Hannah

Mit dem Risiko, dass ich nun gleich den Grossteil der Leser abhänge, hier eine etwas ausführlichere technische Abhandlung zum Thema:

Das Problem vom Schirm liegt bei den kapazitiven Eigenschaften, die dieser mit sich bringt. Die Datenleitungen und der Schirm sind zusammen ein Kondensator. Gerade bei langen Kabeln kann dieser beträchtliche Werte annehmen. Je mehr Material für den Schirm verwendet wird desto grösser der Kondensator. Insbesondere die Rückleitung wird in den S88-Modulen mit Standard CMOS-ICs gespiesen. Diese haben quasi keine Leistung und sind grundsätzlich NICHT dafür ausgelegt eine Kabelleitung mit einem Signal zu versorgen. Wenn eben diese Kabelleitung noch mit einem extra Kondensator versehen wird (dem Schirm), dann geht es schnell mal in die Hose. In der Zentrale sind zwar üblicherweise anständige Treiberbausteine verbaut. Aber es sind auch viele zu treibende ICs an der Leitung. Also schon ohne Störungen ist die Kabellänge ein Problem. Es muss immer ein elektrischer Pegel von > 3.5V oder < 0.5V erreicht werden damit das Signal korrekt interpretiert wird. Insbesondere letzteres ist sportlich über ein Kabel.

Bei TP-Ethernet werden immer zwei Kabel für ein Signal verwendet. Ist der Pegel auf Leitung eins höher wird das als logisch 1 interpretiert, ist die Leitung zwei höher als logisch 0. Ob die Differenz 5V oder nur 0.01V beträgt ist dabei egal. Und ob die Pegel bei -4.00V und -4.01V oder bei +8.5V und +8.49V liegen ist auch egal. Lediglich die Differenz von 0.01V zählt. Das ist beim S88 anders. Da müssen wir immer gewisse Minimalpegel erreichen.

Auf der Seite Augendiagramm hast du ganz rechts ein schönes, kombiniertes Bild. Oben jeweils das was der Sender auf die Leitung gibt, unten das was ankommt. Sieht nicht ganz identisch aus, oder? Und für diese verquetschten Diagramme sind die kapazitiven Eigenschaften des Kabels verantwortlich (Das Kabel ist somit ein Tiefpass). Sind die Spannungspegel sowieso schon eng beim Empfänger braucht es nur noch ganz kleine Störungen und schon ist der Wurm drin.

Auch zu beachten: Wenn eine Störung auf die Kabel einwirkt, dann wirkt diese auf alle sechs Leitungen gleich. Erhöht sich der Pegel einer Datenleitung, dann steigen auch GND und +5V im selben Mass mit an. Die S88-Module bekommen davon gar nichts mit, denn das Potenzial zu GND ändert sich damit nicht (Diese Aussage bedingt, dass die S88-Module ausschliesslich über dasselbe Kabel mit Strom versorgt werden). Eine Störung per Se ist somit nicht tragisch. Was aber tragisch ist: Wenn GND (also die Masse) vom S88-Bus an mehr als einer Stelle mit der Modellbahn-Masse (ich schreibs jetzt halt trotzdem so) verbunden ist (und damit der S88 nicht ausschliesslich über das S88-Kabel mit Strom versorgt wird). Dann fliesst auf der GND-Leitung des S88 deutlich mehr Strom als auf allen anderen. Das ist dann eine direkte Einkopplung einer Störung auf nur einer Leitung, was eine gravierende Potenzialänderung mit sich ziehen kann.

Was beim S88 auch anders ist - und das macht uns das Leben so schwer: S88 kennt keine Fehlererkennung, geschweige denn Fehlerkorrektur. Bei Ethernet haben wir mehrere Layer mit Fehlerkorrekturen. Wird mal was falsch übertragen wird das erkannt und korrigiert. Parity, ECC, CRC, Übertragungswiederholung und allfällige Checks auf dem Application-Layer stellen uns eine gesicherte Übertragung zur Verfügung. Nicht aber beim S88.

Ich habe nun viel geschrieben, möglicherweise ist nun alles noch wirrer als vorher. Jedenfalls: Willkommen in der Welt der Datenübertragung. Das ganze Thema Datenübertragung ist sehr umfangreich. Ich durfte vor ziemlich genau zwei Jahren ein halbes Semester lang die Schulbank drücken zu diesem Thema. Ich glaube aber, dass ich das nicht annähernd so gut wiedergeben kann wie das unser Dozent gemacht hat (das war übrigens einer der Besten den ich je hatte).

Gruss
Teddy
_________________
Modellbahnsteuerung mit RailControl
 

Bastler

Teammitglied
Super-Moderator
Hoi zaeme

Vieleicht eine blöde Frage, aber warum kann man das nicht einfach mit einem Transistor lösen, wenn die Leistung für das lange Kabel zu schwach ist?

Gruss Barni
 
H

hannah

hier eine etwas ausführlichere technische Abhandlung zum Thema:

Hallo Teddy,

jetzt treibst Du mich an die Grenze meiner intellektuellen Leistungsfähigkeit. :cool:

Froh bin ich darüber, dass meine ebenso bescheidene, wie überschaubare Anlage mit LENZ-Equipment funktioniert: 18 Meter Gleisstrecke, 3 Entkuppler und max. 3 Lokdecoder.

45055_Entkuppler_03.jpg
(Werden einfach eingesteckt, Stromversorgung über das Gleis, Decoder included)

Erleichterte Grüße aus Tornesch

Hannah


Zentrale: LENZ LZV 100, Handregler: LH 90 und LH 01, Photovoltaikanlage 100 W / 24 Volt (Output)
 
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teddych

Teammitglied
Innendienst
Hoi Barni

warum kann man das nicht einfach mit einem Transistor lösen, wenn die Leistung für das lange Kabel zu schwach ist?
Wenn das blöde Kabel nicht wäre, dann wäre dein Vorschlag gut. Aber eben: das blöde Kabel...

Die gesamte Theorie findet sich unter Leitungstheorie. Wie Hannah es so schön gesagt hat: Das treibt einem an die grenze der intellektuellen Leistungsfähigkeit. Ich versuche es etwas verständlicher zu beschreiben:

Wenn man Gleichspannung oder eine langsame Wechselspannung hat dann kommt am Ende des Kabels das raus was man vorne reinschiebt. Aber wenn es schnellere Änderungen werden, die übertragen werden sollen (und das haben wir), dann behindert uns das Kabel. Weil ein Kabel plötzlich nicht mehr einfach ein Strich ist auf dem Schaltplan, sondern da kommen noch weitere Komponenten dazu. Im Folgenden spreche ich immer von einer Zweidrahtleitung (Der S88-Bus ist eine 6-Drahtleitung, das ist dann nochmals komplizierter). Auf der oben genannten Seite hat es ziemlich weit oben ein Ersatzschaltbild einer Zweidrahtleitung. Hier der direkte Link zum Ersatzschaltbild einer Zweidrahtleitung. Die untere Leitung erachten wir als GND, die obere als unsere Datenleitung. Die anderen Leitungen lassen wir der Einfachheit halber ganz weg. Idealerweise wären R, L und C gleich Null und G gleich unendlich. L lassen wir mal weiter ganz weg, es ist auch so noch kompliziert genug. R kann bei dünnen Kabeln (wie sie bei Ethernet üblich sind) durchaus einen tiefen einstelligen Wert in Ohm pro Meter annehmen. Nehmen wir an R=1Ω und C=1nF (und das ist schnell erreicht), dauert es bereits 1ns, bis 66% des gewünschten und gesendeten Wertes erreicht ist (τ = R*C, siehe Zeitkonstante). Und das, obwohl wir von einem idealen Treiber (z.B. Transistor/FET) am Eingang der Leitung ausgehen. Mit einem Schirm wird C grösser. Mit längerer Leitung auch. Und R wird mit längerer Leitung auch grösser. Bei rund τ = R*C = 25ns ist dann Schluss, bzw. beginnen die Probleme. Unabhängig von der Treiberleistung. Ab 25ns ist die Pulslänge des S88-Taktes.

Ich komme nochmals zurück zum L im Ersatzschaltbild: Dieses L ist es, welches die Störungen in die Leitungen einkoppelt.

War das nun verständlich?

Gruss
Teddy
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Übernamen und Spitznamen von Schweizer Loks und Triebwagen
 

Bastler

Teammitglied
Super-Moderator
Hoi Teddy

danke für die antwort; hab's glaub begriffen. Demfall scheint einzig die Verwendung eines Supraleiters die Lösung zu sein
:D:D.

Gruss Barni
 

plusplus

Teammitglied
Super-Moderator
Risiko, dass ich nun gleich den Grossteil der Leser abhänge
Hallo allerseits

Risiko hin, Risiko her - ich habe zwar nicht alles verstanden, habe aber immerhin erkannt, wo auftretende Probleme ihren Ursprung haben (können); und dass ein abgeschirmtes Kabel die Eigenschaften eines Kondensators annimmt, ist auch für mich nachvollziehbar.

Vor vielen Jahren begann ich mal mit dem Bau eines elektronischen Stellwerks (Start - Zieltastenphilosphie). Zur Ansteuerung der einzelnen Fahrstrassenelemente (via Verstärkerstufen) benutzte ich Dioden und ICs aus der 74xx-Familie; der Aufbau erfolgte exakt nach den Schematas von Herrn Knobloch (Modelleisenbahnen elektronisch gesteuert). Vor einigen Jahren habe ich nun diese Steuerung zu Ende gebaut, das Resultat war in seiner Gesamtheit allerdings sehr ernüchternd. Ein ehemaliger Schulkollege (Radioelektriker mit anschl. Tech-Studium, heute Ing.-Schule) begutachtete meine Schemas, sein Urteil ebenso ernüchternd: "Schaltlogisch absolut korrekt, aber ein vernünftiges Signal kriegst du da nie hindurch?". - Fazit: Schemas umskizzieren und Neubau mit Diodenmatrix und Printplattenrelais - jetzt geigt's!

Auch elektrotechnisch lebe ich halt noch in der Epoche III ... :confused:, wenigstens zum Teil :D

Gruss, und danke Teddy für deine investierten Resourcen z.G. von uns Digital-Amateuren,
René
 
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H

hannah

Guten Tag in die Runde,

jetzt melde ich mich doch noch einmal. :pray:

Getreu dem Motto "keep it simpl'n easy" kommt die Firma LENZ ("die habens erfunden" (DCC)) bei den Meldern mit 3 Leitungen aus:

Auswahl_008.jpg

Das dürfte die Leitungsproblematik erheblich minimieren, zumal die Verbindung zwischen Melder und Verarbeiter durch ausreichend dimensionierte Litzen dargestellt werden kann.

Logisch ist das auch: Strom J/N (Messung durch LB101) - Meldung des Zustands an LR101.

Die Information "wer hält sich da auf?" (Adresse Lok-Decoder) wird durch RailCom transportiert und hat ja auch mit der Frage "Gleisabschnitt besetzt J/N?" nicht wirklich was zu tun.

Mit dem Verdacht, dass S88-N eine "eierlegende Wollmilchsau" sein will, aber nicht kann, grüße ich freundlich aus Tornesch

Hannah


Übrigens:
Schuld hat @teddych, der mich mit dieser Thematik angefixt hat. :thumbsup:
und
"Schatten-Bahnhofing" war schon immer etwas teurer - aber man/frau gönnt sich ja sonst Nichts" :(

In der Schaltübersicht zeigt Lenz bewusst einen Verstärker LV101 (booster), zusätzlich zur Zentrale, der das DCC-Signal für die Gleise bereitstellt und damit die Zentrale entlastet, bzw. für die Verarbeitung von Steuer- und Meldesignalen freihält.
 
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teddych

Teammitglied
Innendienst
Hoi Hannah

Der RS-Bus von Lenz kennt im Gegensatz zu S88 eine Parity und arbeitet statt mit Spannungspegeln mit Strömen. Der RS-Bus ist deshalb etwas zuverlässiger.

S88 ist nicht die eierlegende Wollmilchsau aber günstiger und simpler als viele andere Rückmelde-Systeme und vor allem in vielen Zentralen implementiert. In einer Semesterarbeit haben wir Rückmeldemodul und Zentrale in je einem halben Tag implementiert gehabt auf einem Arduino.

Gruss
Teddy
_________________
Lekoseum von Brio
 
H

hannah

Lekoseum von Brio

Hoi Teddy - als Erstes vielen Dank für den herzerfrischenden Link.

S88 betrefffend würde ich mal den hardware-layer mit schnödem Flachbandkabel darstellen:

1578503444388.png
No shield - no problem with capacity (F). :D

Lässt sich mit doppelseitigem Klebeband auch einfachst und dauerhaft fixieren.

Bei der seriellen Signalübertragung via V24/RSC232 hatten wir (IBM) damals keine Probleme bis zu Streckenlängen von 10 Metern. Wer's länger braucht nimmt Litzen mit passendem Querschnitt, im Kabelkanal (15 x 15 mm) verlegt.

Freundliche Grüße aus Tornesch

Hannah
 

teddych

Teammitglied
Innendienst
Hoi Hannah

Du sprichst einen interessanten Punkt an mit dem RS-232. Das ist dem S88 sehr ähnlich aufgebaut. Spannungspegel, Nicht-differenziell. Mit Standardkabel bei 19.2kBaud bis zu 15m Kabellänge und 2.5uF Kabelkapazität. Für Leitungslängen bis 45m wird getrickst mit: genau - ungeschirmten UTP Kat5 Kabel. Weil: kleinere Kabelkapazität. Der S88 ist je nach Zentrale bei rund 20 bis 50 kBaud. Theoretisch maximale Kabellänge: rund 5m. Mit UTP Kat5 kann noch etwas verlängert werden. Manchmal. Manchmal auch nicht. Insbesondere nicht mit geschirmten Kabeln.

Im Gegensatz dazu RS-485: Das ist differenzell aufgebaut, maximale Kabellänge bei 19.2kBaud: 1200m.

Gruss
Teddy
_________________
Nachtzug Malmö-Berlin
 
H

hannah

Hoi Teddy,

ich habe seit gerade eben ein tams vs Teddy - Problem:
....ist bei Verwendung gut abgeschirmter Patch-Kabel entsprechend dem Standard S88-N absolut sicher
....ermöglicht bei Verwendung gut abgeschirmter Patch-Kabel eine praktikable Leitungsverlegung

Weiterhin bietet tams Flachbandkabel und einen S88-2 | s88-Booster (s. Unterhaltung) an, der die Spannung auf
12 Volt erhöht. Fremd-Belegtmelder sind kompatibel, sofern sie für 12 V Betriebsspannung geeignet sind.

Somit würde ich bei umfangreichen Rückmeldeanforderungen über S88 tams oder OpenDCC - Equipment einsetzen. Für diejenigen, die kein altes Melderequipment haben, empfiehlt sich ExpressNet als Bussystem der Wahl.

'Hannah-forscht-Grüße' aus Tornesch

Hannah
 

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  • s88_Infothek_2014_03.pdf
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teddych

Teammitglied
Innendienst
Hoi Hannah

So einen Booster habe ich auch mal gebaut: siehe S88-N-Booster. Das mit Abstand teuerste daran sind die verbauten Buchsen. Alles andere zusammen ist im tiefen zweistelligen Rappen-Bereich. Es kann gewisse Probleme lösen. Es kann aber auch neue Probleme mit sich bringen. Für die Signallaufzeit sind solche Spielereien nicht wirklich förderlich. Gerade bei langen Kabeln ist das aber ein Kriterium.

Ich hatte vor mehreren Jahren (und vor meiner letzten Weiterbildung in Datenübertragung) eine längere Unterhaltung per E-Mail mit dem Herrn Tams. Ich halte den Herrn Tams für einen sehr intelligenten und fähigen Menschen. Aber: Er ist wirtschaftlich von der Modellbahn abhängig. Er ist darauf angewiesen dass er etwas verkaufen kann (wie alle Modellbahn-Hersteller). Solche Zusatz-Bausteine wie der Booster oder Repeater sind billigst in der Herstellung, teuer genug dass er etwas verdienen kann daran und günstig genug, dass die Kunden es auch kaufen (genau so wie der S88 selber).

All diese Spielereien (geschirmte/ungeschirmte Kabel, Booster) versuchen über die Tatsache hinweg zu täuschen, dass S88 eine nicht-fehlertolerante Kommunikation zu Grunde liegt. Jeder Fehler wird gnadenlos als Wahrheit übertragen. S88 ist somit eigentlich bereits im Grundlegenden zum Tode verurteilt. Aber es lebt weiter. Weil es von ganz vielen Herstellern weiterhin vertrieben wird. Weil es die billigste Alternative ist auf dem Markt. Weil alle wissen wie man es zusammensteckt. Weil alle darüber sprechen und schreiben.

S88 war ursprünglich gedacht für max. drei Rückmeldemodule mit max 60cm Kabel. Dass man S88 auch für mehr Module und längere Kabel einsetzten könnte war glaub ich das Verbrechen von LDT mit dem HSI-88. Märklin ist dann nachgezogen auf theoretische 62 Module (Zumindest die CS2 kann garantiert nicht 992 Rückmelder verarbeiten, die stürzt schon bei rund 100 Rückmeldern ab).

Du schreibst noch von XpressNet. XpressNet ist aufgebaut auf dem RS485-Bus. Und die XpressNet-Meldungen sind immerhin mit einer XOR-Prüfsumme ausgestattet. Damit lassen sich Ein-Bit-Fehler zuverlässig erkennen. Und es gibt einen Wiederhol-Mechanismus im Fehlerfall. Das ist was die Datenübertragung angeht schon einiges Besser als bei S88. XpressNet hat seine Nachteile aber vor allem bei der Adressierung der Teilnehmer. Zwischen Rückmeldern und Weichen wird nicht unterschieden.

Gruss
Teddy
_________________
Fahrt mit der Velodraisine
 

Dietmar

Bahnlehrling
Hallo Schreibe auch mal was zu diesem Thema,da ich auch von flackertnen Rückmelder betroffen war beziehungsweise noch bin.Habe das Melde auf ein HSI 88 von LDT ausgelagert.Habe derzeit 18 Rückmeldemodule im einsatz(4xMÄ,8xLDTund6xIEK)Bei den LTD-Modullen sind zwei O-Module dabei die mich zur verzweiflung brachten,auch hatte ich jedes Modul an Masse angeschlossen.Die Anlage war so nicht mehr zu betreiben.Alle Rückmelder schalteten ohne Grund ein und aus.Nach dem entfernen der masse an allen Modulen wurde es besser aber noch nicht gut.Darum habe ich in die Meldeleitungen Dioden1N4148 eingebaut(Ring Richtung Gleis,bin noch nicht ganz fertig mit der Nachrüstung)Alle Melder die die Diode in der Leitung haben arbeiten zuverlässig.Die OPTO Module brauchen auch in der Zuleitung eine Diode. PS: Fahre mit RW 7,Easy Control Fahren,Red Box Schalten,HSI88-3Stränge Melden.Gruß Dietmar
 

Dietmar

Bahnlehrling
Hallo Teddy.Die Motivation waren Flackernde Rückmelder und Geisterrückmeldungen.Diese Lösung ist nicht von mir erfunden worden,sondern wurde mir von einem anderen Modellbahner empfohlen.In der Bedienungsanleitung der IEK Rückmeldemodule wir das bei Störungen im Rückmeldestrang auch empfohlen.Bei mir ist bei den mit Dioden ausgestatteten Rückmeldeleitungen kein flackern mehr zu bemerken.Die Dioden kosten nur wennige Cent,denke ein Versuch ist es wert,schlechter wird es nicht.Gruß Dietmar
 
H

hannah

Guten Abend in die Runde,

wenn auch sehr spät, zu meiner Schande, bemerkte ich doch noch rechtzeitig, dass es hier um spezielle Fragestellungen geht, die der computergestützte Digitalbetrieb mit 3-Leiter-System (Märklin) auf umfangreichen Layouts mit sich bringt. Nicht meine Domäne.

Generell gilt für mich, dass die Anforderungen Lok/Zug-Steuerung (bidi), Schalten und Melden bei solchen Layouts getrennt werden sollten. Für Schalten und Melden ist einzig die MoBa-Software zuständig:

Auswahl_009.jpg

Für überschaubare 2-Leiter-Layouts, ohne Betriebsautomation, im Heimbereich ist das Digital Plus System von LENZ die Lösung der Wahl. (Plug'n Play)

Ab Morgen betreibe ich wieder Modellbau und grüße, aus Freude daran, freundlich aus Tornesch

Hannah

P.S.: Glaube nicht, dass wir Marco mit diesem Gedankenaustausch weiterhelfen konnten. Scusa @Marco. :pray:
 
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