Selectrix 1

Jens Mohr

Ingenieur + Betriebswirt

... das (H0) Modellbahnprojekt
St. Margareten

             von Märklin
             auf Selectrix

Selectrix (SX) - System Auswahl

Ausgangssituation

In meinem Projekt "St. Margareten" war ich in der Wahl des digitalen Systems frei, da alle meine Märklin - Loks umzurüsten waren / sind und ich durch den Bestand keine Priorität für ein bestimmtes digitales System habe / hatte. (Stand 2011)

Projekt - Vorgaben / Ziele

Die Bedienung soll von einer Zentrale aus erfolgen können als auch durch Handregler (mobil vom Anlagenrand).

Es soll wegen der Schattenbahnhöfe und der Abstellgleise ein Meldesystem eingesetzt werden, welches erlaubt, jede einzelne Lok mit dem Standort (Gleis) zu identifizieren, so daß diese angesteuert werden kann.

Die komplette Steuerung der Anlage muß auch von einem SW - Programm von einem PC erfolgen können (PC - Schnittstelle)

Um Komplikationen zu vermeiden / zu vermindern soll nur ein Digitalsystem für die gesamte Anlage eingesetzt werden.

Da nur ein Digitalsystem-Typ eingesetzt werden soll, soll auch nur eine Zentrale / Booster - Typ verwendet werden, die / der nur für dieses Digitalsystem ausgelegt ist.
Analoges gilt auch für die Decoder.
Diese Einschränkung hängt mit der aufgestellten Anforderung nach der Systemzuverlässigkeit / Wartbarkeit und mit den zeitlichen Betrachtungen zusammen.

Sog. Multiprotokoll-Decoder müssen immer erst auswerten, welches System-Protokoll gerade gesendet wird. Jede Auswertung benötigt Zeit und eine Reihe von µs ergeben dann im gesamten System auch ms.

Ich habe mich aus folgenden Gründen für das Selectrix * System entschieden ...

Zusammenfassung - allgemeine Aspekte

Ich habe mich unter Berücksichtigung aller mir bekannten Kriterien für das Selectrix * - System entschieden.

Mit Selectrix * lassen sich alle aufgestellten Projektanforderungen erfüllen. Ein Hersteller kann alle benötigten SX Komponenten liefern. Die Erfahrung lehrt, daß damit im allgemeinen der sicherste Systemaufbau zu erreichen ist, da die Komponenten trotz aller Normung am besten aufeinander abgestimmt sind. Bei Problemen gibt es nur einen Ansprechpartner und kein "hin und her" bei der Lösungssuche.
Gleichzeitig stehen noch SX Lieferalternativen zu Verfügung, die bei Bedarf einspringen können.

Wegen des im Projekt verwendeten 3Leitersystems müssen für die Melder kleine Zusatzschaltungen vorgesehen werden (s. SX-Adapter), was keinen großen Nachteil / Aufwand darstellt.

Bei Neuanschaffungen von Märklin-Loks gibt es einen Nachteil, der darin besteht, daß es keine neuen analogen Loks mehr gibt und infolge dessen die erworbenen (und bezahlten) Decoder nicht zu gebrauchen sind und ausgetauscht werden müssen.

Zusammenfassung - techn. Argumente

Das technische Konzept und der strukturelle Aufbau (Architektur / Bussystem)
>> siehe hierzu auch die Ausführungen in der Rubrik "Digitalsysteme" <<
erscheint mir besonders geeignet zur Erfüllung der betrieblichen Anforderungen an die Größe meines Projektes (räumliche Ausdehnung, Fahrstrecken, Blöcke vs Loks, Zugfahrten).
Hierzu zähle ich insbesondere auch die hohe Flexibilität bei der Adressierbarkeit (Einstellung der Adressen und Buszuordnungen) der Decoder, die sich beim Aufbau als auch bei Erweiterungen sehr positiv bemerkbar macht.
Ferner die dezentrale Architektur, so daß Prozeßfunktionen nicht nur in der Zentrale abgearbeitet werden, sondern auch in den Decodern.
>> Minimierung der Bus-Last und Auslastung der Zentrale <<

Für einen sicheren Betriebsablauf ist es unabdingbar, daß alle an einem Bus angeschlossenen Decoder innerhalb eines festen Zeitrasters immer wieder angesprochen werden und Nachrichten austauschen können. Diese Forderung erfüllt das Selectrix * - System, ja es ist eines der Kernmerkmale im Vergleich zu anderen Systemen.

Die Einstellung der Lok-Decoder zur Anpassung an die elektr. und mechanischen Eigenschaften der Lok kann mittels weniger Parameter erfolgen und es ergeben sich dabei sehr gute Fahreigenschaften, auch für ältere Loks.

Weil das Selectrix * - System neben einem Besetztmeldesystem für Gleise auch ein Lok-Adress-Identifikationssystem anbietet, um in den Schattenbahnhöfen und auch im sichtbaren Anlagenbereich leicht erkennen zu können, welche Lok sich in welchem Abschnitt befindet und was die zugehörige Lok-Adresse ist.
(Die Lokadresse wird benötigt um die einzelne Lok gezielt bedienen zu können. Wird manuell mit einer Zentrale gefahren, erscheint mir diese Hilfe unerläßlich. Beim Betrieb mit einem Steuerungsprogramm kann dieses Merkmal zurückstehen, da sich das Programm die Lok-Position merkt. Hier wird die Lok und ihre Adresse zu Beginn -- beim Einrichten -- einmal in Bezug auf die Örtlichkeit festgelegt. Bei manuellen Veränderungen muß dieser Vorgang wiederholt werden.)

Selectrix (SX)* - Architektur und Aufbau

"Einschränkungen" im Selectrix* - System

Eine Einschränkung wird gegenüber dem Selectrix * - System immer wieder genannt und zwar, daß pro Bus nur 103 Adressen zur Verfügung stehen.

Sofern es sich um die Funktionen "Schalten" (Weichen, Signale, etc,) und "Melden" (Gleis-Besetztmeldung) handelt, kann durch die Verwendung von mehreren Zentralen und mehreren SX - Bussen dieses Limit im Rahmen einer Modellbahnanlage aufgehoben werden, so daß keine Engpässe entstehen.

Bei der Steuerung von Loks bleibt dieses Limit bestehen; allerdings ist dies für mich nicht von Bedeutung, denn erstens habe ich keine 103 Loks, zweitens könnten auch auf meiner Anlage keine 103 Loks gleichzeitig betrieben werden. -- Was wohl bei den meisten privaten Modellbahnanlagen der Fall sein dürfte ---

Trotzdem wird hierfür von der Fa. Rautenhaus eine Lösung angeboten, die scheinbar die Grenze aufhebt -- und dies wohl auch im praktischen Gebrauch tut (Stand 2007 / 2008).
Seit 2009 befand sich bei der Fa. Döhler & Haas, München, das Selectrix 2 System in der Entwicklung. Ein wesentliches Ziel der Entwicklung war es, daß das Adreß-Limit soweit erhöht wird, daß es für den praktischen Fall, auch auf Großanlagen, kein Adreß-Limit mehr geben wird und trotzdem ein festes Zeitraster zur Kommunikation mit den Decodern, wie bisher, eingehalten wird.

Neuerungen im Selectrix 2* - System

Seit 2010 werden Selectrix II Lok-Decoder auf dem Markt angeboten und dazu auch die entsprechend umgerüsteten Zentralen.

SX 2 ist voll abwärtskompatibel mit dem bisherigen Selectrix * - System (SX 1); d.h. es können alle bisherigen Decoder weiter verwendet werden.
Mit dem Selectrix 2 * - System steht nunmehr ein 4stelliger Adressbereich zur Verfügung. Desweiteren wurden die Fahrstufen auf 128 erhöht und es gibt mehr Möglichkeiten (12) zur Steuerung von Lok-Funktionen.

Somit besteht seit 2011 ein neues Konzept über die Ansteuerung von mehr als 103 Loks (s. hierzu auch das Register "Gegenüberstellung").

Weitere Informationen erhalten Sie jeweils im Zusammenhang mit einem SX II - Lokdecoder von Döhler & Haas.
Hier ein Beispiel >> http://www.doehler-haass.de/DHR240_SX2.htm

Hinweise zur Nutzung der Links werden mit deren Nutzung anerkannt >> siehe Register "Links"

Selectrix (SX)* - Funktionsweise, die mir entgegenkommt

Kommunikation -- Fahren / Schalten / Melden

SX hat ein kurzes, fixiertes Protokoll (wurde mit SX 2 etwas erweitert) und kommuniziert in einem festen Zeitrahmen auf einem Bus mit alle angeschlossenen Komponenten. Dadurch werden Zeitabhängigkeiten planbar.
Bei Selectrix handelt es sich um ein "verteiltes System", d.h. die jeweiligen Decoder haben eine in Bezug auf ihre Funktion(en) eigene "Intelligenz".
Diese Verteilung wird noch dahingehend unterstützt, daß die Zentralen min. 2 SX - Busse zur Verfügung stellen. Fahren, Schalten und Melden können jeweils auf eigenen Bussen abgewickelt werden ( >> Lastverteilung).
Alle Busse haben den gleichen Takt und verwenden den gleichen Protokolltyp (SX 1).

Dies sei am Beispiel einer Weiche erläutert ....
In dem SX-Decoder können für jede angeschlossene Weiche die kompletten Steuerdaten abgelegt werden und diese werden auch entsprechend berücksichtigt, so z.B. die Impulsdauer, eine Rückmeldung der Stellung, etc.
Zum Schalten muß die Zentrale nur eine Meldung an den Decoder verschicken.
Ist die Weichenstellungs-Rückmeldung aktiviert, dann sendet der Decoder [ohne Aufforderung durch die Zentrale] diese Information, sobald sich die Weichenstellung geändert hat.

Hingegen ist das Märklin-System ein zentralistisches ....
hier wird alles in der Zentrale verarbeitet. Das führt dazu, daß zum Schalten der Weiche zwei Meldungen verschickt werden müssen >> Impuls ein >>> Impuls aus - schalten. Die Zeitspanne zwischen den Meldungen ist dann die Impulsdauer des Decoders.
Mithin muß also die Zentrale auch pro Weiche eine Impulszeit verwalten.
Es ist leicht zu ersehen, daß hier die Zentrale als auch der Bus eine wesentlich höhere Auslastung haben, was bei intensivem Betrieb auf mittelgroßen Anlagen schnell zu zeitlichen Engpässen führen kann.
Dies kommt auch im Bus zum Ausdruck, denn es gibt nur einen. Was dazu führt, das Lok- und alle anderen Decoder mit unterschiedlichen Takten und Protokollen bedient werden müssen.

Dieser Vergleich zum Märklin-System wurde deshalb aufgenommen, da sich für einen Dritten schnell die Frage stellt, warum wurde dem Märklin-System nicht der Vorzug gegeben.

SX 1 und SX 2 Protokolle sind offengelegt. Damit handelt es sich wie bei DCC* um ein offenes System, im Gegensatz zu Märklin*

Die Fa. Müt bietet im Rahmen ihres Systems DIGIRAIL* einen Melder an, der die Lok-Decoder-Adresse auslesen und in Zusammenhang mit einem Gleisabschnitt an der Zentrale / Handgerät darstellen kann. Analoges findet man auch bei der Fa. MTTM.

5 Hersteller bieten SX bezogene Module zum Steuern / Melden an; 4 davon auch Zentralen / Booster (Stand 2010).
Reine SX Lok-Decoder werden ausschließlich von der Doehler & Haas; München, entwickelt und über SX Partner vertrieben.

Selectrix* und DCC* wurden für das 2Leiter-System entwickelt. Die für diese Systeme angebotenen Melder basieren auf dem Messen eines Stromflusses, der zwischen den beiden Gleisen aufgrund der Decoder / Motor Schaltung oder einer sog. "leitenden Achse" (z.B. Widerstandslack) zustande kommt.

Märklin* basiert auf dem 3 Leiter Prinzip; einem Mittelleiter und den beiden Gleisen. Je nach Gleistyp / Weichentyp sind die beiden Gleise elektrisch miteinander verbunden oder getrennt.
Das Gleis wird bei Märklin* "an Masse" gelegt.
Die Besetztmeldung beruht bei Märklin immer auf einer Kontaktgabe der "Gleis - Masse" an einen Sensoreingang.
Werden Märklin* - Gleise im Zusammenhang mit SX eingesetzt, wie z.B. das K-Gleis*, dann muß durch eine besondere Beschaltung Sorge getragen werden, daß die per Fahrzeugachse geschaltete Gleis - Masse auch zu einem Stromfluß wird, der von dem SX - Melder erkannt werden kann.

Die Erkennung der Lokrichtung wird im 2Leitersystem dadurch erkannt, daß ermittelt werden kann, ob z.B. das linke Rad in "Richtung Schornstein" (vorne) auf dem linken oder rechten Gleis steht.
Beim 3Leitersystem ist dies, wegen des Mittelleiters, konstruktionsbedingt nicht möglich. Hier wird immer eine Lokrichtung ermittelt, gleich wie die Lok auf dem Gleis steht.
Dies ist zu beachten, wenn Märklin Fahrzeuge auf Selectrix * umgerüstet und betrieben werden.

Lok - Ansteuerung

Im Gegensatz zu den "Analog Anlagen" wird die Spannung nicht direkt vom Gleis an den Motor geführt, sondern der Motor wird von dem sog. Lok-Decoder mit Spannung versorgt, die dieser aus der Gleisspannung erzeugt.
Der Lok - Motor darf deshalb KEINE elektrische Verbindung zum Gleis besitzen.

Die Spannungsversorgung des Motors ist jedoch nicht wie im analogen System in Bezug auf die eingestellte Trafo-Stellung konstant, sondern erfolgt in zeitlichen Abschnitten (Intervallen, Scheibchen, Pulsen). Die Dauer eines Intervalls (Spannung / keine Spannung) pro Zeiteinheit wird von dem Lok-Decoder eingestellt und basiert auf den dem Lok-Decoder von der Zentrale übermittelten Befehlen (> Fahrstufen).

Der Lok-Decoder schaltet also laufend den Motor "ein" und "aus". Aufgrund der Häufigkeit des Schaltens als auch der mechan. Trägheit des Motors ist dies für das Auge nicht unmittelbar wahrnehmbar. Was wahrgenommen wird, sind die Auswirkungen, d.h. die Lok fährt schneller (hohe Pulsfolge pro Zeiteinheit) oder langsamer (geringe Pulsfolge pro Zeiteinheit).

Aufgrund dieser "Schrittweiten" wird die Umdrehungsanzahl des Motors gesteuert und damit die Lok - Geschwindigkeit.
-- Diese Art der Motoransteuerung, die bei allen dig. Systemen ähnlich ist, hat zur Auswirkung, daß sich die Kohlen / Bürsten schneller abnutzen und die Motore schneller "verschmutzen" als in analogen Betriebsarten --

Die Befehlsübermittlung von der Zentrale an den Lok-Decoder erfolgt in "digitaler Form", d.h. durch Übertragung einer Reihe von kombinierten "0" und "1", die den Befehl (Auftrag / Einstellung) darstellen.
Dazu erzeugt die Zentrale eine Rechteckspannung mit einem wechselnden positiven und negativen Spannungsanteil (eine "wechselnde Spannung").

Diese Rechteckspannung mit den "0" und "1" Informationen wird von den "Lok-Decodern" ausgewertet.

Die Abfolge der "0" und "1" ist eine Funktion der Frequenz, mit der das digitale System arbeitet.

Ein Befehl / Auftrag enthält immer die Adresse des Decoders (und damit der Lok) als auch den Auftrag, was im Lok-Decoder einzustellen ist.

Weitere Informationen zu den Themen ...

"Selectrix Internals" siehe >> http://www.mttm.de/Internals.htm
"der Datenstrom im SX - Protokoll " siehe >> http://www.steinhartw.de/selectrix/sx_protokoll.htm

Hinweise zur Nutzung der Links werden mit deren Nutzung anerkannt >> siehe Register "Links"

Bei kleineren Anlagen kann die Gleisversorgung direkt durch die Zentrale erfolgen. Bei größeren Anlagen, wie bei meinem Projekt, steuert die Zentrale über einen PX-Bus sog. Booster, an die jeweils ein Gleisabschnitt angeschlossen wird.

Ansteuerung von Decodern zum Schalten bzw. Melden

Diese Decoder kommunizieren über sog. SX-Busse direkt mit der Zentrale oder den Zentralen.
Das Prinzip der Kommunikation ist das gleiche wie zuvor für die Lok-Decoder skizziert.

Anschluß der Zentrale(n) an einen PC

Alle SX - Zentralen bieten auch ein Interface zum Anschluß eines Rechners (PCs) an.
Einige neuere Varianten können nur noch über den PC bedient werden, es fehlen ihnen die manuellen Einstellmöglichkeiten (Ein am SX-Bus angesteckter "Handregler" ermöglicht dann aber einen manuellen Betrieb).
Als Schnittstelle stehen die seriellen Schnittstellen-Typen, RS232 und USB, zur Verfügung.

Ist der Einsatz einer Modellbahn-Steuerungs-Software (SW) vorgesehen, dann ist unbedingt frühzeitig zu klären, ob die gewünschte SW die ins Auge gefaßte Zentrale des bevorzugten Digital - Systems steuern kann.

HINWEISE zu mit * markierten Worten

Alle Firmenbezeichnungen / Firmennamen; Produktbezeichnungen / Produktnamen stellen keine Werbung oder Empfehlung dar, sondern beschreiben nur die in diesem Projekt individuell und subjektiv ausgewählten Produkt - Hersteller bzw. Lieferanten als auch deren verwendeten Produkte zur Anschauung, Darstellung und Beschreibung des eigentlichen Projekt - Inhalts.

Analoges gilt auch für die eingetragenen Links (s. hierzu Distanzierung auf der Link-Seite).

Der Leser soll selbst auf dem Markt recherchieren und für seine Bedürfnisse selbst entscheiden, welches Produkt er einsetzen will und wo er sich dieses beschaffen möchte.

In dieser Veröffentlichung verwendete Produktnamen / Produktbezeichnungen sind von / durch den einzelnen Hersteller(n) geschützt. Ihre Nutzung dient lediglich zur Kennzeichnung / Beschreibung des Produktes selbst.
Analoges gilt für die erwähnten Firmenbezeichnungen / Firmennamen.