Jens Mohr

Ingenieur  +  Betriebswirt
 

... das (H0) Modellbahnprojekt
St. Margareten 

 



 

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Jens Mohr
83224 Grassau
(Chiemsee/Achental)

 

 


Tipps zu Realisierung und Umrüstung
-- SX Bus Störungen --
 


Vorbemerkung

Störungen auf dem SX - Bus sind sehr selten, aber sie können das System schon mal lahm legen. "Dann ist guter Rat teuer".

Während des Aufbaus und der ersten Inbetriebnahme traten zwei Störungsvarianten auf ...

Störungsvariante 1

Sich ständig ändernde Bit - Kombinationen

Ausgangssituation

Dieser Zustand trat auf, ohne daß irgendwelche Aktivitäten auf der Modellbahnanlage stattfanden.
Nur durch die äußere Erscheinungsform, daß sich die Drehscheibe auf einmal, wie von Geisterhand, drehte; auf eine beliebige Anschlußposition und wieder zurück auf die "Null - Stellung". Die Zeitpunkte der Bewegungsabläufe ließen kein Muster erkennen.

erste Befürchtungen

Da bei mir in der Nachbarschaft sehr viele WLAN Netze in Betrieb sind und auch Richtfunkmasten der Telekom, hatte ich die Vermutung, daß es sich um Einkopplungen handeln könnte.

Untersuchung

Bei näherer Betrachtung zeigte es sich, daß von 4 SX Bussen nur einer das oben skizzierte Verhalten zeigte.
Damit schied eine funktechnische Einkopplung ausgeschlossen, denn die Kabel der Busse sind in gleicher Art und Weise ausgeführt und zum großen Teil parallel verlegt.

Daraufhin habe ich den Bus an den "Verteiler - Stellen" schrittweise aufgetrennt und konnte so den fehlerhaften Abschnitt isolieren.

In der sich anschließenden "Detail - Suche" fand ich eine steckbare Lüsterklemme bei der ein Stift "locker" in der Gegenbuchse steckte.
Es handelte sich um die Leitung, welche die Bit - Signale von der Zentrale zu den Decodern überträgt.

Vorbei fahrende Fahrzeuge (LKW's, Traktoren und Baumaschinen) haben
a) durch ihre Erschütterungen dazu beigetragen, daß der Stift (Stiftleiste) sich immer mehr lockerte
b) durch die unterschiedlichen Zeitabstände der Vorbeifahrt auch ein willkürliches zeitliches als auch Bit - Muster erzeugten.

Abhilfe

Steckerstifte etwas "aufgebogen" und fest eingesteckt.

 

Störungsvariante 2

Zittern von Servo's nach dem Einschalten

-- Nachdem ich die Ursache ermittelt hatte, war klar, daß dieses Thema besser hier behandelt wird, als bei den Servos, welche beim Einschalten zittern --

Ausgangssituationen

Situation 1

Nach dem Einschalten zitterten die Servos um ihre jeweils eingestellte Position ein wenig, ohne die Position zu verändern und z.B. eine Weiche oder Signal zu schalten.
Da ich nicht sicher war, ob das immer so bleiben würde und auch wegen der störenden Geräusche habe ich mich auf die Suche nach der Ursache gemacht.

Situation 2

Ab und an kam es nach dem Einschalten der Servos zu Umstellungen in der Position des Servo - Arms, so daß z.B. eine Weiche oder Entkuppler, Signal geschaltet wurde.
Dieser Vorgang war schon bedenklicher und mußte untersucht werden

 

Ergebnis von Beobachtungen

Die Störungen traten häufiger auf, wenn die Gleisspannung eingeschaltet war, waren aber hin und wieder auch bei ausgeschalteter Gleisspannung  noch vorhanden.
Eine Lokalisierung auf eine Örtlichkeit war genauso wenig möglich wie eine Bestimmung der betroffenen Decoder. Es war ein Zufallsprinzip und jeder war mal betroffen.


Vermutung der Ursache

Einstreuung von Störspannungen.

Unklar blieb nur woher, durch wen und wo.

Meine erste Vermutung betraf die Verdrahtung zwischen Decoder und Servo. Die habe ich zwar als 3 adriges Kabel ausgeführt, jedoch ohne Schirm.

Der zweite Ansatzpunkt ist die Verkabelung zwischen Zentrale und Decoder, der SX - Bus.

In dem betroffenen Anlagenteil habe ich alle SX - Busse in Kabelkanälen von einem SX - Bus - Verstärker zu den Decodern geführt.

In einem eigenen Kabelkanal habe ich die Gleisspannung von dem Booster zu den Besetztmeldern (Decoder) bzw. Gleisen geführt.



Störer - Ursache

Letztendlich kam ich zu der Überzeugung, das es sich um eine kapazitive Einkopplung handeln müßte.

Mit der Untersuchung zur Ursachenfindung startete ich mit der SX - Bus - Verkabelung, das erschien mir einfacher zu handhaben.

Ich betrachtete unter diesem Gesichtspunkt kritisch die Verkabelung der SX - Busse in dem Kabelkanal und habe die Verkabelung dann auch geändert, indem ich von dem SX - Bus Verstärker weniger Kabel verlegt habe; d.h. mehr Decoder in Reihe geschaltet habe.
Dies reduzierte die Belegungsdichte im Kanal wesentlich.

Bei der Überprüfung fand ich, daß in einem Kanal, an zwei Stellen, SX - Bus - Kabel parallel zur Gleisspannung geführt wurden.
Auch das habe ich bereinigt.

Nach der Durchführung dieser Arbeiten waren die Störungen beseitigt und es herrscht Ruhe.


Wodurch entstanden die Störungen ??

Bei den SX - Bussen kam es vermutlich dadurch zu den Störungen, daß Takte der anderen SX - Busse auf den SX - Bus mit den Servo's Einfluß genommen haben und dort die Signale verfälscht wurden.

Im Prinzip geschah das gleiche auch durch die Gleisspannung, nur sehr viel intensiver.
Das liegt wohl daran, daß die Gleisspannung einem ganz anderen Takt und einer anderen Signalcodierung folgt als wie sie beim SX - Bus vorliegt.

Das erklärt auch, warum die Störungen bei eingeschalteter Gleisspannung so stark waren und bei ausgeschalteter schwach. Hier wirkten nur die Störungen von den anderen SX - Bussen, die aber grundsätzlich gleich arbeiten.



Aber wie gelangen die Störungen zu den Servo's ??

Dieser Frage bin ich nicht im Einzelnen nachgegangen, da mir die genaue µ - Processor Codierung des eingesetzten Decoder - Typs ebenso wenig bekannt ist, wie die Schaltung der verwendeten Servo's.
Die folgenden Aussagen beruhen daher auf Annahmen und Theorien.

Da sich im Internet sowohl bei den Eisenbahn - Modellbauern, als auch bei Flug- und Schiffsmodell - Bauern immer wieder Hinweise finden, daß das Auftreten solcher Störungen auch von der Kombination von Decoder - und Servo - Hersteller beeinflußt wird, erscheinen mir die folgenden Gedanken nicht zu abwegig zu sein.

Theorie 1 (Situation 1):    Takt - Beeinflussung

Der Störer beeinflußt den Takt des "Opfers".
Das Taktsignal kann vom Decoder nicht mehr sauber ausgewertet werden und damit wird die gesamte Information nicht eingelesen; "geht also verloren".

Dies hat im Decoder zur Folge, daß auch der zeitliche Rhythmus für die Servo - Impulse beeinflußt wird.
Daraus folgt, daß sich die Spannungshöhe am Eingangskondensator des RC - Gliedes des Servo's reduziert und der Servo dadurch eine neue Regelkreis -  "Führungsgröße" erhält. Der Servo führt den Servo - Arm auf die neue Vorgabe nach. Es handelt sich zu jedem Impulszeitpunkt nur um wenige zehntel Grad.

Erhält der Decoder wieder einen sauberen Takt und kann die Information lesen, dann wird auch der Servo - Impuls wieder in der korrekten Impulsbreite gesendet, die Spannung am Eingangskondensator nimmt wieder mit der alten Höhe die alte Soll - Information als Zielvorgabe an und der Servo stellt den Servo - Arm wieder an die alte Stelle.

Die schnelle Abfolge (ms Bereich) bei geringer mechanischer Abweichung führt zu dem "Zittern" des Servo's.

Da alles mit Toleranzen behaftet ist, kann es durchaus vorkommen, daß ein Austausch des Servo's bereits dazu führt, das kein Zittern mehr wahrgenommen wird.



Theorie 2 (Situation 2):    Stellinformation - Beeinflussung

Bei jeder gesendeten Meldung ist die Stellinformation für den einzelnen Servo Bestandteil der Gesamtmeldung (Selectrix - Byte).
Beim Selectrix - Byte ist das pro Servo ein Bit, welches mit dem Inhalt 0 oder 1 die Servo - Position bestimmt.

Beeinflußt der Störer ein Bit des Selectrix - Bytes, dann wertet der Decoder dieses Bit, was einem bestimmten Servo zugeordnet ist, falsch aus. Damit kann dann der Servo über den Servo - Impuls in die andere Endlage gestellt werden.

Bei Selectrix - Decodern OHNE Stellungsrückmeldung erfährt die Zentrale nichts über die neue Stellung und sendet weiterhin die alte, ungestörte Bit Information.
Damit stellt der Decoder beim nächsten, ungestörten Empfang, den Servo wieder in die Ursprungslage zurück.

Bei Selectrix - Decodern MIT Stellungsrückmeldung erfährt die Zentrale die neue Stellung und übernimmt diese. Die Zentrale sendet ab diesem Zeitpunkt die jetzt aktuelle Stellung.
Da der Decoder keine alte Stellinformation erhält bleibt der Servo in der "gestörten" Stellung stehen.
 

Anmerkung:
In anderen digitalen Systemen wird es vermutlich ähnliche Kombinationen geben. Diese Aussagen hier beziehen sich explizit auf Selectrix* mit seinen sich wiederholenden Meldungen (Selectrix - Bytes).

 

Fazit

Der ansonsten robuste SX - Bus kann durch kapazitive Einkopplungen gestört werden, wenn sich der Störer über weitere Strecken in zu dichtem Abstand (kleiner 5 cm) zum "Opfer" befindet.

Mir liegen nur die Erfahrungen aus dem Selectrix* Umfeld vor; ich gehe aber davon aus, daß dies auch für andere digitale Systeme Gültigkeit hat.

Bei beengten Verhältnissen sollten die Zuführungen zu den Decodern, hier SX - Busse, auch aus verdrillten und geschirmten Kabeln bestehen.

 

Siehe auch Probleme mit dem Servo beim Einschalten >> hier

 


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