Modelleisenbahnclub Castrop-Rauxel 1987 e.V.

Projekt 12: Unser Faller-Car-System
sehr viel Theorie, und warum wir das so machen und nicht anders

Leider (oder auch nicht) wird es in diesem Artikel sehr 'technisch-theoretisch'. Und um Ihnen keine unendlichen Romane zuzumuten, verweisen wir zum Einstieg auf zwei für dieses Thema wichtige Internet-Seiten:
Es gibt auf dem Markt fertige Steuerungen zu kaufen. Auf diesen Seiten sollten Sie ausgiebig herumklicken und lesen, damit Sie wissen, worum es auch bei uns hier geht; und damit wir nicht so viel schreiben müssen.
Eine andere Seite beschreibt die DCC-Norm, nach der die o.g. Steuerungen laufen. Diese Norm (Digital Command Control) ist, so wie sie dort steht, für Schienenfahrzeuge gedacht.

Nachdem Sie nun viel gelesen haben ...
Die Auto-Steuerungen werden, wie Sie wohl inzwischen wissen, als DCC-Steuerungen bezeichnet. Da wir beim MEC Fahrzeuge in größerer Stückzahl laufen lassen wollen, hätte ein Kauf derartiger Geräte unseren finanziellen Rahmen gesprengt. Nach gründlicher Analyse der Dokumentation des DCC-Systems erschien es uns sinnvoll, ein eigenes System, das wesentlich abgespeckt ist, zu entwickeln. Dieses wollen wir hier, zum Unterschied zum DCC-System, 'MEC-System' nennen.
Um gleich irgendwie gearteten Vorwürfen vorzubeugen: Unsere Informationen zur Wirkungsweise des DCC-Systems stammen allesamt aus öffentlich zugänglichen Quellen. Wir haben in keiner Weise geistigen Diebstahl begangen und wollen es auch in Zukunft nicht tun. Dazu macht uns das Selber-Tüfteln viel zu viel Spaß.

Kurz etwas Theorie zur Funktionsweise:
Das DCC-System ist für Schienenfahrzeuge konzipiert und muß neben den Steuer-Daten auch die Energie zum Betrieb der Fahrzeuge liefern. Hierbei wird gefordert, daß an den Schienen eine reine Wechselspannung liegen muß. Dies bedeutet folglich für die einzenen zu übertragenden Bits, daß sie symmetrisch sein müssen (also: die Spannung an den Schienen wechselt von Plus nach Minus, und die Plus-Spannung ist genau so hoch und zeitlich genau so lang wie die Minus-Spannung). Diese Forderung begründet sich auch darauf, daß es egal sein muß, in welcher Fahrtrichtung ein Fahrzeug auf die Schienen gestellt wird; es muß immer gleich funktionieren: wenn es das Kommando 'vorwärts' erhält, muß es auch vorwärts fahren. Im Gegensatz dazu das Gleichstrom-System: Hier gibt es kein 'vorwärts', sondern nur eine gleisbezogene Fahrtrichtung, die immer gleich ist, egal, wieherum die Lok auf den Schienen steht.
Hieraus ergibt sich, daß für die Übertragung von Nullen und Einsen nur verschiedene Bit-Längen (also, wie oben schon gesagt, ist die Pulsdauer eines einzelnen Bits immer genau 50%) in Betracht kommen können. Weiterhin sollen alle Loks auf einem Gleissystem ohne Trennstellen fahren können, was eine Adressierung jeder einzelnen Lok notwendig macht. Und - das DCC-System muß, jedenfalls auf der Schiene, immer irgendetwas übertragen, auch wenn keine Befehle notwendig sind, damit hierdurch die Wechselspannung als Energielieferant für die Fahrzeuge aufrecht erhalten wird.
Bei einer Auto-Steuerung ist all dies nicht notwendig. Vielmehr soll die Befehlsübertragung ortsgebunden auf kürzester Distanz (von einigen cm) über Infrarot-Licht vonstatten gehen, und zwar für jedes Auto, das an diesem Ort vorbeifährt. Daher sind (eben wegen der Übertragung mit Licht) elektrisch symmetrische Impulse nicht machbar, aber auch nicht notwendig.

Wir haben als grobe Vorlage für das MEC-System das DCC-Protokoll verwendet, jedoch den Adreß-Teil gestrichen und gleich ein paar andere, uns überflüssig scheinende Sachen dazu.
(Zur Klärung des Begriffs 'Protokoll' s. bei wikipedia)

Herausgekommen ist ein Protokoll, das von 42 Bit (DCC) auf 24 Bit geschrumpft ist und zudem Bits von gleicher Länge beinhaltet. Dies bedeutet auch, daß (im Gegensatz zur DCC-Norm) alle Telegramme (zeitlich) gleich lang sind und somit die Decodierung wesentlich einfacher wird.
Weiterhin haben wir alle Einstellmöglichkeiten (Konfigurations-Variable, CVs), die das DCC-System beinhaltet, gestrichen. Dies können wir problemlos tun, da bei uns der Hersteller gleichzeitig auch der Anwender ist und damit auch individuelle Lösungen möglich sind. Dadurch haben wir uns sehr viele Programmier- und Einstellarbeiten gespart. Geplant sind insgesamt 5 verschiedene Programm-Varianten für die Steuerung von:
PKW, LKW, Baustellen-LKW, Bus, Feuerwehr-Fahrzeug. Wie diese von außen erkannt und unterschieden werden können, haben wir im Teil sinnvolle Fahrtrouten dieses Artikels beschrieben.

Es gibt noch einen weiteren wichtigen Unterschied:
Der käufliche DCC-Befehlsgenerator kann maximal 64 unterschiedliche Befehle liefern, aber nur 8 davon gleichzeitig. Diese jeweils 8 sind aber nicht frei wählbar, sondern in 8 vordefinierten Gruppen (zu je 8) auswählbar. Leider werden zum normalen Betrieb eines Fahrzeugs mindestens 9 bis 10 verschiedene Befehle benötigt, so daß gleichzeitig mehrere unterschiedlich codierte Befehlsgeneratoren verwendet werden müssen, was die Sache nicht gerade einfach aussehen läßt (Synchronlauf der beiden Generatoren). Daher haben wir uns entschlossen, mit einem einzigen Befehlssatz von 16 Befehlen auszukommen, die in unserem MEC-Befehlsgenerator ohne Gruppen-Auswahl quasi-gleichzeitig zur Verfügung gestellt werden können. Die verkürzte Telegrammlänge kommt uns da entgegen: wir erhalten eine Wiederhol-Zeit ein- und desselben Befehls von weit unter 100 ms, was u.E. völlig ausreicht: Ein Fahrzeug, das im Vorbild 50 km/h schnell ist, legt im Modell in 100 ms ca. 1,6 cm zurück.
Neben etlichen Licht-Spielereien (Fahrlicht, Blinken, Innenlicht) werden den Fahrzeugen Soll-Daten für die Geschwindigkeit (Abbremsen, Langsamfahrt usw.) übermittelt sowie eine Abstandssteuerung realisiert.

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Für weitere Fragen stehen gern zur Verfügung:
- der MEC; Besichtigung und Fachsimpelei z.B. an unseren "Club-Abenden"
- der Autor: Hans Peter Kastner