ich bin neu hier, deshalb erst einmal ein herzliches Hallo in die Runde.
Mein Traum ist, ein Neigetechnikfahrzeug in H0 zu haben. Die Neigetechnik soll dem Vorbild entsprechend sein. Das heißt, mit Sensorik und Stellmotoren. Ich beschäftige mich schon sehr lange mit dem Thema und habe einiges an Vorbildwissen zusammensammeln können. Ich habe 3 612er von Piko und einen 605er von Roco. Und 2 610er von Fleischmann. Deren mechanische Neigetechnik entspricht nicht meinen Wünschen. Ich habe mal als Lokführer gearbeitet.
Der Punkt, an dem ich zur Zeit nicht weiterkomme, ist die Schnittstelle, quasi der Neigetechnikrechner, im Fahrzeug. Ich brauche einen Sensor für die Geschwindigkeit und einen für den Kurvenradius. Und Stellmotoren. Bezüglich der Elektronik dazwischen habe ich noch keine Fachkenntnisse. Deshalb möchte ich hier fragen, ob es hier jemanden gibt, der mir diesbezüglich weiterhelfen kann.
Meine Frage wäre, welche Bauteile ich brauche und wie ich das programmieren kann.
Ich weiß, dass es ambitioniert ist. Es gibt mehrere Menschen, die mir schon mitgeteilt haben, dass die denken, dass das nichts werden würde. Ich habe deren Sichtweise zur Kenntnis genommen. Ich bin jedoch nicht auch der Suche nach Menschen, die mir voraussagen wollen, dass das nichts werden würde, sondern auf der Suche nach Menschen, die bereit sind, mich bei meinem Vorhaben zu unterstützen. Ich bin für jeden Hinweis dankbar. Vielen Dank.
ist ein sehr interessantes Thema und eigentlich schade dass sich dem noch kein Hersteller angenommen hat. So schwer ist das gar nicht umzusetzen. Was Fleischmann in den 90ern entwickelt hat war grundsätzlich schon mal interessant, aber in der jetzigen Zeit geht da eindeutig mehr. Ich würde so an die Sache ran gehen:
Für den Neigungswinkel müsstest du der Einfachheit halber denke ich Servos verbauen, welche den Wagenkasten neigen können. Dann brauchst du in einem Drehgestell je Wagen ein Poti im Drehzapfen, damit kannst du den Kurvenradius messen. Und für die Geschwindigkeit würde ich wie beim damals erhältlichen Tachowagen einen Magnet an die Achse kleben und mit einem Hallsensor die Umdrehungen messen. Nun kommt der Programmieraufwand: Mit einem Mikrocontroller z.B. Arduino Nano das ganze Verkabeln und dann dem Programm sagen: Je mehr Impulse pro Sekunde (Geschwindigkeit) und je mehr Winkel (Kurvenradius), desto stärker neigen. Unterhalb einer bestimmten Geschwindigkeit keine Neigung (weiß nicht ab wann die einschaltet, vielleicht 60 km/h oder so).
Theoretisch halte ich das für keine komplexe Aufgabe. Praktisch ist es sicherlich am aufwendigsten den Wagenkasten mit dem Servo zum Neigen zu bringen. Da dürfte aber das Fleischmann Modell zum experimentieren am besten geeignet sein, der Wagenkasten neigt sich schon, man muss nur die mechanische Kopplung entfernen.
Beim Vorbild wird die Neigetechnik bei 70 km/h eingeschaltet und bei 65 km/h wieder aus. Die beiden Geschwindigkeiten sind unterschiedlich hoch, um ständiges bzw. direkt hintereinander erfolgendes Ein- und Ausschalten zu vermeiden. Die 70 km/h sind vermutlich die Schwelle, weil bis 60 km/h relativ kurze Weichen abzweigend befahren werden.
Das mit dem Hallsensor ist ein guter Tipp, ich hatte vorher die Idee, einen Generator auf der Antriebswelle zu nutzen, was natürlich bei Elektroantrieb irritierend wirkt, die Motorspannung ist jedoch nicht drehzahlproportional, deshalb der Generator mit einer drehzahlproportionalen Spannung.
Ich möchte einen Piko-612er als Basis nutzen. Das Fahrwerk muss ich sowieso ändern und die 610er möchte ich nicht. Erstens möchte ich am liebsten 611er-Modelle haben, bei den 612ern ist das Fahrwerk gleich. Und zweitens ist der 610er von Fleischmann und Märklin ganz anders konstruiert. Dass die 610er bereits über eine Neigetechnik verfügen, bringt mir letztendlich keinerlei Vorteile, weil ich diese nicht, auch teilweise nicht, nutzen kann und auch sonst bei diesem Modell keinen konstruktionsbedingten Vorteil habe.
Bezüglich der Mechanik würde ich mich am Vorbild orientieren. Im Großen und Ganzen habe ich die Konstruktionen der 610er, 611er/612er und 605er, die komplett unterschiedlich sind, verstanden, so dass ich mich in dieser Hinsicht fit fühle. Bezüglich der Schnittstelle zwischen Sensorik und Stellmotoren und der Programmierung habe ich jedoch noch keine Kenntnisse.
für die Feststellung der gefahrenen Geschwindigkeit würde ich einen Fahrdecoder mit SUSI-Bus verwenden und diesen mit an den Neigetechnikrechner (Mikrocontroller) anschließen und die auf diesem Bus übertragene Ist-Lok-Fahrstufe auswerten. Somit würde der Hallschalter und der Magnet im Fahrwerk entfallen und Du hättest mehr Freiraum für die Abänderung des Fahrwerks. Ich würde Dir sowieso grundsätzlich empfehlen, die beiden Neigetechnikrechner mit an den SUSI-Bus anzuschließen, um mittels Funktionstasten die Neigetechnik ein- und ausschalten sowie testen zu können.
Für mich ist das ein sehr sehr interessantes Thema.
ab welchen Kurvenradien (Modell) soll die Neigetechnik bei einer konstanten Geschwindigkeit von ca. 70km/h (Vorbild) bzw. bei einer konstanten Höchstgeschwindigkeit von ca. 160km/h (Vorbild 612er) abgeschalten werden?
Der jeweilige Soll-Neigewinkel wird vorher einprogrammiert. Für die Ermittlung des Neigewinkels werden dann die Daten Geschwindigkeit und Kurvenradius von der Sensorik gemessen und an den Neigerechner gesendet. Dieser nutzt eine Tabelle und sendet dann den Soll-Neigewinkel an die Stellmotoren.
Insgesamt ist die Neigetechnik abschaltbar und zusätzlich im Stand schaltbar.
Die Tabelle ist veränderbar, so dass das Fahrzeug an den Charakter der Modellbahnanlage angepasst werden kann. Das Fahrzeug würde sich dann auf einer Modellbahnanlage mit sehr großen Radien schon bei einem großen Kurvenradius neigen, bei Teppichbahnen erst bei kleinerem Kurvenradius.
Solltest Du den Kurvenradius über den Drehwinkel des Drehgestells bestimmen wollen, wie sind da eigentlich Deine Vorstellungen bezüglich der Winkelauflösung?
Anstelle eines Potentiometers könnte evtl. auch ein Winkelsensor (berührungslos) verwendet werden. Dabei darf aber der Abstand und die Position des Magneten nicht durch den Spielraum der Drehachse des Drehgestells beeinflußt werden. Es wäre also eine mechanische Kompensation erforderlich.
Eine weitere Möglichkeit für die Kurvenerfassung könnte ich mir durch den Einsatz eines Beschleunigungssensors im Drehgestell vorstellen. Bei dieser Variante müssten allerdings wiederum mehrere Anschlussdrähte vom Drehgestell in das Gehäuse geführt werden. Dies könnte je nach Konstruktion des Drehgestells evtl. auch durch die Drehachse hindurch erfolgen.
Wäre denn die Erfassung von Überhöhungen in Gleisbögen mittels Neigungssensor von Bedeutung?
die Winkelauflösung braucht gar nicht so genau zu sein. Bei den ersten paar Grad Drehgestellausdrehung soll das System inaktiv bleiben (schlingern) und dann zum Mindestradius der jeweiligen Modellbahnanlage hin eine stärkere Neigung einstellen (bis 8 Grad).
Die Gleisüberhöhungen würde ich nicht berücksichtigen.
Die Möglichkeit mit dem Beschleunigungssensor halte ich für nicht umsetzbar. Beispielsweise sind Modellbahngleise oft eher schlecht verlegt. Deshalb würde den Ausdrehwinkel des Drehgestells messen.
beim Einsatz eines Drehpotentiometers könnte ich mir aufgrund der mechanischen Verbindung mit dem Drehzapfen gut vorstellen, das die eigentlich sehr leichtgängige Drehbewegung des Drehgestells gehemmt wird.
Bei der Anwendung eines Winkelsensors mit einem auf dem Drehzapfenkopf befestigten Magneten könnte ich mir wiederum gut vorstellen, dass durch das Axialspiel des Drehzapfens verfälschte Messwerte entstehen. Oder ist das Axialspiel gar nicht so groß und die Messwerte sind für diesen Anwendungsfall immer noch ausreichend gut genug?
Sollte vielleicht aufgrund der Fahrwerkskonstruktion an einer anderen Stelle (z. Bsp. seitlich vom Drehzapfen) der Drehwinkel indirekt z. Bsp. mittels Magnet und Hallsensor (mit analogem Spannungsausgang) gemessen werden? Ähnlich wie hier.
Wie sehen denn eigentlich Deine bisherigen Vorstellungen vom Sensor für die Ermittlung des Ausdrehwinkels des Drehgestells aus?
eine nicht zu starke Drehhemmung wäre sogar sinnvoll.
Das Axialspiel stellt kein Problem dar. Man kann den Sensor ja für diesen Bereich quasi wirkungsvoll machen. In der Tabelle wird für diesen Bereich 0 Grad einprogrammiert.
Die Idee mit dem Hallsensor ist sehr gut.
Ich hatte bisher immer von Konstruktionen, die ich kenne, ausgehend gedacht. Der Kurvenradiussensor wäre ein längs eingebautes, leichtgängiges Potentiometer (längs, wie bei einer Carrerabahn) und die Führung hat zu den Seiten einen kleiner werdenden Radius. Dadurch wird einerseits das Potentiometer dem Kurvenradius entsprechend gedrückt und andererseits wirkt es wie ein Schlingerdämpfer.
bei beiden Varianten (Potentiometer bzw. Hallsensor) für die Ermittlung des Ausdrehwinkels des Drehgestells würde ein bereits im Mikrocontroller integrierter Analog-Digital-Wandler zum Einsatz kommen. Das sollte unproblematisch sein.
Sollte sich dieser Sensor jeweils in beiden Drehgestellen befinden oder nur in einem Drehgestell?
Welche geschätzte Größenordnung sollte Deiner Meinung nach die Wertetabelle haben? Also wieviele Neigungswinkelstufen sollen von wievielen Geschwindigkeitsstufen und von wievielen Ausdrehwinkelstufen (Kurvenradien) bestimmt werden und mit welchen Abstufungen?
Wie sollte die zusätzlich im Stand schaltbare Neigetechnik bedienbar sein? Sollte dabei immer nur der jeweils maximale Neigungswinkel angesteuert werden oder sollten auch Zwischenstufen möglich sein?
noch ein paar Ergänzungen zu meinem vorherigen Beitrag.
Angenommen, dass für die gefahrene Geschwindigkeit des Triebzuges die "Ist-Lok-Fahrstufe" des Fahrdecoders (SUSI-Bus) verwendet wird, dann bestimmt die Anzahl der Fahrstufen über 65km/h die Anzahl der Geschwindigkeitsstufen, welche für die Neigetechnik von Bedeutung ist. Daher sollte es genauso viele Neigungswinkelstufen geben, wie es Geschwindigkeitsstufen für die Neigetechnik gibt. Sehe ich das so halbwegs richtig?
Nachtrag:
Zuzüglich würden sich natürlich noch weitere Neigungswinkelstufen in Abhängigkeit vom Kurvenradius ergeben.
Um die Wertetabelle mit gleichmäßigen Werten zu füllen, könnte man ja auch die Zentripetalbeschleunigung nach folgender Formel
Beim kleinsten Kurvenradius und Höchstgeschwindigkeit ist die Zentripetalbeschleunigung am größten, das Fahrzeug würde sich also am stärksten neigen (8°). Beim größten Kurvenradius und geringster Geschwindigkeit, bei welcher die Neigetechnik noch aktiv ist, ist die Zentripetalbeschleunigung am kleinsten und das Fahrzeug würde sich mit der geringsten Neigungsstufe neigen.
Was wäre für Dich der größte Kurvenradius, bei dem die Neigetechnik bei geringster Geschwindigkeit noch aktiv ist?
Wenn der Neigetechnikrechner auch gleichzeitig ein SUSI-Slave-Modul ist, dann ist es möglich, dass jeweils eine CV einen Wert der Wertetabelle beinhaltet. Mittels SUSI CV-Banking können so sehr viele Werte eingestellt werden. Diese Werte können im internen EEPROM des Mikrocontrollers oder in einem externen EEPROM gespeichert werden. Um das Fahrzeug an den Charakter der Modellbahnanlage anpassen zu können, wäre auch das Ablegen mehrerer Tabellen möglich. Über eine weitere CV könnte dann wiederum die Tabelle ausgewählt werden, welche in Anwendung kommen soll. Die Auswahl der Tabelle könnte evtl. aber auch über Funktionstasten erfolgen. Ob allerdings auch gleich eine ganze Liste von CV's über SUSI CV-Banking (also inklusive Bankauswahl) gelesen und geschrieben werden kann, entzieht sich momentan meiner Kenntnis. Vielleicht hat das aber auch schon ein Forummitglied in Anwendung oder zumindest schon mal getestet.
Für die Einstellungen über SUSI wäre auch ein Öffnen des Fahrzeuges nicht erforderlich.
Weil ich Piko-612er kaufen will, kam ich erst einmal nicht weiter. Die Modelle sind ab Werk ausverkauft.
Das Thema Digitaltechnik ist ja eigentlich erst der übernächste Schritt. Mein erster Schritt ist die mechanische Konstruktion. Ich möchte einen Serien-Piko 612er mit einem Fahrwerk ausstatten, das so ist, wie beim Vorbild. Mir fehlt noch das Wissen, wie der Drehzapfen oder das Vergleichbare konstruiert ist. Ein Bild eines Drehgestells von unten würde helfen. Hat jemand so ein Bild? Ich habe bei meiner Recherche nichts gefunden.
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23.12.2021 12:45
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