Leitungseinsparung
Auf der vorherigen Seite wurde der Weg vom einfachen
Ein–/Ausschalter für Gleisabschnitte zur Drei–Zustands–Einstellung
mittels doppelten Flipflops und Relais
beschrieben. Für die Ansteuerung der Doppelflipflops gegen GND (Masse) werden
zunächst einmal drei Leitungen je Abschnitt (zuzüglich einmal GND) benötigt.
Hier wird erklärt, wie sich deren Zahl erheblich reduzieren lässt. Das ist ein durchaus bedenkenswertes Thema,
denn bei zum Beispiel 20 umschaltbaren Abschnitten kommen Sie schon auf 60 Impuls–Leitungen,
dazu kommen noch weitere 60 Rückmeldeleitungen. Bei einer angenommenen mittleren Entfernung vom Stellpult
zu den Abschnitten von 3 Metern kommen da immerhin schon 360 Meter Steuer– und Signalleitung zusammen.
Abschnitte dieser Seite:
[ ± ].
Demultiplexer mit einem IC des Typs 4067.
Prinzip
Die drei je ab– beziehungsweise umschaltbarem Gleis benötigten Steuerimpulse (Aus,
6 Volt, Fahrspannung) sind exklusiv, schließen sich also wechselseitig aus. Mehr noch: Sie dürfen gar nicht gleichzeitig auftreten.
Diese Situation kann es jedoch sehr wohl geben: Mehrere Gleisabschnitte sollen gleichzeitig
in einen definierten Zustand gebracht werden, beispielsweise beim Setup der Anlage (Anlegen der Versorgungs–Spannungen).
Das sei hier der Übersicht halber zunächst ignoriert.
Bei den Ausführungen zur Fahrtregelung über eine digitale Zweikanal–Funkfernsteuerung wurde schon ein
Demultiplexer mit IC 4067
vorgestellt. Der kann auch hier gute Dienste leisten. Wenn es nicht nötig wäre,
gleichzeitig mehrere Umschaltungen vorzunehmen, ergäbe sich folgende Rechnung:
20 Abschnitte × 3 Leitungen = 60 verschiedene Impulse.
Ein 4067 kann aus 4 Leitungen 15 exklusive Zustände (und die 0) dekodieren. Es gilt:
60 ÷ 15 =
4 „Demuxer” =
4 × 4 = 16 Leitungen (zuzüglich GND).
Das sieht schon sehr viel freundlicher aus, weil sich dadurch die Impulsleitungs–Länge
aus dem obigen Beispiel von 180 Metern auf 48 Meter verkürzt (also fast ein Viertel!).
Sie können ja einmal selbst überschlagen, was Kauf und fachgerechte Verlegung von 132 Meter
Leitung kosten. Da wird der Nutzen eines 4067 für rund 2,- € zuzüglich einer Handvoll Bauteile schnell deutlich.
Auf der Skizze ist die Grundbeschaltung des 4067 zu sehen. Die Eingänge S0 bis
S3 erwarten ein positives Potenzial bis 5 V.
Die Ein– und Ausgangstabelle des IC 4067 finden Sie am Ende dieser Seite und können Sie auch (mit Anschlussbelegung) als
Textdatei
herunterladen.
[ ± ].
IC 4067 als 4:16–Demultiplexer.
Setup
Es wäre natürlich schade, wenn doch zusätzliche Leitungen gelegt werden müssen, weil zum Beispiel
eine komplette Fahrstraße Stück für Stück freigegen werden soll oder - was viel wichtiger ist -
umschaltbare Gleisabschnitte beim Hochfahren der Anlagen–Elektronik in definierte Zustände
gebracht werden sollen. Stück für Stück? Das ist genau die Lösung.
In so einem Fall bauen Sie für (Zahl von Flipflops je
Weichenstraße) oder (alle Flipflops ÷ Zahl der Multiplexer) eine
Monoflop–Kette -
am besten gleich aus NE556 - und triggern die nötigen Bitmuster nacheinander.
Sie benötigen mindestens ein Monoflop je Multiplexer.
Rückmeldung
Die Rückmeldung des Gleiszustands entsprechend dem Vorschlag auf der letzten Seite wird
ebenfalls über Doppel–Flipflops gelöst: Diese benötigen
also auch nur Impulse. Während die lokalen Schaltungen direkt angesteuert werden können,
sollten für die im Stellpult Demultiplexer in umgekehrter Richtung verwendet werden. Sie
benötigen bei den oben angenommenen mittleren 3 m Entfernung
also noch einmal 48 m Leitung - aber was sind schon
insgesamt 96 m gegen 360? Bedenken Sie dabei auch,
dass Sie damit die Freiheit haben, Gleisabschnitte lokal und aus der Ferne umzuschalten und deren Zustand zu signalisieren.
Kodieren der Eingänge
Um (auf beiden Seiten) die nötigen Eingangs–Kombinationen anzusteuern, können Sie
einfach Standard–Dioden 1N4148 verwenden. Beachten Sie dabei, dass die
Signale an den Eingängen nur maximal 10 V gegen
GND (besser 5 V) haben sollten. Diese können Sie
leicht vor Ort mit einem Festspannungsregler 7805 aus der Elektronik–Hilfsspeisung gewinnen.
In der folgenden Abbildung wird gezeigt, wie mit Hilfe einer einfachen Lochstreifen–Platine ein
„Eingangs–Codierer” aufgebaut werden kann (Diodenmatrix).
[ ± ].
Multiplexen mit Standard–Dioden 1N4148.
Hier folgt die Eingangs– und Ausgangs–Tabelle des 4067. An den Ausgängen sollten Sie
NPN–Transistoren BC547 mit einem Basis–Widerstand von etwa
4,7 kΩ
und einem pull down–Widerstand in Kollektor–Schaltung als
Verstärker verwenden. Über das 10 kΩ–Poti
(siehe ganz oben) können Sie die Spannung pauschal für alle gesetzten Ausgängen einstellen (vergleiche letzter Abschnitt).