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DCC- u. MM-Gleisspannung messen

Einführung

Es gibt immer wieder die Aufgabe, mit einfachen Mitteln die digitalen Gleisspannungen z.B. an Zentralen, Boostern, Verkabelung und Gleisen zu messen.

Die digitalen Gleisspannungen des MM- u. DCC-Formats wechseln ihre Polarität mit sehr kurzer Umschaltzeit.

pulse-ord2.jpg
DCC-Signal am Ausgang des GCA-ORD-3-Boosters

Die Spannung hat zwischen den Polaritätswechseln einen weitgehend gleich bleibenden Wert. Im Gegensatz zu sinusförmigen Spannungen u. Strömen entspricht deshalb dieser Spitzenwert des Digitalsignals auch recht genau dem Effektivwert.

Wie messen?

Die üblichen Gleichrichter-Schaltungen in Multimetern sind für sinusförmige Spannungen und Ströme optimiert und zeigen Messwerte digitaler Signale z.T. mit erheblichen Fehlern an.

Für genaue Messungen werden deshalb Oszilloskope und/oder Messgeräte mit TRMS-Mess-Schaltung empfohlen. (TRMS = True Root Mean Square = warer Effektiv-Wert)

Oszilloskope und TRMS-Multimeter sind für die meisten Modellbahn-Hobbyisten eine unvertretbar hohe Investition. Ein Erwerb dieser Geräte ist überzogen und unnötig, wenn sie nur für die meist einfachen Messungen bei der Eingrenzung von Fehlern an Gleisen und Verkabelung oder z.B. für die Ermittlung von Differenzen der Spannungswerte einzelner Booster-Stromkreise verwendet werden.

Leider wird oft übersehen, dass die meisten angebotenen TRMS-Multimeter nicht für den Frequenzbereich digitaler Gleisspannungen und/oder Strömen von ca. 9kHz und mehr spezifiziert sind. Vom Kauf einfacher TRMS-Multimeter für diesen Messzweck ist abzuraten. Brauchbare Messwerte von MM- u. DCC-Spannungen und Strömen liefern diese Geräte nur mehr oder weniger zufällig. Die Kaufpreise von TRMS-Multimetern, die für den hier gefragten Frequenzbereich spezifiziert sind, übersteigen oft die Anschaffungspreise ordentlicher Oszilloskope, die aber weit größere Nutzwerte hätten.

Ausreichend genaue Ergebnisse sind auch mit sehr preiswerten Messgeräten zu erzielen. Dazu muss lediglich dem im Gleichspannungs-Betrieb verwendeten Messgerät eine sehr einfach zu realisierende Spitzenwert-Gleichrichtung vorgeschaltet werden:

Messgleichrichter für MM- u. DCC-Spannungen

Der Spannungsverlust in dieser Schaltung liegen bei ca. 1,4V, sodass dieser Wert als feste Korrektur zum Ablesewert des Messgerätes addiert werden muss.

Die 4 Dioden bzw. der Brückengleichrichter sorgen dafür, dass das Digitalsignal mit seiner wechselnden Polarität als Gleichspannung an das Messgerät geliefert wird. Der Widerstand sorgt auch bei Messgeräten mit sehr hohem Innenwiderstand für einen Strom, der einen guten Arbeitspunkt der Dioden sicherstellt und eine Grundlast erzeugt, die verhindert, dass bei einem Kontaktfehler in einem unbelasteten Stromkreis eine nahezu korrekte Spannung vorgetäuscht wird. Der Kondensator glättet die kurzen Spannungs-Einbrüche zum Zeitpunkt der Polaritätswechsel.

Hinweis zum Selectrix-Format

Digitalsignale des Selectrix-Formats haben eine Taktlänge von 50µs zwischen den Polaritätswechseln, die sich aber in 40µs mit Spannung und 10µs ohne Spannung aufteilt. Dadurch entspricht der Effektivwert nur 80% des Spitzenwerts und die beschriebene Schaltung wird deshalb falsche Messwerte liefern, da so weder Spitzen-, noch Effektivwert darstellbar sind.
Diese Schaltung wird ca. 80-90% des tatsächlichen Spitzenwertes der Digitalspannung anzeigen.

Für einfache Vergleiche, z.B. bei einer Fehlersuche, ohne dass absolute Messwerte benötigt werden, ist die o.g. Schaltung auch für Digitalssignale des Selectrix-Formats ausreichend.

userpages/rainerk/dcc-and-mm-measure-de.txt · Last modified: 2020/04/22 18:57 by rainerk