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Es wird beschrieben, dass im normalen MoBa-Betrieb für digitale Signalspannungen (Gleisspannungen) keine teure Messtechnik benötigt wird, sondern auch mit einfachen Mitteln ordentliche Messergebnisse erzielbar sind.

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 DCC- u. MM-Formats wechseln ihre Polarität mit sehr kurzer Umschaltzeit.

DCC-Signal am Ausgang eines GCA-ORD-3-Boosters

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

• Hinweise zum Selectrix-Format

Die üblichen Gleichrichter-Schaltungen in Multimetern sind für sinusförmige Spannungen optimiert und zeigen Messwerte digitaler Signale z.T. mit erheblichen Fehlern an. Häufig werden deshalb Oszilloskope und/oder Messgeräte mit TRMS-Messung¹⁾ empfohlen.
Dabei wird leider oft übersehen, dass die meisten angebotenen TRMS-Multimeter nicht für den Frequenzbereich digitaler Gleisspannungen von ca. 9 kHz und mehr spezifiziert sind. Auch Datenblätter und Handbücher enthalten sehr oft keine Angaben zum unterstützen Frequenzbereich bei der TRMS-Messung.

• Vom Kauf solcher TRMS-Multimeter wird deshalb abgeraten.

Brauchbare Messwerte von DCC- u. MM-Gleisspannungen liefern diese Geräte evtl. dann, wenn sie zufällig Spitzenwert-Gleichrichtung verwenden. Die Kaufpreise von TRMS-Multimetern, die für den hier gefragten Frequenzbereich spezifiziert sind, übersteigen oft den Anschaffungspreis eines ordentlichen Oszilloskops, das aber z.B. für den Elektronik-Selbstbau und Service einen weit größeren Nutzwert hat.

Wirkliche TRMS-Messgeräte, die auch bei 9 kHz und höher noch genau sind, kosten schnell mal ab 1000 €. Solche Geräte werden selbst im Profibereich nur selten verwendet, da dort meistens aktuelle Digitaloszilloskope zur Verfügung stehen, die leistungsfähige softwaregesteuerte Prozessoren enthalten, die auch bei höheren Frequenzen TRMS-Messwerte berechnen, wenn genügend Proben aus dem Messsignals gesampelt werden können. Solche Digitaloszilloskope sind durch die heutige Technologie auch schon für dreistellige Preise erhältlich. Teure Spezial-ICs enthaltende TRMS-Messgeräte werden so überflüssig.

Gute Digitaloszilloskope und TRMS-Multimeter sind für die meisten Modellbahn-Hobbyisten eine unvertretbar hohe Investition, wenn sie ausschließlich für die meist einfachen Messungen bei der Eingrenzung von Fehlern an Gleisen und Verkabelung oder z.B. für die Ermittlung von Differenzen der Spannungswerte zwischen Booster-Stromkreisen verwendet werden sollen.

Seit einiger Zeit werden günstig erscheinende Multimeter angeboten, die eine oszilloskopische Darstellung des Messsignals bieten. Die Daten dieser Geräte sollten aber sehr genau geprüft werden, da es z.T. starke Einschränkungen bei der Auflösung der Displays, den Messparametern und den max. messbaren Spannungen gibt. So ein Gerät wird ggf. leicht zum Regal-Hüter mit einem geringeren Nutzen, als ein Digitalmultimeter für ca. 20 €.

Für den MoBa-Betrieb genügen aber weit einfachere Messmöglichkeiten. Wenn z.B. einfache Messgeräte Werte anzeigen, die unrealistisch erscheinen, können trotzdem ausreichend genaue Ergebnisse erzielt werden. Dazu muss lediglich dem dafür im Gleichspannungs-Betrieb verwendeten Messgerät diese sehr einfach zu realisierende Spitzenwert-Gleichrichtung vorgeschaltet werden:

Messgleichrichter für DCC- u. MM-Spannungen

Der Spannungsverlust in dieser Schaltung liegt bei ca. 1,4 V, 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 die Dioden im optimalen Kennlinenbereich betreibt und verhindert, dass in einem evtl. unbelasteten Stromkreis ein Kontaktfehler eine nahezu korrekte Spannung vortäuscht. Der Kondensator glättet den Spannungsverlauf während der Polaritätswechsel.

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.