Hallo,
Ik heb onlangs mijn 1139 omgebouwd naar digitaal met een Uhlenbrocj 76200.
Verder het 3 polig anker vervangen door een 5 polig.
Hij rijd nu erg snel maar bij de lage stappen niet mooi.
Ik heb begrepen dat ik de decoder aan moet passen.
Nu heb ik onderstaande gevonden voor het aanpassen en uitleg van de CV's.
Heeft iemand hier ervaring mee.
P.S. het is wel in het Duits.
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Hallo!
Da der 76200 immer wieder diskutiert wird - leider nicht immer konstruktiv - und dieser Beitrag noch nicht alle Details enthält, möchte ich mal meine Erfahrungen und ein paar regelungstechnische Hintergründe zu diesem eigentlich hervorragenden Decoder loswerden. Für mich ist er die einzig verwendete Lösung, meine Standard-Märklinloks mit Elektronik auszurüsten, daher habe ich auch schon zahlreiche verschiedene Fahrzeuge damit ausgestattet (ich verwende aus verschiedenen Gründen keine Permanentmagnete oder ähnliches). Es lassen sich Fahreigenschaften erzielen, die denen des sogenannten Märklin-"Hochleistungsmotors" mit Permanentmagnet sehr nahe kommmen oder ihm ebenbürtig/überlegen sind, je nach Motortyp und Getriebeübersetzung.
Alle folgenden Infos beruhen auf praktischen Erfahrungen mit dem Decoder, Infos von Uhlenbrock und allgemeinen Kenntnissen der Regelungstechnik. Sie sind daher ohne Garantie o.ä. zu verstehen und können durch neue Erkenntnisse ggf. revidiert werden. Ergänzungen werde ich in Form von Antworten und Überarbeitungen hinzufügen, sobald und sowie welche kommen
Zur Übersicht möchte ich den Text in eine Beschreibung der Regelparameter sowie eine praktische Einstellanleitung für Regler allgemein gliedern. Wer den ersten Teil nicht ganz versteht, bitte übergehen und/oder fragen - der praktische Teil sollte wieder verständlicher sein Ich versuche, einen Kompromiß aus Elektrotechnik-Sprache und verständlichem Deutsch zu finden, wobei dies zugunsten ersterem leider nicht immer gelingen wird. Im Zweifelsfall fragen - einfachere Erklärungen sind nach dem Schreiben der "Gesamtübersicht" problemlos möglich.
1. Regelparameter, CVs und Bedeutungen
Der Decoder verwendet einen vollwertigen PID-Algorithmus zur Drehzahlregelung mit zyklischer Verarbeitung. Die Istwertermittlung erfolgt nach dem Tachogenerator-Prinzip, indem kurze stromlose Phasen in der Motoransteuerung eingefügt werden, wo die vom Motor erzeugte EMK-Spannung gemessen wird (wie das fast jeder Modellbahn-Decoder macht). Die EMK wird mit einem integrierend messenden A/D-Wandler bestimmt.
Ein zyklischer Regler bekommt am Zyklusbeginn alle Soll- und Istwerte und ermittelt daraus die Regelabweichung. Mit dieser, der derzeitigen Stellgröße und den Reglerkonstanten (P, I und D) ermittelt er eine neue Stellgröße, die am Zyklusende ausgegeben wird und einen Zyklus lange bestehen bleibt. Stellgröße ist bei einem Drehzahlregler typischerweise der Strom oder die Spannung, der/die an den Motor gegeben wird.
P bedeutet Proportionalregelung und ist nichts als ein Verstärkungsfaktor, mit dem die momentane Regelabweichung gewichtet wird und in die Stellgrößenkorrektur einfließt. Der P-Anteil hat kein "Gedächtnis", sondern wirkt immer sofort und bestimmt sozusagen die "Grundhärte"/"Grundgüte" des Reglers.
I bedeutet integrierende Regelung und ist eine "Zeitkonstante". Ein P-Regler kann eine Abweichung niemals völlig korrigieren, da er sich ohne "Gedächtnis" nicht anhand alter Werte "was besseres einfallen lassen kann", um näher an den Sollwert zu kommen - eine bestehende Restabweichung bleibt. Der I-Anteil nun besitzt ein "Gedächtnis" und versucht über die Zeit, eine Nullabweichung anzustreben. Er legt sozusagen jeden Zyklus "eine Schippe drauf", bis der Motor die angepeilte Geschwindigkeit hat. Die Zeitkonstante legt fest, wie schnell dies erfolgt.
D bedeutet differenzierende Regelung und ist nur bei schnellen Lastsprüngen sinnvoll und bei instabilen Systemen erforderlich. Hier prüft der Regler, ob sprungartige Änderungen (Differenz) aufgetreten sind und reagiert mit kurzen, heftigen Gegenimpulsen, um diese Einflüsse schnell zu kompensieren. Bei Drehzahlreglern ist ein D-Anteil eher störend und sollte nicht bis höchstens ganz behutsam verwendet werden.
Zuordnung der CV-Nummern zu Reglerparameter-Bezeichungen:
CV 2: Führungsgröße (Sollwert) min. Geschwindigkeit --> Erwartungswert der Tachogeneratorspannung bei min. FS --> Abhängigkeit zu CV 53, 56 und 58. Höherer Wert = höhere Geschwindigkeit
CV 5: Führungsgröße (Sollwert) max. Geschwindigkeit --> Erwartungswert der Tachogeneratorspannung bei max. FS --> Abhängigkeit zu CV 53, 56 und 58. Höherer Wert = höhere Geschwindigkeit
CV 6: Bedeutung wie CV 2 und 5, aber für "mittlere" FS.
CV 53: Grundtakt des Regelalgorithmus als Faktor einer Zykluszeit. Kleinere Werte lassen den Regler schneller und genauer agieren (unter etwas Verlust an Motorleistung durch mehr nötige Zeit für Istwerterfassung), große Werte machen ihn "gröber" (dafür steht mehr Motorleistung zur Verfügung, da weniger Meßpausen eingelegt werden). Wird dieser Wert verstellt, so ändern sich alle Grundeigenschaften des Reglers, da alle Faktoren in CV 54, 55, 57, ggf. 58 sich auf diesen Grundtakt beziehen - daher ist nach Änderung an CV 53 eigentlich eine komplette Neueinstellung der Regelung nötig - trotzdem kann der Bedarf an CV 53-Änderung erst nach einer erfolgten Einstellung ermittelt werden, siehe 2. Teil unten...
CV 54: P-Anteil der Regelung, Erklärung siehe oben. Großer Wert sorgt für hohe Verstärkung.
CV 55: I-Anteil der Regelung, Erklärung siehe oben. Großer Wert bedeutet schnelles Nachregeln. Entgegen der Anleitung scheint diese CV nur 7 Bit breit zu sein und hat max. Wirkung bei "127" (Bits 0-6 = 1), Wert "128" entspricht in der Wirkung wieder einer "1". Ob Bit 7 eine eigene Bedeutung hat und irgendetwas ändert, weiß ich nicht.
CV 56: Skalierungsfaktor zwischen Soll- und Ist-Drehzahlwerten. Kann als Istwertverstärker oder Sollwertteiler aufgefaßt werden - bei hohen Werten peilt die Regelung niedrigere Drehzahlen an, bei kleinen Werten kommen höhere Drehzahlen zustande. Daher hängen alle Geschwindigkeits-CVs elementar hiervon ab!
CV 57: D-Anteil der Regelung, Erklärung siehe oben. Ein großer Wert sorgt für starkes differenzierendes Regeln und macht den Regler "nervös" - kann schnell zu Ruckeln/Schwingen führen. Um den D-Regler sinnvoll verwenden zu können und das Langsamfahrverhalten zu optimieren (Ankerrastmoment und sonstige Unwägbarkeiten des Märklin-Motors), muß unbedingt eine kleine Reglertaktzeit verwendet verden (CV 53)
CV 58: Zeitspanne, die der Istwertmessung pro Zyklus zur Verfügung steht. Große Werte "opfern" mehr Zeit für die Messung zu Lasten der Motorleistung, da während der Messung kein Strom fließen kann. Da der A/D-Wandler integrierend mißt, sorgen vergrößerte Werte für eine Unterdrückung von Sprüngen/Spitzen im Meßwert und die Regelung wird ruhiger und präziser.
2. Experimentelle Einstellung einfach und exakt
Nach so viel Fachchinesisch ist es nun Zeit für was Einfaches - das Einstellen
Als Startbedingung sollten alle obengenannten CVs die Standardwerte haben. Die Geschwindigkeits-CVs 2,5,6 werden als LETZTES eingestellt, wenn die Regelung stimmt und können daher erstmal außen vor bleiben bzw. sollten, wie im Fall der Standardwerte, mit CV 2 und 5 den maximalen Wertebereich von 2 - 63 aufspannen.
Achtung: Vor dem Einstellen unbedingt sicherstellen, daß die Lok mechanisch optimal ist. Insbesondere beim TROMMELKOLLEKTOR-Motor auch prüfen, daß kein Kohlenstaub (der kommt nicht aus dem Tender ) zwischen den Kollektorsegmenten sitzt! Ggf. auskratzen! Auch sonst sollte natürlich die Mechanik optimal sein - verharztes Öl weg, dünnes, harzfreies Öl an allen Schmierstellen, kein Dreck in den Zahnrädern.
CV 55 und 57 auf 0 setzen. Lok aus dem Stand langsam "aufschalten" und schauen, wann sie losrollt. Wenn erst in Stufe 3 oder höher, dann CV 54 schrittweise erhöhen. Bei ruckartigem Losfahren in Stufe 1 oder 2 den Wert wieder leicht verringern, so daß aber spätestens in Stufe 2 ein sanftes Anfahren zu sehen ist. Daß dies noch nicht schön ist, macht nix, denn der P-Anteil allein kann das nicht, ist jetzt aber passend. (Praxiserfahrung: Werte von 120 - 245 kommen bei mir vor).
Nun kommt die CV 55 dran: von einem Wert von ca. 30 in 10er-Schritten erhöhen und immer wieder die Lok vom Stand in Fahrstufe 1 schalten und warten. Sie muß in dieser Stufe sanft, aber schnell anfahren. Fährt sie erst spät oder nicht an, Wert erhöhen, aber nur auf max. 127. Ruckt sie sofort hart an, Wert wieder leicht zurücknehmen, daß ein schnelles und bestimmtes, aber gerade noch sanft zu nennendes Losrollen eintritt. Damit ist der I-Anteil eingestellt und sorgt für schnelles Regeln und später auch sauberes Anfahren! Werte aus meinen Erfahrungen: 70-125.
Nun wird die Anfahrgeschwindigkeit in Fahrstufe 1 betrachtet: ruckelt die Lok, ist CV 56 schrittweise in ca. 5er-Schritten zu verringern. Braust sie zügig los, ist der Wert zu erhöhen (max. 127). Beim besten Kompromiß ist die Anfahr-Eigenschaft optimal eingestellt. Praxiswerte: 45-120.
Nun kann noch der D-Anteil mit CV 57 dazugenommen werden, um bei Lastsprüngen durch Ankerrastmoment/Mechanik etwas Glättung zu erreichen. Wert der CV 57 in EINER-Schritten von 0 an erhöhen und in Fahrstufe 1 beobachten, ob die Lok unruhig zu fahren beginnt. Sobald sie "Ruckeln/Schaukeln" anfängt, den Wert wieder um 1 erniedrigen. Praxiswerte: 1-5 bei Grundeinstellung des Reglertaktes in CV 53 von 150. Bei kleineren Werten in CV 53 (siehe unten) kann der D-Anteil evtl. noch interessanter werden - das muß ich aber noch testen.
Sollte die Lok nun noch nervös fahren in Stufe 1, den Wert der CV 58 in kleinen Schritten (2er bis 5er) erhöhen. Praxiswerte: 25-40.
Nun mittlere Fahrstufen testen, ggf. auch mal mit Belastung (Zug). Wenn die Fahreigenschaften nicht ausreichen in Form von Ruckeln/Ungleichmäßigkeiten, gehts ans Fundament: CV 53 in 10er- bis 20er-Schritten verkleinern und gesamte Einstell-Prozedur wiederholen, sobald direkt nach der CV53-Verstellung das Verhalten ansprechender aussieht.
Sollte dagegen ein ruhiges Fahrverhalten vorhanden, aber die Leistung des Motorrs schwachbrüstig sein, CV 53 in 10er- bis 20er-Schritten vergrößern und gesamte Einstell-Prozedur wiederholen, sobald direkt nach der CV53-Änderung ein besseres Verhalten zu sehen ist.
Nach meiner Erfahrung liegt bei den meisten Märklin-Modellen exakt eine etwas kritische Resonanzfrequenz des Systems beim Standard-Reglertakt von 150 in CV 53 immer im Drehzahlbereich des Motors, bei mir meist um die Fahrstufe 13-16, wenn ich DCC mit 28 FS fahre. Dies ist eigentlich unproblematisch (nur mit gutem Ohr hörbar, ohne Auswirkungen auf das Fahrverhalten) und hat auch etwas mit der sogenannten "Getriebelose" (Spiel) des Märklin-Antriebsstrangs zu tun. Mit kleineren Werten in CV 53 muß ich hier noch experimentieren, ob man die Resonanzfrequenz aus dem Arbeitsbereich herausbekommen kann.
Nach dieser Einstellaktion kann die gewünschte Geschwindigkeitskennlinie über CV 2, 5, 6 oder die Tabelle eingestellt werden. Hierbei die CV 2 nicht unter 2 stellen, da sonst im Rangiergang die FS 1 Stillstand bedeutet ("1" ist nunmal in Integer-Berechnungen nicht halbierbar...) - aber VOR dieser Einstellung unbedingt zuerst mit CV 5 = 63 prüfen, ob die Höchstgeschwindigkeit ausreicht. Sollte dies nicht der Fall sein, muß die CV 56 im Wert verringert werden, bis die Höchstgeschwindigkeit hoch genug ist, was im Gegenzug die Mindestgeschwindigkeit wieder etwas erhöht. Ist die Höchstgeschwindigkeit zu hoch, ist keine Änderung an CV 56 erforderlich!
Nun die Kennlinie nach Wunsch einstellen und fertig ist die regelungstechnisch optimale Einstellung. Mit dieser Vorgehensweise geht auch der berüchtigte 5-polige Trommelkollektor-Anker aus dem "5-Sterne-Set" und verleiht manchem Modell das letzte i-Tüpfelchen an Fahrverhalten, gerade bei schwach untersetzten Getrieben!
Das wäre mal der erste Teil - extrem lang geworden, aber da es nun sehr spät ist, lasse ich erst alles mal so stehen. Ich hoffe, man sieht mir das nach...
Bei Fragen einfach fragen und nicht vom Technik-Kauderwelsch abhalten lassen - ich kann alles nötige auch noch einfach erklären. Wenn ich das oben eingearbeitet hätte, wäre der Text aber noch länger geworden
Beste Grüße und viel Entdeckungsfreude an den Fähigkeiten dieses Decoders und der "ollen" Märklin-Motoren,
Hans-Jürgen
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Bron:
http://stummi.foren-city.de/topic,48853,-uhlenbrock-76200-noch-besser-einstellen-regelungstechnik.html