THEMA: Gibt's einen Standard beim Schalten? Plus / Minus (GND)

Hallo,

es gibt elektronische Schaltungen die Plus als Masse definieren. Aus Kompatibilitätsgründen hat sich aber eher die Definition Minus = Masse eher durchgesetzt.
So sind Module unterschiedlicher Hersteller miteinander kompatibel. Module, die nach Plus (Masse) schalten, können eben nicht mit diesen verbunden werden.

Bei Fahrreglern ist es z.B. so, dass (meist) die Plusseite geregelt wird und nach der Arbeit (Motor) der Strom nach Masse (Minus) fließt.
Bei Lok's ist jedenfalls Standard, dass die in Fahrtrichtung rechte Schiene ( oder Oberleitung ) Plus ist und der Strom dann ( nach dem Motor ) über die linke Schiene nach Minus fließt.
Ein Hinweis da ist auch, dass z.B. die LED's jeweils Plus von den Dioden bekommen aber gemeinsame Masse = Minus haben.

Ein Schaltmodul für ein LED-Signal kann aktiv Plus als Masse haben oder eben Minus. Entscheidend ist, wie rum die LED's im Signal eingebaut sind. Manche Hersteller habe da Unterschiede, einen Standard dafür gibt es aber nicht.


Wobei jetzt technische und tatsächliche Stromrichtung nicht berücksichtigt wird.

Gruß kkStB

Der Grund für das Schalten nach "Masse" ist relativ einfach: Du kannst in einem Baustein mehrere Kanäle unterbringen, die verschiedenste Verbraucher schalten, die alle eine andere Betriebsspannung haben. Dem Mehrkanalbaustein ist es ja egal, ob er 12V, 24V oder 5V nach "Masse" schaltet. Hauptsache der maximale Strom wird nicht überschritten und die maximale Sperrspannung der Schalttransistoren wird eingehalten ( typisch sind > 80V ).

So gesehen ist Schalten nach "Masse" durchaus der "Normalfall", weil es viel einfacher und flexibler und vor allem viel viel billiger ist.

Gruß
Klaus

Hallo,

zum einen stimme ich Klaus ganz allgemein zu, was das schalten gegen Masse angeht.

Aber bei der Modellbahn gibt es da aber das Problem wie ein mögliche Masse (elektrisch und nicht mechanisch) definiert werden soll. Und das sowohl für GS (DC) wie für WS (AC).
Wirklich vorhanden ist sie nämlich nicht.
Masse wird allgemein mit dem Minus Pol in Verbindung gebracht, und da gehen die Problem doch schon los. Bei GS gibt es keinen definierten Minuspol im Betrieb, die Polarität wechselt ja je Fahrtrichtung.
Und bei WS gibt es nun mal auch keine Minuspol.
Das einzige was man für sich selber machen kann ist einen Bezugspol für sich selber und sein Verdrahtung zu wählen, den auch zu dokumentieren und sich daran zu orientieren.

Ein Beispiel eines (GS) Systems wo es definitiv ein Masse gibt ist das KFZ, da ist das Auto an sich der Minus-Pol.
Im WS Bereich - Hausinstallation - gibt es kein Masse aber einen Bezugsleiter - N (Neutral) der das Gleich Potential hat wie der PE ( Schutzleiter), das ist dann ein wenig Art verwandt.

Wenn jetzt in einer Anleitung (Modellbahn) steht das nach Masse  (oder auch nach Plus) geschaltet werden soll ist das doch eigentlich Blödsinn, weil es keine solche Punkte fest definiert gibt.

In einer Lok kann es natürlich das Phänomen Masse geben, wenn der Rahmen, das Chassis
als ein Pol für Beleuchtung und einen Motorkontakt vorgesehen ist, aber das wird digital doch auch schon wieder problematisch.

Gruß Detlef
der sich mal wieder wundert (oder auch wieder nicht), das das Thema mal wieder aufkommt.

PS: die SuFu sollte da doch eigentlich hunderte Antworten bringen, aber neue Erkenntnisse wird es hier wohl kaum geben.

Hi,
Masse und Minus-Pol sind zwei nicht zwangsläufig zusammenhängende Begriffe. Masse ist gemeinhin ein Bezugspotential gegenüber dem alle andere Spannungen angegeben werden. In der Moba kann ich sehr wohl 0V als Masse definieren und Elektronik mit +12V versorgen und DCC einseitig ebenfalls mit Masse verbinden. Hat man systemweit eine große gemeinsame Masse aller verschiedenen Versorgungsebenen und Signale dann ist die Störfestigkeit deutlich erhöht. Das kann in bestimmten Situationen Sinn machen, erfordert aber dass die eingesetzten Komponenten darauf abgestimmt sind. Z.B. muss eine DCC-Zentrale seine eigene Versorgung vom DCC-Ausgang galvanisch entkoppeln, sonst gibt es einen Kurzschluss, wenn man den H-Brückenausgang einfach auf 0V legt. Wie Detlef sagt, gab es dazu schon mehrere Beiträge.

Zurück zur Eingangsfrage, die auf die positive vs. negative Schaltlogik abzielt. Auch hier bleibt 0V in der Regel die Masse. Man macht sich aber zunutze, dass viele Elektronik-Komponenten sehr preiswert nach Masse schalten können und umgekehrt einen Massekontakt detektieren können. Außerdem erzeugt ein defektes Signalkabel, dass am Gehäuse schubbert, lediglich ein falsches Masse-Signal aber noch keinen Kurzschluss und damit Systemausfall, wie wenn es gerade 12V anliegen hätte.
Daraus folgt, dass das Masse-Schalten sehr beliebt in der Schaltungstechnik ist und Automatisierungshersteller ihre Komponenten und Schaltschränke entsprechen aufbauen. Auch die Signalübergaben von z.B. 60V-Technik auf 24V-Technik ist dann leichter.
Da man aber eine aktive Spannung im Service-Fall besser messen kann und der Mensch die Information "hier ist Spannung = Signal AN" besser versteht, hat auch die positive Logik ihr Dasein.

Hoffe ich konnte etwas Licht ins Dunkel bringen,
VG; Steffen

Hello!
Die Geschichte mit dem Bezugspersonal hat sich mit der Zeit gewandelt. Verwirrung schafft vor allem der Versuch technisch unscharfe Definitionen weiter zu tradieren. Das führt dann zu sehr sonderbaren Dingen. So ist es grober Unfug das Schienensignal, das je nach Betriebsart AC/DC/analog/digital neben Energiezufuhr auch Fahrtrichtung und andere Befehle überträgt mit Masse zu vermischen. Kann durchaus sein, daß eine Schienenseite tatsächlich selbes Potential wie die Anlagenmasse hat. Dann darf das aber nur an der Schienensignalquelle (Fahrgerät, Zentrale, Booster) mit Masse verbunden werden und sonst nirgends! Kaum ein Modellbahner macht das so und wundert sich über Störungen!

Masse ist das Bezugspotential der Anlage, vor allem mit dem Steuern von Signalen und Weichen und dem Rückmelden von Infos braucht man ein verlässliches Massepotential. Wenn mich Kunden zu einer Anlage rufen weil's "spinnt" ist faktisch immer falsche Masseverkabelung schuld. Zunächst zu dünn und oft an falscher Stelle die Geräte miteinander verbunden.

Der Grund Masse mit (-) und die Versorgung mit (+) zu bezeichnen: es hat sich eingebürgert, könnte auch andersrum sein. Das Schalten gegen Masse ist mit Transistoren FETs und MOSFETs leicht zu machen. Die Versorgung der Verbraucher kann unterschiedliche Spannungsniveaus haben die eben zu dieser gemeinsamen Masse Bezug haben. Man kann auch sehr einfach "ODER-Schaltungen" realisieren indem man 2 Ausgänge zum selben Verbraucher führt - parallelschaltet.

Rund um die Märklin Welt gibt es vielerlei Versuche Masse möglichst undurchsichtig zu führen. Das hat Rückwärtskompatibilitätsgründe die 100 Jahre zurück reichen. Einige Schaltungen in dieser Welt legen Masse an ein Schienensignal und fangen sich damit alle Störungen des Gleises ein. Andere wiederum legen die Masse in die "Mitte" des Schienensignals alleine daran sieht man daß Schäden durch diese Vorgangsweise garantiert werden - ich gewinne immer mehr den Eindruck das ist der Sinn der Sache. Uhlenbrock hat sich dadurch das unsymmetrische DCC Signal eingehandelt.

Seit den 1980'ern hat sich das Schaltkonzept (+) als gemeinsame Versorgung (-) als Masse für den Rückleiter durchgesetzt. Faktisch alle Decoder und die allermeisten Steuergeräte arbeiten so ab dieser Zeit. Es gibt wie schon beschrieben auch Teile die das andersrum machen, bringt keinerlei Vorteile außer mehr Umsatz durch Schäden weil's versehentlich falsch angeschlossen wurde. Spätestens ab Mitte der 1990'er war's in der Modellbahnwelt klar daß von (+) nach (-) geschaltet wird. Nochmals das ist eine willkürliche Definition aber fast alle - außerjene die spezielle Interessen haben - halten sich dran.
-AH-

Interessante Ausführungen, in der Tat.

Für mich gibt es hinsichtlich der Plus/Minus Diskussion drei Paradebeispiele :

- die Batterie (egal ob im zylindrischen Format oder als Blockbatterie)
- die Diode (egal ob leuchtend oder nur sperrend)
- das Messgerät (Multimeter)

Wenn ich dort die Pole verwechselt habe, passiert mitunter auch nix, oder das Multimeter zeigt mir eine negative Spannung an.
Bei den genannten Beispielen gibt es einen definierten Minuspol.

Gruß aus Nordertown

@6 die erwähnten Betriebsmittel haben ja auch alle nur 2 Pole, dort gibt es selbstverständlich eine negative und eine positive Seite.

Interessant wird es erst wenn man zb. Ein 6V und ein 12V Netzteil hat.
Wenn dort die Minuspunkte zu einer gemeinsamen Masse verbindet hat man zwischen Masse und 6V 6V Anliegen und zwischen 6V und 12V auch 6V.
Wenn nun aber der Pluspol der 6 Volt mit dem minus der 12V verbindet und das als Masse 0V festlegt hat man -6V zu Minuspol 6V und +12V zwischen Masse und Pluspol 12V und zwischen Minuspol 6V und Pluspol 12V liegen sogar 18V an.

Es ist also bei mehr als 2 Polen absolut nicht definiert welche Spannung wie anliegt und ob Masse der kleinste wert ist.

Hallo,

in der Analogtechnik ist Masse meist negativ (aber: Telefon hat positive Masse), somit also GND und/oder Erde (PE). In der Digitaltechnik ergab es sich, Plus als gemeinsame "Masse" zu verwenden, da NPN und NMOS Transistoren ohne Umkehrstufe direkt von einem Microprozessor angesteuert werden können.

Grüße, Peter W.

Nun, bei der großen Eisenbahn war es früher so, dass die Phase in den Fahrdraht eingespeist wurde und die Rückführung ( Masse ) im wahrsten Sinn des Wortes "geerdet" wurde. Daher auch der Begriff "erden".
Das funktioniert auch mit DC, Plus wird eingespeist und nach dem Motor geerdet. Wurde! Heutzutage wird die Masse über eigene Leitungen wieder zum Umspannwerk zurückgeführt (wegen zu hoher Widerstände der Gleise/Übergänge usw.).

Hat aber alles nicht mit der Eingangsfrage zu tun, ob Masse = Minus bei Schaltungen ein/der Standard ist und ob Minus als Basis dient.

Bei der tatsächlichen Stromrichtung fließt der Strom (die Elektronen) von Minus nach Plus, bei der technischen Stromrichtung nimmt man an, dass der Strom von Plus nach Minus fließt und dementsprechend werden Schaltungen ( im Allgemeinen... ) auch ausgelegt.

Nun gibt es aber eben die Schaltungen die "nach Masse schalten" z.B. Kontaktgleise. Hier wird ( nachdem am AC-Ausgang ein Pol als Phase, im weitesten Sinne als Plus gedacht, definiert ist ) der 16V-Ausgang an ein Relais gelegt und mit dem Kontaktgleis verbunden. Schließt nun ein Rad den Stromkreis so wird nach Masse geschaltet. Heißt, nach dem Lastwiderstand geht der Kontakt nach Minus. Geht gedanklich auch mit DC.

Und bei elektronischen Bausteinen ist ebenso. Nach "Masse schalten" heißt nur, dass der Baustein das Eingangssignal nach verrichteter Arbeit mit Masse verbindet. Wobei Masse eben meist ( nicht immer ) gleich Minus ist. Strom fließt von Plus nach Minus.

Aber, wenn man die tatsächliche Stromrichtung heranzieht, fließen die Elektronen ja von Minus nach Plus. Insofern also eine Frage der Betrachtung

Gruß kkStB

Hi Folks,

zur Erklärung, wie ich zu dieser Frage gekommen bin.

Ich hatte vor kurzem eine Weiche im Schattenbahnhof gegen ein anderes Fabrikat ausgetauscht. Dazu passend musste auch der Antrieb getauscht werden. Der zog allerdings soviel Strom, dass die Stromversorgung der Dioden-Matrix in die Knie ging. Man empfahl mir, den Schaltverstärker von C für diesen Antrieb zwischen zu schalten. Hätte ich auch gerne wieder in die Dioden-Matrix eingebunden... nur dass diese eben den Pluspol als Richtungssignal verarbeitet und die Weichenantriebe gemeinsam über das bekannte schwarze Kabel an Minus verbunden sind. Der Schaltverstärker reagierte folglich nicht. Mittels eines zwischengeschaltetem monostabilen Relais, das den Impuls aus der Dioden-Matrix verarbeiten konnte,  habe ich dieses Problem umgangen.

Hier ist mir das erste Mal diese "Schaltung nach GND"… um die Ohren geflogen.

Aktuell experimentiere ich mit Hallsensoren. Hier bin ich zuerst reingefallen, weil ich ein falsches Polungsverständnis hatte. Auch hier liegt der Schaltimpuls auf GND. Erst nachdem ich das realisiert, akzeptiert und im Versuchsaufbau verändert hatte, sah ich Licht am Ende des Tunnels.

Dieses vermehrte Auftreten einer meiner bisherigen Schaltlogik widersprechenden Schematik gab den Anlass zu diesem Thread.

Gruß aus Nordertown

Hallo Exitus,

versuche doch mal umzudenken und in Potentialen zu denken. Du hast einen Punkt oder einen Leiter in deinem Konstrukt, von dem aus Du die anderen Leiter betrachtest. Das ist jetzt Dein Bezugspotential. Die anderen Leiter führen dann eben einfach positive oder negative Potentiale bezogen auf dein Bezugspotentail. Ich persönlich finde es deutlich einfacher und übersichtlicher als das "Massedenken". Letztendlich versuchen sich die Potentiale über die verbindenden Bauelemente auszugleichen, und so fliesst dann der Strom einfach vom höheren zum niedrigeren Potential. Ich habe es vor langer Zeit mal so beigebracht bekommen und finde es deutlich einleuchtender.

Grüssle aus dem Schwabenländle

Bernhard

Hallo,
das was Bernhard geschrieben hat ist einfach gut!
Und dabei geht es um die s.g. technische Stromrichtung wie auch schon weiter oben gesagt wurde.
Alle Schaltzeichen ob Diode oder Transistor sind entsprechend der technischen Stromrichtung gekennzeichnet: der Pfeil zeigt in Richtung von Plus nach Minus.
Und Ground/Masse ist der Bezug aller Messungen!
Aber, da wiederhole ich mich
LG
Günter

Hello!

Das ist eben der Grund weshalb so viele Schäden durch Bastler verursacht werden. Auch in der Decoder Welt ist die Masse der negative Bezugspunkt, das ist bei allen Decodern ab den 1970'ern so gehalten worden. Nicht einmal Märklin hat das anders gemacht obwohl man sich da immer bemüht irgendwie anders zu sein. Nur wenige Decoder bieten die Masse als Drähtchen oder Lötpad an, meist bleibt die Masse Decoder intern.
Die Versorgung der Verbraucher wie Lämpchen udglm erfolgt von einem gemeinsamen (+) Pol, in er Modellbahnwelt genormtermaßen der blaue Draht seit den 1930'er Jahren. Sowohl die Verwendung anderer Kabelfarben als auch die Bezeichnung dieser Versorgung als Masse hat nur den Sinn den Ersatzteilumsatz zu steigern. Darf ich ersuchen diese kreativen Umdeutungen sein zu lassen. Es gibt viel Verwirrung um Begriffe. Masse ist nicht ident mit gemeinsamer Versorgungsleitung/Signal! Das kann so sein ist in der Digitalwelt faktisch nie der Fall.
-AH-

Hello,

es gab IIRC bei Märklin einst auch Zubehördecoder die positive Impulse ausgaben.

Ich bin zwar kreativ, deute aber nix um sondern nenne nur Fakten. Ergo lasse ich hier nix unter.

Masse muss nicht zwingend GND sein. Ich hab anno 1989 auch schon einmal TTL/CMOS Logikschaltungen gebaut, wo die Masse der Busstruktur = GND der Mastereinheit war, bei den Busteilnehmern hing GND an +5 V (VDD) und die innere Logik Masse (VSS) -5 V. Grund: Positive Ausgänge mit PNP. Getestet, geht.

Grüße Peter W.

Folks!
Ich hab' mich jetzt erinnert daß ich vor längerer Zeit bereits einen Artikel zu dem Thema geschrieben habe. Das Ding ist unter https://decoder.guru/Tipp/Masse.shtml zu finden. Da gibt's auch ein Prinzip Schaltbild zu den Decoderausgängen. Man kann da sehr gut erkennen daß die Ausgänge von einem gemeinsamen (+) ausgehend, gegen Decoder interne Masse schalten. Die in der Thread Diskussion erwähnte einfache Ausgangstreiberschaltung - Treibertransi direkt an das Prozessorfüßchen und gut ist es -  sieht man auch recht schön
https://decoder.guru/Images/Tipps/DecoderAusgaenge.png
-AH-