Kamerazug goes Digital

Wer die Möglichkeit hat, Züge auf einer grossen Modelleisenbahn-Anlage fahren lassen zu können, verspürt früher oder später den Wunsch, die Anlage aus der Lokomotivführer-Perspektive zu betrachten.

Als zu Beginn des neuen Jahrtausends analoge Funksender im freien 2.4-GHz-Band erschwinglich wurden, machten sich zwei Kollegen der Spur-0-Gruppe daran, eine Miniaturkamera in einer Re 4/4 mit eben einem dieser Sender in einem Hbis-Güterwagen zu verbinden.

Die ersten Bilder dieser Perspektive faszinierten nicht nur die Erbauer, und so entschied man sich, die Führerstandsmitfahrt live mittels eines Videoprojektors auf eine Leinwand zu projizieren.

Diese analoge Bildübertragung verrichtete etliche Jahre ihren Dienst, hatte aber leider auch mit erheblichen Nachteilen zu kämpfen:

Die analoge Variante bietet keinerlei Schutz gegen Übertragungsfehler, was zu häufigen Störungen und Aussetzern im Videosignal führt.

Per Zufall stiessen wir Ende 2009 auf den bisher kleinsten IP-Video-Encoder der Welt von Axis Communications, einem führenden Hersteller von Netzwerk-Video-Produkten

Nun galt es herauszufinden, ob eine Video-Übertragung per WLAN überhaupt möglich ist. Schnell stellten wir fest, dass wir auf MIMO-Technik und den WLAN-Standard 802.11a setzen mussten.

Im weit verbreiteten 802.11b/g tummeln sich viel zu viele andere Geräte, die es verunmöglichen, eine stetige Datenrate von bis zu 7 Mbit/s aufrecht zu erhalten.

Das Bild zeigt den Prototypen, mit dem wir die ersten Versuche erfolgreich durchführen konnten.

Anschliessend folgte eine mehrere Monate andauernde Phase der Hardware-, Software- und Mechanik-Entwicklung.

Selbstverständlich entstanden sämtliche Zeichnungen am Computer. Im Bild rechts ist die entworfene Leiterplatte in einer 3D-Ansicht erkennbar.

Übrigens: Die gesamte Technik wurde in einer BLS Re 4/4 von Hermann-Rail und zwei Hbis-Güterwagen von Allmo eingebaut und übersteigt wertmässig mittlerweile die Kosten des Rollmaterials.

Einige Stichworte beschreiben den Funktionsumfang des neuen Kamerazuges:

• Ein ausgeklügeltes System lässt die Kamera in Kurven mitschwenken.

• Die neue Kamera verwendet die volle PAL-Auflösung, also 625 Bildzeilen.

• Die eingesetzten NiMH-Akkus sind in der Lage, 100 Wh abzugeben.
  Dies entspricht einer Laufzeit von über 7 Stunden.

• Um alle Komponenten mit Energie versorgen zu können, werden vier verschiedene Spannungen (3.3V bis 48V) benötigt. Diese Spannungen werden effizient mittels Schaltreglern erzeugt.

• Für die nötige Kühlung der Komponenten sorgt ein eingebauter Lüfter.

• Über das Ethernet-Netzwerk kann von einem Computer aus die Akku-Restkapazität abgefragt werden sowie diverse Funktionen, beispielsweise die Lok-Beleuchtung, ferngesteuert werden.

• Eine Zusatzschaltung mit Hall-Sensor erfasst die Radumdrehungen des Senderwagens und überträgt diese zum Computer. Dieser berechnet damit die zurückgelegte Strecke, welche dann im Videobild eingeblendet wird.

Der geöffnete Wagen, mit folgenden Komponenten:

• Wagenboden:
  links der Ein-/Ausschalter, mittig der Kühllüfter, rechts der Video-Encoder mit Anschlüssen

• Wagenkasten:
  Grundplatine (grün), WLAN-Modul (blau), Kamera-Anschluss in linker Stirnwand, rechts der Mitte die Schaltregler für die Stromversorgung, ganz rechts Mikrocontroller mit Schnittstellenkonverter