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Modellbahn-Technik

Analog schalten, (vorerst) analog fahren

Einsteigern empfehle ich die Maxime "analog schalten, (vorerst) analog fahren", um einen schnellen Einstieg in die fahrende Modellbahnwelt zu ermöglichen. Dabei verwende ich einen Billigst-Fahrtregler, bei dem es nicht weh tut, wenn man ihn später durch eine digitale Lösung ersetzt. Dieser besteht aus einem Drahtpotentiometer (4W, 250Ω) mit zwei Dioden, und sorgt dafür, dass die Lok(analog) zur einen Seite mehr positive Halbwellen bekommt und zur anderen Seite mehr negative Halbwellen. Diese Schaltung führt zu einem dauerhaften Vibrieren des Lokmotors um die Nulllage, was vorteilhafterweise das Anfahrverhalten verbessert, aber bei einer Betriebspause vielleicht etwas nerven kann. Daher ist ein zusätzlicher Schalter zum Zuschalten der Gleisspannung ans Gleis angeraten. Letzteres entspannt auch das Handwerken am Gleis, da die Schaltung nicht kurzschlussfest ist auch wenn der vorgesehene Kaltleiter allzu große Schäden verhindert.

Für den Betrieb der Weichenantriebe (motorische Unterflurantriebe) nutze ich die gemeinsame "0"-Leitung unter der Anlage und zwei gegenpolig einfach gleichgerichtete Steuerspannungen, die ich durch Umschalter auf die jeweilige Weiche lege. Man kann das ganz gut im Schaltplan erkennen. Die Weichenantriebe müssen dafür mit einer eigenen Endabschaltung vorgesehen sein. Die Fulgurex (s.u.) kann man direkt ohne Umbau verwenden.

 

PECO Weichenumbau

Bild 1, Draufsicht
Bild 2, Rückseite

Da ich auf meiner Anlage wie viele andere N-Bahner auch PECO Code 55 Gleise verwende, ergab sich auch bei mir der erste Material-Mod beim Umbau der PECO-Weichen für eine höhere Zuverlässigkeit. Die PECO-Weichen sind prinzipiell für analogen wie auch für digitalen Zugbetrieb von Hause aus geeignet, jedoch erfolgt die nötige Polarisation des Weichenherzstückes über das Andrücken der Weichenzungen an die jeweilige Backenschiene. Genau hier liegt der Schwachpunkt des Systems, da dieser Kontakt über kurz oder lang unzuverlässig wird.

Die einfache Lösung, das Herzstück mit einem Schaltkontakt des Weichenmotors umzuschalten, klingt zunächst trivial, birgt aber auf Grund der Trägheit der Bauteile und des nicht exakt synchronen Umschalten von Weichenzungen und Schalter das Risiko von kurzzeitigen Kurzschlüssen. Da diese vor allem im Digitalbetrieb zu vermeiden sind, ist das Herzstück selbst von den Weichenzungen durch einen Schnitt zu isolieren (Bild 1) und über den Umschalter zu speisen, während die Zungen direkt mit der jeweils zugeordneten Backenschiene dauerhaft verbunden werden. Bernd Schneider und Karl Ulrich Müller zeigen ausführlich, wie das gemacht wird.

Ich habe die Idee etwas modifiziert. Und zwar bildet die Brücke Zungenschiene/Backenschiene gleichzeitig einen Gleisanschluss in dem ich gleich ganze Litzen anlöte und unter der Anlage mit der Gleisspannung verbinde. Hier kommen meist eine ganze Gruppe und die Streckengleise an einer Stelle zusammen. Die blaue Herzstücklitze mache ich immer länger und führe diese zur Elektronik. Diese liegt nicht immer gleich daneben, wenn sie gleichzeitig eine weiter entfernte Weiche bedient. Außerdem setze ich die Lötstelle genau auf das Gelenk der Zungenschiene, damit die Verbindung auch zum festen Teil der Zungenschiene dauerhaft ist (Bild 2). Dabei ist zu beachten, dass die Zungenschiene in angelegter Position ist, während man die Litze anlötet. Dies stellt sicher, dass die Spur immer stimmt.

Nach dem Entfernen der Stellfeder befinden sich die Weichenzungen durch ihre gegensätzliche Vorspannung vom Anlöten genau in Mittellage (Bild 1), was auch für die Montage des Weichenantriebs nützlich ist.

Zuletzt bleibt noch zu beachten, dass die Anschlussschienen, die zum Herzstück führen mit Isolierschienenverbinder mit dem folgenden Gleis verbunden werden müssen, falls dieses Gleis selbst mit Fahrspannung versorgt wird.

 

PECO Stellschwelle reparieren

Mir ist jetzt zum dritten Mal eine Stellschwelle bei den PECO-Weichen gebrochen, weil sie vermutlich zu viel Kraft vom Stellarm ertragen musste. Bisher konnte ich den Stellhebel auf die gegenüberliegende Seite bringen (Schattenbahnhof) aber diesmal war dazu kein Platz. Was tun? Ich habe die Weiche ausgebaut und näher angeschaut. Ich habe dann den Rest Kunststoff der Stellschwelle entfernt und siehe da, an den Weichenzungen sind ja richtige Füßchen dran. Sofort war klar, dass ich diese Füßchen einfach auf ein Stück Lochrasterplatine auflöten kann und damit eine neue Stellschwelle aus FR4 bekommen kann. Gesagt getan. Diese Modifikation hat nicht einmal eine Neujustage des Stellservos erfordert. Ich bin sehr zufrieden und überlege, diese Modifikation in Zukunft bei jeder neuen Weiche vorzunehmen.

 

Fulgurex-Antriebe

Die Fulgurex-Weichenantriebe stellen für mich das Non-Plus-Ultra der Weichenantriebe dar. Ich habe mich lange informiert, da ich für meinen Neuaufbau der N-Anlage keinerlei Kompromisse eingehen wollte, über die ich mich später "zum Anlage zerkloppen" ärgern könnte.

Also habe ich testweise die Tillig-Antriebe verwendet, die ich noch von der alten TT-Platte gerettet habe. Ach so, hier werden nur Unterflurantriebe diskutiert, alles andere ist "Spielzeug". Schon bei der Installation der Tillig-Teile ist mir deren größtes Ärgernis, die Schleifkontakte, auf die Füße gefallen. Weder Schleifer noch Leiterbahnen sind vergoldet, so dass hier früher oder später das Kupfer korrodiert und zerfressen wird. Außerdem ist es unmöglich, eine zuverlässige und kurzschlusssichere Justage der Schleifer einzustellen. Alle bereits eingebauten Tillig-Antriebe werden also suksessive durch Fulgurexe ersetzt.

Nun kann man einwenden, dass der Fulgurex den Weichenpreis letztendlich verdoppelt, daher habe ich mich natürlich auch nach preislich günstigeren Lösungen umgesehen. Sehr interessant fand ich die Variante von Jens Emmermann mit Bistabilen Relais von KACO. Allerdings hat bei mir die Stellkraft der Relais nicht gereicht um die Weichen zu stellen.

Bleiben noch die diversen Wohlpreisungen der Foren zu erwähnen, die sich mit Modellservos auseinanderzusetzen. Hier kann ich nicht auf eigene Tests zurückgreifen. Ich habe aber sowieso Hemmungen einen Antrieb zu installieren, der nur mit separater Steuerelektronik betrieben werden kann und mir damit das analoge Schalten über einfach gleichgerichtete Wechselspannung unmöglich macht.

Also habe ich dann doch zu den Fulgurexen gegriffen (erstmal nur einen gekauft, zum Angucken) und war sofort überzeugt. Die souveräne Stellkraft und richtige Mikroschalter (genormt!) verprechen einen langfristigen zuverlässigen Betrieb, was ja unter Tage im Herzen der Anlage wirklich wichtig ist.

Auf den beiden Bildern möchte ich nun eigentlich nur noch zwei Dinge zeigen:

Erstens, ein Antrieb kann locker auch mal zwei synchron und gleichsinnig zu stellende Weichen gleichzeitig antrieben (oben). Zweitens, wenn man den Antrieb mit Servotape anklebt, kann man die Stellstange durch die Montagebohrung in der Nähe des Stellhebels führen (unten), um den Stellweg zu vergrößern, damit die Weichenzungen straff anliegen.

Das Servotape (Conrad, 239950) verringert deutlich die Lautstärke der Antriebe und ist daher unbedingt zu empfehlen.

 

Montage Weichen-Servo

Ich hatte nach Montage von 10 Fulgurexen keine Lust mehr auf diese Antriebe. Möglicherweise fehlte mir das nötige Geschick die Stellstangen in dieser mehrfachen Winkelei zu montieren, jedenfalls hatte ich sie immer nur irgendwie gerade so hingebogen bekommen. Hinzu kam die nicht unerhebliche Lautstärke, die bisher jeder Gast kritisierte. Kurz um: ich habe alle demontiert und verkauft. Mit Servos und der passenden Elektronik von mbtronik konnte ich die Weichen weiter analog schalten und hatte das Update auf Digitalsteuerung implizit eingebaut. Meine Servos montiere ich mit einem einfachen Lochstreifen aus dem Baumarkt, den ich straff auf Maß biege. In der Skizze ist der Schnitt dargestellt, um zu verdeutlichen, wie ich den Stellhebel eingebaut habe. Zuerste schneide ich ein ca. 5 cm langes Stück Federstahldraht (0.8 mm) und biege ein Ende von 5 mm um fast 90°. Nun stecke ich den Draht mit dem Winkelende nach oben durch die Stellschwelle, an dessen Position ein ausreichend großes Loch im Trassenbrett vorgesehen ist. Von unten klebe ich nun das Stück Lochrasterplatine mit Holzleim an, indem ich es mit einem der mittleren Löcher über den Stelldraht schiebe und diesen dabei möglichst senkrecht halte. Am nächsten Tag montiere ich den Servo. Dieser ist dabei in Mittelsellung und wird mit seinen Stellarm mittig zum wieder senkrecht gehaltenen Stelldraht ausgerichtet. Danach ziehe ich den Stelldraht raus und markiere "sein" Loch in der Platine. Nun wird der Stelldraht von unten durch "sein" Loch in der Platine gefädelt und mit etwas Gefühl durch das Loch der Stellschwelle. Mit einer Flachzange als Haltehilfe stecke ich das gewinkelte Ende in das letzte Loch des Servoarms. Jetzt kann ich in Ruhe mit der mbtronik-Steuerung die Endlagen einstellen. Oben wird der Draht flach abgeschnitten. Meine Methode hat den Drehpunkt des Hebels nun nicht am Drehtpunkt des Servoarms, wie es mbtronik vorschlägt, sondern direkt unter dem Trassenbrett. Der Hebelarm der Stellschwelle ist damit wesentlich kürzer als das Servoende. Also sitzt dieser am sprüchwörtlich längerem Hebel ;-)

 

Montage Weichenservo #2

Im Forum auf 1zu160.net habe ich eine Weile über die Servomontage diskutiert und dabei von Klaus Mannheimer einen netten Hinweis erhalten, der seine Servos so montiert, dass die Stellstange im mechanischen Totpunkt auf der Drehachse des Servoarms ihre Ruhelage findet. Nach eigenen Experimenten mit der Stärke des Stelldrahtes und dessen Lage habe ich den für mich und dem verwendeten 1mm Federstahl optimalen Abstand der Drehachse zum Trassenbrett gefunden. Mit diesen Daten habe ich einen Servohalter entworfen, den ich bei Shapeways fertigen lasse. Bei dem ES05-Halter sind die Abstände 2,25 mm und 3,4 mm je nach Orientierung des Servos möglich. Der Stelldraht wird durch eine Messinghülse geführt, welche ich auf einen gebogenen Nagel aufgelötet habe. Hier muss man mit einem sehr heißen Lötkolben, sehr kurz löten, da sonst der Servoarm wegschmilzt. Nagel und Hülse werden vorher verzinnt, was kurzes zusammenlöten ermöglicht.

 

Herzstückanschluss an WA5

1) Gleiswechsel
2) Verbindungen auf der Platine
3) Beschaltung Versorgung & Herzstücke

Ich benutze zum Schalten meiner Weichenantriebe den WA5 von mbtronik. In deren Anleitung, S. 18 und auch im Netz wird beschrieben, dass man die Backenschienen der Weichen mit zwei Relais wechselseitig dem einen Herzstück zuschaltet. So hatte ich auch angefangen. Mit der Zeit wurde es aber für mich zu unübersichtlich und fummelig von jeder Weiche immer alle drei Litzen zur Platine zu legen, wenn doch alle Herzstücke sowieso nur zwischen Fahrspannung und Masse*) hin und her geschaltet werden. Außerdem bekommt man das erste Problem, wenn man zwei Weichen zusammen schalten will, deren Herzstücke jeweils gegensätzlich polarisiert werden müssen. In Foto 1 sieht man einen Gleiswechsel, bei dem immer entweder beide Weichen auf Abzweig oder auf Gerade stehen. Solche Situationen habe ich ziemlich oft. Die Herzstücke müssen auch hier immer gegensinnig gepolt werden. Dann will man vielleicht jeweils ein Relais pro Herzstück verwenden.

Noch besser und übersichtlicher für spätere Änderungen finde ich folgende Lösung: Ich bin dazu übergegangen an jedem Modul die Relais schon auf der Platine zu verbinden, siehe Foto 2: 1+2 von POL1 mit 3+5 von POL2, sowie 1+2 von POL2 mit 3+5 von POL1.**) So brauche ich nur noch einmal Fahrspannung und Masse in das Modul anschließen (Foto 2, graue Litzen) und habe dann an 4 und 6 jeweils beide Polaritäten im Wechsel. Nun kann ich einfach jedes Herzstück da ranstecken wo es hingehört. Wie erwähnt habe ich oft mehrere Weichen an einer Elektronik, sodass es dann manchmal mehrere (meinst gegensinnige) Herzstücke sind (Foto 3, blaue Litzen). Was mir besonders gefällt ist, dass alle Module identisch beschaltet werden, keine Sonderlösungen, kein Grübeln über die Verdrahtung spezieller Weichenkonfigurationen. Ich habe mich schon oft unter der Anlage kauernd gefreut, wie angenehm sowas ist.

Das Ganze geht allerdings nur gut, wenn das Herzstück von den Weichenzungen isoliert ist, man also z.B. den Trennschnitt, wie oben bei "PECO Weichenumbau" beschrieben, vorsieht. Ohne isoliertem Herzstück muss man sich doch an die Anleitung von mbtronik halten, da dann das Umschalten so funktioniert, dass erst das alte Potential vom Herzstück weggenommen wird, dann der Antrieb die Weiche umlegt und erst danach das neue Potential wieder zugeschaltet wird.

 

 

*) man ersetze durch seine eigenen verwendeten beiden Polaritäten

**) 1+2 POL1 + 1+2 POL2 und 3+5 POL1 + 3+5 POL2 wäre logischer, aber dann müsste ich die Leiter auf der Platine kreuzen, siehe Foto.

 


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