Technik

Alter Transformator
Ein alter Transformator aus den frühen 50ern!

Technik und Modelleisenbahn – ein leidiges Kapitel – aber: Keine Angst – der da oben kommt in Nächternhausen nicht mehr zum Einsatz! Er ist eher als “Appetitanreger” für das nächste Thema gedacht welches leider bei den meisten Modelleisenbahnern ein “Schattendasein” fristet bzw. zu den ungewollten Kapiteln gehört.

Dabei kann auch die Elektrik und Elektronik ein durchauss spannendes Kapitel sein!

Vor allem mit der Digitaltechnik gibt es inzwischen faszinierende Möglichkeiten – auch wenn viele Modelleisenbahner noch “analog” unterwegs sind:

Die Digitaltechnik bietet wesentlich mehr Möglichkeiten beim Betrieb einer Modelleisenbahn. Auch wenn am Anfang etwas mehr Aufwand besteht um sich mit der Materie zu beschäftigen: Es lohnt sich!

Digitaltechnik

Allgemeines

Zur Digitaltechnik bei Modelleisenbahnen gibt es viele Bücher, Webseiten und Blogs. und eigentlich müsste es auch Digitale Steuerung von Modelleisenbahnen heissen – Digitaltechnik ist viel mehr! Deshalb hier nur einige Tipps die mir beim Bau geholfen haben bzw. die ich besser vorher gewusst hätte. Einige wichtige Punkte zu Anfang weil es darüber viele fehlerhafte Darstellungen gibt:

Bei Digitaltechnik benötigt man keinen PC

Zumindest fast falsch…. Wer nur einfach ein paar Züge mit dem Trafo steuern will benötigt keinen PC. Wer mit der Modelleisenbahn anfängt, der sollte digital beginnen und kann später auf eine PC gesteuerte Anlage umsteigen. Manuelles steuern ohne PC wird einen aber nicht dauerhaft befriedigen – automatischer Zugbetrieb, langsames Anhalten vor Signalen, einfaches Programmieren der Decoder, usw. usw. Alles das geht nur mit einem PC. Es braucht dafür keinen High-End Boliden – für den Anfang reicht schon ein normaler Standard Laptop und ein entsprechendes Softwareprogramm. Es gibt inzwischen sowohl für Windows (z.B. Traincontroller, Railware) als auch für Linux entsprechende Programme (z.B. RocRail).

Bei Digitaltechnik braucht man viel weniger Leitungen

Falsch! Auch hier gilt wieder: Für den Spielbahner, der nur ein paar fliegende Gleise verlegt und mit digital gesteuerten Loks und einer entsprechenden Zentrale fährt braucht es wirklich weniger Kabel da man verschiedene Loks fahren lassen kann ohne extra dafür Stopgleise oder gesonderte Zuleitungen verlegen zu müssen. Aber: Für einen automatisierten Betrieb muss der PC wissen wo sich die Loks aktuell gerade befinden und dazu wird die Anlage in Blocks eingeteilt. Jeder Block benötigt dann einen eigenen Anschluss an einen Rückmelderbaustein.

Digitaltechnik ist viel zu kompliziert

Falsch! Das stimmte mal in der Vergangenheit als es noch viele Varianten gab und der Einbau in Lokomotiven eine Arbeit war die sogar Fräsarbeiten mit vorsah. Wer noch alte analoge Loks sein Eigen nannte und diese digitalisieren wollte, für den war es wirklich kompliziert.

Inzwischen sind aber fast alle Loks entweder direkt mit Decodern erhältlich oder haben eine Schnittstelle über die man den Decoder seiner Wahl aufstecken kann. Und wenn ich überlege wie viel Mühe ich mir früher mit analogen Relaisschaltungen, Diodenmatrizen etc. für Schattenbahnhöfe etc. gemacht habe! Das entfällt mit Digitaltechnik.

Digitaltechnik ist viel teurer als analoge Technik

Falsch! Es ist richtig, das jede Lok einen Decoder benötigt, es reicht aber für die meisten ein einfacher DCC Decoder. Auch eigentlich eher gerade bei den kleinen Herstellern wie Kühn, Tams oder DigiKeijs findet man oftmals sehr preisgünstige Decoder im 20€-Bereich. Entscheidend günstiger wird es aber wiederum wenn man nicht nur digital fährt, sondern auch digital steuert. Dann benötigt man nämlich keine aufwändige Diodenmatrix um den Schattenbahnhof zu steuern, keine umfangreichen teuren Relaisschaltungen für die Bahnschranken, kein teures Stellpult für die Steuerung usw. usw. Spätestens wenn man auch noch über einen Laptop steuert wird die digitale Steuerung sogar günstiger als die analoge Steuerung, weil die Steuerung nicht mehr in Hardware stattfindet sondern in Software.

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Die Zentrale

Jeder Hersteller hat inzwischen eine hauseigene Digitalzentrale im Programm. Als Digitalprotokoll gibt es einerseits Motorola (aus dem Hause Märklin), andererseits DCC (standardisiert) welches auch mit Märklin nutzbar ist (und natürlich auch einige speziellere wie beispielsweise Selectrix). Es gibt inzwischen viele gute Tipps im Netz zu diesem Thema. Daher nur hier ein paar Hinweise die ich selbst gerne vor der Auswahl meiner Zentrale gehabt hätte.

Multiprotokollzentralen sind schön – aber auch risikoanfällig. Konzentrieren Sie sich auf ein Protokoll!

Natürlich hatte ich anfangs auch gedacht, das es cool wäre die diversen Lokomotiven mit den unterschiedlichen Protokollen auf meiner Anlage fahren zu lassen. Aber eigentlich hatte ich gar nicht so viele – und andererseits hat sich inzwischen DCC als Protokoll grösstenteils durchgesetzt. Wenn sie schon eine Anlage mit Selectrix oder Motorola Infrastruktur haben macht eine Multiprotokollzentrale vielleicht Sinn – nicht aber für den “Normalverbraucher”

RailCom, LISSY, ABC Strecken – all das braucht eine Zentrale nicht zu unterstützen.

Für diese Aussage bekomme ich jetzt sicher Schläge und ich sehe schon den Shitstorm kommen – aber wer seine Anlage mit DCC und einem Computersystem steuert, der benötigt viele Funktionen nicht die man dem Anwender vorgauckelt haben zu müssen. Vor allem wurden die oben genannten Funktionen vornehmlich für Anwender eingebaut die halt gerade keinen Computer zusätzlich zur Zentrale verwenden. Die fehlende Intelligenz musste dann duch Intelligenz im Controller umgesetzt werden. Aber hier nochmal die Begründung:

Railcom: Eine Erweiterung des DCC Standards mit dem man vor allem erkennen kann welches Fahrzeug in einem konktreten Blockabschnitt gerade auf dem Gleis steht. Das weiss aber die Steuerungssoftware sowieso anhand der Blockverfolgung und nur wer dauernd neue Loks von Hand aufs Gleis stellt um diese dann fahren zu lassen und zu faul ist um der Software mitzuteilen welche Lok da mit welcher Ausrichtung neu auf dem Gleis steht hat etwas von Railcom.

Lissy: Fahrzeuge können damit detektiert werden – aber mal ehrlich: Wollen Sie dazu jeden Decoder Lissy-fähig ausstatten? Und was habe ich davon? Mir hat sich der Vorteil hier noch nicht erschlossen.

ABC Strecken: Von der Firma Lenz entwickelt ist dies eigentlich nur für diejenigen interessant die nicht mit einem Computerprogramm arbeiten. Letztlich wird damit sichergestellt das man vor roten Signalen rechtzeitig bremst. Planen sie deshalb gleich eine PC-Steuerung ein – es wird am Ende auch wesentlich günstiger als jede Lok mit einem ABC-fähigen Decoder auszustatten.

Hier mal einige der Entscheidungskriterien welche mir bei der Auswahl meiner Zentrale wichtig waren: Hätte ich diese Information schon am Anfang meiner digitalen Modellbahn gehabt, hätte ich sicher weniger Lehrgeld zahlen müssen 🙁

  1. Kurzschlusserkennung: Was sich einfach anhört ist es in der Regel nicht. Ein Kurzschluss kann auf der Moba – gerade und insbesondere bei Gleichstrom – viel schneller gravierende Auswirkungen haben als in analogen Infrastrukturen. Oftmals reicht schon eine Mikrosekunde und die Anlage schaltet ab. Dann ist es wichtig das man die Dauer des Kurzschlusses definieren kann bis die Anlage abschaltet und das Abschalten an die Zentrale gemeldet wird sodaß am PC entsprechende Aktionen erfolgen. Sonst sendet die Zentrale nämlich weiter Steuerungssignale und denkt die Loks hätten die verstanden. Das kann dazu führen das die Loks mit vollem Tempo aus der Kurve fliegen weil der PC denkt sie wären schon längst wieder auf der nachfolgenden Geraden…. Und das wird dann teurer als jede intelligente Zentrale mit digitaler Kurzschlusserkennung und Meldung.
  2. Digitale Ein/Ausschaltung: Sicher jeder Modellbahner kennt das ratternde Geräusch welches ein Wagen macht der über eine falsch gestellte Weiche läuft. Dann habe ich früher einfach den Gesamtstrom (nein – nicht den PC) abgeschaltet. In der Folge wusste der PC nicht mehr was abging, ich konnte die Weiche nicht mehr umstellen weil ja keine Zentrale mehr da war, usw. usw. Jetzt gibt es immer noch einen Not/Aus Schalter. Dieser wird aber nur vom PC detektiert und schaltet die Fahrstromzentrale ab. Danach kann in Ruhe der Fehler gesucht werden und die Weichen können noch gestellt werden. Wichtig ist hierbei, das auch die Booster digital ein und ausgeschaltet werden können – bei mir macht das ein Befehl an eine DCC Adresse je Booster.
  3. Unterstützung eines Rückmeldebusses: Da gibt es unter Modellbahnern eine wahre Religion wenn es um die Auswahl des richtigen Busses geht. Ich habe dem Thema Rückmelder daher ein eigenes Kapitel gewidmet.
  4. Trennung von Fahren und Schalten: Eigentlich benötigt man nur eine Zentrale, aber gerade im Gleichstrombereich kann es schnell mal zu einem Kurzschluss kommen. Und dann kann man die Weichen nicht mehr schalten wenn die Zentrale auch für das Schalten zuständig ist. Eine Zentrale zum Schalten muss übrigens nicht teuer sein (Bei E-Bay gibt es z.B. die Intellibox Basic für <100€). Wichtig ist lediglich, das der bereitgestellte Digitalstrom ausreichend ist um alle Weichen und Signaldecoder zu schalten welche gleichzeitig Digitalstrom verwenden. Da ich selbst aber Servodecoder verwende die eine von der Digitalspannung unabhängige Spannung verwenden, hätte im Falle von Nächternhausen sogar eine ganz kleine Zentrale gereicht (z..B. Litfinski). Wer aber keine getrennte Zentralen verwendet der sollte darauf achten, das die Zentrale es ermöglicht Steuersignale und Fahrsignale getrennt zu verarbeiten (z.B. TAMS)
  5. Unterstützung externer Booster: Viele Zentralen verwenden interne Booster und sind nur mit ganz speziellen Boostern erweiterbar welche in der Regel den internen Boostern entsprechen. Besser ist es gleich externe Booster zu verwenden um frei in der Wahl der Booster zu sein.
  6. In die Zentrale integrierter Wachhund (aka Watchdog): Hatte ich 12 Monate lang keine Ahnung von. Aber letztlich haben wir es hier mit Software zu tun – und Software hat auch mal Fehler – oder anders ausgedrückt: Software ist Böse! Vor allem wenn die Software teure Lokomotiven dazu bringt auf dem Fußboden aufzuschlagen und in alle Einzelteile zu zerspringen! Davor schützt (neben den Schutzmatten – siehe Planung) ein Wachhund: Dabei wird alle x Sekunden ein Befehl vom PC an die Zentrale geschickt. Bleibt der Befehl aus, so schaltet die Zentrale aus Sicherheitsgründen aus weil der PC augenscheinlich gerade mit irgend etwas beschäftigt ist, aber nicht damit die Moba zu steuern! Aber Vorsicht: Ich kenne nicht viele Zentralen die dieses Verfahren beherrschen (meine TAMS kann es jedenfalls). Andernfalls gibt es einen Watchdog der Firma Litfinski den man zusätzlich zwischen Zentrale und PC schalten kann . Sparen sie nicht an dieser Stelle!

Auch wenn ihre geplante Anlage keinen Booster benötigt: Planen Sie die Möglichkeit mehrerer Booster schon bei der Auswahl der Zentrale ein

Noch vor einigen Jahren bin ich schier verzweifelt weil ich damals keinen Booster verwendet hatte (stimmt eigentlich nicht weil ich damals eine Zentrale mit intergriertem Booster hatte). In der Folge hatte ich intermettierend Probleme weil manchmal Züge ohne mein Zutun einfach losfuhren oder auch garnicht losgefahren sind. Erst nachdem ich mittels eines Amperemeters (!) den Stromverbrauch gemessen hatte war mir klar, das ich einen Booster benötigte.

Rechnen sie grundsätzlich damit das sie 1 Booster je 3 parallel fahrenden Loks benötigen.

Dieser Wert ist nur ein grober Richtwert mit dem ich allerdings bisher gut gefahren bin. Beachten sie, das die meisten Zentralen einen Booster intern eingebaut haben (z.B. Uhlenbrock Intellibox, ESU Ecos, Märklin Centralstation – es gibt aber auch Ausnahmen (TAMS Redbox als Option). Eine Zentrale mit eingebautem Booster kann man nur mit bestimmten Boostern des gleichen Herstellers erweitern!

Letztlich berechnet sich die Anzahl fahrender Loks aber nach der Stromaufnahme pro Boosterabschnitt. Wer viele zusätzliche Verbraucher (z.B. Weichenmotoren, Glühlampen in den Wagen) mit Digitalstrom versorgt der kann schon mit 2 parallel fahrenden Loks Probleme bekommen. Auch deshalb gilt:

Digitaltrom ist teuer! Verwenden sie Digitalstrom möglichst nur für Loks und die Übertragung der Steuerungsbefehle!

(es sei denn sie geben gerne teures Geld für Booster aus). Auch Weichen benötigen Decoder um Stellbefehle zu empfangen – nehmen sie nicht die ganz billigen Decoder sondern solche die Schaltspannung unabhängig vom Digitalstrom verwenden können. Sonst müssen sie das eingesparte Geld für die Booster ausgeben.

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Steuerungssoftware

Es gibt inzwischen über 30 verschiedene Programme zur Steuerung einer Modelleisenbahn! Eine sehr gute Übersicht findet sich hier . Auch wenn ich ansonsten (wie diese Webseite auch) eher ein Freund von Open Source Programmen bin, bei Steuerungssoftware für teure Modelleisenbahnmodelle kann ich nur empfehlen nicht alleine auf die Investitionskosten zu schauen. Und eine gute Steuerungssoftware kostet in der Regel nicht mehr als eine Lokomotive!

Investieren sie in eine gute Steuerungssoftware – dies kommt nicht nur ihren Nerven zugute sondern auch der späteren Betriebssicherheit ihrer Anlage!

Gleisbildstellpult Computer

Das nebenstehende Bild zeigt das Gleisbildstellpult von Nächternhausen. Anstatt ein solches Pult mühsam selbst zu bauen mit hunderten von Schaltern und Relais, erledigt das die Steuerungssoftware.

Die vielfältigen Möglichkeiten aufzuführen würde hier zu weit führen – bei nur wenigen Weichen und Loks würde eine Steuerungssoftware auch wenig Sinn machen. Aber schon bei kleineren Anlagen wird der Aufwand massiv reduziert. In obigem Bild sieht man übrigens auch die belegten Streckenabschnitte orange markiert. Mittels Rückmeldern erkennt der PC an welcher Stelle ein Zug steht – selbst das punktgenaue Anhalten vor einem Signal oder an einem Entkupplungsgleis ist mit der entsprechenden Software kein Problem.

Mit einer guten Steuerungssoftware kann man manuellen und automatischen Betrieb kombinieren. So kann man problemlos manuell im Bahnhof rangieren und gleichzeitig automatisch Züge über die Strecke fahren lassen. Steuerung über den PC bedeutet nicht das man auch den Betrieb automatisieren muss!

Im Downloadbereich habe ich einige kleine Projekte für die Software Traincontroller eingestellt.

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Weichen und Signalsteuerung

Allgemeines zu Weichen und Signalen

Weichenstraße West
Weichenausfahrt Nächternhausen

Es gibt Modellbahner welche ihre Weichen nur manuell mittels Seilzügen oder Handschaltung betätigen. Damit lässt sich allerdings wirklich kein Betrieb machen, weshalb dies vornehmlich bei s.g. “Walk-Around-Anlagen” zum Einsatz kommt. Auch wenn man vielleicht manche Weiche direkt vor der Zentrale hat und nur den Finger bewegen muss, empfehle ich:

Steuern sie keine Weiche von Hand – alle Weichen sollten über die Zentrale schaltbar sein – selbst wenn diese in einem Nebengleis liegen.

Auch preislich kommt man bei digitalen Steuerungen mit ca. 11€ pro Weiche (Servo + Decoder) problemlos hin.

Servoanschlüsse sind nicht teurer als motorische oder magnetische Antriebe – bieten dafür aber wesentlich mehr Flexibilität bei Einbau, Wartbarkeit und Vorbildtreue.

Nun haben die Hersteller natürlich alle entsprechende Antriebe, aber diese haben diverse Nachteile. Hier einmal eine Liste der Anforderungen die mein Weichenantrieb leisten sollte:

    1. Der Antrieb muss einfach programmierbar sein ohne mühsam unter die Anlage zu klettern und erst ein Programmiergleis anzuschliessen.
    2. Der Stellweg sollte stark genug sein um Weichen auch unterschiedlicher Hersteller anschliessen zu können. Gerade Weichen mit durchgehender Zunge setzen voraus, das ein entsprechend hoher Anpressdruck vorhanden ist.
    3. Der Stellmotor sollte variabel anschliessbar sein – auch entfernt von der Weiche falls unter der Weiche selbst z.B. gerade kein Platz ist. So gibt es z.B. viele motorische Weichenantriebe – wie von MBZ, MTB, Viessmann oder LUX. Deren Einbau ist jedoch oftmals aufwändig und die Justage nicht gerade einfach.
    4. Der Antrieb muss wartungsfreundlich sein und bei Ausfall auch einfach austauschbar. Die Höhe der Antriebe führt unter der Platte oft zu Einbauproblemen – nicht nur weil vielleicht unten gerade eine Trasse verläuft, auch weil Spanten im Wege sind, andere Antriebe im Weg sind, usw.
    5. Die Ausfallwahrscheinlichkeit sollte so gering wie möglich sein.
    6. Der Antrieb sollte nicht sichtbar sein und wahlweise oberflur (also auf der Anlage) oder unterflur (unter der Anlage) einbaubar sein.
    7. Der Antrieb soll leise sein und nicht durch laute Stellgeräusche nerven.
    8. Der Antrieb muss günstig sein da er auch in grossen Mengen eingesetzt werden soll.
    9. Zusätzliche Steuerungsfunktionen wie Weichenlaternen müssen möglich sein
    10. Weichenherzpolarisierung muss als Option zwingend vorhanden sein.

Alle diese Anforderungen werden von Servos abgedeckt. Diese können auch für andere Stellvorgänge wie das Öffnen von Toren oder das Stellen von Signalen verwendet werden. Der einzige Nachteil von Servos: Sie eignen sich nicht für Teppichbahner.

Damit man Servos bei digitaler Steuerung nutzen kann benötigt man (wie auch bei allen anderen Antrieben) entsprechende Weichendecoder – dazu mehr im nächsten Kapitel

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Weichendecoder

Inzwischen gibt es eine ganze Reihe von Herstellern welche Servodecoder für DCC herstellen – teils mit erheblichen Preisunterschieden. Auf dem Stummiforum haben 2019 einige Modellbahner auch diverse Tests gemacht mit den Decodern von ESU (Switchpilot), MBTRonik (WA5) und DC-Cars (S8DCC-Mot) sowie motorischen Weichenantrieben. Auch der Preis pro Weiche wurde dabei verglichen und schwankte zwischen 9,05€ pro Weiche und 26,99€ ❗

So sieht es unter der Weichenstraße im “westlichen” Bahnhofsteil von Nächternhausen aus. Nicht gerade strukturiert. Wer wollte hier noch motorische Antriebe unterbringen? Der Platz reicht einfach nicht aus dafür! Hier sieht man ausserdem noch mittig (in Grau) einen Uhlenbrock Servodecoder den ich für die Signale verwende da diese keine Herzstückpolarisierung benötigen. Ausserdem im hinteren Bereich (unten) die WA5 Decoder. Auch sieht man hier diverse kleine und grössere Servos welche sämtlich für Weichen oder DKWs (9g Servo) eingesetzt wurden. Die Magnetentkuppler von Kadee sind die Teile mit den Kupferplatten.

Insgesamt sind auf meiner Anlage 104 Servos eingebaut die sämtlich über die Servodecoder von Kurt Haders (mbtronik) angesteuert werden.

Heute würde ich vielleicht auch andere Decoder testen – allerdings bin ich mit den verbauten Decodern voll zufrieden und hatte bisher noch keinen Ausfall.

Nur im H0e-Teil habe ich auch andere Decoder eingesetzt da ich noch eine größere Serie von Feather-Stellmotoren hatte (die sind genial gut, aber auch genial teuer…)

Stellen sie ihre Weichen mit Servos und nutzen sie dazu entsprechende Servodecoder.

Wer sich für den Weichendecoder von MBTronik interessiert: Dazu habe ich einen eigenen Bericht gemacht welchen ihr im Archiv bzw. unter diesem Link findet.

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Servos und Decodereinbau

Zum Einsatz kommen sämtlich die billigsten und günstigsten Servos – für die Modellbahn brauchen wir keine Stellgenauigkeit von 1/100 mm und keine Stellkraft von 30g!

Weichen mittels Servos stellen

Einfache und billige Servos sind für die Modellbahn vollkommen ausreichend!

Bei 104 Servos hatte ich in 10 Jahren erst 2 defekte Servos. Und teilweise kommen bei mir sogar billige China-Importe zum Einsatz – Stückpreis 1€.

Servoeinbau

  • Wie man auf dem obigen Bild erkennen kann habe ich im Schattenbahnhof anfangs einige Stelldrähte überirdisch, unter der Korkbettung, geführt. Das habe ich dann aber schnell wieder gelassen. Der Nachteil: Wenn mal eine Stellschwelle bricht ist der Einbau einer neuen Schwelle nahezu unmöglich, da ja der in die Stellschwelle führende Draht im Wege ist. Daher die Empfehlung die Stelldrähte immer unter der Anlage zu führen – so kann man diese auch bei Stellschwellenbruch immer wieder neu verlegen.
  • Befestigung mit Lochband (erhältlich im Baumarkt) statt mit Kleber erleichtert die Justage ungemein – ausserdem ist so auch immer ein einfacher Austausch im Fehlerfall möglich.
  • Alle Weichenstelldrähte (1mm Stahldraht) werden in einem Messingrohr von 2mm Aussendurchmesser geführt.

Durch die Führung können die Antriebe überall dort eingebaut werden wo Platz ist und wo die Servos auch mal ausgetauscht werden können.

  • Das 3-polige Servokabel kann übrigens problemlos verlängert werden. Allerdings sollte man diesen nicht entlang digitaler Leitungen verlegen – und ab ca. 50cm Länge kann es schnell zum Zucken des Servos kommen obwohl dieser nicht geschaltet wird. Dagegeben hilft ein s.g. Klappferritkern.
  • Der Anschluss des Servo erfolgt dann am Decoder – links im Bild (roter Pfeil). Die schwarzen Teile über dem roten Pfeil sind Relais zur Herstückpolarisierung.

Bei den beiden Modulen rechts im Bild handelt es sich um S88 Rückmelder – gelb noch mit der alten Anschlusstechnik – blau mit dem neuen S88-N Standard und normalen Ethernetkabeln.

Noch ein Wort zur Herzstückpolarisierung: Manche Decoder schalten das Relais erst wenn die Weiche umgeschaltet wurde. Das führt bei Weichen mit federnden Zungen zum Kurzschluss da die Weichenhersteller über die Zungen die Polarisierung vornehmen. Lassen Sie die Finger von Polarisierung über die Weichen selbst – und nutzen sie nur Decoder zur Polarisierung.

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Weichenlaternen

Die hohe Leistung der Stelldrähte erlaubt auch zusätzliche Ansteuerung von Weichenlaternen – allerdings ist dies etwas Gefummel. Ich hatte das Glück vor Jahren alte Roco Weichenlaternen günstig zu erstehen die eigentlich für den Roco-eigenen Weichenantrieb gedacht waren. Die funktionieren allerdings mit wenigen Abänderungen auch wunderbar mittels eines Stellantriebs über Stahldraht:

Zunächst bohrt man mit einem 1mm² Bohrer ein Halterungsloch in den Stellhebel:

Um dem Stellhebel genug Bewegungsspielraum zu geben muß man den Halterungsholm etwas abfeilen:

Nun geht es an den Servo. Man wird schnell feststellen, dass der Weichenstellweg wesentlich geringer als der Laternenstellweg ist. Diesen längeren Weg erreicht man durch Verlängerung des Servohebels. Da jedem Servo mehrere Hebel beiliegen kann man auch den kreisrunden Servohebel mit einem geraden Servohebel verlängern:

Leider schafft man es nie genau den erforderlich Stellweg hinzukriegen – lieber etwas mehr einplanen als weniger und den Stellweg nachher reduzieren durch Drehbewegung des Verlängerungshebels:

Erst wenn der Stellweg stimmt wird die Verlängerung mittels Sekundenkleber fixiert.

Das die Laterne mal links oder rechts drehen muß ist unerheblich – entsprechend umgekehrt wird nur die Laternenstellvorrichtung unter der Anlage eingesetzt. Ich habe dazu übrigens nur ein Loch gebohrt welches genau dem Durchmesser der Stellvorrichtung entspricht. Da diese bei den Rocolaternen konisch zuläuft kann man sie etwas in das Loch hineindrehen und am Schluß mit etwas Kleber fixieren – das reicht vollständig.

Als Ergebnis hat man eine beleuchtete Weichenlaterne die sich synchron mit dem Antrieb stellt und dabei auch noch über den gleichen Servo läuft wie der Antrieb.

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Rückmelder

Damit der Computer eine Information darüber erhält an welcher Stelle der Anlage sich gerade ein Zug befindet, unterteilen wir unsere Anlage in “Blöcke” – ähnlich den Blockabschnitten der grossen Bahn.

Damit der PC aber weiss ob ein Block belegt ist oder nicht, müssen wir jeden Block mit einer Rückmeldung versehen. Bei Rückmeldern unterscheidet man zwischen Dauermeldern und Momentmeldern. Letztlich meldet der Momentmelder nur den kurzen Moment wenn ein Zug den Melder passiert, während ein Dauermelder den ganzen Block überwacht. Sehr detailliert beschreibt das die Firma TAMS . Ich werde im folgenden nur Dauermelder betrachten da Momentmelder im Gleichstrombereich diverse Nachteile haben und nur für wenige Funktionen zum Einsatz kommen.

Das Melden erfolgt über den Fehlstrom welchen der Widerstand des Motors erzeugt. Auch Wagen können auf diese Weise erkannt werden wenn man diese mit einem 10kOhm Widerstand überbrückt. Diese Erkennung macht ein Meldebaustein. Dieser transportiert über einen Bus die Information an die Zentrale. Und hier scheiden sich die Geister weil es teure und leistungsfähige und günstige Bussysteme gibt deren Schwierigkeiten man kennen muss. Ich empfehle hier – trotz aller Widrigkeiten die ich selbst am Anfang damit hatte – den S88 Bus. Damit man damit nicht die gleichen Probleme bekommt wie ich damals, hier einige Tipps zum S88.

S88 Bus

Der S88 ist ein ziemlich altes Bussystem – und ein sehr einfaches. Aber es ist auch ein sehr robustes System – wenn man denn einige wesentliche Punkte beachtet:

  • Leitungen des Busses niemals direkt neben Leitungen des Digitalsystems legen.
  • Verwenden Sie für S88 Verbindungen immer Meldebausteine welche den S88-N Standard unterstützen und verwenden sie die entsprechenden Netzwerkkabel (CAT-x).
  • Vermeiden sie lange Wegeführung der Meldekabel zum Baustein. Stattdessen hat sich eine Verkabelung bewährt mit der man die Meldebausteine stationär – also vor Ort – anschliesst.
  • Wenn die Zentrale hustet, dann hustet auch der S88 Bus. Überlegen sie sich den S88 Bus mit einer eigenen “Zentrale” zu versehen. Der HSI-11 der Firma Litfinski hat bei mir gute Dienste geleistet und ist auch nicht sehr teuer. Dafür kann man von dort bis zu 3 verschiedene S88 Busse anschliessen die dann sternförmig verteilt werden. (Gieorgio Hoenig hat dazu auch eine gute Übersicht gemacht -> hier)
  • Es gibt bei TAMS, Litfinski, Massoth usw. diverse Optionen um S88 auch zu verteilen, zu splitten, zu verstärken usw. Insofern muss man sich auch über Spannungsabfall kaum noch Gedanken machen. In Nächternhausen ist mein längster Einzelstrang ca. 15m lang und es hängen insgesamt 108 Eingänge dran.

Man kann fast sicher sein, das der S88 nur Probleme macht wenn man die obigen Punkte nicht beherzigt. Inzwischen habe ich fast keine einzige Fehlbelegung mehr – und wenn dann nur noch dort wo ich noch uralte Meldebausteine ohne S88-N habe….

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Kupplungen

Es gibt ja viele Arten von Modellbahnern – Spielbahner, Vitrinenfans, Vorbildfreaks, Modulbauer, usw. Ich will eigentlich vor allem vorbildgerechten Rangierbetrieb auf der Modellbahn. Leider sind die aktuellen Kupplungen auf dem Markt bei weitem nicht ausreichend um dies auch sinnvoll zu unterstützen, und erst nach längerer Suche bin ich fündig geworden durch den Einsatz von Kadee Kupplungen. Hier mal mein Forderungskatalog:

  • Sichere Verbindung auch bei langen, geschobenen Güterzügen. Das leistet die Kadee Kupplung indem die Kurzkupplungskinematik ausgeschaltet wird. Man erreicht dies durch einen kurzen Metallstift in der Kullissenführung. Dadurch wird erreicht, dass die Kupplung in geschobenem Zustand nicht seitlich wegbricht aufgrund der Kurzkupplungs-Kulisse. Das funktioniert aber nicht bei langen Reisezugwagen sondern nur bei Güterwaggons – und auch nur bei Radien >450mm.
  • Unsichtbare Entkupplung mit Vorentkupplung: Das funktioniert absolut genial – und dabei sogar mit Wagen die man vorentkuppelt durch die Kurven schiebt.
  • Kupplung in Kurven: Schafft die Kadee bis 800 mm problemlos. Bis 700mm geht es gerade noch so wenn die Kupplung wirklich sauber justiert ist – trotzdem: Die meisten Kupplungen auf dem Markt schaffen nicht mal 1000mm…
  • Sanftes Kuppeln: Wer schon mal versucht hat mit einer Standard-Märklinkupplung einen einzelnen leichten Wagen anzukuppeln weiss was ich meine. Es geht nicht. Der Wagen ist zu leicht und die Kupplung braucht zu viel Anpressdruck um anzukuppeln. Bei der amerikanischen Kupplung von Kadee geht das ohne Probleme – sogar ganz langsam und ohne “volle Pulle” dagegen zu fahren.
  • NEM Kupplungsschächte und einfacher Einbau. Ich verwende hauptsächlich die Kadee NEM Kupplung Nr. 18. Allerdings ist der Einbau nicht so einfach wie bei manch anderer Kupplung da die Kadee eine genaue Höhenjustierung benötigt. Leider halten aber die Modellhersteller die Norm nicht immer genau ein und man muß etwas tricksen und z.B. ein kleines Metallstück in den Einbauschacht mit einarbeiten.

Damit man das genau justieren kann hilft ein einfach gebauter Prüfblock (im Bild mit einer NEM Lehre). Beim Einbau der Kupplung ist dabei darauf zu achten, das der untere Metallstift gerade so die hier sichtbare Metallplatte berührt. Der obere Einbaukopf sollte die Höhe des Holzstückes nicht übreschreiten.

Prüfblock für Kadee und NEM
Prüfblock für Kadee und NEM

Es gibt wunderschöne Gleispläne im Internet oder bei MIBA, Model Railroader usw. Leider scheinen die Planer diese Anlagen nie je gebaut zu haben. Wie wäre es anders erklärbar, das die meisten Anlagen einen Bahnhof im Bogen haben wo ausgerechnet in der Kurve entkuppelt werden muß?

Planen Sie keinen Bahnhof in dem die Entkupplung im Bogen liegt – es wird nicht funktionieren! Selbst mit Kadee Kupplungen ist die Entkupplung im Bogen lausig – nur das Kuppeln funktioniert bis 800mm.

Aber auch die Nachteile seien erwähnt:

Auch wenn es kurze und lange Kupplungen gibt – eine Kurzkupplung ist die Kadee nicht. Aber realer Betrieb ist mir wichtiger – ausserdem habe ich auf meiner Anlage keine einzige sichtbare Aussenkurve, sodaß sich dieser Effekt in Grenzen hält. Hier die Übersicht im Einzelnen

Andere Kupplungen (z.B. Roco, Märklin,  Fleischmann Profi) Kadee
Sichere Verbindung bei langen, geschobenen Zügenja
Kurzkupplung ja
Möglichkeit der unsichtbaren Entkupplung unter dem Gleisja
Verhältnismässig geringe Grösseja
Möglichkeit der digitalen Entkupplung (z.b. Lenz, Trois)jamit Selbstbau
Vielfältige Einbaukits – auch für alte Wagen und Loksja
Vorentkupplungteilweiseja
Sichere Verbindung unter hoher Lastjaja
Bezug über nahezu jeden Fachhändlerja
NEM Aufnahmeschachtjaja
Varianten mit Stromübertragungja
Vorbildtreue– (nur für US Anlagen)
Kupplung in Kurvenja (bis ca. 700cm Radius)
Einfacher Einbau und Umbauja
Sicher bei selbst kleinsten Radien –(erst ab ca. 400cm)
Vergleich von H0 Modellbahnkupplungen mit Kadee Klauenkupplungen

Wer sich für andere Kupplungen interessiert sei auf die sehr gute Seite von Schweizer Kollegen verwiesen. Auch das Hamburger Minitaturwunderland fährt im amerikanischen Abschnitt mit Kadee Kupplungen. Das ist der einzige Bereich wo dort überhaupt normale Kupplungen verwendet werden!

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Entkupplung

Kadee hat 2 Entkuppler im Programm:

Einen Permanentmagnet der unter dem Gleis eingebaut wird – dieser hat den Nachteil, das er nur in Gleisen verwendet werden sollte die sehr langsam und mit konstanter Geschwindigkeit befahren werden. Ich verwende diesen daher nur in Abstellgleisen – und auch dort kommt es manchmal zu ungewolltem Entkuppeln über dem Permanentmagnet

Einen Elektromagneten der allerdings im Gleis eingebaut wird – nicht gerade vorbildgerecht.

Von Schweizer Modellbahnern habe ich den Tipp übernommen einen „Hubmagneten“ zu verwenden. Das ganze funktioniert wie folgt:

Ein rechteckiges Loch in der Grösse des Magneten unter dem Gleis vorsehen und mit einer dünnen Abdeckung (ich verwende Plastikfolie) versehen die dann festgeklebt wird:

Ein Kupferblech zurechtbiegen, am Ende mit einer Gewindestange versehen und den Magnet draufkleben:

Das Ende des Kupferblechs flexibel anbinden – ein gutes Klebeband reicht hierfür vollständig.

An der Gewindestange wird nun ein Draht befestigt über den der Magnet mittels eines Servos nach oben gedrückt wird.

Nach dem Einschottern ist nichts mehr von dem Magneten zu sehen – tatsächlich muß man sich die Stelle teilweise markieren um den richtigen Entkupplungspunkt zu finden. Dafür funktioniert es absolut betriebssicher und die Entkupplung funktiert einwandfrei.

Da der Magnet selbstständig zurückfällt und die meisten Servodecoder auch eine 2. Adresse für einen Servo erlauben, kann man auch zwei Magneten über den gleichen Servo steuern. Aber: Nehmen Sie einen Servo der mindestens 80g ziehen kann – findet man oftmals günstig bei E-Bay. In reinen Güterzuggleisen habe ich die Servos teilweise so geschaltet, daß 2 Magnete gleichzeitig gezogen werden – mit der 2. Adresse lassen sich so bis zu 4 Magnete über einen einzigen Servo anheben wobei nur je zwei gleichzeitig angehoben sind.

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Elektrotechnik und Leitungen

Es ist für viele eine der unliebsamsten Beschäftigungen mit der Modellbahn – das elendige Strippenziehen. Man sieht es nicht, es ist arbeitsintensiv, und ich habe noch keinen Modellbahner getroffen der nicht irgendwann mal Probleme mit den Anschlüssen hatte. Einige wichtige Hinweise sind schon bei der Planung mit von mir gegeben worden, aber wenn man denn endlich die ersten Anlagenteile aufgebaut hat, will man natürlich alsbald Betrieb machen. Und das geht natürlich nicht ohne vorhandene Verkabelung.

In Nächternhausen hatte ich das Glück mehrere alte Schultransformatoren geschenkt zu bekommen. Mit 10A natürlich die ideale Lösung – aber auch ein alter Fleischmanntransformator hat hier noch sein gesichertes Auskommen.

Leitungsführung

Die Leitungswege sollten ausserdem getrennt geführt werden:

  • 230 V Leitungen niemals neben anderen Leitungen führen. Die gehören auf den Boden der Anlage oder maximal in einen gesondert geführten Kabelkanal auf ihrem Wege von der Steckdose bis zu den Transformatoren. Sicherheit geht hier ganz klar vor!
  • Gemeinsame Rückleiter sparen Kabel, man kann problemlos einen 12V Gleichstrompol und einen 12V Wechselstrompol zusammenschalten – auch am gleichen Transformator. Für diesen gemeinsamen Rückleiter benötigen sie aber – aufgrund der höheren Ströme – einen höheren Kabelquerschnitt. Ich hatte in Nächternhausen mal das Problem das mir aufgrund eines Kurzschlusses der Kontaktanschluss eines Rückmeldekabels (mit 1.5 mm²) durchgebrannt ist. Jetzt ist dort alles auf 2.5mm² Kabelquerschnitt.
  • Verwenden Sie für alle Spannungsversorgungen Kabel welches um die Anlage herumläuft und an Übergabepunkten entsprechende Lötleisten oder Kabelanschlüsse.
  • Digitalspannungen niemals mit Wechsel- oder Gleichsspannung in einem Verbund legen. In Nächternhausen werden diese zwar nebeneinander, aber getrennt geführt. Das reicht schon um Induktion und somit Signalverfälschung zu vermeiden. Die Folge sind sonst Loks und Weichen die nicht oder im falschen Moment schalten oder ohne Befehl einfach losfahren!
  • Leitungen welche digitale Spannungen führen sollten verdrillt werden. Das gilt auch für Verlängerung der Steuerleitungen von Servos!
  • Eine saubere Kabelverlegung ist Pflicht. Verwenden sie Buchbinder für eine saubere Kabelführung. Sehen sie an verschiedenen Stellen – wo erforderlich – Lötleisten für die Abnahme der Stromversorgung vor. Wo Kabelbinder nicht möglich sind habe ich gute Erfahrungen mit dem Kleben der Kabel mittels Klebepistole gemacht.
  • Auch wenn es sich selbstverständlich anhört: Beschriften sie die Kabel mindestens am Ziel und am Ursprung sowie an jedem Übergang.

Lernen Sie das Löten mit dem Lötkolben – es reicht eine einfache Lötstation, aber das Verbinden der Kabel ist nur mit der entsprechenden Infrastruktur möglich. Denken Sie auch an das Isolieren der Verbindungen und sauberes Verlegen der Kabel.

von Transformatoren und Boostern

Typische Stromversorgung einer digitalen Modelleisenbahn

Hier finden sie eine typische Verkabelung einer Modellbahnanlage mit gemeinsamen Rückleiter und Stromfühlern über S88 Bus. Dabei sollten sie allerdings beachten, das nicht alle Booster gemeinsame Rückleiter unterstützen. Der Anschluss für motorische Weichen ist optional und je nach Anlagengröße können die Transformatoren 1-3 durch einen einzelnen Transformator ersetzt werden. Nicht ersetzen lassen sich die gesonderten Transformatoren für die Zentralen. Ob diese Zentralen dann mit einem oder mehreren Boostern ausgestattet werden müssen hängt wieder von der Größe der Anlage ab.

Grau unterlegt finden sich die Zentralen. Ich habe in Nächternhausen jeweils eine Zentrale zum Schalten (Uhlenbrock Intellibox Basic) und eine Zentrale zum Fahren (Tams Redbox). Der große Vorteil: Kommt es zum Kurzschluss weil eine Weiche z.B. falsch gestellt wurde, so kann bei getrennten Zentralen der Kurzschluss sehr schnell beseitigt werden indem die Weiche richtig gestellt wird. Andernfalls müssten wir die Lok aus dem Kurzschlussbereich entfernen (was im Schattenbahnhof schon ganz schön schwierig werden kann. Eine Ausnahme von dieser Regel der getrennten Zentralen sind Zentralen die mit mehreren Boostern arbeiten und die Digitalkommandos dieser Booster in Fahrkommandos und Schaltkommandos auftrennen können (z.B. Redbox von Tams). Bei diesen Zentralen wäre dann Fahren und Schalten durch unterschiedliche Booster möglich.

Booster sind ganz unterschiedlich. Einige Booster benötigen vollständig getrennte Leitungsführung – andere benötigen zwingend einen gemeinsamen Leiter. Auf keinen Fall dürfen Boosterspannungen mit anderen Spannungen auf einen gemeinsamen Rückleiter! Schon bei der Anlagenplanung also den Boostertyp prüfen (am Besten beim Hersteller nachfragen) und dementsprechend eine gemeinsame Boosterleitung mit vorsehen. Ich hatte das anfangs nicht gewusst und es hat auch alles mit getrennten Leitungen funktioniert, aber: Ein paar Loks blieben beim Boosterübergang einfach stehen. Der Grund war das diese Loks einseitige Stromabnahme aufwiesen sodass das linke Drehgestell beim Übergang über Booster 1 und das rechte Drehgestell über Booster 2 den Kontakt erhielten!

Entscheiden sie sich für einen Booster der einen gemeinsamen Rückleiter erlaubt – sonst werden bestimmte Loks nicht mehr betriebsfähig sein!

Stromversorgung in Nächternhausen

Die Stromversorgung der Anlage ist das A+O. Hier musste ich mit der Zeit einiges an Lehrgeld bezahlen – auch weil ich anfangs viel zu wenig Leitungen vorgesehen habe. Hier mal eine Übersicht welche Transformatoren und Anschlüsse heute zum Einsatz kommen:

StromversorgungNutzung
Trafo 1 (Schultrafo, 10A), 12 V WechselstromVersorgung Servodecoder – Abschnitt A
Trafo 1 (Schultrafo, 10 A) 12 V WechselstromBeleuchtung
Trafo 2 (Schultrafo, 10A) 16 V WechselstromVersorgung Servodecoder Abschnitt B
Trafo 3 (Fleischmann), 0-12V GleichstromVersorgung motorischer Weichenantriebe
Trafo 3 (Fleischmann), 12 V WechselspannungInfrarotmodule mit 6 V, mit geglättetem Gleichstrom und Graetzschaltung (macht aus Wechselstrom wieder Gleichstrom).
Trafo 4 (Conrad Modellbahntrafo) 12 + 18VBooster 1 an Zentrale TAMS – Gleisversorgung
Trafo 5 (Conrad Modellbahntrafo) 12 + 18 VBooster 2 an Zentrale TAMS – Gleisversorgung
Trafo 6 (Conrad Modellbahntrafo) 12V + 18VZentrale Intellibox Basic mit integriertem Booster
Trafo 7 (Fleischmann) 0 – 12Vca. 6 V regelbare Gleisspannung Feldbahn H0e
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Kehrschleifen

Wechselstrombahner haben dieses Problem nicht weil die Spannung dort über den Mittelleiter (Pol +) und die beiden Schienen (Pol -) abgenommen wird (von Plus und Minus sollten wir uns aber sofort wieder verabschieden – bei Digitalspannung handelt es sich um eine gepulste Rechteckspannung, also eine Art Wechselspanung. Aber auch dort ist es wichtig die richtige Polung zu verwenden). Bei Gleichstrombahnen reicht aber eine simple Kehrschleife und schon haben wir einen Kurzschluss!

Beispiel Kehrschleife in Nächternhausen

In Nächternhausen haben wir eine besondere Situation. Um dies zu verdeutlichen hilft nachstehende Grafik welche den schematisierten Leitungsverlauf der Schienen wiederspiegelt. In GRÜN finden wir jeweils die eine Schiene und und in ROT die Gegenschiene. Die Richtungspfeile zeigen an in welche Richtung das Gleis befahren wird.

Darstellung der Kehrschleifenproblematik
Stromfluss-Analyse einer Kehrschleife bei Modellbahnen – Beispiel Nächternhausen

Überall wo Grün auf Rot stößt bekommen wir einen Kurzschluss den es zu vermeiden gilt. In Nächternhausen haben wir auf den ersten Blick 2 solcher Risiken: Die unübersehbare Kehrschleife mit dem BLAUEN Kreis und der GRAUE Kreis welcher durch eine doppelte Schienenverbindung (auch “Hosenträger” genannt) entsteht.

Kurzschlüsse durch umgekehrte Polung können bei 2L an verschiedenen Stellen – nicht nur bei Kehrschleifen – entstehen. Nur ein detaillierter Stromplan hilft diese zu erkennen.

Kehrschleifenproblem – Lösungen

Um den Kurzschluss zu vermeiden gibt es viele Varianten – in der einfachsten Variante wird der Strom über ein Relais umgepolt sobald ein Zug in der Kehrschleife einen Kurzschluss verursacht. Diese Variante reicht auch vollständig für die ersichtliche Kehrschleife im blauen Kreis (Details zur Verschaltung finden sich bei den Downloads). Anders allerdings im grauen Kreis. Nicht nur Kehrschleifen produzieren einen Kurzschluss, sondern auch Gleisdreiecke oder Drehscheiben. In unserem Falle handelt es sich eigentlich um eine Kehrschleife – allerdings eine ziemlich grosse und zudem um eine Kehrschleife die nur dann eine solche ist, wenn der Hosenträger auf Abzweig steht.

Für diese “spezielle Kehrschleife” verwende ich seit vielen Jahren ein Modul der Firma TAMS (KSM-1) welches allerdings inzwischen nicht mehr lieferbar ist und nach dem genannten Prinzip arbeitet. Auch wenn das Modul gute Dienste geleistet hat würde ich es trotzdem heute anders machen und ein Modul verwenden welches den Strom über ein vorgeschaltetes Messgleis beim Eingang in die Kehrschleife abgleicht um dann erst in die richtige Polarität umzupolen und beim verlassen der Kehrschleife über ein zweites Messgleis die Polung innerhalb der Schleife umschaltet. Dadurch wird der Kurzschluss vollständig vermieden und es kommt nicht zu Zunderbildung am Übergangsbereich. Auch kann es mit dem alten Verfahren dazu kommen das die Digitalzentrale den Kurzschluss – trotz der wenigen Milisekunden – als dauerhaften Kurzschluss interpretiert und abschaltet (gute Zentralen haben da meist eine Einstellmöglichkeit). Module wie KSM-4, Trix oder auch das Modul von Litfinski haben diese Funktionalität.

Sparen sie nicht beim Kauf von Kehrschleifenmodulen – auch nicht bei der Rückmeldung der Belegung der Kehrschleife

Die Rückmeldung innerhalb einer Kehrschleife ist problematisch, wenn diese nicht über Kehrschleifenmodule umgepolt werden welche extra Anschlüsse für die Rückmeldung besitzen. Grund dafür ist das umpolende Relais welches von den Rückmeldemodulen als Verbraucher erkannt wird und dadurch die Bereiche innerhalb der Schleife ständig als besetzt melden würden.

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Steuerung der Anlage

Steuerung mittels Roco Multimaus und Xpressnet BUS Anschlüssen als Walk-Around-Control

coming soon – obiges Bild mal als “Appetitanreger”

Online-Dokumentation ist auch ein wichtiges Thema. Bei den Tipps und Tricks werde ich mal bei Gelegenheit noch einige Exceldateien hinterlegen mit entsprechenden Skeletons.