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Weichenantriebe für
Unterflureinbau
Conrad und Hoffmann Weichenantriebe
Im
sichtbaren Bereich meiner Anlage setze ich vorwiegend K-Gleis Material ein.
Teilweise kommen auch Weichen aus dem Zweileiter-Bereich zum Einsatz, wie
Roco und Peco. Diese müssen dazu zuerst auf
Dreileiterbetrieb (Mittelleiter) umgerüstet werden. Die Weichenantriebe sollen alle
unsichtbar unter der Anlage montiert werden. Ich habe mich aus Kostengründen
zuerst für die Antriebe von Conrad
entschieden. Diese stehen zwar im Ruf, auf Dauer nicht sehr zuverlässig zu
funktionieren. Das selbe gilt aber auch für die wesentlich teureren Märklin
K-Weichenantriebe (7549), bei denen noch ein spezieller
Unterflur-Zurüstsatz
(7548) benötigt wird.
Bevor ich
mich für die Conrad Weichenantriebe entschieden habe, wurden verschiedene
Tests durchgeführt. Dabei galt es, einerseits den Antrieb im Dauereinsatz zu
testen, andererseits die Montage und Justierung zu proben.
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Der Weichenantrieb von Conrad ist äusserlich in etwa baugleich
mit dem Hoffmann Weichenantrieb.
Offensichtlich verkauft sich dieser Antrieb sehr gut, weshalb Conrad in
den letzten Jahren den Preis kontinuierlich heraufgesetzt hat und nun
eindeutig für das Gebotene zu viel verlangt. |
Und so sieht das Innenleben aus: Ein
billiger DC Motor treibt über ein Zahnrad die Zahnstange an.
Blechkontakte dienen der Endabschaltung.
In den Zuleitungen sind zwei Dioden vorhanden, womit die Polarität am
Motor bei Verwendung von Wechselstrom gewechselt wird. Der Motor wird
dabei jeweils nur mit einer Halbwelle betrieben. Ein kleiner
Keramikkondensator ist zur Entstörung direkt an die Motoranschlüsse
gelötet. |
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Das Original:
Der Weichenantrieb von Hoffmann - derzeit im Vertrieb von
Aspenmodel - ist ganz wesentlich besser gebaut als das billige
Conrad Produkt.
So werden hier Microschalter für die Endabschaltung verwendet, während
das Conrad Modell hier bloss unzuverlässige Blechkontakte verwendet. |
Montage
Die Montage
der beiden Weichenantrieben ist gleich, da sie sich in Form und Funktion kaum
unterscheiden. Im Conrad
Katalog ist die Montage des Antriebs in Zusammenhang mit den K-Gleis Weichen
detailliert beschrieben. Bei meinem Testaufbau habe ich mich auch daran
gehalten. Fazit: nicht empfehlenswert.
Im Folgenden
soll dargestellt werden, weshalb:
Hier die Zeichnung aus dem Conrad
Katalog. Problematisch sind hier die Schritte 2 und 4. |
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Der
Handantrieb wird abgenommen und zerlegt. |
Hier wird
empfohlen, den ganzen vorderen Bereich zu entfernen. Dadurch verliert
der Schalthebel seine Führung. Besser ist nur eine schmale Öffnung
mittig anzufertigen. |
Ein 12mm
Loch ist zu gross. 10mm reichen völlig, das Loch wird dann durch den
Handantrieb auch komplett abgedeckt. |
Nach
Conrad wird der Draht in das bestehende Loch gesteckt. Da dieses aber im
Antrieb "verschwindet", darf der Draht nicht vorstehen. Problem: der
Draht rutscht nach unten weg. |
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Die
Einzelteile des Handantriebs. |
Es wird
nur ein schmaler Streifen mit der Laubsäge ausgeschnitten. Dadurch wird
der Schalthebel weiterhin geführt und kann nicht nach unten durchbiegen. |
Ein Loch
vor 10mm Durchmesser reicht vollkommen aus. Der Schaltweg des Antriebes
beträgt ca. 7mm. |
Der Draht
wird nicht in einem der bestehenden Löcher gesteckt. Statt dessen wird
ein neues Loch gebohrt, im Bild das erste von links zwischen den
"Zapfen". Der Schaltdraht wird oben abgewinkelt und von oben eingeführt. |
Die Montage
und Justierung ist mit dieser Methode schnell und einfach durchzuführen und sieht dann
im Einzelnen so aus:
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Die Weiche ist bereits montiert und teilweise
eingeschottert. Der Handantrieb funktioniert. |
Nun wird der Handantrieb entfernt und
nach der Anleitung oben bearbeitet. Die kleine Erhöhung wird mit
einer kleinen Fräse oder einem scharfen Messer entfernt. Im Bild ist die Stelle mit dem roten Pfeil
markiert. Dadurch lässt sich der Schalthebel leichter bewegen. Der Hebel
wird durch den Schaltdraht in Position gehalten, der Schalthebel muss
also nicht mehr einrasten. |
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Anschliessend wird das Gehäuse des Handantriebes an
die Weiche gelegt und die Position markiert. |
Zuerst wird mit einem kleinen Bohrer
vorgebohrt, etwa 2 bis 4mm Durchmesser. Danach mit einem 10mm Bohrer das
Loch bohren. |
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Die Holzspäne werden entfernt. |
Nun kann der Handantrieb
zusammengesetzt werden. Der Draht wird oben abgebogen und versuchsweise
eingeführt.
Je nach Entfernung des Antriebs wird ein dickerer Draht als die
beiden mitgelieferten benötigt. |
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Der Conrad Weichenantrieb wird von unten
angeschraubt. Der Schaltdraht wird von oben eingeführt und am
Schalthebel des Antriebs festgeschraubt. Dies ist eine der
Schwachstellen dieses Antriebs. |
Wenn kein Platz unter der Weiche
vorhanden ist, weil beispielsweise ein Gleis hier durchführt, kann der
Schaltdraht problemlos abgebogen werden. In diesem Fall sollte eine
Führung des Drahtes in der Nähe der Durchführung vorgesehen werden, im Bild die Halbrundkopf-Schraube
rechts. Bei längeren Distanzen empfiehlt es sich, den Draht auf der
ganzen Länge in einem dünnen Alu- oder Messing-Rohr zu führen. Auf diese
Weise ist es möglich, den Weichenantrieb aus schwer zugänglichen Stellen
beispielsweise an die vordere Anlagenkante zu versetzen. |
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Klicken zum vergrössern. |
Schematische Darstellung des Antriebs:
Durch die Verwendung einer Lüsterklemme wird die Justierung wesentlich
vereinfacht. Die Klemme wird ohne die Isolation verwendet (Schrauben
ganz herausdrehen und Klemmenteil aus der Isolation heraus stossen). Das
Messingrohr kann in gewissen Grenzen auch im Bogen verlegt werden, wenn
der Radius nicht zu klein gewählt wird. |
Die Ansteuerung der Weichen erfolgt bei
meiner Anlage mit den Littfinski Weichendecoder für motorische Antriebe,
welche das Märklin Motorola Format verarbeiten. Im Bild ein
Versuchsaufbau mit zwei Antrieben, der Decoder kann deren vier
ansteuern. |
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Um eventuellen Problemen, welche durch Störimpulse
der Motoren verursacht werden, vorzubeugen, habe ich bei jedem
Weichenanschluss ein Keramikkondensator von 4,7 nF direkt auf die
Leiterplatte gelötet (im Bild die vier roten Bauteile). Bisher hatte ich
noch keine Störungen im Betrieb. |
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Fazit
Der Antrieb von Conrad war vor Jahren ein günstiges Produkt, welches aber bei den
Kontakten und der Stelldrahtbefestigung seine (grossen) Schwachstellen hat. Mit den
letzten Preiserhöhungen ist dieser Antrieb aber uninteressant geworden, zumal es für
weit weniger Geld robustere, zuverlässigere Servos
gibt. Der Hoffmann Antrieb dagegen ist durchaus empfehlenswert, auch das
Preis/Leisungsverhältnis ist bei diesem Antrieb gut.
An einer Stelle hatte ich immer
wieder Schwierigkeiten mit einem Conrad Weichenantrieb. Grund waren die
beengten Platzverhältnisse am Anlagenrand und damit verbundenen
Schwierigkeiten beim justieren des Stelldrahtes. Ich habe mir deshalb einen
Fulgurex Weichenantrieb besorgt, auch um dessen Tauglichkeit zu prüfen. Da
dieser wie der Conrad Antrieb zur Kategorie motorische Weichenantriebe
gehört, kann er mit dem gleichen Littfinski Weichendecoder angesteuert
werden.
Der Fulgurex Weichenantrieb ist vom
Prinzip her ähnlich wie der Conrad Antrieb: ein kleiner DC Motor treibt über
ein Getriebe einen Antriebshebel an. Zwei Endschalter überwachen die Endlagen und
schalten die Stromzuführung zum Motor ab. Damit sind die Gemeinsamkeiten der
beiden Produkte auch schon erreicht. Der Fulgurex Weichenantrieb ist
wesentlich robuster aufgebaut. Hier sorgt ein Schneckengetriebe und Spindel
für die Umsetzung der Drehbewegung des Motors in eine langsame Hin- und Her-Bewegung
des Antriebshebels. Die Endschalter sind sehr robust - was man von denen der
Conrad-Antriebe nicht behaupten kann - und können mit 5 A belastet werden.
Genug also, um die Stromzuführung zu den Gleisen direkt zu schalten. Zwei Endschalter sind fest verdrahtet
für die beiden Endlagen. In jeder Endlage ist ein weiterer Endschalter zur
freien Verfügung, beispielsweise für die Herzstückpolarisierung. Reichen
diese beiden Schalter nicht, können zusätzliche Kontakte nachgerüstet
werden.
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Erhältlich ist der Antrieb unter anderem bei
Conrad unter der
Artikel Nummer 211987.
Der Fulgurex Weichenmotor wird in offener Bauform geliefert. Die
Blisterpackung kann im eingebauten Zustand als Staubschutz verwendet
werden, die Verpackung ist also nicht Abfall. |
Beim Fulgurex Weichenmotor erfolgt die
mechanische Verbindung zur Weichenzunge über den mitgelieferten Draht.
Im Bild ist der eingebaute Weichenantrieb zu sehen. Unten links ist der
Stelldraht gut erkennbar.
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Montage
Die Montage ist relativ einfach. Da es keine Justiermöglichkeit gibt,
muss das Loch für den Antriebsdraht sowie die Befestigung des
Weichenantriebs exakt markiert und ausgeführt werden.
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Zuerst wird festgelegt, wo der Stelldraht angesetzt
werden soll. Daraus ergibt sich die Position für die Durchführung des
Drahtes (A,
B, C oder
D). Hier wird ein Loch mit 1.6mm
Durchmesser gebohrt und das mitgelieferte Messingrohr eingesetzt.
Der Abstand von 19mm muss exakt eingehalten werden,
da der Stelldraht auf der oberen Seite bereits abgewinkelt ist. |
Das mitgelieferte Messingrohr wird in
die Bohrung gesteckt und der Draht von oben eingeführt.
Die Weichenzunge wird nun mit Klebeband in Mittelstellung fixiert. Der
Weichenantrieb muss für die Montage ebenfalls in der Mittelstellung
sein.
Anschliessend wird der Draht unten abgebogen. Hier muss darauf geachtet
werden, das der Draht rechtwinklig zum Weichenantrieb und 20mm vom Loch
in dessen Antriebshebel eingeführt wird.
Der Winkel des Weichenantriebs zur Weiche hingegen kann beliebig gewählt
werden.
Der Draht wird 4mm hinter dem Loch im Antriebshebel gekürzt und ein
zweites mal abgebogen und in den Antriebshebel eingehängt. |
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Ansicht von unterhalb der Anlage:
Der Winkel zwischen Antrieb und Weiche kann beliebig gewählt werden, was
die Montage erheblich vereinfacht und bei beengten Platzverhältnissen
ein grosser Vorteil ist. |
Und so sieht der fertig eingebaute
Antrieb von oben aus: Der Stelldraht ist hier zwischen zwei Schwellen
durchgeführt und liegt an zwei Punktkontakten auf (in der oberen Grafik
die Position C). Dies ist kein
Problem, da der elektrisch gut leitende Messingdraht keinen Kontakt zu
anderen Metallteilen hat.
In der Mitte oben ist noch das 10mm Loch des Conrad Weichenantriebes zu
sehen. |
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Fazit
Dieser Weichenantrieb kostet in
etwa soviel wie zwei Conrad Weichenantriebe. Das Teil ist aber den Preis
wert. Einmal eingebaut, kann sich nichts mehr verstellen oder lösen. Die
Weichenzunge wird dabei realistisch langsam bewegt. Durch den grossen
Stellweg wird die Weichenzunge an beiden Endlagen sicher in Position
gehalten. Die Federwirkung wird dabei durch Torsion des Stelldrahtes
erzeugt. Als Negativpunkt zu erwähnen sei hier aber das laute Geräusch beim
Schaltvorgang.
Seit geraumer Zeit haben die vom
RC-Modellbau bekannten Servos auch in der Modellbahn Einzug gehalten.
Dafür sind verschiedene Gründe massgebend:
| Servos sind Standardprodukte und werden von verschiedenen Herstellern
hergestellt und deshalb zum Teil sehr günstig angeboten. |
| Sie besitzen den Ruf, sehr zuverlässig zu funktionieren (man stelle
sich ein ferngesteuertes Flugzeug vor, bei dem ein Servo im Flug
ausfällt). |
| Sie sind relativ klein. Es sind vor allem zwei Grössen für die Modellbahn
interessant. |
| Durch das Untersetzungsgetriebe ist die Kraft am Stellhebel gross. |
| Es können sowohl langsame wie auch schnelle Bewegungen ausgeführt
werden, wobei die Geschwindigkeit im Steuerteil eingestellt werden kann. |
| Servos sind universell einsetzbar für viele Bewegungen bei der
Modellbahn. |
Damit unterscheiden sich Servos
ganz wesentlich von herkömmlichen Weichenantrieben. Dies muss beim Einsatz
entsprechend berücksichtigt werden.
Als erstes benötigen Servos eine
spezielle Ansteuerelektronik. Diese sind mittlerweile für die Modellbahn
von verschiedenen Herstellern erhältlich und an die dortigen Anforderungen
angepasst. So verstehen diese Steuergeräte sowohl das DCC wie auch das
Märklin Motorola (MM) Format und können damit wie normale Weichendecoder
eingesetzt werden. Ein Beispiel eines solchen Steuergerätes ist der ESU
Switchpilot Servo.
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Der ESU SwitchPilot Servo (Artikelnummer 51802)
kann 4 Standard-Servos direkt ansteuern.
Dabei versteht das Gerät DCC wie MM und kommt deshalb mit den meisten
Steuergeräten wie CU 6021, IntelliBox, CS1, CS2, ECoS, TAMS MC etc.
klar. |
Standard-Servos werden
normalerweise mit verschiedenen Stellarmen (Servohebel) ausgeliefert.
Diese sind für den Einsatz als Weichenantriebe durchaus geeignet. Etwas
schwieriger gestaltet sich hingegen der Einbau des Servos unterhalb der
Anlage, da das Servo mit den vier Befestigungslöchern an der oberen Seite
nur eine Einbaurichtung erlaubt. Hier wird also noch ein
Befestigungselement benötigt. Im Folgenden stelle ich drei Einbaumethoden
vor, zwei davon mit käuflichen Teilen, eines mit Eigenbau-Winkel.
Zunächst einige Überlegungen zum
Einbau und den Anforderungen.
Am Servo wird einer der Stellhebel befestigt, und daran der Stelldraht
fixiert. Dieser Stelldraht wirkt wie bei den motorischen Weichenantrieben
direkt auf den Handantrieb oder dem Stellhebel der Weiche.
Wichtig bei Servos ist, dass dieser Draht einerseits kräftig genug ist,
die Weiche sauber zu betätigen, aber andererseits flexibel genug, damit
das Servo in den Endlagen nicht dauernd gegen einen hohen Federdruck
arbeiten muss. Denn im Gegensatz zu den herkömmlichen Weichenantrieben
versuchen Servos die Position ständig durch nachregeln zu halten. Ist die
Spannung durch den Stelldraht zu gross, wird der Stellhebel von seiner
Position weggedrückt und das Servo muss versuchen die Position wieder
herzustellen. Die Folge davon ist, dass dauernd ein brummen zu hören ist.
Um dies zu vermeiden muss der Stelldraht eine gewisse Länge besitzen, um
flexibel genug zu sein. Ist der Stelldraht zu kurz, ist es nicht flexibel
genug.
Conrad bietet zum Preis von 5.50€
(Stand Mai 2010) eine universelle Einbaumechanik für Standard-Servos an
(Bestellnummer 240617).
Dieser besitzt einen weiteren Hebelarm zur Aufnahme des Stelldrahtes.
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Der Hebelarm dient der Aufnahme des Stelldrahtes,
welcher mit zwei M3 Schrauben befestigt wird.
Leider werden hier Muttern verwendet. Es hat für die Muttern auch
keine Aussparung im Stellarm. Zum verstellen des Drahtes muss deshalb
immer ein Gabelschlüssel und Schraubendreher verwendet werden - unter
der Anlage also kaum noch möglich.
Die Endpositionen des Hebelarms werden durch zwei weitere M3 Schrauben
bestimmt. Auch hier wieder keine Aufnahme für die M3 Muttern.
Justieren wird so zum Geduldspiel. Schade. |
Trotz der beachtlichen Grösse dieses
Teils - was den Einsatz in beengten Platzverhältnissen doch recht
einschränkt - ist der Stelldraht bis zur Weiche bei dünnem Trasse zu
kurz.
Im Bild zu sehen ein Holzstück zur Verlängerung des Drahtes (Abstand
zur Weiche). |
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Plus
| Für die Grobjustierung der Endlagen kann
der Draht vom Servo zum Stellhebel ausgehängt werden. |
| Mechanische Begrenzung der beiden Endlagen |
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Minus
| Preis |
| Einstellungen lassen sich nur mit zwei Werkzeugen vorzunehmen. |
| Platzbedarf |
| Für die Bewegung des Stelldrahtes keine wirkliche Verbesserung. |
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Fazit
Die Universal-Mechanik wäre eine
gute Sache, wenn die Einstellungen mit nur einem Werkzeug durchzuführen
wäre. In der gelieferten Ausführung ist es zu teuer für das gebotene.
Beim Präzisions-Servoantrieb von
ESU (Artikel 51804 mit Kunststoff- bzw. 51805 mit Metallgetriebe) handelt
es sich um ein Standard Mini-Servo mit Einbaumaterial und Servohebel. Was
es zum Präzisions-Servoantrieb macht, entzieht sich meiner Kenntnis.
Optisch scheint es sich um ein eher günstiges Produkt zu handeln. Auch die
Kabellänge von 30 cm ist nicht überwältigend und nicht so "umwerfend" wie
von ESU beworben: Seine Kabellänge von 30 cm (fast doppelt so lang wie
bei Standard-Servos aus dem Versandhandel) ermöglicht auch größere
Entfernungen zwischen Servoantrieb und dem Decoder.
Diese Beschreibung stimmt wohl auch nicht mehr: Gemessen habe ich
knapp 17 cm!
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Das interessanteste am Lieferumfang ist das
Aufnahmestück für das Servo. Dies gestattet es, das Servo in
verschiedenen Einbaulagen unter der Anlage zu montieren.
Daneben sind für den Modellbahner auch die beiden Federdrahtstücke und
der Servohebel für die Aufnahme des Drahtes gut zu gebrauchen. |
Das Servo wird durch zwei Schrauben
in der Aufnahme gehalten. Einstellmöglichkeiten gibt es keine. Der
Platzbedarf ist sehr gering - was letztlich auch durch die Verwendung
des Miniservos herrührt. Auch bei der ESU Lösung ist der Stelldraht
sehr nahe am Weichenantrieb, also nur knapp unterhalb der Platte. |
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Plus
| geringer Platzbedarf |
| Einbau des Servos liegend oder stehend möglich |
| passender Federdraht wird mitgeliefert |
| passender Stellhebel für den Draht |
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Minus
| Preis |
| Anschlusskabel für die Modellbahn etwas kurz |
| keine Einstellmöglichkeit (liegend) |
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Fazit
Eine recht einfache
Einbaumöglichkeit für Miniservos ohne weitere Einstellmöglichkeit (ausser
den beiden Endlagen, welche im Steuergeräte festgelegt werden).
Die wohl einfachste Möglichkeit
ist der Eigenbau eines Befestigungswinkels für den Servo. Nach einigen
Versuchen mit Holz habe ich für mich die optimale Lösung gefunden.
Von einem Aluminium-Winkelprofil (Baumarkt) werden kurze Stücke
abgeschnitten - etwa doppelt so lang wie das Servo breit ist. Auf dem
einem Schenkel werden zwei M3 Gewinde geschnitten für die Befestigung des
Servos, auf dem anderen Schenkel werden zwei Durchgangslöcher gebohrt.
Diese dürfen ruhig etwa 5 mm gross sein, so lässt sich die ganze
Servoeinheit noch justieren.
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Links das Standard-Servo mit dem Eigenbau-Winkel.
Solche Winkel sind schnell aus einem handelsüblichen Alu-Winkelprofil
hergestellt. |
Das Servo wird mit M3 Schrauben
befestigt, wobei ich hier eine Gummiunterlage zwischen Servo und
Winkel verwendet habe.
Wie auf dem Bild zu sehen ist der Stelldraht ohne weitere Massnahmen
genügend von der Platte distanziert. |
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Die Montage der Einheit ist sehr einfach, der
Platzbedarf ist durch die senkrechte Anordnung des Servo äusserst
gering, was speziell bei Weichenstrassen ein grosser Vorteil ist.
Der Winkel ist bewusst länger als die Breite des Servos. Damit lässt
sich die vormontierte Einheit problemlos unter der Anlage anschrauben
(Zugänglichkeit der Schrauben ist gewährleistet).. |
Natürlich können auch Micro-Servos
auf die gleiche Art und Weise eingebaut werden. Hier wird ein einziges
Gewindeloch M2 für die Servo-Befestigung benötigt. Im Bild rechts ein
Micro-Servo auf entsprechendem Winkel montiert, daneben die Winkel für
beide Servergrössen. |
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Plus
| einfachste Montage |
| Einstellung der Lage in gewissen Grenzen möglich |
| Servo lässt sich jederzeit wechseln, ohne die genaue Position zu
verlieren (keine erneute Justierung notwendig). |
| sehr günstig |
| sehr geringer Platzbedarf |
| Stelldraht hat idealen Abstand zur Platte |
| sehr robust |
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Minus
| Eigenbau (Werkzeug und Zeit erforderlich) |
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Mit dem Aufkommen der
3D Drucker,
welche nun auch für Private erschwinglich werden, eröffnen sich ganz neue
Möglichkeiten. So können die Winkel für die Servomontage problemlos mit
solchen Geräten ausgedruckt werden. Die Vorteile dieser Lösung gegenüber dem
einfachen Alu-Winkel sind:
| Langlöcher sind einfacher zu realisieren und erleichtern die Montage |
| Schneller hergestellt |
| Keine besonderen Werkzeuge erforderlich (ausser dem 3D Drucker
natürlich) |
| Es können sehr einfach kompliziertere Formen hergestellt werden. In
diesem Fall wird dem Befestigungsteil noch seitliche Führungen für das
Servo spendiert.
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Und so sieht der Winkel aus. Dieser
kann im
Shop unter der Artikelnummer 7001 bezogen werden. |
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Und so mit montiertem Servo.
Eine sehr stabile Montage. Durch die Führung kann das Servo auch
nicht verdrehen.
Die Langlöcher erleichtern die Justierung. |
Für die liegende Montage des Servo habe ich
ebenfalls einen Winkel hergestellt. Dieser kann im
Shop unter der Artikelnummer 7002 bezogen werden. |
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Fazit
Wer eine kostengünstige Lösung
sucht, ist mit selbstgebauten Winkeln bestens bedient. Hier hat man auch die
Auswahl aller handelsüblichen Servos mit Kunststoff oder Metallgetriebe.
Wie oben beschrieben sollte der
Stelldraht speziell bei der Verwendung von Servos flexibel genug sein, um in
den beiden Endlagen eine Federwirkung auf die Weichenzunge zu erzeugen, ohne
das die Kraft auf das Servo zu gross ist.
Dazu ist ein genügend langer Federdraht erforderlich. Sehr gut bewährt hat
sich auch eine Schlaufe im Stelldraht um die Achse des Stellhebels. Damit
können die Endlagen wesentlich einfacher eingestellt werden, da der
Stellhebel in beiden Endlagen etwas weiter drehen kann, ohne das Servo zu
blockieren.
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Stelldraht |
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am Stellhebel angebracht |
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zur Weiche |
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Hier im Bild ist dies gut sichtbar.
Damit lassen sich Servos sehr nahe an der Weiche montieren. |
Einstellung der Endlagen
Servos haben meist einen
Stellbereich von mehr als 180°. Dieser Bereich kann vom Steuergerät
eingeschränkt werden, was beim Weichenantrieb auch erforderlich ist. Das
Vorgehen dazu ist vom verwendeten Steuergerät abhängig. Zu beachten ist
aber, dass sich die Position des Stellhebels beim ersten einschalten
verändern kann. Deshalb macht es Sinn, eine Grobjustierung der Endlagen
vorzunehmen, bevor der Stelldraht mit der Weiche verbunden ist.
Eine einfache Methode dazu ist ein
Stellhebel ohne Stelldraht am Servo anzustecken. Mit diesem kann eine
erste Einstellung der beiden Endlagen vorgenommen werden, was im Fall der
Weichenantriebe meist nur wenige Grad bis 20 Grad Stellweg entspricht.
Anschliessend wird der Stellhebel mit dem Draht an das Servo angebracht
und mit der Weiche verbunden. Nun können die Positionen bei Bedarf noch
genauer eingestellt werden.
Beim ESU SwitchPilot Servo können
die Endlagen und die Bewegungsgeschwindigkeit aller vier Servos bequem mit
Taster eingestellt werden. Dazu besitzt das Gerät drei Taster: eine
Programmiertaste und zwei Taster für (+) und (-).
- Zuerst wird die Programmiertaste gedrückt und gehalten, bis die
benachbarte LED wie folgt blinkt: kurz - kurz - Pause - kurz - kurz -
Pause usw., danach die Taste loslassen.
Damit ist das Gerät im Einstellmodus für die Servo Endlagen und die LED
für Servo 1 leuchtet dauernd.
- Stellen Sie nun mit Hilfe der (+) und (-) Tasten die gewünschte neue
Endlage A ein. Das Servo wird Ihrer Wahl sofort folgen.
- Betätigen Sie die Programmiertaste kurz. Damit fährt das Servo in
die Endlage B und Sie können die neue Endlage wieder mit (+) oder (-)
einstellen.
- Durch erneutes betätigen der Programmiertaste bewegt sich nun das
Servo mit der aktuell eingestellten Geschwindigkeit zwischen Endlage A
und B hin und her.
- Betätigen Sie die (+) Taste zum erhöhen bzw. die (-) Taste zum
verringern der Geschwindigkeit.
- Weiteres betätigen der Programmiertaste schaltet auf Servo 2 weiter
und die LED 2 leuchtet. Wiederholen Sie ab Schritt 2 die Einstellung für
Servo 2 bis 4. Falls keine Servos angeschlossen sind oder eine Endlage
nicht verändert werden soll, wird einfach die Programmiertaste betätigt
zum überspringen des Schrittes. Wenn die LED 4 erlischt ist die
Einstellung abgeschlossen.
Hinweis zum Betrieb mit der Märklin
Central Station 2
Die Adresseinstellung im Lernmodus
funktioniert unter Umständen nicht wie gewünscht. Beim betätigen der
Programmiertaste wird gleich eine Adresse empfangen und quittiert. Ich
empfehle deshalb die Adresseinstellung des SwitchPilot mit einem anderen
Steuergerät vorzunehmen wie beispielsweise einer Control Unit 6021 mit
Keyboard oder dem ESU Programmer.
Die herkömmlichen Weichenantriebe
der europäischen Modellbahnhersteller sind allesamt Doppelspulantriebe. Bei
diesen wird ein Metallschieber durch zwei gegenüberliegenden Spulen in die
eine oder andere Position gezogen.
Die Vorteile dieser Bauart sind der einfache Aufbau und einfache
Ansteuerung. So genügen zwei Taster (je eine pro Spule) für den Handbetrieb.
Da die beiden Spulen nicht für Dauerstrom ausgelegt sind, besitzen viele
Doppelspulenantriebe ein oder zwei Endschalter, welche die Stromzuführung
nach erreichen der Endlage unterbricht. Genau diese Endschalter sind der
Schwachpunkt dieser Antriebsart. In
der Praxis verliert dieser Antriebstyp zunehmend an Beliebtheit. Es sind
zwei Gründe dafür massgebend: einerseits kann die Stellgeschwindigkeit nicht
eingestellt werden. Diese ist bei Doppelspulenantriebe immer unrealistisch
hoch. Andererseits - und dies mag der Hauptgrund sein - haben viele
Modellbahner schlechte Erfahrungen gesammelt mit den original Märklin
Weichenantrieben.
Märklin hat die Weichenantriebe - insbesondere dasjenige der K-Gleise - im Laufe
der Zeit immer wieder konstruktiv geändert. Aktuelle Antriebe für C- und
K-Weichen besitzen Mikroschalter für die Endlagenabschaltung. Diese
funktionieren anfangs meist recht zuverlässig. Trotzdem gibt es beim Einsatz
verschiedenes zu berücksichtigen, damit nicht mit der Zeit Probleme mit
nicht schaltenden Weichenantrieben auftreten.
Im Bild rechts zwei Märklin K-Gleis
Weichenantriebe. Oben das neuere Modell mit den Microschaltern
(erkennbar am grossen "Klotz" in der Mitte), unten das ältere Modell mit
Kontaktlaschen als Endschalter. |
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Und hier die gleichen Modelle mit geöffneter Abdeckung.
Gut zu sehen sind die beiden Microschalter - der Grund, weshalb die
neueren Ausführungen etwas grösser sind als das ältere Modell. Sieht man
sich die Konstruktion der Endschalter an, sind die älteren Antriebe wohl
robuster als die neuen. |
Problem Endabschaltung...
Das Problem der
Doppelspulenantriebe ist vor allem die Endabschaltung. Die Endschalter
fallen nach einer gewissen Betriebsdauer aus. Danach lässt sich der
Weichenantrieb meist nur in einer Richtung betätigen, bis auch der zweite
Endschalter ausfällt. Das Problem liegt konstruktionsbedingt an der Spule und nicht am
Endschalter selber. Eine Spule lässt sich nicht ohne weiteres ausschalten.
Es wird immer eine
Selbstinduktion erzeugt. Diese hohe Spannung erzeugt am Endschalter
jeweils einen Funken, was mit der Zeit zur Zerstörung des Kontaktes führt.
Bei den neueren K-Gleis
Weichenantrieben hat Märklin auf die Eigenentwicklung der Endschalter
verzichtet und stattdessen Standard-Microschalter verwendet. Obwohl diese
von guter Qualität sind, kommt es auch bei den neueren Weichenantrieben zu
Problemen mit der Endabschaltung. Nachdem ich die defekten Weichenantriebe
bzw. die darin eingebauten Endschalter untersucht habe, ist auch klar
geworden, weshalb es zu diesen Aussetzern kommt: Die verwendeten
Microschalter sind für diesen Einsatzzweck vollkommen ungeeignet. Der
Abschaltfunken führt unweigerlich zum Abbrand der Kontakte und damit zu oben
beschriebenen Effekt, das die Weichenantriebe zunächst in einer Richtung
nicht mehr zuverlässig schalten.
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Links im Bild ein geöffneter Microschalter aus einem
neueren K-Weichenantrieb. Der kleine Kontakt und der extrem kurze
Schaltweg ist zum Schalten induktiver Last völlig ungeeignet, weshalb es
nach relativ kurzer Einsatzdauer zu Aussetzern kommt. |
... und die Lösungen
Da nun das Problem bekannt ist,
können wir uns nun an die Lösung heranwagen. Es gibt verschiedene Lösungsansätze:
- Überbrücken der Endschalter
- Verhindern des Funkens
- Austausch der Endschalter mit Resettables
Je nach Einsatz werden diese Lösungen
praktiziert. Dabei gilt es, für den Einsatz die optimale Lösung anzuwenden,
um den Weichenantrieb vor Dauerstrom und somit einer Zerstörung zu schützen.
1. Endschalter überbrücken
Die einfachste Lösung ist, den
Endschalter zu entfernen und zu überbrücken. Dies kann einfach und schnell
durchgeführt werden. Werden die Weichen über ein
Steuergerät geschaltet, bei welchem die Schaltdauer festgelegt werden
kann, kann durchaus auf die Endlagenabschaltung verzichtet werden. In
diesem Fall übernimmt das Steuergerät die Funktion, einen Dauerstrom auf
den Spulen zu verhindern. Ein Beispiel für ein solches Steuergerät ist der
ESU SwitchPilot. In diesem Fall können die beiden Microschalter überbrückt
werden.
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Hier ein geöffneter K-Weichenantrieb neueren Datums.
Die beiden Microschalter sind mittig angeordnet, die Anschlüsse direkt
auf der Leiterplatte verlötet. |
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Zuerst wird der Schalter entfernt. Grundsätzlich
könnten hier einfach die Anschlüsse mit einem Seitenschneider
durchgeschnitten werden. |
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Anschliessend werden die Anschlüsse mit einem Draht
überbrückt.
Der so umgebaute Antrieb ist im Betrieb etwas lauter, da das anfahren
der Endlagen nicht mehr durch die Microschalter gebremst wird.
Die Microschalter könnten auch im Antrieb belassen werden und nur die
Kontakte überbrückt. Eine weitere Variante ist,
die Anschlüsse der Microschalter abzulöten und mit einzelnen Litzen (3)
getrennt herauszuführen. So lässt sich auf einfach Art eine Rückmeldung
der Weichen-Endlagen über S88 Eingänge realisieren. |
Ein so modifizierter Weichenantrieb
hält nun praktisch ewig und steht in Sachen Zuverlässigkeit einem Servoantrieb nicht nach.
Allerdings kann ein solch modifizierter Weichenantrieb nur digital betrieben
werden. Dazu müssen Weichendecoder verwendet werden, welche selbständig nach
einer definierten Zeit den Ausgang (also den Strom durch die Spule)
abschalten.
Mittlerweile gibt es elektronische
Bauteile, welche die Spannung begrenzen und dabei sehr schnell reagieren.
Solche Bauteile -
Varistoren
genannt - sind in verschiedenen Bauformen erhältlich und sind dabei recht
kostengünstig.
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SMD Varistoren in der Bauform 1206. |
Für unsere Zwecke
eignen sich Varistoren in SMD Bauweise in der Grösse 1206 mit einer
Schwellspannung von 26 V. Diese werden zwischen den Endschalterkontakten
eingelötet - es braucht also zwei Stück pro Weichenantrieb. Damit wird die
beim Abschalten der Weichenspule entstehende Induktionsspannung auf 26 V
begrenzt. Der Funken, welcher für den Abbrand der Endschalter verantwortlich
ist, ist kaum mehr vorhanden. Diese Massnahme sollte natürlich bei
möglichst neuen Weichenantrieben erfolgen. Bereits abgebrannte Kontakte
werden durch den Einbau eines Varistors nicht besser.
3. Austausch der Endschalter
durch Resettables
Die in den Weichenantrieben
eingebauten Endschalter haben nur eine Funktion: Sie sollen die
entsprechende Schaltspule ausschalten, sobald der Weichenantrieb die
Endposition erreicht hat. Die Spulen der Weichenantriebe vertragen nämlich
keinen Dauerstrom. Schon nach wenigen Sekunden erhitzen sich die Spulen bei
Dauerstrom massiv, was zu einem verbrennen der Spule führt.
Das Problem mit den kleinen
Endschalter haben wir im Text weiter oben gesehen.
Es gibt aber auch eine andere, sehr einfache Lösung, die Spulen vor
Dauerstrom zu schützen: Die
Endschalter können auch durch automatisch rückstellende elektronische
Sicherungen, sogenannte Resettables, ersetzt werden. Im Prinzip handelt es
sich dabei um PTC Widerstände (PTC=positive temperature coefficient). Diese
Widerstände verändern den Widerstandswert je nach Temperatur. Bei einem
kleinen Strom ist der Widerstand klein, bei einem grösseren Strom steigt die
Temperatur in diesem Bauteil, und der Widerstand wird hoch, womit der Strom
durch die Spule massiv sinkt und die Spule nicht mehr erhitzt wird. Und so
wird's gemacht:
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Dieser Märklin Weichenantrieb wird
umgebaut.
Es handelt sich hier um einen älteren Antrieb. Es geht aber auch mit
neueren Antrieben mit der Artikelnummer 74491. |
Und so sieht
der Weichenantrieb aus.
Zum Öffnen müssen mit einem kleinen Schraubendreher einseitig die
Metall-Laschen aufgebogen werden. |
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Und das sieht dann so aus.
Die Leiterplatte lässt sich dann einfach herausnehmen. |
Beim Umbau
werden zuerst die Endschalter ausgelötet.
Dazu eignet sich
Lötsauglitze hervorragend. |
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An deren Stelle werden die Resettables
eingelötet. |
Auf der
Rückseite müssen die Anschlüsse kurz abgeschnitten und mit
Isolierband abgedeckt werden, um Kurzschlüsse zu vermeiden. |
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Die so modifizierten
Weichenantriebe sind nach wie vor mit Gleich- oder Wechselstrom verwendbar.
Durch den Wegfall der mechanischen Endschalter halten diese modifizierten
Antriebe praktisch unbegrenzt. Eingesetzt
habe ich hier folgende Bauteile: Littlefuse 60R020XPR, mit
folgenden Daten:
Nennspannung |
60 VAC/DC |
Strom max. |
40 A |
Haltestrom @ 23 °C |
0.2 A |
Auslöse-Strom |
0.4 A |
Leistung max. |
0.41 W |
Auslösezeit |
2.2 s@ 1 A |
Widerstand min. |
1.83 Ohm |
Widerstand max. |
4.4 Ohm |
Für die K-Weichenantriebe liefert
Märklin unter der Artikelnummer 7548 einen Einbausatz, um den
Weichenantrieb unterhalb der Anlage einbauen zu können. Dieser
Unterflurantrieb steht - nicht ganz zu unrecht - im Ruf, mehr schlecht als
recht zu funktionieren. Weniger bekannt ist, dass Märklin im Laufe der
Zeit die Konstruktion überarbeitet hat. Die neueren Version, welche leider
unter der gleichen Artikelnummer vertrieben werden, funktionieren dagegen
sehr gut.
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Die ältere Ausführung erkennt man an der blauen
Verpackung, welcher einen einzigen Unterflurantrieb enthält.
Bei dieser sind sämtliche Teile aus Kunststoff. |
Die neue Ausführung kommt in der
weissen Verpackung daher, welcher gleich zwei Stück sowie verbessertes
Hilfsmaterial für den Einbau enthält.
Die neuere Ausführung hat einen Stelldraht. |
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Einbau
Da die ältere Ausführung kaum noch
erhältlich und technisch weniger empfehlenswert ist, gehe ich hier nur auf
die neue Ausführung ein.
Der Einbau selber ist auf der
mitgelieferten Anleitung sehr detailliert beschrieben.
Zu Beginn muss die Weiche bereits fest montiert sein.
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Zuerst wird der Handschalthebel entfernt.
Anschliessend werden drei Löcher in die Anlagenplatte gebohrt - für
dessen genaue Lage liefert Märklin eine Schablone mit, welche an die
Weiche angesteckt wird |
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Diese Bohrungen müssen unbedingt exakt senkrecht sein, vor allem bei
etwas dickeren Anlageplatten. Leider hat Märklin hier Löcher von 2.2 mm
vorgesehen. Solche Bohrer sind nicht in üblichen Bohrersets enthalten.
Am besten man besorgt sich 2.2mm Bohrer bei einem spezialisierten
Fachhändler, da die meisten Baumärkte diesen Durchmesser ebenfalls nicht
führen. |
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Die Schablone wird entfernt und das mittlere Loch auf
10mm Durchmesser vergrössert.
Dies sollte in mehreren Schritten erfolgen, damit die Position
genau stimmt. Also beispielsweise mit 3, 5, 8 und 10mm Bohrer erweitern. |
Die Schablone wird wieder angesetzt und
die Montagelehre durchgesteckt (dessen Stifte 2.2mm Durchmesser haben,
weshalb es zwingend ebensolche Löcher bedarf). |
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Die Montagelehre wird ganz eingesteckt und gibt so
die Position der Bodenplatte unterhalb der Anlage vor. |
Nun kann die Bodenplatte des
Unterflursatzes auf der Unterseite der Platte an die Montagelehre
gesteckt werden. Dessen Position ist also genau bestimmt, es bedarf bei
diesem Einbausatz also keinerlei Justage. |
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Jetzt können die
Befestigungslöcher für die Bodenplatte angezeichnet werden. Die
Bodenplatte wird entfernt und die drei Positionen mit einer Ahle
vorgestochen.
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Als nächstes werden die Einzelteile des Einbausatzes
zusammengebaut. Achten Sie darauf, dass alle Teile sauber entgratet
sind. |
Die beweglichen Teile habe ich mit
Faller Teflonöl leicht eingeölt. Dieses eignet sich besonders zur
Schmierung von Kunststoffteilen. |
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Setzen Sie den Weichenantrieb ein und überprüfen Sie
die Funktion und die Antriebseinheit auf Leichtgängigkeit. |
Die Antriebseinheit kann nun mit
den mitgelieferten Schrauben befestigt werden. |
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Der Weichenantrieb selber ist nur aufgesteckt und kann deshalb jederzeit
ohne Werkzeuge ausgetauscht werden.
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Nun wird oben der Antriebskasten aufgesteckt und die
Zunge eingesetzt. Bei Platten von 8-12mm dicke ist die Zunge mit dem
Rundloch zu verwenden, bei 12-25mm dicken Platten dasjenige mit dem
Langloch.
Hinweis: In der englischen Anleitung ist dies genau verkehrt
beschrieben. |
Der überstehende Stelldraht wird mit
einem Seitenschneider gekürzt. Verwenden Sie keinen
Elektronik-Seitenschneider, da dieser durch den recht harten Draht
beschädigt werden könnte. Zum Schluss wird die obere
Abdeckplatte aufgesetzt. |
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Alles ist perfekt montiert, aber die Weiche schaltet
trotzdem nicht immer sauber?
Das mag daran liegen, dass der Weichenantrieb durch das Eigengewicht
etwas nach unten durchhängt. In diesem Fall hilft eine Rundkopfschraube,
mit welcher der Antrieb fest an die Anlagenplatte gehalten wird. Diese
einfache Massnahme ist so effektiv, dass ich dies nun bei allen
Antrieben nachgerüstet habe. Der Antrieb lässt sich nun allerdings nicht
mehr ohne Werkzeug auswechseln. |
Fazit
Der Märklin Unterflur-Einbausatz ist
wesentlich besser als sein Ruf. Werden die Löcher mit der Schablone genau
senkrecht gebohrt, stimmt die untere Position der Bodenplatte exakt und
die Antriebseinheit funktioniert tadellos. Es muss auch nichts eingestellt
werden, was die Montage erheblich vereinfacht.
Ein weiterer Vorteil ist, dass der Weichenantrieb jederzeit nachträglich
ausgewechselt werden kann, wozu nicht einmal ein Werkzeug erforderlich
ist. |