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Einfacher Weichenantrieb - viele Steuerungen

Es geht um diesen Antrieb:


Bei der Firma "CONRAD" erhält man diesen mit Endabschaltung und Polaritätsumschaltung z.Z. zu einem Preis von 7,95€.
Manchnchmal gibt es diese auch als 3er Sparset (nur mit Endabschaltung) zu einem Preis von 15,95€, das ist dann gegenüber dem zum Schienensystem gehörenden Antrieb preislich günstig.
Elektrisch hat das Teil 3 Anschlussleitungen, wovon zwei mit einer entgegengesetzt gepolten Diode ausgerüstet sind. Der Antrieb kann mit 16V Wechselstrom oder 12V Gleichstrom betrieben werden.
Intern befindet sich ein Elektromotor, der über ein Getriebe die lineare Bewegung zum Antrieb der Weichenzunge erzeugt. Prinzipiell handelt es sich um einen Gleichstrommotor, der je nach Polung von zwei Leitungen in einer Richtung sich dreht. Die 3 Drähte von außen werden also durch eine spezielle Zusammenschaltung wieder auf 2 Anschlüsse an den Motor zurückgeführt.
Die Verbindung zur WeichenZunge kann über einen mitgelieferten Federdraht organisiert werden. Man muss beachten, dass der Antrieb von Endlage zu Endlage einen Weg von etwa 7mm zurücklegt, dass kann je nach verwendetem Maßstab der Modellbahn viel oder auch sehr viel zuviel sein, deshalb der Federdraht. Die Weichenzunge der Weichen bei H0 beim PIKO A-Gleis legt einen Weg von etwa 3mm zurück, also muss man eine Lösung zur Reduzierung des Weges finden, denn ist die Feder zu stark (nur kurzes Stück Feder), wird der Antrieb wieder aus der Endlage gezogen und er könnte dann "rattern".
Wie man das löst, ist hier nicht das Thema, wir wollen uns mit der Elektrik beschäftigen. Schematisch sieht der Anschluss so aus:

    Die Prinzip-Darstellung des Antriebes stellt nach außen drei Drähte bereit (bei dem Teil mit Polaritätsumschaltung gibt es weitere). Der rote Draht ist sozusagen die "Mittelanzapfung", die beiden braunen haben jeweils eine Diode vorgeschaltet.

    Die Steuerung mit Wechselstrom ist relativ einfach.
Ein Anschluß vom Trafo wird auf den roten Draht geklemmt, der andere jeweils auf einen Taster und danach jeweils an eine Diode des Antriebes. Das läßt sich gut mit den Tastern aus dem Zubehör der Modellbahn realisieren.


    Ganz anders hingegen verhält es sich mit der Gleichstromlösung.
Das Prinzip zeigt, dass zwar an die Dioden plus und minus angeschlossen werden kann, alternativ bedarf die Mittelanzapfung immer den entsprechen "Gegenpol". Die kann man nicht beide zusammen auf den "Mittelleiter" legen, das gibt einen Kurzschluss. Auch mit weiteren Dioden läßt sich das nicht regeln, es bleibt also nur übrig weitere Schalter zu nutzen und das geht nicht mehr mit den Tastern aus dem Zubehör.
Man könnte nun sagen, dass man dann doch lieber auf die Wechselstromlösung setzt - wenn man jedoch Logik-Bauelemente einsetzt, muss man auf Gleichstrom setzen und hat vielleicht auch keine Wechspannung zur Verfügung.

        Das linke Bild nutzt einen 2 zweipolige Taster (jeweils "Ein-Taster"), das ist die klassische Lösung (LGS1).
Nun kann man nach Vereinfachungen suchen, das rechte Bild zeigt solche Möglichkeiten (LGS2). Taster T1 ist ein einpoliger Taster, hingegen braucht Taster T2 aber einen "Ein-Kontakt" und einen "Umschalt-Kontakt", das sind schon spezielle Taster und nicht mit dem Zubehör zu realisieren.
Drückt man T1, so wird links + angelegt und in der Mitte liegt schon -. Betätigt man Taster T2, so wird auf die Mitte + und rechts - gelegt. Läßt man den Taster los, schaltet der Antrieb nicht zurück, da ja T1 offen ist.

    Nutzt man bewußt die Endabschaltung des Weichenantriebes, kann auch mit Schaltern die Weichenstellung vorgenommen werden.
In dem Beispiel links werden 3 gekoppelte Schalter gebraucht, links ein Öffner, in der Mitte ein Umschalter und rechts ein Schließer. Im dargestellten Fall liegt links + und in der Mitte -. Betätigt man den Schalter, wird der linke Schalter geöffnet, die beiden anderen legen auf die Mitte + und rechts -.
Der Weichenantrieb wird bei dieser Beschaltung immer angesteuert, sollte der Antrieb z.B. zu starker Federspannung zurückgezogen werden, gleicht er das sofort wieder aus, die Weiche "rattert". Und eine Betätigung der Weiche von anderer Stelle ist nicht möglich!
Die Anordnung erfordert spezielle Schalter, z.B. wie sie früher mal als Wellenschalter in Radios benutzt wurden.
   

    Eine Lösung mit zwei Umschaltkontakten ist auch möglich.
Die in der Schaltung dargestellte Situation legt auf die Mitte + und rechts -. Allerdings liegt auch links -, aber die Diode verhindert einen Stromfluss über diesen Weg. Nach dem Umschalten liegt in der Mitte - und an den beiden Dioden +, wobei nun nur noch der linke Weg aktiv ist.

Die gezeigten Lösungen funktionieren, jedoch ist der Aufwand für die Taster hoch und eigentlich möchte man auch jeweils nur einen Taster aus dem Zubehör der Modellbahn zur Steuerung nutzen.
Das geht aber nur so, indem man mit dem Taster ein "Zwischenelement" ansteuert, welches seinerseits dann die entsprechenden Spannungen auf den Antrieb legt.
Solche "Zwischenelemente" können z.B. Transistoren oder Relais sein.
Es sollen Lösungen mit Relais vorgestellt werden.

    Mit den beiden Tastern T1 und T2 wird jeweils ein Relais an + geschaltet, - liegt an der anderen Seite vom Relais fest an.
Die Relais können standardmäßig meist über bis zu 4 Umschalter verfügen (hängt vom Typ ab; es gibt auch Relais mit nur einem Kontaktpaar, aber auch mit 6 Paaren). In diesem Fall brauchen wir welche mit 2 Einschaltern (meist werden es 2 Umschalter sein).
Rechts ein Beispiel für ein Relais mit 2 Umschaltkontakten, das Relais ist nur etwa 2cm lang und 1cm breit und hoch, das passt überall hin (die gibt es auch für 12V). Hat man Platz, kann man so wie ich meist auch alte Relais benutzen.
Das Beschalten der Relaiskontakte entspricht nun völlig der Taster-Schaltung LGS1. Damit sind nun auch alle bereits beschriebenen Vereinfachungen möglich und weitere (LGS3).
   

    Eigentlich wird mit T1 bereits + geschaltet, das kann natürlich sofort auch auf den linken Weichenantrieb gelegt werden, also braucht man deshalb auch den einen Kontakt am Relais nicht. Mit T2 geht das auch, allerdings wird die Ansteuerung des rechten Relais etwas verändert. Nun brauche wir nur noch Relais mit einem Einschalter (LGS4).
Und schaut man genau hin, fungieren die beiden Kontakte wie ein Umschalter und das ist die Möglichkeit, weitere Vereinfachungen vorzunehmen.

        Da nur ein Umschalter betätigt werden muss, braucht man auch nur noch ein Relais. Ob das nun von T1 oder T2 gesteuert wird, ist egal (es wurde T2 genutzt). Der Taster T1 und die Relaiskontakte entsprechen nun völlig der Schaltung LGS2 (linkes Bild LGS5).
Und es gibt wie eben wieder die Möglichkeit, mit T2 auch den Weichenantrieb zu steuern. Damit entsteht die recht einfache Schaltung (rechts LGS6).

    Auch hier gibt es eine stationäre Lösung mit nur einem Schalter.
Durch Nutzung des Relais mit 2 Umschalter, kann man nun mit einem Schalter (an/aus) die Weiche schalten.

Nun sollte jeder eine Lösung zur Steuerung des Weichenantriebes für sich finden können.