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Modell-Bahn
Module
Gestaltung Halbmodul Kiesgrube
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Halb-Modul Kiesgrube

Entsprechend dem Modulkonzept wurde die Frontseite des Moduls auf 312mm erweitert. Grundkonzept ist jedoch das Viertelmodul, d.h. es soll nur ein durchgehendes Gleis geben, das Gleis hat zum Rand einen Abstand von 78mm. Es gibt deshalb auch nur eine Öffnung für die Verbindungsleitungen und nur zu beiden Seiten der Öffnung die Verbindungselemente. Auf der zweiten Hälfte der Frontplatte sollte aber zumindest das rechte Loch für die Verbindung gebohrt werden, denn damit kann hier ein anderes Viertelmodul enden (ginge sonst nicht).

Modulverbindung

Die Länge und Höhe des Moduls ist mit dem Viertelmodul identisch.
Mit dem Modul sollen Weichenantriebe elektrisch und mechanisch getestet werden.
Da es das zweite Modul ist, besteht nun auch die Chance die mechanische und elektrische Verbindung zweier Module zu testen.

Modul-Konzept

Von dem durchgehenden Hauptgleis auf dem Modul soll ein Werkanschluss für eine Kiesgrube abzweigen. Am durchgehenden Gleis soll ein Haltepunkt installiert werden. Der Haltepunkt erhält ein Wartehaus mit integriertem kleinen Betriebsraum. Von diesem Betriebsraum wird die Weiche im Durchgangsgleis und Signale gesteuert.
Am Werkanschluss wird mittels mobilen Baggers das Umladen von Kies aus einem Vorratsbehälter sowohl in Bahnwogons als auch in LKWs vorgenommen. Der Vorratsbehälter selbst wird mittels Lorenbahn aus der Kiesgrube gefüllt.
Der Werkanschluss beinhaltet eine weitere handbedienbare Weiche. Das kurze Gleis reicht um einen Wagon und eine Kleinlok Kö abzustellen. Kurzfristig kann hier auch ein Triebwagen halten, es ist ein kleiner Bahnsteig vorhanden.
In einem kleinen Verwaltungsgebäude (ein geschenktes Gebäude aus einem Plastik-Bausatz) wird die Koordinierung der Arbeiten im Werk vorgenommen.

Gestaltung des Moduls

Vor dem Zusammenleimen der Sperrholzteile zum Modul werden die Deckplatte und die Frontplatten bearbeitet. In die Frontplatten müssen die Durchführungen für die Elektroleitungen und die Modulverbindungen eingearbeitet werden, in die Deckplatte die Vertiefung der Kiesgrube.

Nach genauer Bestimmung der Lage der Gleise einschließlich des Bahndamms wird der äußere Rand der Grube aufgezeichnet. Die weitere Bearbeitung hängt von der Gestaltung der Grube ab, senkrecht können die Wände nicht abfallen, es gibt immer Gefälle oder man steift die Wände mit entsprechenden Elementen ab. Letzteres soll an der zum Gleis gewandten Seite passieren. Hier sollen Doppel-T-Profile eingebracht werden, die dann mit Holzbohlen (Streichhölzer) aufgefüllt werden. Die anderen Seiten haben Gefälle. Zu beachten ist dabei auch der Verlauf der Lorenbahn. Nun können die weiteren Ebenen der Grube angezeichnet werden, es sollen nur zwei Ebenen entstehen. Mit einer Stichsäge werden die Ebenen von innen beginnend ausgesägt.

Ebenen der Kiesgrube

Seite die abgestützt werden soll; die Rampe für die Lorenbahn ist teilweise fertig;
rechts ist der Vorratsbehäter sichtbar

Um die Ebenen auf der richtigen "Höhe" (eigentlich Tiefe) zu halten werden Profilbretter angefertigt. Es wurden zwei sich kreuzende Bretter gebaut, das eine ist die ohnehin vorhandenen innere Versteifung des Moduls, das andere verläuft parrallel zur Modulrichtung und reicht gerade über die Grube. Bevor diese aber angebracht werden ist das Modul zusammen zu bauen.

Anbringung der Profilbretter

Der Varratsbehälter ist ein kleiner, oben offener Kasten, der in einen ebenfalls zu erstellenden Ausschnitt der Bodenplatte eingeleimt werden muss. Ich habe für den Kasten dünnes Sperrholz verwendet. Der Kasten braucht nicht tief zu sein, da so wie bei Ladegut nur eine obere Schicht sichtbar gemacht wird.

Gleisarbeiten auf dem Modul

Alle Gleise sollen wieder eine Korkunterlage erhalten (die Korkunterlage wurde aus Korkfliesen aus dem Baumarkt selbst hergestellt - geht recht einfach). Das Gleis am Verladebereich soll nahezu völlig im verschütteten Kies "untergehen".
Zunächst einmal muss man die Lage der Gleise festlegen. Problem dabei stellen die Weichen des Piko-A-Gleises dar, sie sind auf Grund des geringen Winkels sehr lang (239mm). Da noch einiges Material vom alten Piko-Gleis vorhanden war, wurde hier ein Kompromiss eingegangen:

Der Vorteil dieser Variante ist, dass die Weiche des alten Gleises wesentlich kürzer ist und damit die Werkgleise länger werden. Die engeren Bögen in diesem Bereich sind akzeptabel, da ohnehin hier nur zweiachsige kurze Wagen verkehren. Die kleine Werklok Kö schafft diese Bögen ohnehin.
Probleme mit der Anpassung der alten und neuen Schienen gibt es eigentlich nicht, es sei denn, man macht wie ich einen Gedankenfehler. Die Schienen des alten Systems sollen etwa 1mm höher als die neuen sein. Also habe ich das Korkbett an der Verbindungsstelle angepaßt. Das war aber falsch, denn die Schienen vom alten System sind flacher als beim neuen, d.h. insgesamt sind beide Schienen nahezu gleich hoch - also mußte der mm wieder aufgefüllt werden.

Elektrisch werden folgende Unterbrechungen der Gleise vorgesehen. Es gibt zwar die Aussage, dass jede Unterbrechung schlecht ist - aber auch, dass nachträgliche Unterbrechungen kaum noch einbaubar sind, hat mich denn doch entscheiden lassen, diese Unterbrechungen einzubauen:

Mit dieser Aufbauvariante ist somit ein brauchbarer Fahrbetrieb möglich. Schaltet man den vorhergehenden Modul (rechts) elektrisch mit diesem zusammen, kann man ganz gut rangieren. Man braucht dann aber auch eine eigene Fahrstromversorgung.

Tiefbauarbeiten auf dem Modul

Nach dem die Grundarbeiten beendet sind, kann nun der Ausbau des Moduls beginnen.
Als erstes werden die Spuntwände in der Kiesgrube gebaut. Der Aufbau erfolgte in Anlehnung an die reale Bearbeitung:
Im Bastelladen wurde ein etwa 3 x 3mm Plastik-Doppel-T-Profil (etwa 1m lang) gekauft. Die entsprechenden Stücke (kann man ohne Probleme mit einem kleinen Seitenschneider zerlegen) wurden nun nicht in Bohrlöchern versenkt, sondern mit Plastik-(Sekunden)-Kleber an der entsprechenden Stelle aufgeleimt. Dass das unten eventuell nicht so gut aussieht, ist kein Problem, da hier ohnehin jede Menge Kies liegen wird. Die Profil-Stückchen können durchaus unterschiedlich lang sein, auch in der Wirklichkeit kann man Profile nicht immer auf die gewünschte Länge in den Boden rammen.
Wie beim Vorbild werden nun im nächsten Schritt Bohlen von oben in die T-Profile eingeschoben. Bohlen sind bei mir Streichhölzer, die an den Enden ein wenig verjüngt werden. Als Ergebnis sieht es dann aber sehr natürlich aus.

Spuntwände werden gebaut

fertig - nun kann die Landschaft angepaßt werden!

Oberflächen-Gestaltung

Als erstes wird nun Papier von den Böschungen des Bahndamms zum Untergrund geklebt. Damit werden die Übergänge hier etwas gerundet. Gleichfalls werden die zwangsläufig entstehenden Spalten zu den Spundwänden verschlossen.
Parallel dazu wurde bereits begonnen (die Klebungen müssen erst trocknen), die Landschaft der Kiesgrube zu gestalten. Da es keine große Höhenunterschiede zu überwinden gibt, wurde wieder die Knüllpapiermethode verwendet.

Bisher wurden nur die Papierknöllchen aufgeklebt, die Oberfläche fehlt noch

Nun kann der Bahnkörper bearbeitet werden:
Gleise Die Schienen sind nun verlegt - sie sind schön rostig. Man muss hinterher sehr sorgfältig die Schienen wieder reinigen, es gibt sonst sehr viel Kontaktprobleme.
Die Landschaft in der Kiesgrube wurde auch schon weiter gebaut: die Doppel-T-Träger sind auch rostig und auf dem Knüllpapier ist die Oberfläche entstanden.

Die Bahnsteige wurden wie die Spundwände mit in Doppel-T-Profil eingeschobenen Bohlen (Streichhölzer)gestaltet. Die Höhe überschreitet nur wenig die Gleishöhe, so dass alle Überhänge der Wagen wie z.B. Trittbretter ohne Probleme den Bahnsteig passieren können. Der Bohlenübergang zum Bahnsteig fehlt noch.


Im Hintergrund ist der obere Teil der Spundwand und die Ausfahrt der Lorenbahn von der Kiesgrube zu sehen.


Die Öberfläche ist nun so weit gestaltet, so dass die endgültige Gestaltung erfolgen kann. Dazu wurde die Oberfläche grob mit Farbe behandelt, das Besanden, Begrasen und Schottern läßt dann keine sichtbaren Lücken entstehen. Im rechten Bild sind auch die Vorbereitungen zum "Vollschütten" der Gleise mit Kies zu sehen. Proben ergaben, dass der freie Raum für die Radkränze sehr groß sein muss, da die Räder im Gleisbogen immer schief stehen. Als Basis wurde ein entsprechend angepasstes Stück Pappe eingeklebt, welches später dann mit Kies beschüttet wird. Der Raum für die Spurkränze der Räder bleiben so frei, was vorbeigeschüttet wird kann dann ja einfach wieder abgeschüttelt werden.
Die Lorenschienen liegen wirr zur Probe rum. Der Vorratsbehälter braucht auch noch eine Füllung. Der LKW ist ein Selbstbauprodukt (siehe Auto-Umbauten), er soll den Abraum zur anderen Seite der Kiesgrube schaffen.

in der Zwischenzeit ist nun alles besandet und geschottert. Im Bereich der beweglichen Teile der Weichen wurde nur vorsichtig geschottert (unverdünnter Weißleim und wenig Schotter). Und doch hatte sich ein Krümel unter die Schwelle zum Weichenantrieb verkrümelt und hinderte enorm (mit Schütteln des Moduls kam die Rettung)
Weiterhin wurden bereits Sägespäne zur Realisierung von Gras gestreut, zuvor jedoch schon die Position der Bäume bestimmt und die Stubben aufgeklebt
Hier nun ein paar Bilder vom diesem Stand:

    Das sieht nun schon ganz schön gut aus! (finde ich)

Die hellen Flecken sind die Sägespäne, die dann auch noch grün gepinselt werden.
Die Loren-Bahn ist sehr gut im Kies eingebettet.

So sieht der Lokführer wohl die Einfahrt! (noch fehlt das Grün)

Die beiden nächsten Bilder zeigen Details, Stubben im "Gras", Seilspannwerke, Gleisübergang usw.

Und nun ist auch schon Gras vorhanden; die Bäume sind nur mal so eingesteckt. Der Haltepunkt mit dem Werkgleis ist nun soweit fertig

Nun ist schon mal Betrieb auf dem Modul.


Die "Kö" wartet bereits auf den Nahgüterzug um den
beladenen Kieswagen anzuhängen - noch kann man aber
mit anderen Leuten schwatzen. Auf dem Durchgangsgleis
ist gerade der Triebwagen eingetroffen.

Das Ganze von der anderen Seite
Der Bagger hat Pause, da der Wagen voll ist.
Im Vordergrund befindet sich der Vorratsbehälter für Kies.
Die Schienen der Lorenbahn wurden auf dem Rand und
einem Stahlträger verlegt, so kann alles gut durchfallen -
ob das so dem Arbeitsschutz entspricht?

Auch der Selbstbau-Barkas) hat etwas Kies bekommen,
da wird wohl gerade was saniert!


Das Ganze noch einmal von oben und von der Einfahrt. Neben den Schienen links ist der Schäfer mit seinen Schafen in Aktion, rechts befindet sich die Kiesgrube - was der Mann da wohl macht?


In der Kiesgrube werden die Bösewichte zu sinnvoller, nutzbringender Arbeit eingesetzt, da müssen halt zwei Bewacher sein.

Den Bagger (siehe Umbau Bagger) hat die Firma nur mal für einen Tag
geborgt, er schafft den Abraum weg, ein LKW
transportiert ihn ein paar Meter und läd ihn dort
wieder ab.

Die Lorenbahn transportiert den Kies nach oben zum
Vorratsbehälter

Neu hinzugekommen zum bisher beschriebenen Aufbau sind Lampen zur Beleuchtung des Bahnsteiges, des Verladeplatzes und der Anzeigetafel. Die Lampen wurden entsprechend der Beschreibung gestaltet.

Dämmerung - alle Lampen sind schon an

Weichenantrieb
Baut man den Weichenantrieb unter die Platte, fehlt natürlich oben der Antrieb der Weichenlaterne. Das kann man mit wenigen Mitteln selbst gestalten. Ein Stück Büroklammer wird so gebogen, dass in der Mitte eine Öse senkrecht zur Achse entsteht.
Da die Weiche nicht verändert werden sollte, wurde lediglich zwischen den zwei für den offiziellen Antrieb vorgesehenen Nocken ein 1mm Loch gebohrt. Ein weiteres Stück entsprechend gebogene Büroklammer dient als Verbindung zwischen der Stellschwelle und der Weichenlaterne. Darüber kommt ein Kasten mit einem entsprechenden Ausschnitt und auf die herausragende Achse die Weichenlaterne. Die Weichenlaterne selbst wurde mit VISIO gezeichnet, gefaltet, geklebt und durch ein kleines Holzklötzchen innen verstärkt.
Ein Loch in der Bodenplatte und im Kasten sorgen für die Führung der Laternenachse. Man muss natürlich beachten, das die Funktion der Weiche nicht durch diese Konstruktion eingeschrenkt wird, was also durch eine zu kleine Öse durchaus passieren kann!


Elektrische Steuerung

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Auf dem Modul gibt es nun eine elektrisch bedienbare Weiche, abschaltbare Gleise und Licht in Häusern. Weiterhin sollen noch weitere Lampen zur Beleuchtung des Bahnsteiges und des Kiesverladeplatzes installiert werden.
Die Anordnung gestattet einen eigenen kleinen Bahnbetrieb auf dem Modul, allerdings nicht ganz, denn über die erste Weiche kommt man beim Rangieren nicht hinaus. Es bedarf also immer eines weiteren Moduls. Dieses Modul muss mit der gleichen Fahrspannung wie das Kies-Modul versorgt werden.
Weiterhin soll natürlich auch eine Steuerung der Module vom externen zentralen Bedienpult möglich sein, alles muss umschaltbar sein. Dann ist es aber auch notwendig, die Gleise und die Weiche von der Ferne aus schalten zu können, d.h. es werden mehrere Schaltstellen gebraucht.

Als Basis für die nun zu treffenden Festlegungen, sollte die Anordnung vom Prinzip dargestellt werden:

  • Bild1
    Das "Modul0" soll das Kiesmodul sein. Auf ihm sind 3 abschaltbare Gleisabschnitte (A1, A2, A3) und eine elektrisch bedienbare Weiche (die am rechten Modulrand) vorhanden.
    Das "Modul rechts" soll dem Modul0 zuschaltbar sein.
    Die Bezeichnung "N1/N2" soll andeuten das die Module sowohl von einem Nutzer N1 (zentrale Bedienung), als auch von einem Nutzer N2 (Bedienung vom Modul) gesteuert werden können.
  • Bild2 zeigt die Situation der Bedienung durch N1,
    Es wäre nun möglich einen Triebwagen von der zentralen Steuerung aus in den Abschnitt A2 fahren zu lassen und dort abzustellen.
  • Bild3 die Bedienung durch N2
    Eine kleine Rangierlok könnte nun die leeren und beladenen Kieswagen umsortieren.
Die Schaltelemente sollen ihren Zustand unabhängig vom Nutzer beibehalten, d.b. dass die Bedienung einer "Oder"-Funktion entsprechen muss, z.B. N1 oder N2 kann einen Gleisabschnitt ab- und anschalten und wenn der Nutzer gewechselt wird muss z.B. der abgeschaltete Zustand beibehalten werden, also sollte z.B. der Abschnitt A2 weiterhin abgeschaltet sein!
Ensprechend der allgemeinen Beschreibung zu den Schaltelementen werden für die Schaltung des Lichtes Flip-Flops und für die Elemente Ai und Weiche RS-Latch genutzt. Damit steht nun auch die Anzahl der Adressen fest:
3 Adressen für Licht (die zwei bekannten zentrale Adr. 5,6 und zusätzlich 7)
2 Adressen für die Weiche (18,19)
jeweils 2 Adressen für die abschaltbaren Gleise (20,21; 22,23; 24,25)
Die Umschaltung zwischen den Nutzern bedarf eines weiteren RS-Latch mit den Adressen 16,17.
Damit werden 10 Adressen zusätzlich 3 fürs Licht und eine reset-Adr gebraucht, d.b. dass ein weiterer De-Multiplexer eingesetzt werden muss, denn die Adressen 1 bis 15 des ersten De-Multiplexers sollen zentralen Aufgaben vorbehalten bleiben, also nur das Licht.

Es werden nun also 14 Leitungen auf der D-Sub25-Modul-Buchse gebraucht, da muss man schon gut zuordnen:
  • 1,2 und 3,4 : Fahrspannung
  • 24,25 : Masse
  • 21 + 5 : +12V
  • 9 : reset
  • 10,11,12 : 3 x Licht
  • 13,14 : (N1/N2) Umschaltung Nutzer
  • 7,8 : (k/g) Weiche
  • 15,16 : (aus/an) Abschaltgleis A1
  • 19,20 : (aus/an) Abschaltgleis A2
  • 23,6 : (aus/an) Abschaltgleis A3
  • 17,18 : Fahrspannung vom Modul zum Nachbarmodul
       

Zuordnung aus Sicht der SUB25-Buchse

Damit sind nahezu alle Leitungen auf dem D-Sub25-System belegt.
Sollte ein weiteres IC für weitere Adressen gebraucht werden, müssen diese über eine weitere Buchse oder ein Kabel auf die Schaltelemente-Platine geführt werden.

Das Modul erhält die Fahrspannung über den Systembus über Leitungen 1,2 und 3,4, diese wird zunächst auf den Polumschalter geführt und dann zur Schaltelemente-Platine. Von der Schaltelementeplatine wird die Fahrspannung auf die Gleise des Moduls und über die Stifte 17,18 der Modulbuchse an die freien Leitungen 17,18 vom Bus gelegt. Nach rechts muss die Verbindung zum nächsten Modul gesteckt werden. Eine Auswahl der Spannung zentral oder vom Modul gibt es nicht, da das Modul nicht von einem anderen Modul gesteuert werden soll.
Damit ergibt sich folgende prinzipielle Schaltung für die zentrale Leiterplatte:

Verändert wurde zur bisherigen Beschreibung die Versorgungsleitung für 12V, es fließt nun doch über diese Leitung ein größerer Strom. Der Leitungsquerschnitt wurde durch Zuschalten der Leitungen 5,6 vergrößert, deshalb die Leitungs-Brücken.

Und so sieht die zentrale Leiterplatte real aus (es fehlt noch das Buskabel):

Auf der Platine müssen nun aber viele Leitungen, insbesondere die Adressenleitungen, gezogen werden (die gelben sind die Adressen 16 bis 25; die roten die Adressen 1, 5, 6 und 7). Über die blaue Leitung wird der rechte De-Multiplexer vom ersten De-Multiplexer angewählt, sofern die oberen 4 Bits der Adresse die Werte 0001 haben. Die Leitungen können nicht als Leiterzug festgelegt werden, da die Zuordnung Adresse - Modulbuchse immer mal variieren kann.

Beim praktischen Test der gesamten Schaltung erwies sich die Realisierung des "reset" von der zentralen Leiterplatte (Adr.1 / Leitung 9) als nicht ausreichend.
Die Belastung des Ausgangs des Demultiplexers erwies sich durch die folgenden 8 Flip-Flop / Latch als zu groß, so dass die Steuerspannung unter 5V zusammen brach und keine Schalthandlung mehr ausgelöst wurde. Hinzu kommt, dass zwei folgende notwendige ODER-Dioden nochmals einen Spannungsabfall von 1,2V bewirken.
Als Lösung des Problems wird das Signal der Adr.1 mittels Relais entkoppelt, welches nun direkt 12V auf alle Schaltelemente legt.
Wird nur ein Schaltelement angesteuert (alle anderen Fälle), reicht die Spannung zum Schalten.

Als nächster Schritt kann nun die Schaltelemente-Platine entworfen werden. Fest liegt bereits die Anzahl der Schaltelemente:

  1. Umschaltung der Fahrspannung zentral - Modul
    es werden jeweils vom Modul und zentral eine Zuordnung zu N1 und N2 gebraucht (zwei Steuer-Signale).
    Geschaltet werden die zwei Leitungen der Fahrspannung, die dann der zentralen Leiterplatte über Leitungen 17,18 und dem Modul-Gleisen zugeführt werden
  2. Schaltung der Weiche
    Als Weichenantrieb wird ein Unterflur-Motorantrieb verwendet. Der Motor hat eigentlich nur zwei Anschlüsse, nach außen werden jedoch 3 Anschlüsse geführt, wovon 2 mittels Dioden eine Polung erhalten. Es wird eine Wechselspannung gebraucht, die von der Modulversorgung bereit gestellt werden soll.
    Es werden zwei Steuer-Leitungen gebraucht (Weiche gerade - krumm). Die Steuerung soll sowohl vom Modul als auch zentral erfolgen.
    Das Umschalten der Weiche kann auch mit Gleichspannung erfolgen. Dazu werden die beiden mit Dioden versehenen Eingänge zusammengeschaltet. Führt man nun die Spannung eines Polwendeschalters auf die nun verbleibenden zwei Anschlüsse, so wird nur durch Umschalten des Polwendeschalters die Weiche gestellt.
    ! Aber die Weiche muss einen Endlagenschalter haben, sie steht nun immer unter Spannung !
  3. 3 mal Abschaltung von Gleisabschnitten
    Die jeweilige Fahrspannung auf dem Modul wird über ein Relais dem abschaltbaren Gleis zugeführt (einpolig).
    Es werden zwei Steuer-Leitungen gebraucht (an- abgeschaltet). Die Steuerung soll sowohl vom Modul als auch zentral erfolgen.
  4. 3 mal Schaltung von Licht
    Licht wird nur zentral gesteuert, es soll jeweils in den anderen Zustand geschaltet werden, d.h. es wird eine Steuerleitung gebraucht.
Von dieser Plattine werden alle Elemente auf dem Modul über weitere Stecker angeschlossen.
Da Anzeige und Steuerung auf dem Modul exakt getrennt sind, werden neben der Modulbuchse 4 weitere Buchsen gebraucht:
  • Buchse für Bedienelemente
  • Buchse für Anzeigeelemente
  • Buchse zu den Geräten auf dem Modul
  • Buchse zum Modul-Fahrspannungsregler
Da die gesamte Bedienung und Anzeige immer ausschließlich auf den jeweiligen Blöcken erfolgt, werden einige Leitungen über die Schaltelemente-Platine nur durchgeleitet (vom Fahrregler zur Bedienung; vom Fahrregler zur Anzeige).
Damit ergibt sich folgender Plan:

Der nächste Schritt ist, die Schaltelemente zu definieren und zu konstruieren

Lichtschaltung
Dieser Teil wird bereits im Viertelmodul - Bahnübergang verwendet. Ein JK-Flip-Flop wird als "torgl"-Element geschaltet (J- und K-Eingang auf 1 gelegt). Geschaltet wird mit einem Signal bei ansteigender Takt-Flanke (Schalter einschalten).
Als reales Bauelement wird der IC 4027, ein JK-FF, genutzt.
Eine Erweiterung besteht im nachgeschalteten Verstärker, damit können dann mehrere weiße LED's parallel angesteuert werden.

(die Schaltung funktioniert unsicher, es wird deshalb insbesondere für L1 und L2 eine andere Lösung geben)

Weichensteuerung/Umschalter/Abschaltung
Bei diesem Schaltelement soll ein definierter Zustand eingestellt werden, der in der Folge gespeichert wird. Geschaltet wird mit zwei Signalen, die jeweils genau einen der möglichen Zustände bewirken.
Diese Art von Schaltelemente hat die Bezeichnung RS-Latch.
Realisieren läßt sich so ein Schaltelement aus negierenden Grundbausteinen, beispielsweise aus NAND's, beispielsweise mit einem IC 4011, auf dem bereits die 4 NAND's vorhanden sind (diese Schaltung wurde bereits in der grundlegenden Beschreibung der Schaltelemente vorgestellt):

    Da mit dem Aufbau dieses Latch doch etwas Aufwand verbunden ist, wurde nach einer anderen Lösung gesucht.
Da das JK-FF des IC's 4027 auch über R und S Eingänge verfügt, sollte es doch möglich sein, diesen IC auch als RS-Latch zu "dekradieren" - und es geht mit folgender Beschaltung:

    Die Eingänge J,K und Takt (C) werden auf Null gelegt. Damit an R und S immer ein definierter Zustand besteht (auch bei offenem Schalter vor den Dioden), werden diese Eingänge über "Pull-Down"-Widerstände ebenfalls auf Null gelegt. In den Zustand
Q = 1 gelangt man, wenn S = 1 und R = 0 gesetzt werden und
Q = 0, wenn S = 0 und R = 1.
Wird kein Schalter betätigt, also S = R = 0, wird der Zustand gespeichert!
Die Dioden links dienen als "ODER"-Schaltung, denn wenn z.B. der Eingang 1 auf 1 liegt und 3 auf 0, kann von 1 nach 3 auf Grund der Polarität von Diode an 3 kein Strom fließen, es gibt keinen Kurzschluss wie ohne Dioden. An S wird in diesem Fall eine 1 bereitgestellt.
Sicher wird das Innere des IC's nur noch teilweise genutzt, aber die äußere Beschaltung wird einfacher.

Das Relais im Anschluss sorgt für eine Potentialtrennung, somit kann nun alles geschaltet werden,

  • die Umschaltung der Fahrspannung,
  • das Abschalten der Fahrspannung an Gleisabschnitten und
  • das Schalten der Weiche mit Wechselspannung.
Die Leitungen 11 und 12 werden direkt an die Anzeige-LED's geführt.

Technische Realisierung der Schaltelemente-Platine

Der Aufbau der Schaltung erfolgte auf einer Universalleiterplatte. Der Stand zeigt die Realisierung der Schaltelemente, alle Verbindungen nach außen fehlen noch.

Anzeige/Bedienung vom Modul
Da die Anzeige der Zustände und die Bedienung zwar getrennt erfolgen, die Schalter haben keine Lampen und es gibt auch kein Gleisbildstellwerk, aber räumlich in einem Block angeordnet sind, können beide über eine(n) Buchse/Stecker geführt werden. Allerdings sind das nun 31 Leitungen, da reicht nicht der D-Sub25 Stecker. Welches Steckersystem schließlich benutzt wird, ist eigentlich beliebig, es soll ja nicht austauschbar sein, allerdings könnte das Testen etwas schwierig werden.

 

    Anzeige
Für die Anzeige wird eine modellhafte Anzeigetafel installiert. Die Darstellung ist etwa im Maßstab 1:1.
Die farbigen Punkte sind LED's, sie zeigen den Zustand an. Die roten LED's leuchten, wenn das Gleis abgeschaltet ist, die grünen signalisieren den Nutzer N1 (zentral), leuchten die gelben neben den grünen, dann ist Nutzer N2 (auf dem Modul) aktiv.
Die gelben LED's zeigen weiterhin die Stellung der Weiche an (unten Mitte - gerade), die eingestellte Fahrtrichtung (FrL/FrR) wird signalisiert und N2 leuchtet nur, wenn eine Umschaltung der Fahrtrichtung möglich ist.
N1 und N2 sind nicht untereinander verriegelt.


Anzeige
Zu beachten ist lediglich, dass 3 LED's mit der Masse vom Fahrregler versorgt werden, alle anderen mit der von der zentralen Versorgung.
Die Bezeichnung an den LED's auf der Tafel entfallen beim Modell.
    Bedienung
Die Bedienung vom Modul erfolgt durch Taster, die eine 1 (Leitung 17) auf R oder S eines Latch der Schaltelemente Platine legen.
Ausnahmen sind die Taster FrL und FrR, wie auch das Potentiometer, diese werden vom Fahrregler versorgt.

Realer Aufbau der Bedienung
Es gibt viele Möglichkeiten eine Bedienung zu realisieren, wie beispielsweise mit handelsüblichen Tasteranordnungen auf kleinen Pulten oder ein Gleisbildstellwerk. Weitere Varianten sind denkbar.
Aber angeregt durch Vilem, der auf seiner Anlage aus dem Überraschungsei ein E-Werk zur Steuerung seiner Anlage konstruiert hat, wollte ich ebenfalls etwas verborgen eine Steuerung für dieses Modul aufbauen.
Was fällt einem da so Alles ein - nun, das Folgende ist es schließlich geworden:
"Ein Rastplatz neben der Bahn!"

Wie man damit bedienen kann, ist nicht gleich sichtbar. Sichtbar aber ist mal schon die oben beschrieben Anzeige. Rechts und links gibt es nur Tische und Hocker zum Sitzen, die aber haben es in sich - besser unter sich!
Schaut man mal unter dieses Teil, wird vieles klarer:

Unter vielen Hockern (8mm Dübel) befinden sich in der zweiten Ebene Mikrotaster, die Hocker (Dübel) stehen auf den Tastern.
Das linke Bild zeigt die linke "Sitzgruppe". Die Zuordnung der Taster ist einleuchtend:

  • Oben und unten am Tisch jeweils 3 Taster für das An- und Abschalten der Gleisabschnitte (links A1),
  • rechts neben dem Tisch - Bedienung der Weiche (oben krumm, unten gerade),
  • links oben neben dem Tisch ist ein noch nicht belegter Schalter - könnte "reset" werden.
Der ganz linke Hocker ist kein Schalter, da kann man dann auch eine Modell-Figur raufsetzen.

Die rechte "Sitzgruppe" hat auch zwei Hocker (Lehnen-Hocker), die nicht zum Schalten sind aber hier hat auch noch der Tisch eine Funktion, er ist der Bedienknopf für den Fahrregler und natürlich sind die unteren beiden Hocker für das Schalten der Fahrtrichtung zuständig. Oben soll der Nutzer N1 oder N2 (links) ausgewählt werden.
Auch der Papierkorb an der Anzeige hat eine Funktion, hier soll ein Kurzschluss an den Gleisen angezeigt werden.

Und so sieht es dann fast komplett aus:

Im mittleren Teil befindet sich die zentrale Leiterplatte (etwa Mitte), die aus den Bussignalen die Signale für diesen Modul herausfiltert. Nach rechts gibt es das Buskabel zum nächsten Modul, nach unten die herausgefilterten Signale zur Schaltelementeplatine.
Über der Leiterplatte sind die Steuerungs- und Anzeigeelemente angordnet. Versorgt wird diese von der Schaltelementeplatine.
Im linken Teilbefindet sich die Schaltelementeplatine. Diese ist auf Grund der vielen Verbindungen (oben von zentraler Platine; links Steuersignale zu den Schaltelementen auf dem Modul; unten Aus- und Eingang von der Steuerung und Anzeige; rechts Anschluß des internen Fahrreglers) mit unübersichtlich vielen Leitungen überzogen. Hier noch eine Vergrößerung dieser Platine:

(die Platte ist hier um 90 Grad gedreht; man kann nur hoffen, dass hier kein Fehler auftritt; im nächsten Modul wird hier eine spezielle Leiterplatte genutzt, die alle möglichen festen Verbindungen als Leiterzug festlegt (siehe Kinderland1))

Im mittleren Teil soll noch der Fahrregler Platz finden
Rechts gibt es bis auf den Weichenantrieb keine weitere Elemente.

Interner Fahrregler

Als Fahrregler wurde der unter " Schaltungen Fahrregler " beschriebene Regler verwendet.
Unter Regler Schaltung werden in der eben genannten Regler-Schaltung die Anschlussstifte für die Stecker/ Buchse durch z.B. gekennzeichnet.
Im Folgenden ist das Bild der Belegung der Buchse der Regler-Platiene dargestellt:

Probleme und Lösungen

Es soll noch auf eine Änderung hingewiesen werden, der Weichenantrieb wurde nicht wie bisher gezeigt geschaltet. Es geht zwar mit den 12V vom Bus, bringt aber so viele Spitzen, dass die Flip-Flops teilweise umschalten. Es wurde eine Extraspannung erzeugt. Das geht, da ja ohnehin für den Regler eine Spannung gebraucht wird, also ein Trafo und da sollte dann auch 12V (oder so etwa) noch vorhanden sein.
Hier die Schaltung:

  Weitere Schaltungen zur Weichensteuerung findet man unter Weichensteuerung

Reset-Schaltung
Es gibt mit dem Reset der vielen Schaltelemente Probleme. Die Lösung dazu findet man unter RESET.

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