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Prinzip zur Messung des Stromverbrauch digital gesteuerter Lokomotiven
Wieviel Strom ziehen die Lokomotiven ?
Wie viele Loks können mit einem Booster versorgt werden ?
Angaben der Hersteller zu ihren Fahrzeugen gibt es praktisch nicht, allenfalls wird ein bestimmter Transformator empfohlen oder mitgeteilt, wie viele Lokomotiven an einem Trafo betrieben werden können. Spätestens wenn ein Booster wegen Überstrom abgeschaltet hat, kommt die Frage auf:
- Welche Lok hat das "Faß zum Überlaufen gebracht" ?
- Wieviel Betrieb geht in einem Stromkreis ?
- Wie kann ich Überlast verhindern ?
Alles kein Problem, wenn man die Stromaufnahme der einzelnen Fahrzeuge kennt.
Bei Gleichstrombetrieb ist die Messung der Stromaufnahme am einfachsten. Das geht mit jedem preiswerten Multimeter oder mit einem entsprechenden Drehspulmessgerät im Ampere-Messbereich.
Bei Wechselstrombetrieb ist die Hürde etwas höher. Man muß ein Messgerät haben, das auch Wechselstrom messen kann. Die einfachen Multimter oder Zeigerinstrumente können das für 50 Hertz Wechselstrom schon in den unteren Preiskategorien um ca 30 bis 40 Euro.
Schwierig wird die Strommessung bei Digitalbetrieb. Hierzu wäre ein True RMS Messgerät erfoderlich, das den modulierten Digitalstrom messen kann - und das geht ins Geld deutlich oberhalb 100 Euro. Es ist aber auch möglich, die Stromaufnahme einer Lokomotive indirekt mit einfachen Messgeräten zu messen.
Hier das Prinzip:
In meinem Fall waren die erfoderlichen Komponenten aus Zugpackungen vorhanden. Am besten eignet sich ohnehin die Konfiguration mit dem Trafo 66181, der 18 VDC abgibt. Gleichstrom Messen ist am einfachsten, bezogen auf die Anforderungen an ein Messgerät. In der Zuleitung zum Anschlussmodul wird einfach eine Leitung aufgetrennt und das Messgerät zwischengeschaltet. Alle anderen Komponenten können unverändert benutzt werden.
Der Messaufbau:
Die prinzipielle Vorgehensweise ist:
- Messen der Stromaufnahme des Steuergerätes ohne Lokomotive auf dem Gleis
- Messen der Stromaufnahme mit Lokomotive, bei Interesse in den verschieden Betriebszuständen
- ohne Licht, ohne Sound, ohne Fahrt; diest ist der Ruhestrom des Dekoders einer abgestellten Lok
- mit Licht, ohne Fahrt
- mit Licht und Sound, ohne Fahrt
- mit Licht und Sound in (Leer-)Fahrt
- mit Licht und Sound unter Last
Am interessantesten sind für mich:
- Stromaufnahme abgestellt, d.h. ohne Licht und Sound
- Stromaufnahme mit Licht und Sound in Fahrt und unter Last
Was bedeutet "unter Last" ?
Die Zuglast in Pond = p (oder einfach in Gramm) ist am grössten beim Anfahren unter Last. Den Betrag habe ich experimentell für den schwersten Zug ermittelt, in diesem Fall ein Personenzug aus Umbauwagen mit Licht - d.h. Radschleifer zur Stromaufnahme, die für zusätzlichen Widerstand zum normalen Rollwiderstand sorgen. Ergeben hat sich ein Wert von 200p, der nun für alle Lokomotiven als maximale Last angenommen wurde.
Hier der Aufbau zur Zuglastermittlung:
Über eine Umlenkvorrichtung hängt ein Gewicht (Schrauben im Kunststoffeimerchen) am Zughaken:
Zur maximalen Lastermittlung wird der schwerste Zug angehangen uns so lange der Behälter mit Schrauben oder ähnlichem gefüllt, bis der Zug sich in Bewegung setzt. Sicherheitshalber noch 20 bis 30 p drauftun - so ergaben sich hier die 200p.
Bei der Messung der Stromaufnahme unter Last muss nun die Lok dieses Gewicht hochziehen. Dabei wird der größte Ausschlag des Instruments bzw. der höchste Wert am Digitalmultimeter abgelesen.
Die Stromaufnahme ist dann:
Imax = größter abgelesener Strom - Stromaufnahme des Steuergerätes
( in diesem Fall 72mA )
Für die vorhandenen Lokomotiven habe ich die Werte in einer Tabelle zusammengetragen, wobei von den tatsächlichen Messwerten immer die 0,072A bzw. 72mA des Eigenverbrauchs der mobile station abgezogen wurden.
In der Tablle stehen also die tatsächlichen Strombedarfe der Lokomotiven in ihren verschiedenen Betriebszuständen.
Somit kann ich sicher abschätzen, wieviel Betrieb ich den Stromkreisen - für meine verwendeten Booster 3,5A Versorgungsleistung - zumuten kann, ohne ungewollte Abschaltung durch die elektronischen Sicherungen zu provozieren.
Ein besonderes Augenmerk gilt nun den größeren Verbrauchern im Bereich 0,5 bis 1,1 Ampere. Drei davon in einem meiner Stromkreise fahrend und zwei Lokomotiven abgestellt bzw. in Warteposition mit Licht und Sound sind das Maximum - mehr geht dann nicht !
Hier bewahrheitet sich auch die Maxime: Digitalstrom nur für die Lokomotiven verwenden!
Weichen- und Signalantriebe sind daher über Dekoder immer mit 16 VAC zu versorgen, dafür nicht den wertvollen Digitalstrom verwenden.
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Programmiergleis universell versorgen
Schluss mit provisorischen Lokomotiv Programmierungen
Je mehr Lokomotiven und Fahzeugumbauten, desto mehr Programmierungen!
Es geht zur Not auch ganz primitiv: ein Stück Gleis an die Programmierleitungen anschliessen und auf geht's. Aber dann kommen immer wieder die Fragen: wohin mit dem Gleis? Wo sind die passenden Kabel?
Wer digital fährt, sollte diesem Bereich etwas mehr Fürsorge widmen.
Wenn man das Thema schon gründlich anfasst, dann sollte man überlegen, welche Anforderungen bedient werden müssen:
- vollkommene Trennung von der restlichen Anlagenversorgung !!!
- einfaches Umschalten von Fahrbetrieb nach Programmierung
- alternatives Programmiergerät anschliessbar
- Rollenprüfstand anschliessbar
- Anzeige des Schaltzustandes
Programmiergleis als Bestandteil der Modellbahnanlage
Das Programmiergleis sollte möglichst am Rand der Anlage liegen, um gute Zugänglichkeit zum jeweilgen Fahrzeug zu haben. In meinem Fall ist es das Ausziehgleis vom Lokschuppenbereich. Es ist das vorderste Gleis zum Anlagenrand.
Die Einbindung dieses Gleises in den Normalbetreib bestimmt die Voraussetzungen für die Umschaltung. In meinem Fall ist das Programmiergleis unterteilt in Brems- und Haltebereich, um automatische Einfahrten von Loks in das Ausziehgleis zu ermöglichen, entweder von der Einfahrt des Güterbahnhofs oder als Ausfahrt aus Bekohlung und Lokschuppengleise.
Hier die prinzipielle Beschaltung des Programmiergleises:
Umschaltvorrichtung für Programmiergleis mit Zustandsanzeige
Die Beschaltung des Programmiergleises ist reine Verdrahtungsangelegenheit und nichts besonders, abgesehn davon das man in meinem Fall einen Kippschalter 4x Ein/Ein ( 4x Um ) benötig. Schalter 3x Ein/Ein war mir als lieferbar bekannt, aber glücklicherweise gibt es auch 4X Ein/Ein (Conrad Elektronik). Das erspart eine Relais-Folgeschaltung.
Die Polung der LED ist unkritisch, da sie mit Wechselspannung betrieben werden. Bei einer Halbwelle leuchten sie in jedem Fall! Der Widerstand 150 Ohm kann streng genommen entfallen - er dient einfach nur als "Draht" im fliegenden Aufbau hinter den Kippschaltern.
Die Schaltung im Detail:
Aufbau der Umschalteinrichtung für die Lokomotiv-Progarmmierung
Verdrahtet ist die Umschaltung direkt hinter der Montageplatte. Die Schnittstelle zur Anlage ist eine von hinten angeschraubte Lüsterklemmenreihe. Dadurch kann man die Schaltung komplett auf dem Basteltisch aufbauen (und testen) und sie dann in der Nähe des Programmiergleises an dem Anlagenrahmen befestigen.
Die Grösse der Montageplatte ist unwesentlich. Sie muss nur alle Komponenten so aufnehmen können, dass eine einfache Bedienung möglich ist. In meinem Fall lag da noch ein Alu-Rest herum, der lediglich die Aussenmaße bestimmte. Die Buchsen für die Einspeisung der Programmierspannungen waren nebst Stecker ebenfalls noch vorhanden. Streng genommen muss man nicht auf eine verpolsichere Verbindung achten, da alle Programmierspannungen vollkommen voneinander getrennt sind.
Hier das Layout der Montageplatte.
Bedienplatte für Programmiergleis-Umschaltung
Die Polklemmen dienen zum Anschluss des Rollenprüfstand.
Fazit zur Umschalteinrichtung des Programmiergleises
Das Teil hat sich schlichtweg bewährt. Vorbei ist die Zeit der Provisorien. Sehr sinnvoll war bisher auch die Möglichkeit, zwischen IB-Programmierung und MFX-Programmierung umschalten zu können: einige Loks mit original MFX-Dekoder lassen sich in den wesentlichen Funktionen so am einfachsten einstellen.
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Planung einer Spur1 - Anlage
Die Planung orientierte sich am vorhandenen Raum:
Es stand ein ausgebauter Dachgeschossraum zur Verfügung, wobei der Flurbereich durch eine Trockenbauwand vom eigentlichen Modellbahnraum getrennt war. Es stand ein ausgebauter Dachgeschossraum zur Verfügung, wobei der Flurbereich durch eine Trockenbauwand vom eigentlichen Modellbahnraum getrennt war. Im Bereich des kleinen Flures, in dem sich auch der Treppenaufgang befindet, war Platz für eine Abstellgruppe.
Der Raum ist beheizt und bietet mit Ausnahme eines zu berücksichtigenden Schornsteins ideale Umgebungsbedingungen. Aus früherer Nutzung als Jugendzimmer ist ein großes Dachfenster vorhanden.
Anlagenthema:
zweigleisige Hauptbahn mit kleinem BW und Güterbahnhof in Epoche III
Zielsetzung: Automatisch fahren und manuell rangieren
Es soll ein automatischer Zugbetrieb auf einer zweigleisigen Ringstrecke unter Einbeziehung des Bahnhofs möglich sein. Bei zwei Streckenblöcken je Richtung beträgt die Kapazität maximal 6 Züge, da ein Block auf der Strecke oder eines der drei Bahnhofsgleise im Durchfahrbereich frei bleiben muss. Ansonsten wäre alles blockiert.
Ausserdem ist ein Abstellbereich für 3 Züge im Vorraum vorgesehen, in dessen Zufahrt auch ein Industriegleis liegt. Dieses ist mittlerweile als Gleis für einen kleinen Tankbereich für die Diesellokomotiven umgewidmet.
Vom Bahnhof aus ist Ein- und Ausfahrt in einen kleinen Güterbahnhof möglich, in dessen Bereich sich auch ein Lokschuppen nebst Abstellgleise befindet. In diesem Anlagenteil soll überwiegend manuell gefahren werden können, wobei Einfahrt und Ausfahrt in den automatisch ablaufenden Betriebsbereich möglich sein sollen.
Alle befahrbaren Gleise zusammengerechnet ergibt sich eine Streckenlänge von 75,6 Meter - mehr geht auf dieser Fläche nicht.
Modellbahnplanung mit CorelDraw
Die Planung erfolgte komplett mit CorelDraw, das als OEM-Version 11 für ca 10,- Euro erhältlich war [ CONRAD ].
Eine Beschreibung der Vorgehensweise findet ihr hier (link folgt).
Alternativ-Programm, falls CorelDraw nicht zur Verfügung steht: LibreOffice
LibreOffice ist ein OpenSource-Programm, mit dem man CorelDraw-Dateien bearbeiten kann. Im Modus "Draw" sind zumindest Gleispläne mit Hilfe der Elemente aus dem u.a. Musterblatt zu erstellen. Die Elemente können beliebig kopiert, gedreht und zu Gleisplänen zusammengefügt werden.
In CorelDraw lassen sich zudem beliebig viele Ebenen darstellen und für die unterschiedlichen Aufgaben einsetzen. Für die Gleis-Elemente macht man sich am besten ein Musterblatt im Massstab 1:20, eine Muster-Datei steht im Download-Bereich zur Verfügung.
In der folgenden Ansicht sind die Ebenen Gleisplan, Strasse und Signale eingeblendet:
Auf diese Weise lassen sich später auch z.B. Verdrahtung, Entkuppler oder Beleuchtungen separat planen - exakt passend zur Anlagen-Geometrie! Vorteil: aboslute klare Übersicht über die jeweils interessierenden Details.
Eine der Ebenen in CorelDRAW ist die Rahmenkonstruktion. Alle anderen Ebenen sind hier ausgeblendet:
Im folgenden Beispiel ist unter der Ebene Rahmen die Ebene Strasse eingeblendet, d.h. sichtbar geschaltet. So kann man Plandifferenzen leicht feststellen. In diesem Fall passt der Strassenverlauf noch nicht zum Anlagenrahmen und müsste durch Vorsteckbretter getragen werden:
Insgesamt hat sich die Vorgehensweise sehr bewährt, wobei die Planung mit einem CAD-Programm vielleicht etwas hochgestochen ist.
Der Vorteil ist jedoch, dass aus den Planunterlagen direkt in den Rahmenbau eingestiegen werden kann - und zwar millimetergenau!
Dennoch war diese Planung nicht der erste Schritt: zunächst wurde die Gleisgeometrie mit allen Funktionen in WinDigital programmiert und auch simuliert. Die Übertragung des Ergebnisses auf das Märklin Spur1 Gleissystem war dann der 2. Schritt.
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Spur1 - Anlage: automatisch Fahren und manuell Rangieren
Hier berichte ich über den Aufbau und Betrieb einer stationären Spur1-Anlage
Ziel:
Viel Fahr- und Rangierbetrieb auf 22m²
Anlagenthema:
Kleiner Bahnhof an zweigleisiger Hauptstrecke mit abgesetztem Güterbereich und Lokbehandlung; Abzweig zu einer kleinen Abstellgruppe (Schattenbahnhof) und Dieseltankstelle
Vorbildzeitraum:
Epoche III, Dampf ( überwiegend ) und Diesel ( vereinzelt )
Ausgestaltung:
Obwohl für die Modellbahn das ganze Dachgeschoss eines Einfamilienhauses zu Verfügung steht, allerdings etwas eingeschränkt durch Treppenaufgang, WC im Vorraum und den Schornstein, kann man in Spur1 auf der verbleibenden Fläche keine umfangreichen Landschaften abbilden.
Um mehrere Züge automatisch fahren lassen zu können fiel die Wahl vom Prinzip her auf ein zweigleisiges Oval. Das sieht in der Zeichnung etwas sehr stark nach "Spielbahn" aus und es gibt sicherlich vorbildgerechtere Gleisanlagen, aber wenn man sich auf das Geschehen im Bahnhof konzenztriert und die Strecke als notwendiges Übel ansieht, kann man mit der gefundenen Lösung doch zufrieden sein.
Sehr angenehm im Betrieb durch eine Person ist die Möglichkeit, manuell zu Rangieren und den Betrieb auf der Strecke laufen zu lassen. Mit dem PC als Steuerkomponente und der Traincontroller Software sind den Betriebsabläufen kaum Grenzen gesetzt.
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Umbau BR 38 1803
Umbau einer "alten" BR 38 zum Digitalmodell.
Wegen der verschiedenen Inhaltsformate ist dies eine Archivdatei mit folgendem Inhalt:
Alle Dateien virenfrei.
... hier geht's zum Download