Der Einstieg in den digitalen Eisenbahnbetrieb
-- Teil 3 --

Inhaltsverzeichnis -- Der Decoder -- Der Stromanschluss -- Die Stromkreise -- Die Gleiswippe -- Die Rückmeldung

Der Decoder Folgende Arten von Decodern gibt es: Die Lokdecoder: Die Schaltdecoder: Befassen wir uns zuerst mit dem Lokdecoder. Lokdecoder Die Lokdecoder werden in Lokomotiven eingebaut. Sie steuern den Fahrzeugmotor und auch Funktionen, wie z.B. Licht oder Sound. Hauptaufgabe des Lokdecoders ist die Regelung der Geschwindigkeit und die Bestimmung der Fahrtrichtung der digitalen Lok. Decoder neuerer Bauart beherrschen zusätzlich z.B. auch eine Lastregelung. Mit einer Lastregelung fährt die Lok bergauf oder bergab fast genauso schnell wie auf der Ebene, ohne das nachregelt werden muss. Der Lokdecoder kann auch das Licht einschalten und ausschalten. Die Lokbeleuchtung kann ferner fahrtrichtungsabhängig gesteuert werden. Das weiße Licht leuchtet dann nur nach vorne und hinten (in Fahrtrichtung gesehen) ist es ausgeschaltet. In der anderen Fahrtrichtung dann umgekehrt. Die neusten Decoder bieten neben der Lastregelung auch noch eine Einstellung für Beschleunigung und Verzögerung. Die Lok fährt dann nicht sofort mit voller Geschwindigkeit los, wenn der Fahrregel auf "Fahrt" gedreht wird, sondern beschleunigt - wie beim echten Fahrbetrieb - sanft auf die eingestellte Geschwindigkeit. Die Beschleunigung auf die angestrebte Geschwindigkeit kann am Decoder eingestellt werden. Auch das Bremsen erfolgt auf die selbe Weise. Zusätzlich zum Fahrbetrieb können Zusatzfunktionen, wie Lokpfeife, Beleuchtung etc (soweit die Lok dies anbietet), geschaltet werden (siehe auch Kapitel "Zusatzgeräte"). Es würde hier zu weit führen, wenn wir alle möglichen Eigenschaften der Lokdecoder hier beschreiben würden, zumal diese von Lokdecoder zu Lokdecoder unterschiedlich sein können. Beispiele für die Funktionsvielfalt bei Lokdecodern: - Raucherzeugung bei Dampfloks - Lokhupe - Telex-Kupplung bei Rangierloks (zum Kuppeln und Abkuppeln) - Fahrgeräusche (Sounddecoder) - Rangiergeschwindigkeit - Lastregelung Die Möglichkeiten sind vielfältig. Nur mit einem Lokdecoder gelangt man somit zum digitalen Fahrspaß. Wie wir wissen, entnimmt der Lokdecoder seine Informationen aus dem Digitalstrom der vom Gleis kommt. Das Digitalsignal beinhaltet alle Funktionen, die eine Lokomotive zum Fahrbetrieb benötigt. Ein Lokdecoder ist also ein elektronischer Baustein, der das Digitalsignal, das von einer Digitalzentrale über die Schiene ausgesendet wird, decodiert und dem Fahrzeug, in das er eingebaut worden ist sagt, was es zu tun hat. Der Einbau eines Lokdecoders ist grundsätzlich bei Loks möglich. Auch alte Lokomotiven können umgerüstet werden. Allerdings sind hier bestimmte Regeln beim Einbau zu beachten. Ferner muss der Lokdecoder zum Motor passen. Lokdecoder gibt es in den unterschiedlichsten Ausführungen und Größen. Beim Einsatz eines Lokdecoders zur Nachrüstung älterer Loks ist folgendes zu beachten: Der Allstrommotor - Wechselstrommotor: Dieser ist bei Lokmodellen von Märklin oder HAG in der 3-Leiter Wechselstromtechnik zu finden. Der Motor besitzt Trommel- oder Scheibenkollektoren. Bei einer Nachrüstung können deshalb nur Lokdecoder gewählt werden, die auch sog. Allstrommotoren ansteuern können. Der Gleichstrommotor: Diesen Motor zeichnen Permanentmagnete aus, welche ein ständiges Magnetfeld, unabhängig von der anliegenden Betriebsspannung, erzeugen. Durch einen Wechsel der beiden (Gleichspannungs-) Potentiale in den Fahrschienen erzeugt man eine Änderung der Drehrichtung. Bei fast allen Zweileitersystemen findet man diese Motortypen (Trix, Fleischmann etc). Von den vielen Herstellern werden hierfür zahlreiche Decoder, in alle gängigen Baugrößen, angeboten. Der Glockenankermotor Im Grunde genommen handelt es sich um einen Gleichstrommotor. Nur hat man als Optimierung der Arbeitsleistung auf den Eisenkern der Ankerwicklungen verzichtet. Stattdessen kommt Kunststoff zum Einsatz und man spricht daher auch von "eisenlosen" Glockenankermotoren. Zur Ansteuerung benötigen diese Motoren aber eine besondere Regelung. Auch hierfür gibt es geeignete Lokdecoder. Nun müssen allerdings Lokdecoder programmiert bzw. angesprochen werden. Man spricht auch vom auslesen. Um dies sinnvoll zu bewerkstelligen ist der Bau eines eigenen Programmiergleises sinnvoll. Manche Digitalzentralen haben dazu einen eigenen "Programmiergleisausgang", andere hingegen haben nur einen allgemeinen Gleisausgang, der im Programmiermodus automatisch zum Programmiergleisausgang wird. Wenn ein separater Programmiergleisausgang vorhanden ist, wird das Programmiergleis (ist ein normales Gleis, das aber getrennt von der Anlage ist) an diesen Anschluss angeschlossen. Wenn nur ein allgemeiner Gleisausgang vorhanden ist, würden alle auf dem Gleis stehenden Lokomotiven (alle Lokdecoder) auf den gleichen Wert programmiert werden. Dies ist natürlich nicht sinnvoll. Deshalb gibt es hier folgende Möglichkeiten: - Beim Programmieren jeweils alle Lokmodelle (= Lokdecoder), die nicht programmiert werden sollen, von der Anlage entfernen. - Ein gesondertes Programmiergleis anlegen und die Kabelanschlüsse an der Zentrale jeweils umstecken oder über einen Schalter/Relais die Digitalspannung zwischen Anlage und Programmiergleis umschalten. - Ein Gleis auf der Anlage als Programmiergleis benutzen (eigene Stromeinspeisung und allpolig gegen die restliche Anlage isoliert) und den restliche Teil der Anlage während des Programmiervorganges stromlos schalten. Hersteller von Decodern sind u.a. : - Fa. Kühn --------- http://www.kuehn-digital.de - Fa. Lenz --------- http://www.digital-plus.de - Fa. Tams --------- http://www.tams-online.de - Fa. Uhlenbrock --- http://www.uhlenbrock.de - Fa. Zimo --------- http://www.zimo.at Im Gegensatz zu den Lokdecodern dienen die Schaltdecoder zum digitalen Schalten von Magnetartikeln, Lichtsignalen und Beleuchtungen. Aber nicht nur zum Schalten, sondern auch zum automatischen Steuern der Modellbahnanlage gibt es Schaltdecoder, die dann z.B. den Namen Rückmelder tragen. Zum Thema Schaltdecoder gibt es unter dem Thema "Keyboard" noch weitere Aussagen.

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Stromanschluss Ein wichtiges Detail bei der Herstellung einer digitalen Modelleisenbahn ist der Bereich zwischen Zentralstation und Gleis - also der Bereich wo der Digital-Strom in Gleis gebracht wird. Alle Modellbahnhersteller haben in Ihrem Gleissortiment sog. Anschlussgleise. Es gibt aber auch Anschlussklemmen, mit denen die jeweiligen Schienen mit Strom und digitaler Information versorgt werden können. Diese Anschlussklemmen sind an der Unterseite der Gleise anzuklipsen. Die Klemmen drücken dann gegen die Gleisprofile. Beim M-Gleis von Märklin ist dieses Verfahren allerdings nicht möglich. Bei den Anschlussgleisen ist aber folgendes zu beachten: Werden Anschlussgleise genommen, die bisher eine analoge Modellbahnanlage versorgt haben, so ist darauf zu achten, dass der Entstörkondensator, fast bei allen Anschlussgleisen vorhanden, entfernt wird. Im Digitalbetrieb kann dieser Kondensator sonst zu Problemen führen. Für geschickte Bastler besteht auch die Möglichkeit die Anschlussdrähte an die Schienen anzulöten. Dazu ist aber ein wenig Erfahrung in der Löttechnik erforderlich. Hinweis: Wenn Stromversorgungskabel angelötet werden, so sollten einzelne Litzendrähte verwendet werden. - keine mehrpoligen Kabel - .      Vergrößern -- Bild anklicken

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Stromkreise Während beim Analogbetrieb für jedes Gleis, auf dem eine Zug unabhängig abgestellt werden soll, eine elektrische Trennung des gewünschten Abschnittes (Isolation) mit zusätzlicher Stromeinspeisung erforderlich ist, wird im Digitalbetrieb grundsätzlich nur eine einzige Stromeinspeisung erforderlich. Da aber bei größeren Anlagen immer wieder Leistungsverluste auftreten (durch Schienenprofile, Schienenverbinder etc.) kommt man hier auch nicht ohne öftere Stromeinspeisung (Bildung von Gleisabschnitten) aus. Im nachfolgenden Bild wurde eine digitale Schaltung mit zwei Stromkreisen dargestellt. Vergrößern -- Bild anklicken Aus dem Bild ist zu ersehen, dass ein zusätzlicher Trafo und ein zusätzlicher Booster erforderlich sind, um den zweiten Gleisabschnitt mit Strom und digitaler Information zu versorgen. Es wird aber keine zusätzliche Zentralstation erforderlich. Wichtig ist, dass die jeweiligen Gleisabschnitte (oder auch Stromkreise) physikalisch ordentlich getrennt werden. Eine zusätzliche Zentralstation wird nicht benötigt, da weiterhin alle digitalen Informationen von bzw. zur Zentralstation gegeben werden. Ein Booster-Bus ist allerdings erforderlich. Um mehrere Stromkreise zu bilden müssen, wie oben erwähnt, die jeweiligen Stromkreise untereinander ordentlich physikalisch getrennt werden. Nun wie wird dies bewerkstelligt. Am einfachsten und am sichersten sind die im Handel erhältlichen Isolierschienenverbinder. Dabei handelt es sich um Plastikartikel, die den metallenen Schienenverbindern ähnlich sind. Verfahren wird so: 1. Der am Gleis befestigte Metallschienenverbinder wird mit einer Zange abgezogen werden. 2. An dieser Stelle wird dann der "Plastikgleisverbinder" aufgebracht bzw. aufgeschoben. Insgesamt werden somit in einem Stromkreis mind. 4 Plastikgleisverbinder benötigt. Nach Abschluss dieser Maßnahme ist der Stromkreis vollständig physikalisch getrennt.

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Die Gleiswippe Es tritt im Forum immer wieder die Frage auf, kann eine zweite Zentralstation statt eines Boosters an einen zweiten Gleisabschnitt angeschlossen werden? Vom Prinzip her geht dies. Eine zweite Zentralstation wird jedoch der "normale" Modellbahner nicht benötigen. Da mit einer Zentralstation alle Loks auf der Anlage gesteuert werden können, egal wie groß diese auch ist. Man benötigt hier dann lediglich zusätzliche Booster. Aber vielleicht ist die Anlage so groß oder verwinkelt, dass nicht alle Bereiche einsehen können, oder es existiert eine zweite Zentralstation, weil sie günstig bei EBay ersteigert werden konnte. Oder der Opa hat dem Enkel eine Anfangspackung geschenkt und was nun mit der zweiten Zentralstation machen? Es gibt nun die Möglichkeit, die Anlage in zwei Stromkreise aufzuteilen. Jeder Stromkreis wird dann mit einer eigenen Zentralstation betrieben. Das Problem ist nun. Eine Lok auf dem Stromkreis 1, kann nicht so ohne weiteres in den Stromkreis 2 einfahren, da hier ja eine andere Zentralstation das "Sagen" hat. Werden beide Gleisabschnitte entsprechend dem nachfolgenden Bild geschaltet, so fährt die Lok vom ersten Gleisabschnitt in den zweiten Gleisabschnitt ohne stehen zu bleiben. Der "Lokdecoder" kennt seinen letzten Befehl und führt ihn aus, egal auf welchem Stromkreis sich die Lok befindet. Vergrößern -- Bild anklicken Die Lok fährt also weiter. Ein Steuern mit der Zentraleinheit aus Gleisabschnitt 1 ist allerdings nun nicht mehr möglich. Wir befinden uns ja im zweiten Gleisabschnitt. Es kann zwar ein Befehl in die Zentralstation 1 eingegeben werden. Dieser Befehl kann aber erst umgesetzt werden, wenn die Lok sich wieder im Gleisabschnitt 1 befindet. Natürlich könnte jetzt die Zentraleinheit 2 des Gleisabschnittes 2 die Lok übernehmen. Wenn allerdings im Gleisabschnitt 2 ein Problem auftritt (z.B. Zugzusammenstoß) so ist schnelles Handeln angesagt. Da kann es dann sehr schnell zu einer Überforderung des Modellbahners kommen, da dieser dann an die zweite Zentralstation gehen muss, dort die richtige Lok-Nr eingeben und die nötigen Fahrbefehle geben muss. Und das auch noch sehr schnell. Die Stopp-Taste zu drücken funktioniert auch nur in dem Abschnitt, der von der jeweiligen Zentralstation kontrolliert wird. Die Abschaltung der Loks auf der gesamten Anlage funktioniert also nicht. Also so einfach ist das mit den zwei Zentralstationen nicht. Es kann aber noch ein anderes Problem auftreten. Die Signale der Zentralstationen können gegeneinander arbeiten, da sie nicht gleichgeschaltet sind. Bei einem Kurzschluss durch einen Lokschleifer beim Überfahren der beiden Stromkreise kann es hier schon mal ordentlich funken. Für solche Fälle gibt es deshalb sog. Gleiswippen, die verhindern, dass der Schleifer einer Lok beide Stromkreise gleichzeitig berührt. Was ist nun eine Gleiswippe und welche Aufgabe hat sie? Sehen wir uns mal das nachfolgende Bild an: Vergrößern -- Bild anklicken Die Farben blau und grün symbolisieren die beiden voneinander isolierten Stromkreise. Mit roter Farbe ist die Gleiswippe dargestellt. Der Schleifer der Lok hat die Farbe des jeweiligen Stromkreises, mit dem er in Kontakt ist. Die Lok fährt und der Schleifer kommt von rechts an die Wippe heran und fährt auf die Gleiswippe. Dabei hat er beim Überfahren der Gleiswippe kurzzeitig keinen Kontakt. Da die Lok aber in Fahrt ist, kann sie diesen kurzen Moment überwinden, bis der Schleifer auf den anderen Stromkreis kippt. Durch eine Gleiswippe können somit Kurzschlüsse vermieden werden, die beim Einsatz von zwei Zentralstationen auftreten können. Eine Gleiswippe muss auch dann eingesetzt werden, wenn Analog- und Digitalbetrieb gemeinsam auf der Anlage betrieben werden sollen. Es darf hier zu keinem Zeitpunkt auftreten, dass die unterschiedlichen Stromkreise, wenn auch nur kurz, miteinander verbunden werden. Einzig die Massen (braune Buchsen) sind verbunden. Züge mit mehreren Schleifern (z.B. Wagenbeleuchtung) dürfen solche Trennstellen nicht überfahren. Steht ein Schleifer auf dem einen Stromkreis und der zweite auf dem anderen Stromkreis (dazwischen die Trennstelle), ist ein Kurzschluss unvermeidlich und damit geht in den meisten Fällen die Zentralstation in den Digitalhimmel. Also liebe Modellbahnfreunde aufgepasst mit gleichzeitigem digitalen und analogen Fahrbetrieb. Lieber die Finger davon lassen und sich auf ein Zentralstation konzentrieren.

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Die Rückmeldemodule Unter dem Begriff "Rückmeldung" versteht man die Meldung von Zustandsänderungen auf der Modellbahnanlage. Die Frage des Modellbahners nach der Notwendigkeit einer Rückmeldung ist schnell beantwortet. Rückmeldungen werden benötigt um: - Schaltvorgänge für automatische Betriebsabläufe auszulösen - festzustellen, welches der verdeckten und nicht einsehbaren Gleise mit einem Zug besetzt ist (Schattenbahnhof) - Zustände von Weichen überwachen. Die Rückmeldung gewinnt im digitalen Modellbahnzeitalter immer mehr an Bedeutung, da viele Züge innerhalb eines Gleisbereiches fahren sollen. Beispiel: Der Schattenbahnhof: Ein Zug fährt in Gleis 4 ein und löst dabei einen Kontakt aus. Verschiedene Digitalzentralen können nun darauf reagieren und z.B. entsprechende Weichen oder Signale schalten. Falls die Anlage mit einem PC betrieben wird, geht ohne Rückmeldung nichts. Woher soll der PC wissen, wenn ein Zug im Bahnhof angekommen ist? Die meisten Hersteller von Zentrale bieten auch Rückmeldemodule (RmM) an. Diese werden auch als Decoder bezeichnet, obwohl sie genau das Gegenteil machen (sie codieren ein Signal) und müssten demzufolge "Encoder" heißen. Jede noch so einfache Block- oder Schattenbahnhofssteuerung ist auf die Rückmeldung der dort vorhandenen Züge angewiesen - außer man setzt eine Überwachungskamera ein. Grundsätzlich können zwei verschiedene Rückmeldesysteme zum Tragen kommen: - Die punktuelle Rückmeldung über Gleiskontakte - die gleisbezogene Rückmeldung über sog. Stromfühler. Der Einsatz von Gleiskontakten ist die einfachste Art der Rückmeldung und auch weit verbreitet. Die Gleiskontakte werden an Rückmeldemodule angeschlossen, die die Informationen der von den Zügen ausgelösten Kontakte an die Digitalzentrale weiterleiten. Über die Kontakte werden Ereignisse wie das Senken von Schranken oder das Schalten von Fahrstraßen ausgelöst. Unterwegs „verlorene“ Waggons werden jedoch bei der punktuellen Überwachung nicht erkannt. Wegen diesen Nachteil setzt sich die Gleisüberwachung mittels stromfühlender Gleisbesetztmelder immer mehr durch, da nur so eine flächendeckende Überwachung möglich ist. Die sog. stromfühlende Gleisbesetztmedlung erfordert bei Gleich- oder Wechselstrombahnen eine Hilfsspannung, die auch dann Loks erkennt, wenn diese z.B. in einem fahrstromlosen Gleis abgestellt sind. Bei digital gesteuerten Modellbahnen liegt immer die digitale Fahrspannung am Gleis an. Spezielle Rückmeldemodule mit Gleisanschluss melden über das Digitalsystem, ob auf dem Gleis ein elektrischer Verbraucher wie z.B. eine Lok oder ein beleuchteter Reisezugwagen steht. Waggons ohne elektrische Verbraucher werden nicht gemeldet. Damit sie nicht durch die Überwachung übersehen werden, müssen die Radsätze mit einem Widerstandslack präpariert werden. Es kann auch einer kleiner SMD-Widerstand sein. So werden auch verlorene Güterwagen und liegengebliebene bzw. entgleiste Züge gemeldet. Ihr seht schon, der Aufwand für die Rückmeldung ist nicht klein. Eein Rückmeldemodul (RmM) hat meist 16 Eingänge, die gegen Masse geschaltet werden, d.h., wenn einer der Eingänge über einen Kontakt o.ä. gegen Masse geschaltet wird, meldet das RmM diesen Eingang als "belegt". Der Benutzer kann dann selbst entscheiden, wie diese Information weiter verwendet werden soll. Die meist verbreitesten Rückmeldesysteme sind: - s88 (das wohl meistverbreitete System) - LocoNet - EasyNet

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