Lokomotiven digitalisieren- die digitale Eisenbahn - Die digitale Schnittstelle
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Vertiefungsthema:

Die digitale Schnittstelle und der Einbau von Lokdecodern
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1. Einleitung

Die Frage nach dem Einbau von Lokdecodern wird immer wieder gestellt. Ist ja auch nicht verwunderlich. Wer will schon seine alten Loks ausmustern, nur weil sie nicht mehr auf der mittlerweile umgebauten digitalen Anlage fahren können.
Es gibt zwei Möglichkeiten eine Lok digitaltauglich zu machen:

1. Durch den Einbau einer digitalen Schnittstelle (der Lokdecoder wird dann nur noch in die Schnittstelle gesteckt )
2. Durch den direkten Einbau eines Lokdecoders (ohne digitale Schnittstelle)

Wir wollen uns nun die beiden Möglichkeiten ansehen und besprechen, damit ihr dann auch die nötigen Grundkenntnisse besitzt um selbst "Hand anlegen" zu könnnen.


2. Die digitale Schnittstelle

Durch die Aufrüstung von Lokomotiven mit einer digitalen Schnittstelle ist es auf einfache Weise möglich Lokdecoder für eine digitale Mehrzugsteuerung in die Loks einzubauen.
Es ist zwar auch möglich, den Lokdecoder direkt in die Lok einzulöten. Beim Umrüsten der Lok auf einen moderneren Decoder muss aber wieder alles ausgelötet werden. Das ist nicht nur mit Arbeit verbunden, sondern es kann dabei auch die Lok bzw. der Motor geschädigt werden. Aber über dieses Thema wollen wir dann im nachfolgenden Abschnitt reden.

Moderne Loks besitzen bereits digitale Schnittstellen. Mittlerweile werden auch Lokomotiven der Spur N bereits ab Werk mit einer digitalen Schnittstelle angeboten. Hersteller, die diese Schnittstellen noch nicht in ihre Loks einbauen, insbesondere die Billighersteller, sollte man meiden - zumindest wenn man eine Digitalzugsteuerung aufbauen will -.
Die Nachrüstung dieser Loks mit einer digitalen Schnittstelle gestaltet sich hier deshalb schwierig, weil es sich hier meistens um "Kunststoffloks" handelt (Gehäuse und Unterbau sind aus Plastik).
Wenn man hier beim löten nicht höllisch aufpasst, kann es zu Verziehungen am Motorauflager oder im Bereich des Getriebes kommen, die dann die Gebrauchsfähigkeit der Loks stark beeinträchtigen.

Bei älteren Loks besteht diese Gefahr nicht, da diese Loks vielfach - zumindest bei den namhaften Herstellern - entweder komplett aus Guss, aber zumindest die Motoraufhängung und das Getriebe auf einem Metallrahmen liegt.

Egal, ob alte Lok oder neue Lok, der Einbau einer digitalen Schnittstelle lohnt sich:

- da der Austausch eines Lokdecoders keine Probleme mehr bereitet (keine Lötarbeit mehr).
- beim Austausch bzw Einbau des Lokdecoders keine Lokteile beschädigt werden.
- die Umrüstung von Lokdecodern auf ein anderes System schnell und problemlos möglich ist.
- durch die kurze Umrüstungszeit sich Decoder freizügig unter den Lokomotiven tauschen lassen. Dies ist von Vorteil, wenn z.B. aus Kostengründen weniger Decoder als Loks vorhanden sind.

Doch auch beim analogen Fahrbetrieb kann über die Buchse der digitalen Schnittstelle eine Adapterplatine eingesetckt werden, die z.B. das Fahrverhalten der Lok positiv beeinflussen kann.

Da "normale" Modellbahnlok mittlerweile mit einer digitalen Schnittstelle ausgerüstet sind, ist der Einbau einer digitalen Schnittstelle besonders bei älteren Loks interessant.

Ältere Loks lassen sich i.d. Regel mit einfachen Mitteln und mit etwas Bastelgeschick mit einer solchen Schnittstelle ausstatten.
Probleme bereiten allerdings immer die N-Loks mit ihrem geringen Platzangebot.

Passende Decoder für die digitale Schnittstelle werden derzeit von allen bekannten Modellbahnherstellern angeboten. Sie können allerdings auch von speziellen Herstellern wie der Fa. Uhlenbrock erworben werden.

Um eine Austauschbarkeit von Decodern und Loks unterschiedlicher Hersteller zu gewährleisten, sind digitale Schnittstellen in Europa von der (MOROP)in den Normen der Europäischen Modellbahnen (NEM) und in den USA von der National Model Railroading Association (NMRA)standardisiert worden.
Die für die Spurweite N und H0 geeignete Schnittstelle ist in den Normen NEM 650 und NEM 651 und in den NMRA Recommended Practices RP-9.1.1 beschrieben. Sie wird daher auch als "Schnittstelle nach NEM 651", "NEM-(S)" oder "Schnittstelle nach RP-9.1.1-Small" bezeichnet.
Loks, die mit dieser Schnittstelle ausgestattet sind, werden durch das nachstehende Piktogramm gekennzeichnet.

Dieses Pictogramm NEM-(S) findet man z.B. in den Katalogen von Trix und Roco, bei den mit digitaler Schnittstelle angebotenen Loks.


Bild-1


Die NEM-Schnittstelle ist sechspolig, die Kontakte sind mit den Nummern von 1 bis 6 durchnummeriert und haben die in der nachfolgenden Tabelle angegebenen Bedeutungen:

Kontakt
1
2
3
4
5
6
Kabelfarbe
Orange
Grau
Rot
Schwarz
Weiß
Gelb
Bedeutung
Motoranschluss 1
Motoranschluss 2
Stromabnehmer rechte Schiene oder Dachstromabnehmer, zum Motoranschluss 1
4 Stromabnehmer linke Schiene / Masse zum Motoranschluss 2
5 Stirnbeleuchtung vorn (Minuspol)
6 Stirnbeleuchtung hinten (Minuspol)

Wichtig ist hier, um die Tabelle korrekt interpretieren zu können, wie der Begriff "rechte Schiene" definiert wird ?

In der NEM 631 ist ausgesagt, dass die in Verkehrsrichtung rechte Schiene positiv ist. Somit muss der Pluspol der Spannungsversorgung immer an der in der jeweiligen Fahrtrichtung der Lok gesehenen rechten Schiene angeschlossen werden. Ich hab da leider schon zwei Decoder, da nicht aufgepasst, ins Nirwana befördert. Also passt auf, dass ihr die rechte Schiene auch immer in Fahrtrichtung betrachtet; also wie ein Lokfahrer der auf die Gleise sieht.

Bei Dampfloks ist dies kein Problem, da die Vorderseite sehr klar definiert ist (Richtung Dampfkessel)

Wo befindet sich nun die Vorderseite einer Lok, denn da wird der Kontakt 3 angeschlossen.

Bei den Dampflokomotiven ist die Vorderseite dort, wo der Schornstein sich befindet. Blickt man vom Führerhaus zum Schornstein, muss dann eben der Kontakt 3 an den Radschleifer der rechten Schiene angeschlossen werden.

Elektrolokomotiven, besitzen einen Umschalter für die Stromentnahme um einen realen Oberleitungsbetrieb vornehmen zu können. Der Kontakt 3 ist dann hinter diesen Umschalter anzubringen. Wenn allerdings realer Oberleitungsbetrieb vorgenommen werden soll, also die Lok ihren Strom von der Oberleitung bezieht, muss der Nullleiter die "linke Schiene" sein. Problematisch ist dieser Oberleitungsbetrieb bei der digitalen Modellbahn allemal.
Spätestens beim Bau einer Kehrschleife werden die meisten die "Sch..." voll haben und den realen Oberleitungsbetrieb wieder einstellen.
Bei meinen Versuchen mit dem Oberleitungsbetrieb habe ich nicht nachgedacht und promt mit meiner E 110 einen Kurzschluss verursacht.
Das Problem:
Bei der Kehrschleifendurchfahrt wird die rechte Schiene mit der linken Schiene vertauscht und .... weiter brauch ich es nicht ausführen oder ??
Den Digitaldekoder kannst Du dann vergessen (es liegt dann eine zu hohe Spannung am Digitaldecoder an). Ich habe zwar weiterhin meine Oberleitung, aber die nur noch als "Blindei"

Bei symmetrischen Dieselloks, also bei den Loks wo Vorder-und Rückseite genauso aussehen ist ebenfalls Vorsicht geboten.
Hier muss die Lok genauer angesehen werden. An den Führerständen ist meist eine Zahl 1 oder 2 angebracht (1 = Vorderseite).

Die Stirnlämpchen der Loks werden über die Kontakte 5 und 6 angeschlossen. Der zweite Anschluss der Stirnlampen kann an eine Schiene geführt werden, also an Kontakt 3 oder an Kontakt 4 (Masse).
Merke: Dies muss nicht immer so sein.
Es gibt Loks deren Lämpchen auch mit unterschiedlichen Radkontakten verbunden sind. Lest in jedem Fall immer zuerst die Einbaubeschreibung des Decoders durch. Dann geht ihr den Einbau an der Lok zuerst im "Trockenkurs" durch bevor ihr endgültig Hand an die Lok bzw den Decoder legt.



Bild-11

Auf dem rechten Bild seht ihr auf der linken Seite den elektrischen Systemaufbau einer Lok, allerdings im sog. analogen Stadium.
Moderne Loks haben diese Schnittstelle.
Alte Loks besitzen sie jedoch noch nicht. Wie eine solche Schnittstelle hergestellt später.
In der Mitte seht ihr die 6 Kontakte der Schnittstelle und rechts die sog. Adapterplatine.
Wenn kein Digitaldecoder eingebaut ist, ist immer eine Adapterplatine nötig, um für den analogen Fahrbetrieb - z.B. mit Gleichspannung - die Radschleifer mit dem Motor zu verbinden und für eine mit der Fahrtrichtung wechselnde Stirnbeleuchtung zu sorgen.
Mit Einbau eines Lokdecoders muss die Adapterlatine gegen den Lokdecoder ausgetauscht werden.

Es stellt sich nun die Frage, woran den eine digitale Lok erkannt werden kann ohne sie zu zerlegen.
Der Test ist einfach.
1. Die Lok auf das Gleis stellen
2. Ein analoges Fahrpult anschließen
3. Den Fahrtregler ganz langsam aufdrehen (nicht bis zum Anschlag).
Bewegt sich die Lok trotz Leuchten der Lämpchen nicht, handelt es sich 99%ig um eine analoge Lok.

Der Motor dieser Loks ist mit den üblichen Bauteilen zur Funkentstörung ausgerüstet, mit zwei Spulen L und einem Entstörkondensator C. Bei manchen Loks ist nur eine Spule vorhanden.

Die vom Motorkollektor erzeugten Störimpulse können dazu führen, dass der Decoder das Digitalsignal falsch decodiert und infolgedessen nicht mehr richtig funktioniert. Es kommt zu plötzlichem Fahrtrichtungswechsel und falscher Lokomotivgeschwindigkeit. Motorstörungen lassen sich eben dadurch vermeiden, dass wie bereits erwähnt zwischen die beiden Zuleitungen des Motors ein Kondensator gelötet wird, und dass in jede Zuleitung vom Decoder zum Motor eine Drosselspule eingefügt wird. Der Kondensator sollte einen Wert von ca. 100nF haben. Der Wert der Drosselspule liegt in der Regel zwischen 30uH und 100uH.
Nun lautet bei manchen Lokdecoderbeschreibungen das Credo "Beim Betrieb von Digitaldecodern sollte der Entstörkondensator ausgebaut werden, da durch ihn bei pulsbreitenmodulierten Rechteckspannungen höherer Frequenzströme fließen können, die den Lokdecoder zusätzlich zum Motor belasten. Die Entfernung des Kondensators verringert somit die Belastung des Lokdecoders".
Falls in der Decoderbeschreibung dies gefordert ist, sollte man es tun, ansonsten den Kondensator belassen, es sei den, er weicht zu stark von den 100nF ab.

Der Radschleiferkontakt für die rechte Schiene und ein möglicherweise vorhandener Dachstromabnehmer sind über den Umschalter S, mit dem die Umschaltung zwischen Oberleitungsbetrieb und Unterleitungsbetrieb vorgenommen werden kann, mit Kontakt 3 verbunden. Wenn es sich nicht um eine Elektrolok handelt, entfallen natürlich der Dachstromabnehmer und der Umschalter. Kontakt 4 ist mit dem Radschleiferkontakt für die linke Schiene verbunden. Für den gemeinsamen Kontakt der Stirnlämpchen gilt das oben ausgeführte.

Wie oben bereits ausgesagt ist die Adapterplatine für den analogen Fahrbetrieb wichtig. da sie die Verbindung zwischen den Radschleiferkontakten und dem Motor herstellt. Gleichzeitig sorgen die beiden Dioden auf der Adaperplatine für ein mit der Fahrtrichtung wechselndes Spitzenlicht. Wenn die Stirnlämpchen in der Lok anders angeschlossen sind (z.B. mit Kontakt 3 verbunden), muss natürlich auch die Verbindung auf der Adapterplatine geändert werden.

Wichtig: Der Motor darf nicht mit der Lokmasse unter Umgehung der Adapterplatine mit einem Radkontakt verbunden werden. Wird ein Dgitaldecoder eingebaut, erzeugt diese Verbindung einen Kurzschluss und der Lokdecoder wandert in das Nirwana ab.
Diese sog. "Massefreiheit" der Motokontakte muss vor dem Einbau eines Digitaldecoders unbedingt sorgfältig überprüft werden, sonst habt ihr keine Freude mit dem Digitaldecoder !!!!!



Hinweis:
Für die Erstellung dieser Seite wurden Textauszüge mit freundlicher Genehmigung von www.1zu160.net zur Verfügung gestellt.
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