Der Booster
Definition
Der Begriff kommt aus dem englischen "Booster" (gesprochen "buuster") und bedeutet Zusatzverstärker.
Das Gerät hat eine ähnliche Aufgabe wie das Gerät gleichen Namens, das die Leistung von Autoradios erhöht. Ein Booster
"liest" die digitalen Signale der Digitalzentrale und gibt sie verstärkt an das Gleis weiter. Ein Booster ist immer
dann erforderlich, wenn die Zentrale keinen Booster eingebaut hat, oder aber, die Leistung der Zentrale nicht ausreicht,
weil z.B. zu viele Züge gleichzeitig fahren sollen. Wichtig ist dabei das Verb "gleichzeitig".
Der Booster versorgt einen eigenen Teilbereich der Anlage mit Digitalstrom und ist schienenseitig (physikalisch) von der restlichen Anlage
getrennt. Aber, er wird von der Digitalzentrale mit den zu sendenden Digitalinformationen versorgt.
Einige Digitalzentralen wie z.B. die Lenz LZ100, Tams oder Roco verzichten grundsätzlich auf einen eigenen Leistungsteil
und sind schon für sich alleine auf einen externen Verstärker angewiesen.
Grundsätzliche Aussagen zum Mischeinsatz von Boostern verschiedener Hersteller
Kompatibilität: Märklin Booster und DCC-konforme Booster
Grundsätzlich können die beiden Boostertypen "Märklin-kompatibel" und "DCC-konform" nicht miteinander kombiniert werden,
da sie auf unterschiedliche Art und Weise ein- und ausgeschaltet werden. Auch die unterschiedliche Funktionsweise der
Kurzschlussrückmeldung der beiden Boostertypen verhindert in der Regel die Kombination.
Ausgleisströme
Beim Überfahren der Trennstellen zwischen den Boosterabschnitten entstehen immer Ausgleichsströme,
die Kurzschlüsse an Boostern, Schienen, Rädern und Schleifern verursachen können, wenn sie ausreichend groß sind.
Die Ausgleichsströme sind umso größer, je unterschiedlicher die Ausgangsspannungen der Booster sind.
Kleine Ausgleichsströme treten aber selbst bei zwei baugleichen Booster vom selben Hersteller auf, da
diese auf Grund von Bauteiltoleranzen in der Praxis niemals völlig gleiche Ausgleichsspannungen erzeugen. Diese sind aber ungefährlich.
Durchlaufzeit der digitalen Daten
Die digitalen Daten benötigen eine bestimmte Zeit, um im Booster verarbeitet zu werden und vom Dateneingang des
Boosters zum Ausgang zu gelangen. Diese Durchlaufzeit ist bei jedem Booster bauartbedingt und auf Grund von Bauteiltoleranzen
anders. Die Unterschiede können so groß sein, dass beim einen Booster noch ein negatives Signal am Ausgang anliegt,
während ein anderer Booster, der von der selben Zentrale angesteuert wird, bereits ein positives Signal am Ausgang hat.
Sobald die Trennstelle zwischen den beiden Boosterabschnitten von einer Lok überbrückt wird, kann auf diese Weise
in den dann miteinander verbundenen Boosterabschnitten ein Datenwirrwar entstehen, der von den Fahrzeugdecodern
falsch interpretiert wird und z.B. zu folgenden Phänomenen führt:
- Lokdecoder verstehen das Signal als Impuls zum Umschalten in den Analogmodus.
Da sich die Loks jedoch auf der Digitalstrecke befinden, rasen sie mit Höchstgeschwindigkeit los.
- Lokdecoder lesen aus dem fehlerhaften Datensignal einen Fahrbefehl für ihre Adresse heraus und setzen
Loks in Bewegung.
- Funktionen wie Beleuchtung oder Sound werden ein- oder ausgeschaltet, ohne dass Schaltbefehle
an der Zentrale eingegeben wurden.
Aus den obigen Ausführungen folgt, dass eine Anlage möglichst nur mit Boostern einer Bauart und eines Herstellers ausgestattet
werden soll. Booster verschiedener Bauart und von verschiedenen Herstellern können auf einer Anlage eingesetzt werden, wenn
sie z.B. für voneinander komplett getrennte Anlagenteile (z.B. Normalspurstrecke und Schmalspurstrecke) oder getrennt für
die Aufgaben "Schalten" und "Fahren" eingesetzt werden.
Werden Booster über den Gleisausgang an eine Zentrale oder eine kleine Digitalsteuerung angeschlossen, sollten der
integrierte und der externe Booster grundsätzlich nicht gemeinsam für die Versorgung der Anlage mit Fahrstrom eingesetzt
werden. Der in der Zentrale integrierte Booster kann sinnvoll zum Schalten der Zubehördecoder in einem eigenen
Boosterkreis eingesetzt werden.
Der Booster und der Trafo
Der Booster benötigt einen Trafo. Für Märklin-kompatible Booster wird grundsätzlich ein Wechselspannungstrafo benötigt.
In Kombination mit DCC-konformen Boostern kommen ebenfalls Wechselspannungstrafos zum Einsatz.
Es können aber auch Trafos mit integriertem Gleichrichter bzw. Schaltnetzteile verwendet werden.
In Hinblick auf die Auswahl eines Trafos ist aber nicht nur die Art der Spannung sondern auch die Leistung maßgebend.
Wir haben auf unserer Page einen Aufsatz über die Elektrizität und auch über den Trafo. Deshalb wollen wir nur noch mal kurz auf folgende
Punkte aufmerksam machen:
Die Leistung eines Trafos wird in VA oder Watt dargestellt. Beispiel: 15 VA sind 15 Watt.
Die Mindestleistung eines Trafos wird nach der Formel:
Leistung (VA) = Volt x Ampere
Hierzu ebenfalls ein Beispiel:
Gewünschte Gleisspannung: 16 Volt --> Gewünschter Abschaltstrom: 3 Ampere -->
Die Mindesttrafoleistung beträgt dann: 16 x 3 = 48 VA oder 48 Watt
Stromspannung für Spur H0, TT, N
Fast jeder Booster gestattet durch die Einstellung seiner Ausgangsspannung eine Anpassung an die Baugröße bzw. Spurweite.
Die Einstellung wird meist über ein Trimmpotentiometer, DIP-Schalter („Mäuseklavier“), Konfigurationsvariablen (CV) oder
zumindest die Eingangsspannung des versorgenden Trafos vorgenommen. Details gibt es in der jeweiligen Bedienungsanleitung.
Kommen mehrere Booster zum Einsatz, ist neben den richtigen Polaritäten unbedingt auf die korrekte Einstellung der
Ausgangsspannungen zu achten. Bei allen eingesetzten Boostern muss der gleiche Wert vorhanden sein.
Manche Modellbahner meinen, dass eine größere Nennspannung (Eingangsspannung), als die erforderliche Nennspannung besser
ist und dann ein größerer Trafo gewählt werden sollte. Diese Auffassung ist deshalb falsch, weil die Leistung, die aus der Differenz
zwischen der tatsächlichen Trafospitzenspannung und der gewünschten Gleisspannung, multipliziert mit dem entnommenen
Strom, entsteht, der Booster dies als Wärme abführen muss. Ist diese Leistung zu hoch, überhitzt der Booster und schaltet
infolge Übertemperatur ab (wenn eine Übertemperaturabschaltung vorhanden). Hat ein Booster keine Temperaturabschaltung
sind Schäden am Booster vorprogrammiert. Die nachfolgende Tabelle zeigt euch deshalb eine Übersicht über Gleisspannung und
sinnvolle Trafospannung. Aus dem obig gesagten kann für den Modellbahner abgeleitet werden, dass auf jeden Fall hat die
Trafospannung im erlaubten Eingangsbereich (Nennspanungsbereich) zu liegen hat und nicht zu weit von der gewünschten
Gleisspannung abweichen darf. Eine zu hohe Trafospannung bedeutet nur unnötige Verlustwärme im Verstärker, und beim
Trafo eventuell höhere Anschaffungskosten. Eine zu hohe Eingangsspannung bedeutet auch ein frühzeitiges Abschalten
des Boosters bei Erreichen des max. Ausgangsstroms.
| Gleisspannung | sinnvolle
Trafospannung |
| 10 bis 12 Volt | 12 Volt |
| 10 bis 15 Volt | 15 Volt |
| 15 bis 18 Volt | 16 Volt |
| 18 bis 22 Volt | 18 Volt |
| größer 22 Volt | 20 Volt |
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| Spur | Gleisspannung |
| Z | 12 V |
| N | 14 V |
| TT | 14 V |
| H0 | 16 bis 18 V |
| 0 | 22 bis 24 V |
| I | 22 bis 24 V |
| II | 22 bis 24 V |
|
Der Strombedarf eines Boosters
Der Trafo muss mindestens so viel Strom liefern wie der Booster am Ausgang bereitstellen kann.
Der Trafostrom muss also mindestens so hoch sein wie der Abschaltstrom des Boosters bei einem Kurzschluss oder Überstrom.
Bei einem Kurzschluss oder einem zu hohen Stromverbrauch wird der maximale Strom des Boosters am Ausgang überschritten.
Beträgt der Abschaltstrom des Boosters z. B. 5 Ampere, der maximale Strom des Trafos jedoch nur 3 Ampere, kann der Booster den Überstrom
nicht erkennen und folglich auch den Strom nicht abschalten, um die elektronischen Bauteile im Booster, die Fahrzeuge und die
Schienen vor Schäden zu schützen. Es besteht auch Brandgefahr. Deshalb ist es wichtig wie viel Strom tatsächlich gebraucht wird.
Nun zum Stromverbrauch:
Wenn z.B. 15 Züge im Schattenbahnhof stehen, aber nur maximal 3 davon unterwegs sind, braucht in der Regel kein (weiterer)
Booster angeschafft zu werden. Der Primärbooster in oder an der Digitalzentrale schafft das ohne weiteres.
Die meisten Digitalzentralen liefern am Gleisausgang eine Stromstärke von 3 A. Wenn nun für z.B. Spur: H0 typische Verbrauchswerte
zu Grunde gelegt werden, ist sehr schnell zu erkennen, dass eine mittlere oder große Modellbahnanlage mit der Leistung der
Digitalzentrale alleine nicht auskommt.
Tabelle: Strombedarf
| Art des Zuges | Strombedarf für H0 |
| Güterzug 15 Wagen, je 2 Achsen mit 18 kOhm, Lok mit LED (15 mA) | 30 mA |
| Güterzug 10 Wagen, je 2 Achsen 18 kOhm, Lok mit LED (30 mA) | 40 mA |
| Güterzug 12 Wagen, je 2 Achsen 18 kOhm, Lok mit Glühbirnen (100 mA) | 112 mA |
| Reisezug 5 Wagen, jeweils mit LED-Licht, Zugschluss, Lok mit LED | 270 mA |
| Reisezug 6 Wagen, je 2 Glühbirnen, Zugschluss, Lok mit Glühbirnen | 715 mA |
| Güterzug mit 10 Wagen, 18 kOhm, Lok Licht mit Glühbirnen (100 mA) | 110 mA |
| Güterzug 10 Wagen, 18 kOhm, Lok beschleunigt (800 mA) | 810 mA |
| Reisezug 6 Wagen, Beleuchtung, Lok fährt (400 mA) | 670 mA |
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| Art des Zuges | Strombedarf für N |
| für mitlere Lok | 600 mA |
| für Wageninnenbeleuchtung | 50 bis 200 mA |
| für Geräuschmodul | 100 bis 300 mA |
| für Weichen | 10 bis 15% des Gesamtstromverbrauchs des fahrenden Materials |
|
Tabelle: Kurzschlussempfindlichkeit (Abschaltstrom) in Abhängigkeit von der Spurgröße
| Spur | Abschaltstrom |
| Z | 2 bis 1 A |
| N | 2 bis 1 A |
| TT | 3 A |
| H0 | 3 A |
| 0 | 5 A |
| I | 5 A |
| II | 5 A |
Allein bei einem H0-Schattenbahnhof mit z.B. acht Gleisen, ist zu erkennen, dass es mit 3 A im Schattenbahnhofsbereich bereits
mit der Stromstärke eng werden kann. Wir haben hier von Spur: H0 gesprochen. Wenn wir uns andere Spurgrößen wie TT und N ansehen,
dann haben kleineren Spurweite einen leistungstechnischen Vorteil. Dennoch ist aber auch bei TT oder N-Anlagen auf
den Strombedarf zu achten, und daher entsprechende Berechnungen bereits bei der Vorplanung vorzunehmen.
Es gibt aber auch Ausnahmen vom obig gesagten. Die Zentrale von Zimo besitzt einen 8 A Ausgangsstrom am Gleisausgang.
Das Basisgerät MX1 von Zimo bietet weitere 3 A am befahrbaren Programmierausgang, und die Hochstrom-Version MX1HS stellt
sogar 2 x 8 A zur Verfügung. Auch die neue Zentrale MX10 bietet ähnliche Werte.
Hier kommen dann die meisten Modellbahner auch bei einer mittelgroßen Anlage mit der Digitalzentrale mit integrierten Booster aus.
Weitere Digitalzentralen mit höherem Leistungsvermögen (Ausgangsstrom) sind die Zentralen von Digitrax oder Massoth.
Aber es gibt auch Schattenseiten bei den leistungsfähigen Zentralen. Stromstärken über 5 A sind für die Radschleifer von
Gleichstromlokomotiven im Kurzschlussfall ein Risiko. Hier kann es dann zu Anschmelzungen von Laufrädern und Schleifern
kommen. Einige Hersteller empfehlen daher den Einsatz von stärkeren Boostern (und Zentralen) nur für die Spurweiten größer/gleich H0.
Nicht ohne Grund bewegen sich die meisten Hersteller von Digitalzentralen und Boostern im Bereich um die 3 A Ausgangsstrom, wenn
gleich bei den Boostern der Trend zu mehr Leistung geht.
Tüchtige Verkäufer, aber auch manche Modellbahner meinen Weichen und andere Magnetartikel brauchen zusätzlich einen
eigenen Booster. Dies ist aber nicht immer der Fall. Der geldsparende Modellbahner sollte sich nur dann einen zusätzlichen
Booster anschaffen, wenn die vorhandene Zentralstation mit Booster tatsächlich von der Leistung her nicht mehr ausreicht.
Den grundsätzlichen Anschluss eines Boosters an eine Digitalzentrale seht ihr nachfolgend.
Der Booster dient also einfach gesagt der Stromversorgung der Anlage mit digitalen Fahr- und Schaltstrom . Es ist
somit ein Digitaler-Leistungsverstärker mit einem zusätzlichen Trafo. Einen Booster kann somit nicht,
wie manche Modellbahner meinen, als Zusatztrafo für Analoganlagen eingesetzt werden. Ferner muss Digitalzentrale und Booster das
gleiche Digitalprotokoll verstehen. Also eine DCC-Zentrale kann nicht mit einem Motorolabooster ausgestattet werden. Es ist also
darauf zu achten, dass der Booster das richtige Protokoll erzeugen kann: DCC, Selectrix, FMZ oder Motorola.
Booster verstärken nicht nur die Fahr- und Schaltbefehle, die von der Zentrale an die Fahr- und Zubehördecoder (Lokdecoder/Schaltdecoder)
gesendet werden. In verschiedenen Rückmeldesystemen sind sie auch für die Rückmeldedaten "verantwortlich" und übernehmen zum Teil
noch weitere Aufgaben. Bei der Benutzung von rückmeldefähigen Protokollen wie mfx oder RailCom ist darauf zu achten, dass die
Rückmeldungen vom Booster auch verarbeitet werden. Booster verarbeiten diese nur, wenn sie explizit für das betreffende System
vorgesehen oder vorbereitet sind. Bei einigen Boostern von Drittherstellern kann man gezielt den bidirektionalen RailCom-Modus
ein- oder ausschalten, also:beim Kauf von Boostern von Drittherstellern die Beschreibung genau zu lesen.
Nachfolgend werden diese Protokolle dargestellt:
Digitalprotokoll "mfx" (Märklin)
Die Trennstellen zwischen den Boosterabschnitten sind eine Hürde, die die Daten beim Anmelden einer mfx-Loks überwinden
müssen. Als Lösung müssen spezielle Booster eingesetzt werden. Eine Alternative die eine Verwendung von Standard-Boostern
erlaubt, ist der Einsatz von sog. Booster-Links. Der Booster-Link überträgt die mfx-Rückmeldedaten über die Trennstellen
zwischen den Boosterabschnitten und kann mit allen handelsüblichen Standard-Boostern eingesetzt werden. Das nachfolgende Bild, dass
aus einem Beitrag der Fa. TAMs entnommen wurde stellt dies nachvollziehbar dar.
RailCom
Um z.B. RailCom-Informationen übertragen zu können, muss der Datenstrom von der Zentrale zu den Decodern kurz
unterbrochen werden. Dieses RailCom-Cutout wird von den Boostern bereitgestellt. Dies bedeutet, wenn Booster nicht
RailCom tauglich sind, sollte man von deren Anschaffung Abstand nehmen, den Lokdecoder oder Schaltdecoder die nicht
für RailCom ausgelegt sind, haben mit dem RailCom-Cutout zuweilen Probleme. Das Cutout kann in der Regel bei
RailCom fähigen Boostern ausgeschaltet werden.
LocoNet
Die Booster benötigen zwei RJ12-Buchsen, um sie mit den LocoNet-Busleitungen zu verbinden und darüber in den Datenbus einzubinden.
BiDiB
Über den bidirektionalen Datenbus werden Booster in ein System eingebunden, das die umfassende Kommunikation
zwischen allen stationären Digital-Komponenten ermöglicht. Als Busleitungen kommen RJ 45-Kabel zum Einsatz, die
eine sichere Datenübertragung gewährleisten. Über BiDiB können aktuelle Zustände des Boosters
an den PC gemeldet werden (z.B. Stromverbrauch, Gleisspannung, Temperatur, Kurzschlussmeldungen). Diese bilden die
Grundlage, um mit PC-Unterstützung Sicherungsmaßnahmen zu automatisieren.
Die Trennung der Stromkeise beim Einsatz von Boostern
Jedem Booster, der für die Versorgung der Anlage gebraucht wird, muss ein eigener Streckenabschnitt zugeordnet werden,
für den er zuständig ist. Die einzelnen Boosterabschnitte bzw. auch der Streckenbereich der Digitalzentrale zum Booster, müssen
strikt physikalisch voneinander getrennt werden. Sind die Ausgänge verschiedener Booster miteinander verbunden,
können Ausgleichsströme in die Ausgänge zurückfließen. Bereits recht niedrige Rückströme reichen aus, um die
Halbleiter in den Boostern zu beschädigen.
Bei Zwei-Leiter-Systemen wird üblicherweise eine Schiene durchtrennt, welche ist nicht bedeutsam.
Es muss jedoch in allen Boosterabschnitten dieselbe Schiene ("links" oder "rechts") durchtrennt werden.
In größeren, unübersichtlichen Anlagen ist es empfehlenswert, sicherheitshalber beide Schienen zu durchtrennen, was
keinen Einfluss auf die Funktionsweise hat.
Bei 3-Leiter-Systemen muss in der Regel nur der Mittelleiter durchtrennt werden. Beim Einsatz bestimmter Booster
müssen allerdings die Außenleiter ebenfalls durchtrennt werden. Für welche Booster das erforderlich ist, steht in der Anleitung
zu dem betreffenden Booster.
Eine Gleistrennung zwischen einer Märklin Control-Unit und einem Booster sieht dann so aus:
Die Märklin Control Unit ist die Zentrale mit den Bedienelementen, der Booster im Prinzip eine Control-Unit, allerdings ohne
Bedienelemente. Die Control-Unit wird mit einem 1. Gleisabschnitt verbunden und der Booster mit einem 2. Gleisabschnitt.
Der Booster muss noch mit einem zusätzlicher Trafo versorgt werden. Jeder Booster benötigt einen eigenen Trafo.
Der Booster besitzt keine Bedienelemente. Er bekommt deshalb die Digitalsignale, somit von der Contol-Unit oder anders ausgedrückt
von der Zentralstation. Ein Booster kann also nie selbstständig handeln. Er ist somit nur der "verlängerte Arm" der Zentralstation -
allerdings nur im 2. Gleisabschnitt (= Stromkreis).
Festzuhalten bleibt somit folgendes:
Die beschriebenen Gleisabschnitte sind voneinander (physikalisch) elektrisch getrennt, aber die Steuerbefehle der Zentrale (z.B. Control-Unit)
sind in beiden Gleisabschnitten identisch. Dies bedeutet wiederum, dass es völlig egal ist, in welchem Gleisabschnitt sich eine Lok befindet, da
sie immer mit derselben Zentralstation gesteuert wird. Im Fahrbetrieb merkt man also nichts von der Trennung in Gleisabschnitte.
Anders ausgedrückt:
Der Booster versorgt zwar einen eigenen Stromkreis auf der Anlage, die Steuerung einer Lok bleibt aber bei einer Digital-Anlage
völlig unabhängig von der Einteilung der Stromkreise bei der Zentral-Station. Die gleiche Lok kann immer auf dem gleichen
(irgendeinem) Fahrpult gesteuert werden, egal, in welchem Stromkreis sie sich gerade befindet.
Der Booster hat als Zusatzverstärker, wie die Zentraleinheit zwei Leistungsendstufen (eine für die negativen, die andere
für die positiven "Impuls-Halbwellen"). Nun können Transistoren oder integrierte Schaltungen, die in verschiedenen
Geräten eingesetzt werden, niemals völlig identisch hergestellt werden. Vor allem unterscheiden sie sich geringfügig in ihrem
Zeitverhalten.
So kann es z. B. passieren, dass die Endstufe der Zentraleinheit einen positiven Spannungsimpuls um einen winzigen Sekundenbruchteil
später durchschaltet als die Endstufe eines Boosters. Wären die beiden Stromkreise dann nicht voneinander isoliert, würden für
einen sehr kurzen Moment sehr hohe Ausgleichströme zwischen den beiden Stromkreisen fließen, begrenzt nur durch die
Strombegrenzung der Endstufen.
Eine solcher Betrieb wäre auf Dauer weder den Endstufen der Geräte noch der Betriebssicherheit der Anlage zuträglich. Es muss
also immer auf eine einwandfreie Isolierung zwischen den verschiedenen Stromkreisen geachtet werden.
Die Aufteilung in Boosterabschnitte
Die Frage, in wie viel Boosterbereiche teile ich die Anlage auf, muss natürlich jeder Modellbahner für sich entscheiden.
Aber dennoch hier ein paar Tipps. Wichtig ist, dass auf eine gleichmäßige Verteilung des Digitalstromes gedacht wird, wenn
sich in diesen Bereichen eine ähnliche Anzahl von Verbrauchern befinden. Denkbare Anlagenabschnitte können sein:
- Schattenbahnhofsbereich
- Hauptbahnhofsbereich
- räumlich getrennte Anlagenteile
Insbesondere bei einer räumlichen Trennung der Anlage und des Stromkreises sind Kabellängen und der
damit verbundene Verkabelungsaufwand einzuplanen. Mitunter ist es sinnvoll und kostengünstiger, einen zusätzlichen
Booster einzuplanen, um überschaubare und eigenständig versorgte Bereiche zu erhalten. Auch im Kurzschlussfall wird ein
kleinerer Abschnitt leichter zu überprüfen sein. Nachfolgend ein Beispiel für die Aufteilung einer Anlage in mehrer Stromkreise
mit Einsatz von Boostern.
Die Verkabelung
Um die Verkabelung etwas zu vereinfachen, können auch die Masseanschlüsse zweier Booster gemeinsam genutzt werden.
Dies geht aber nur dann, wenn es sich um zwei baugleiche Booster handelt. Im anderen Fall verursachen Laufzeitdifferenzen
der Digitalsignale Störungen. Nicht baugleiche Booster müssen immer getrennt angeschlossen werden.
Werden auf einer
Anlage mit Zweileiter-Gleis mehrere Booster benutzt, ist unbedingt darauf zu achten, dass die Systemmasse (braun) immer
auf der gleichen Schienenseite angeschlossen wird.
Es sollte bei der Wahl der Kabel darauf geachtet werden, dass Kabel mit einem Querschnitt von 0,75 bis 1,0 mm 2
und dünner für den Modellbahnfahrbetrieb untauglich sind. Litzendurchmesser von 1,0 bis 1,5 mm2 sind für
kurze Abschnittseinspeisungen gut geeignet. Die Hauptzuleitungen sollten allerdings einen Querschnitt von 2,5 mm2
nicht unterschreiten. Je größer der Querschnitt (bei Großanlagen bis zu 4,0 mm2 bis 6,0 mm2).
Die größtenteils in den Startpackungen enthaltenen 0,19-mm²-Kabeldurchmesser sind für eine ordentliche Verkabelung
einer stationären Modellbahn ungeeignet. Der Grund für größere Kabelquerschnitte liegt in der Erwärmung und den daraus
resultierenden Widerstand.
Voll- und Halbbrückenbooster
Bei den im Handel befindlichen Booster wird zwischen:
- Vollbrückenbooster
- Halbbrückenbooster
unterschieden. Deshalb ist bei der Anschaffung von Boostern die verwendete Verstärkerschaltung zu beachten.
Vor allem in Hinblick auf die Masseverbindungen zwischen Trafos, Zentrale und Booster sind hier Detailkenntnisse
von Vorteil.
.
Bei einem Vollbrückenbooster wird die zugeführte Trafospannung (meistens durch einen Wechselspannungstrafo)
über einen Diodenbrückenschaltung in eine Gleichspannung umgewandelt und dem Verstärkerbaustein zur Verfügung gestellt.
Es entsteht somit eine interne Versorgungsspannung mit einer intern vorhandenen Bezugsmasse.
Das Digitalsignal wird in der Regel über einen Optokoppler, also galvanisch getrennt, zugeführt und ausgewertet.
Die Endstufe des Verstärkers erzeugt schließlich ein Schienensignal, das keine direkte Verbindung zur Versorgungsspannung
oder zum Versorgungstrafo besitzt. Eine Masseverbindung zwischen den Transformatoren der Zentrale und des Boosters
ist nicht vorgesehen. Die Vollbrückentechnik kommt z.B. bei den Boostern der Firmen Lenz, Esu und Zimo zum Einsatz.
Im Gegensatz dazu wird bei einem Halbbrückenbooster die Versorgungsspannung aus zwei Gleichrichtern erzeugt.
Die interne Versorgungsspannung hat eine Bezugsmasse, die vom Trafoeingang bis zum Schienenausgang durchgeführt ist.
Auch das Digitalsignal hat in der Regel einen Bezug zu diesem Massesignal. Bei Boostern mit CDE-Eingang wird jedoch auch
hier das Digitalsignal über einen Optokoppler geführt – eine Masseverbindung wird dann durch diese elektrische
Trennung vermieden. Bei der Halbbrückentechnikbei gibt es somit eine durchgängige Masseverbindung, also eine reale
gemeinsame Systemmasse. Halbbrückentechnik beinhalten die Booster der Firma Uhlenbrock, sowie die Booster des alten
Märklin-Digitalsystems (6021, 6015 und 6017).
Wer beim gleichen Hersteller seine Booster bezieht, hat natürlich hier keine Probleme. Interessant wird es aber, wenn eine
Kombination zweier Booster mit unterschiedlichen Verstärkerschaltungen in Bezug auf das Massepotential voirhanden ist (weil z.B. die
Geräte billig gebraucht gekauft worden sind). Bei diesem Mischbetrieb sind hier unbedingt die jeweiligen Anleitungen
von Digital-Zentrale und Booster zu beachten. Es empfiehlt sich deshalb immer, eine Schienenseite als Masseschiene konsequent
beizubehalten und die Boosterbereiche nur einseitig aufzutrennen. Eine Verbindung von „Trafo-Massen“ ist nicht notwendig.
Zusammenfassung:
Es ist jedem nun klar, jede Lokomotive und jede Lampe verbraucht
beim Betrieb eine bestimmte elektrische Leistung. Diese Leistung
muss von einem Transformator zur Verfügung gestellt und von
der Zentraleinheit verarbeitet werden. An eine Modellbahnanlage
müssen hohe Anforderungen an die elektrische Sicherheit gestellt
werden. Die Ausgangsleistung der Geräte darf deshalb nicht
beliebig groß werden. Zusätzlich müssen besondere Schutzmaßnahmen
für den Kurzschlussfall vorgesehen werden.
Die maximale Ausgangsleistung einer Zentraleinheit, die von einem
Trafo versorgt wird, beträgt ca. 45 Watt oder, in der
Technikersprache, 45 VA (Volt-Ampere). Das reicht aus, um etwa
5 kleine oder 4 große H0-Digital-Lokomotiven zu betreiben
(ohne zusätzliche Beleuchtungen oder Magnetartikel).
Da aber auch jede Lampe Strom verbraucht, stößt man bei einer
größeren Anlage bald an die Leistungsgrenzen der Zentraleinheit.
In der Regel sind bei den meisten Herstellern in der Zentraleinheit
bereits Booster mit eingebaut. Allerdings ist deren Leistung
sehr begrenzt.
Bei der Control-Unit von Märklin sind zusätzliche Booster
erforderlich, wenn viele Züge, Weichen, Zugbeleuchtungen etc.
in Betrieb genommen werden. Hier muss dann zusätzlich
ein Booster eingebaut werden, um mehr Leistung in die Gleise
einzuspeisen (siehe obiges Bild).
Da wie gesagt das Digital-System auch für wesentlich größere
Anlagen ausgelegt wurde, muss zusätzliche elektrische Leistung
zur Verfügung gestellt werden. Jede Digital-Anlage braucht
somit nicht nur eine Zentraleinheit (eine Zusammenarbeit von
mehreren Zentraleinheiten ist nicht vorgesehen), sondern auch
Booster, also reine Leistungsverstärker. Die Booster
bekommen alle Informationen direkt von der
Zentraleinheit.
Der Booster stellt somit zusätzliche Leistung für eine Digital-Anlage zur Verfügung.
Bei Bedarf können auch mehrere Booster eingesetzt werden. Jeder Booster muss an einen eigenen Trafo und an einen eigenen
Stromkreis angeschlossen werden. Da der Booster aber nur die Digital-Informationen aus der Zentraleinheit verstärkt, sind
die Informationen in allen Stromkreisen der Anlage identisch. Überfährt eine Lok den Übergang von einem Stromkreis zum anderen,
bemerkt der Lokdecoder davon nichts.
Der Modellbahner braucht somit beim Betrieb der Anlage nicht mehr zwischen den verschiedenen Stromkreisen unterscheiden.
Eine Lokomotive wird durchgehend mit demselben Fahrpult unter derselben Adresse gesteuert, egal in welchem Stromkreis
sie sich gerade befindet.
Fazit:
Mit dem Booster kann ein Stromkreis versorgt werden.
Bei mehreren Stromkreisen sind entsprechend mehr Booster
erforderlich (für jeden zusätzlichen Stromkreis ein Booster).
Eine größere Digital-Anlage ist somit immer in Versorgungsabschnitte zu unterteilen.
Der erste Abschnitt wird durch die Zentraleinheit versorgt. Die weiteren Abschnitte werden
durch eigene Booster mit je einem Transformator versorgt.
Die Booster haben die Aufgabe die Befehle der Zentraleinheit zu verstärken, so dass alle
Versorgungsabschnitte identische Informationen erhalten und die Lokdecoder
den Übergang von einem Abschnitt in den anderen Abschnitt nicht bemerken.
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