Elektrische Anschlüsse - GBM und Servo-Antriebe von MBTronik

Bereits bevor mit dem Eigentlichen Bahnhofsbau begonnen wurde, verlegten wir Versorgungskabel, die für den eigentlichen Betrieb nötig waren. Hierzu wurden alle benötigten Kabel an die beiden Hauptsegmente „Ost“ und „West“ geführt. Vom Modul, das auch das BW beheimatete (Ost), sollte später die Versorgung der benachbarten Teile erfolgen. Bei solchen Übergängen wurden hierfür von uns Immer Sub-D Stecker verwendet. In die beiden Haupteilen führt zusätzlich noch der Rückmeldebus (RS-Bus) des Digitalsystems. Diese Kabel (2x 0,5mm² Draht, verdrillt) wurden mit Modellbausteckern von TAMIYA verbunden. Sie sollten sich klar von den übrigen Steckern abgrenzen und um Störsicherheit zu gewährleisten, getrennt von den übrigen Kabeln eingebaut werden.

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Bild 1 - Zuleitung der Versorgungskabel

Wie im Bereich „Unterkonstruktion“ bereits erwähnt, wurden die Sperrholzplatten für den Bahnhof, vorübergehend nur auf einen Rahmen aufgelegt und erst später fest mit diesem verschraubt. Durch diese Maßnahme kann man sich die nötigen Arbeiten an der Elektronik wesentlich erleichtern. Diese müssen meist an der Unterseite der Platte vorgenommen werden. Abgenommen und an eine Wand gelehnt, können an der Unterseite der Platten einfach und problemlos Weichenantriebe und Elektronik montiert, Kable verlegt und gelötet werden. Alle diese Arbeiten müssen so nicht umständlich, bei engen Platzverhältnissen und über Kopf durchgeführt geschehen

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Bild 2 - Zuerst GBM und Weichendecoder

Zuerst wurden bei uns immer die Gleisbesetzmelder und Steuerbausteine montiert. Die Steuermodule (MBTronik) für die Servos legten wir meist in Blöcken nebeneinander um den späteren Anschluss zu vereinfachen. Diese sollten allerdings nicht mehr als 10 Steuermodule beheimaten, da sonst die Stromversorgung für die Weichen nicht mehr ausreichend ist. Dieses Problem soll noch einmal ausführlich am Schluss dieses Kapitels behandelt werden. Danach wurden in vorher befestigten Kabelkanälen die Stromversorgung, bzw. die Besetztmeldung  der einzelnen Gleise angeschlossen. Durch die am Gleis angelöteten Drahtenden (siehe Gleisverlegung) wird nun die Stromversorgung daran angelötet und somit flächig sichergestellt, ohne dass Anschlüsse auf der Oberseite später sichtbar sind. Ebenso wurde bereits jetzt der Rückmelde-Bus (RS-Bus) am Rand der Platte zum Belegtmelder verlegt, um durch größtmögliche Abstände zu anderen Kabeln, Störungen vorzubeugen. 

Als dritten Schritt montierten wir die Weichenantriebe, da deren Position kaum variieren kann und spätere Kabelverlegungen leichter herumgeführt werden können. Als Weichenantriebe verwenden wir Mini-Servos, die wir aus einem Modellbaushop bezogen. Diese sind kleiner und günstiger als die von Herrn Haders (MBTronik) angebotenen, die an dieser Stelle sonst am häufigsten verbaut werden. Das Befestigungskonzept sollte allerdings das gleiche sein. Als Stellstange verwenden wir 1mm dicken Federstahldraht, der gebogen und durch die Stellhebel (Ruder) des Servos „gefädelt“ wird. Die richtige Technik dafür bedarf erst einer kurzen Übung, da dies mehr oder weniger mit Augenmass geschehen muss.

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Bild 3 - Stellhebel (Servo-Ruder) für Weichen

Wichtig ist, dass der Draht fest im Ruder verankert ist, da sonst durch die starken Kräfte des Servos ein sicheres Umstellen der Weichen nicht gewährleistet ist. Da wir die Herzstückpolarisierung alleine über die Weichenzungen herstellen, ist es extrem wichtig, dass diese fest und sauber an die stromführenden Schienen gepresst werden. 
Der Servo selbst muss ebenso fest mit der Platte von unten verschraubt werden. Dies geschieht am besten mit einem Bügel. Bei den Servos von „MBTronik“ wird hierfür extra ein speziell hergestellter Kunststoffbügel mitgeliefert. Da wir günstigere Antriebe gekauft haben müssen wir auf diesen vorbereiteten Luxus leider verzichten. Unsere Halterungen wurden aus Lochband (Baumarkt) hergestellt. Die gelochten Metallstreifen, werden zuerst mit einem Schraubstock, einer Zange und einer  eigens konstruierten „Schablone“ gebogen und dann abgeschnitten.

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Bild 4 - Servoantrieb mit Ruder und Haltebügel

Wie bereits weiter oben erwähnt, haben wir die Steuermodule für die Servo-Antriebe in Blöcken zusammengefasst, deshalb sind sie nicht in Reichweite um mit dem Kabel des Servos direkt verbunden zu werden. Hierfür  haben wir den Stecker des Servos abgeschnitten. Das Kabelstück mit Stecker wurde auf den Steuerbaustein aufgesteckt und die losen Enden an einer Lötleiste, die immer für zwei bis drei Servos vorgesehen wurde aufgelötet. Das Kabel am Servo wurde mit speziellem Servokabeln aus dem Modellbauzubehör verlängert und ebenfalls auf die Lötleiste aufgelötet, damit es mit der Steuerplatine verbunden ist. Bei allen Anschlüssen versuchten wir immer so vorzugehen, dass die Antriebe, die genau unter dem Gleisstrang lagen jeweils von einer Seite mit den Steuermodulen verbunden sind und von der anderen Seite die Stromanschlüsse zum Gleis verlegt wurden.

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Bild 5 - Verkabelung der Servo-Weichenantriebe

Da unser Bahnhof wie bereits erwähnt aus mehreren Modulen besteht, sorgen drei 8-fach Belegtmelder von LDT für die Überwachung der Gleisabschnitte. Zwei davon überwachen jeweils den Weichenbereich „West“ und „Ost“. Der Dritte übernimmt die Belegtmeldung der Bahnhofsgleise 1 bis 8. Diese Blöcke erstrecken sich über 3 Bahnhofsmodule. Die GBM hierfür ist zusammen mit dem Besetztmelder für den Bereich „Ost“ in einem Modul untergebracht. Von dort aus werden die Kabel über einen neunpoligen Sub-D Stecker an das mittlere Modul und von dort aus wiederum an das Modul „West“ angeschlossen. Somit benötigt das mittlere Modul keine weitere Elektronik.

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Bild 6 - Weichen und GBM sind angeschlossen

Außer Gleisbesetztmeldung und Weichen, wurde bereits auch die Drehscheibe angeschlossen. Die Schwierigkeit bei der Drehscheibe liegt in der mit Strom versorgten Drehbühne, die sich vollständig um 360° grad dreht. Durch die Drehung um mehr als 180° wird die Polarisierung der Bühnengleise und dem restlichen Schienennetz vertauscht. Ein Kehrschleifenmodul (Kehrschleifenautomat SX805) von Rautenhaus löst das Problem einfach und sicher. Das fertige Modul wird zwischen die Stromzufuhr der Drehbühne geschaltet und kehrt bei einem Kurzschluss die Polarität um. Der SX805 ist für seine schnelle Reaktionszeit bekannt und bietet daher ein Optimum an Sicherheit.

Am Anfang dieses Kapitels wurde bereits erwähnt, dass die Stromversorgung beim Anschluss mehrerer Servo-Antriebe Probleme bereiten kann. Der Grund hierfür liegt im Stromverbrauch der Servos. In ihrer Endlage angekommen, wird der Antrieb durch die Steuerung von MBTronik (Endabschaltung programmieren!) abgeschalten um diesen bzw. dessen Getriebe zu schonen. Ein Servos benötigt beim Stellvorgang bis zu mehreren hundert mA wenn er mit seiner vollen Stellkraft die Weichenzunge fest anpresst. Im normalen Betrieb stellt dies kein Problem dar. Beim einschalten hingegen beginnen alle Antriebe gleichzeitig sich in ihre eingestellte Lage zu begeben. Vollkommen unabhängig von Stellbefehlen nimmt jeder Servo beim Einschalten der Stromzufuhr seine exakte Position ein. Die 1A, die ein normaler Modellbahntrafo zur Verfügung stellt, reichen problemlos um alle 40 Weichen im Bahnhof zu schalten, da niemals mehrere gleichzeitig, sondern der Reihe nach gestellt werden. Wenn beim Einschalten jedoch alle Weichen gleichzeitig versuchen ihre Endlage zu erreichen, so steht für manche Weichen nicht genügend Strom zur Verfügung.
Um den Fehler zu beheben, mussten wir mehr Strom zur Verfügung stellen oder den vorhandenen besser verteilen. Da eine höhere Ampere-Zahl für den reinen Betrieb nicht nötig war entschlossen wir uns für letzteres und teilten die Steuerbausteine in Gruppen zu je 5 bis 10 Stück auf. Alle Bausteine einer Gruppe werden gemeinsam eingeschaltet. Ihr Stromverbrauch darf in der Summe dabei nicht über der zur Verfügung stehenden Leistung des verwendeten Trafos liegen. Die erste Gruppe schaltet sich direkt ein, die nächsten Gruppen werden mit Zeitschaltern in 5 Sekunden Abständen aktiviert. Dies reicht aus, dass alle Antriebe vor dem einschalten der nächsten Gruppe in ihrer Endlage justiert sind.
Die Modellbahnanlage wird sozusagen parallel zum Computer und der Steuerungssoftware in den betriebsbereiten Zustand hochgefahren.

Leider konnten wir bisher keine Beschreibung anderer Modellbahner zu diesem kleinen Problem finden, so dass uns bisher kein Vergleich bei anderen Modellbahnanlagen möglich war. Dies liegt vermutlich daran, dass die noch nicht so weit verbreiteten Servo-Antriebe bisher kaum in dieser Stückzahl, zusammenhängend verbaut wurden.

Datum:
November 2005