Modellbahn-Steuerung GROUPIE-MEB-Tron

Stromversorgung der Steuerung

Die Elektronik, die Loks, Weichen und Signale brauchen natürlich auch Strom. Je nach Art der Kopplung der Steuerung mit dem PC ergeben sich unterschiedliche Möglichkeiten. Auch die Baugröße der Bahn und die Anzahl der Loks beeinflusst die Dimensionierung der Stromversorgung.

Versorgung der Elektronik

PIO-Karte mit Netzteilkarte

Wer noch die ältere Variante mit der PIO-Karte verwendet, braucht ein kleines Steckernetzteil, das etwa 12Volt Gleichspannung liefert. Dieses wird an die Buchse der Netzteilkarte angeschlossen und versorgt dann die Elektronik über den Spannungsregler mit stabilisierten 5Volt. Gleichzeitig ist die Ausgangsspannung des Steckernetzteils an die 12Volt-Leitung des Bus angeschlossen. An diese Ader ist zum Beispiel das Relais auf der Interfacekarte angeschlossen. Auch die serielle Karte zur Ansteuerung von Weichen und Signalen benötigt diese Spannung und versorgt darüber die angeschlossenen Empfängerplatinen. Diese 12Volt-Spannung kann, je nach Stellung der Jumper, auch auf die Ausgänge der Weichen- und Signalkarte gelegt werden.

Je nach dem, was alles an die 12Volt-Leitung angeschlossen ist, muss die Leistung des Steckernetzteils gewählt werden. Wenn nur die Elektronik versorgt werden soll, reichen 300mA Ausgangsstrom völlig aus. Werden auch Weichen und/oder Signale versorgt, muss deren Strombedarf addiert werden.

Im Bild oben wurde der Fahrstrom- und Weichen-Versorgung um einen Spannungsregler ergänzt um die 12Volt aus der Fahrspannung zu gewinnen. So kann das Steckernetzteil gespart werden. Dies ist natürlich auch zulässig.

Interface zum Druckerport

Wer die neuere Variante verwendet hat zur Versorgung der Elektronik mehrere Möglichkeiten. Diese sind in der Baubeschreibung zur Karte erläutert:

Version 1:
nur eine Stromquelle für die Fahrspannung und Weichenschaltspannung, aus dieser werden die restlichen Spannung abgeleitet.

Version 2:
eine Stromquellen für die 5Volt der Elektronik einerseits und eine zweite für alle restlichen Verbraucher. Ein kleines Steckernetzteil mit z. B. 7-12Volt Wechselspannung und 500mA Strom ist völlig ausreichend und sehr preiswert. Diese Variante ist in den meisten Fällen die vorteilhafteste.

Version 3:
bei dieser Bestückungsvariante muss das Steckernetzteil an K3 der Interfacekarte neben den 5Volt auch die 12Volt liefern. Daher muss seine Ausgangs-Wechselspannung etwa 14Volt betragen. Der Maximalstrom muss analog zu den oben genannten Ausführungen (bei der PIO-Karte) bemessen werden.

Fahrspannung und Weichenschaltspannung

Die Dimensionierung dieses Teils hängt sehr wesentlich von der Größe der Modellbahn und dem Strombedarf und der Nennspannung der Loks ab. Die Schaltung ist jedoch immer gleich:

Der Transformator sollte unbedingt ein elektrisch sicheres Exemplar sein wie es für Modellbahnen angeboten wird. Offene Exemplare, obwohl aus Preisgründen scheinbar vorteilhaft, sind wegen der Gefahr eines elektrischen Schlags und der fehlenden Kurzschluss-Sicherung nicht zu empfehlen. Zu Digitalzentralen werden Geräte in allen Leistungsklassen angeboten. Stellvertretend für viele andere Anbieter sei hier die Fa. TITAN Transformatoren, Robert-Bosch-Str. 41 in D-74523 Schwäbisch Hall genannt. Auf der Seite der Fa. Titan sind die Typen 208 und 216 für kleine und mittlere Bahnen sowie die Typen 217 und 218 für große Bahnen beschrieben.

Der Gleichrichter BR1 kann aus vier Einzeldioden bestehen oder ein fertiger Block sein. Bei Maximalströmen bis 3Ampere reichen Dioden 1N5402 (-5407) oder Blockgleichrichter B40C3700 aus. Bei größeren Strömen bis 6Ampere sind Dioden P600A (-D) bzw. B40C7000 geeignete Teile. Unter den Bezeichnungen sind die Artikel zum Beispiel bei der Fa. Reichelt bestellbar.

Die Diode D5 bewirkt dass die Weichen zum Schalten keine geglättete sondern eine pulsierende Gleichspannung erhalten. Erfahrungsgemäß schalten die üblichen Doppelspulenantriebe damit zuverlässiger. Die Diode ist, wie oben beim Gleichrichter beschrieben, auszuwählen.

Der Elko C1 ist ebenfalls vom Strombedarf abhängig zu dimensionieren. Als Faustregel gilt „1000myFarad pro 1Ampere“. Die Spannungsfestigkeit muss mindestens 35Volt betragen. Ob man nun radiale oder axiale Ausführungen, Becherelkos mit Lötstiften oder Schraubbefestigung wählt, ist Geschmackssache und von der Art des Aufbaus abhängig.

Zweckmäßig und einfach baut man die Schaltung auf einer Lochrasterplatine auf. Eine Kurzschluss-Sicherung nach dem Gleichrichter ist nicht eingezeichnet. Zum Schutz der Weichen bzw. der Weichenkarten kann eine Schmelzsicherung (3,15A träge) oder eine Auto-Glühbirne 12V/21W in die Zuleitung zur Steuerung eingeschleift werden. Die Glühbirne hat im kalten Zustand einen sehr geringen Widerstand der sich in der kurzen Schaltzeit der Weichen nicht wesentlich erhöht. Bei einem andauernden Kurzschluss begrenzt sie jedoch dem Strom auf relativ ungefährliche Werte.

Bei H0, TT und N ist die Nennspannung der Loks 12Volt, bei Spur Z 8Volt. Entsprechend sollte die Fahrspannung gewählt werden. Die Fahrreglerkarten benötigen wegen der Strombegrenzung eine um mindestens 2 Volt höhere Spannung am Eingang als die gewünschte Ausgangsspannung. Eine zu hohe Eingangsspannung vergrößert aber die Verlustleistung der Fahrregler unnötig. Daher sollte der Transformator bei H0, TT und N 14 bis 16Volt Wechselspannung liefern, bei Z reichen 10 bis 12Volt.

Der Maximalstrom für die Loks ist abhängig vom Stromverbrauch der Loks und der Anzahl gleichzeitig fahrender Fahrzeuge. Es ist nicht notwendig, den Nennstrom aller Züge zu addieren da sie bei einer Blocksteuerung im Normalfall nie alle gleichzeitig fahren! Der Strombedarf der Weichen muss meist nicht gesondert kalkuliert werden da zu einer Zeit immer nur eine Weiche geschaltet wird.

Anstelle eines Transformators, der Wechselspannung abgibt und eines nachgeschalteten Gleichrichters, kann auch oft ein Fahrgerät für Autorennbahnen (Beispiel Titan Typ 114) oder Gleichstrom-Bahnen mit integriertem Gleichrichter verwendet werden. Dann ist allerdings die Polarität zu beachten da es sonst zu Schäden an der Elektronik kommen kann. Eventuell ist eine Diode, die bei Verpolung sperrt, zweckmäßig.

Aus den bisherigen Ausführungen ergeben sich folgende Vorschläge für eine kleine bis mittlere H0-, TT- oder N-Bahn (Version 1), eine große Bahn (Version 2) und eine Z-Bahn (Version 3):

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