Die Elektrik

 

Mit zunehmenden Anlagenfortschritt bekommt nun auch die Thematik «Verkabelung» wieder vermehrt Aktualität.

Da der mittlere Abschnitt vom Pfaffensprung bis Eggwald nun gleistechnisch weitgehend fertiggestellt ist und als Nächstes die Rückmeldung und die Weichenantriebe- und Decoder angeschlossen werden sollen wird eine Verkabelung benötigt - und es sind nicht nur zwei Drähte, auch bei Digital nicht!

Um die Längen der Kabel in Grenzen halten zu können werden die wichtigsten Elemente (Computer, Intellibox, Booster) zentral in der Mitte der Anlage angeordnet. Von dort aus gehen die Verbindungen sternförmig am Anlagenrand zu den Endpunkten, an geeigneten Stellen wird jeweils ein «Feinverteiler» platziert, von wo aus die Decoder und anderen Verbraucher gespiesen werden.

Grobverteilung

Die Grobverteilung (LocoNet, s88, 240VAC, Ethernet) wird in 40x20mm Kabelkanälen an der Rückseite rund um die Anlage geführt.

Zentrale Komponenten

Wie bereits erwähnt, sollen diese Komponenten irgendwo in der Mitte der Anlage zu stehen kommen. Nun wurde provisorisch die «Zentrale» eingerichtet mit IB, Power3, einem analogen Trafo und einem Umschalter (von Digital auf Analog).

Ringleitung

Unterhalb des Kabelkanals mit LocoNet, s88 usw. wird an der Aussenseite der Rahmenbretter die Ringleitung mit der AC Versorgungsspannung und den digitalen Boosterstromkreisen geführt. So sind diese Leitung weit weg von den Gleisen und Rückmeldeleitungen und sollten keine Störungen verursachen können. Auch das Farbschema wurde nochmals angepasst (Verfügbarkeit von Kabelfarben).

Erweiterung der Ringleitung

Eigentlich sollten heute die beiden Weichendecoder WA5 für die Weichen der unteren Meienreussbrücke (W1-W4) verdrahtet werden - aber da fehlten doch glatt die Anschlussleitungen. Also musste zuerst die bestehende Ringleitung auf den rechten Anlagenschenkel verlängert werden.

Kabelquerschnitt

Und dies kann passieren, wenn der Kabelquerschnitt zu gering ist: Nach dem Einschalten der Anlage gab diese plötzlich Rauchzeichen von sich; die ersten Befürchtungen gingen in Richtung Lok- oder Weichendecoder, welche sich in Rauch aufgelöst haben könnten.

Also sofort Power Off und Fehlersuche, welche schlussendlich ergab, dass sich zwei zu dünne Drähte, welche ab dem Trafo die Anlage mit 16V DC versorgen, verabschiedet haben. Und so sieht das Ganze dann aus:

Die Gleisspannung ...

... oder was hinten aus der Digitalzentrale rauskommt.

Auf der Suche nach einem geeigneten Decoder für den Schienentraktor TmII von Arnold bin ich auf den Decoder DCX77z gestossen. In dessen Spezifikationen ist ausdrücklich erwähnt, dass maximal 16V Gleisspannung anliegen dürfen. Auch habe ich wieder den Artikel von Felix Geering gefunden, in welchem er detaillliert auf diese Problematik eingeht. Denn eigentlich gibt es ja die NEM630, welche die Gleisspannung genau festlegt ...

Bei der Intellibox I kann die Gleisspannung zwischen "N" und "H0" umgestellt werden - doch was bedeutet dies in der Realität? Ich habe nachgemessen und folgendes Resultat ist herausgekommen:

Intellibox I Multimeter True RMS
Einstellung "N" 27.2V 18.4V
Einstellung "H0" 31.9V 21.4V

Wichtg zu wissen ist, dass die Gleisspannung nur mit einem True RMS-fähigen Messgerät (oder auch einem Oszillokop o.ä.) richtig gemessen werden kann, ein "normales" Multimeter misst das Sinussignal; das digitale Gleissignal besteht aber aus einem Rechtecksignal (s. Tabelle oben, ein Multimeter zeigt immer zuviel an).

Also ist die Gleisspannung um 2.4V zu hoch - und nun, was tun? Richtig, die Gleisspannung reduzieren - aber wie?

Auch hier hat Felix Geering einen verständlichen Artikel geschrieben, den ich hier kurz zitieren möchte:

Reduktion der Digital-Gleisspannung auf 14 V

Nach NEM 670/680/630 soll die Digital-Gleisspannung für Spur N sowohl bei DCC als auch bei Selectrix 14 V nicht überschreiten. Hinter dem Gleichrichter auf dem Decoder resultiert somit die in NEM 630 für Spur N spezifizierte Spannung von 12 V=. Hintergrund der Bestimmung ist die Überlegung, dass Motoren und Lämpchen bei Spur N für 12 V ausgelegt sind. Wird das Digitalsystem mit wesentlich höherer Spannung betrieben, können Motoren und Lämpchen schneller verschleißen. Auch der Decoder muss mehr Abwärme abführen als nötig. Zahlreiche Digitalzentralen, insbesondere preisgünstige Einsteigermodelle, legen 21 V und mehr ans Gleis! Die Tatsache, dass es trotz hoher Spannungen oft "gut geht", bedeutet nicht, dass hohe Spannungen ideal sind. Mehr Info bei AMW Hübsch.

Bei hochwertigen Zentralen und Boostern kann die Höhe der Gleisspannung eingestellt werden (siehe Bedienanleitung der Zentrale). Bei preisgünstigen Zentralen und Boostern kann man versuchen, einen Trafo mit kleinerer Nennspannung zu verwenden. Wenn das nicht zufriedenstellend funktioniert - oder wenn man keinen neuen Trafo erwerben möchte - kann die Spannung zwischen Zentrale/Booster und Gleis mittels antiparallelen schnellen Dioden reduziert werden. Die im Bild gezeigte Schaltung wurde nach einer Anleitung von Littfinski Datentechnik erstellt. Mit 16 "Fast Recovery" Dioden BY299 wurden 8 Diodenpaare erstellt, welche 8 x 0,6 V = 4,8 V Spannung "verbrauchen". Damit kann auch die Gleisspannung der beliebten Trix Mobile Station auf 15 V Leerlauf (14 V im Betrieb) reduziert werden.

Zum Opens external link in new windowOriginalartikel

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Gleisspannung zum Zweiten

Die neuen Digitalkomponenten von Digikeijs, welche ein Netzteil mit Wahlschalter für die Spannungsversorgung haben, haben mich wieder an diese Thematik erinnert. Aufgrund dessen habe ich mal bei allen Zentralen und Boostern gemessen, was hinten herauskommt.

 

Zentrale (Booster) Bemerkung Gleisspannung (TRMS)
Intellibox I Einstellung "N" 17.05V
Intellibox II 17.05V
ESU Lokprogrammer 15.18V
Digikeijs DR5000 Zentrale 14.47V
Digikeijs DR5033 Booster 15.39V
Power 2 Booster


Verkabelung zum Zweiten ...

Einen ausgezeichneten und sehr informativen Artikel zum Thema Kabelquerschnitt und Verdrahtung findest Du Opens external link in new windowhier.

Volt- und Ampèremeter

Schon lange habe ich nach einer geeigneten Anzeige gesucht, die den aktuellen Strombedarf der Anlage bzw. der einzelnen Booster anzeigt. Ich habe ein Anzeigegerät gefunden, das beides kann. Die Anzeige der Spannung ist zwar nicht ganz korrekt (die Anzeige kann kein TRMS) aber es gibt einen Anhaltspunkt, wo der Booster gerade steht.


Dreifachanzeige

Für jeden (zukünftigen) Booster eine eigene Anzeige - aktuell ist ganz links nur die Intellibox angeschlossen.




Neue Komponenten

oder wenigstens das Anschlussschema dazu. Neu dazu gekommen sind

  • DSR Spannungsregler
  • Messadapter für Spannung und Leistung (Volt- und Ampèremeter)

Der Spannungsregler liefert bzw. begrenzt den Digitalstrom auf das eingestellte Mass, höhere Spannungen oder Einschaltströme werden abgeriegelt. Der Messadapter wandelt die Spannung und den Strom so um, dass das Anzeigegerät auch korrekte Werte anzeigt - soweit mal die Theorie.


Die Details

Zusammen mit dem Messadapter zeigt die Spannungsanzeige nun den korrekten Wert und "hüpft" auch nicht mehr wie verrückt. Ich nehme an, dies war im letzten Versuch oben dem Umstand geschuldet, dass die Anzeige auf DC ausgelegt ist und mit dem hochfrequenten rechteckigen Schienensignal nichts anfangen kann.

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Die Anzeige hat je ein Poti für Spannung und Strom, so konnte ich die Anzeige mit derjenigen des TRMS-Messgerätes abgleichen, jetzt stimmt die Spannung auf 0.1V genau.

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Ich werde alle Boosterstromkreise mit einer solchen Anzeige ausrüsten - damit ich auch weiss, warum es raucht wenn es raucht ;-)

Auch habe ich mir testhalber einen DSR (Digital Signal Regler) beschafft, welcher die Digitalspannung der Zentrale (oder des Boosters) regelt, die schlussendlich zum Gleis gelangt. Diese Spannung ist oft zu hoch und kann längerfristig Schäden an den gespiesenen Bauteilen verursachen. Wie oben zu sehen ist lässt die IB2 17.1V Spannung auf's Gleis, für Spur N sollten es aber gemäss NEM "nur" 12V sein. Mit den DSR kann die Ausgangsspannung stufenlos von 10V - 24V geregelt werden (natürlich immer abhängig davon, was die Zentrale/der Booster auch liefert).

Der Versuchsaufbau

Hier noch ein Bild der Versuchsanordnung
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und vom Abgleich der Anzeige mit dem Messgerät
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