Digitalspannung
Einleitung
Da habe ich mir neulich (Ende Dezember '23) endlich den VT 11.5 (genauer: den Alpen-See Express BR 601 der Epoche IV) von Fleischmann samt Ergänzungswagen gegönnt. Mit dem 11.5 habe ich schon immer geliebäugelt, denn der war als Kind Teil eines Zug-Quartettspieles und hatte es mir angetan.
Das Fleischmann Modell ist von 2022 und mit Innenbeleuchtung in allen Wagen, elektrischen Kupplungen und Decoderschnittstelle ausgestattet. Auch ist Platz für einen Lautsprecher, wenn man Sound haben möchte. Es gibt daher das Modell gleich mit eingebautem Sounddecoder, allerdings zu einem heftigen Aufschlag auf die DC-Version. Daher habe ich mich entschlossen, selber einen Decoder einzusetzen, was auch schnell gemacht ist: Dach abclipsen, die Schraube der Platine lösen, selbige etwas umdrehen, da man sonst den Decoder nicht unter die sehr kurzen Drähte an der Platine geschoben bekommt, Blindstecker raus, Decoder rein und wieder zusammenbauen.
Jetzt hat der Zug aber natürlich noch einen zweiten im Modell unmotorisierten Triebkopf und soll ja auch dort mit ordentlichem Lichtwechsel ausgestattet sein. Auch dort ist eine Schnittstelle vorhanden und man könnte einen zweiten preiswerten Motordecoder einsetzen und nur dessen Lichtausgänge benutzen. Aber das widerstrebt mit als Gesinnungsschwabe. Da ich vor Jahren mal einen Fünferpack FD light von tams preiswert ergattert habe, sollte der erstmal dort rein. Also mal kurz den Decoder alleine ausprobiert und richtig parametriert. Dabei habe ich festgestellt, dass der sehr(!) warm wird. Also war es endlich an der Zeit, mal nach der Spannungsversorgung zu schauen.
Das Digital-Setup
Ich habe eine Reihe von Roco Mäusen und Multimäusen und die entsprechenden Verstärker, die ich einsetzen möchte. Die Roco / Fleischmann-Spielzeug-Trafos dazu mit 230V primär und 15V sekundär ausgelegt.
Aus den Normen...
Das Gleissignal und die Spannungsversorgung sind in NEM 670 und NEM 630 beschrieben. Danach die (analoge) Gleisspannung bei Spur N 12V betragen. Das digitale Format sollte sich auch mit den Spitzenwerten so um 12V herum einpendeln.
Die realen Spannungsverhältnisse
DCC Signal am Original-Trafo
Mit dem Taschen-Oszi lässt sich sehr schnell feststellen, dass im unbelasteten Zustand aus dem Verstärker unglaubliche 44.4 Vpp (peak to peak) anliegen; also eine Rechteckspanung mit Spitzen Vp (peak) von 22.2V mit dem Originaltrafo. Auch wenn man davon ausgeht, dass es sich bei den Trafos um Spielzeugtrafos handelt, bei denen aus Sicherheitsgründen die Spannung mit steigendem Verbrauch einknicken muss, so ist mir dies doch zu hoch.
Trafo
Aus dem Trafo kommen ca. 49.6V Vpp bzw. 24.8V Vp (Fast)Sinusspannung (oder 17.3 Vrms ) heraus. Also etwas mehr als die angegebenen 15V.
DCC Signal am Labornetzteil
Also mal das Labornetzteil auf 12V Gleichspannung eingestellt und damit die Multimaus und den Verstärker gespeist. Gut, dass der Eingang nicht zwingend Wechselspannung erfordert sondern auch Gleichspannung toleriert. Am Gleis kommen dann nur 21.4V Vpp (oder als Spitzen ausgedrückt Vp=11.6V) an. Also werde ich mir entweder ein stabilisiertes Netzteil für 12V LED-Leisten mit 2-3A besorgen, das auch bei erhöhter Last nicht einknickt sondern nachregelt und damit meine Multimaus speisen uder setze einen einstellbaren DC-DC Step down Regler hinter den Trafo, brauche aber dann noch einen Brückengleichrichter und wahrscheinlich einen Glättkondensator dazwischen.
Ein paar Tage später
Der Trafo ist angekommen. Mal ausprobieren: Mit 12V Gleichspannung an der Trafoseite, 11.5V am Gleis, Spannungsabfall über dem Gleis und nochmal im Decoder und ein wenig in der H-Brücke kommen dann aber am Motor nur noch ca. 10V an. Damit werden die Loks dann doch etwas langsam. Also wahrscheinlich doch die Version mit Gleichrichter und step Down Regler.
Dann fällt mir beim Wühlen in der Grabbelkiste ein TL-smoother auf. Eigentlich ist der ja für 3D Drucker gedacht, um die Bewegungen etwas weicher zu machen, aber einerseits war ich mit dem Ergebnis dabei nicht zufrieden und andererseits erscheint es mit widersinnig, zunächst einmal die Spannung beim Drucker von 12 auf 24 V zu erhöhen, um das volle Drehmoment der Mtoren und somit präzise Positionierung zu erreichen und im gleichen Atemzug dann einen smoother dazwischen zu schalten, der nichts anderes macht, als einen Spannungsverlust. Für die Modellbahn ist das aber ja genau das, was ich bezwecken will. Also klären wir mal die Frage, was solch ein ominöser smoother eigentlich ist:
Smoother
Ein smoother ist nichts anderes als eine Reihe von Dioden. An jeder Diode fällt Spannung ab (und wird ggf. in Wärme verbraten, wenn ein Strom fließt). Über jeder Diode sind das ca. 0.7V. Damit pro Stepperanschluss A und B beim 3D Drucker je ca 1.5V abfallen sind jeweils zwei Dioden hintereinander geschaltet. Damit das Ganze polaritätsunabhängig ist, sind nochmal zwei Dioden zu den ersten zweien antiparallel geschaltet. damit befinden sich 8 Dioden auf der Platine; jeweils 2+2 in den äußeren Leitungen und die mittleren Leitungen sind einfach durchgeschleift.
Das können wir uns zunutze machen, indem wir einfach den smoother hinter den Trafo einschleifen. Und zwar entweder nur ein Diodenquartett und die Rückleitung (also z.B. Leitungen 1 und 2;das gibt dann 1.5V weniger) oder ein Diodenquartett in der einen und das weitere in der anderen Leitung (dafür nimmt man dann Leitungen 1 und 4). Dann haben wir insges. 3V weniger am Eingang des Verstärkers.
Damit kommt man dann auch am Gleis z.B. ca. 3V runter. Ich habe dann 18.6V gemessen (mit beleuchteter Lok auf dem Gleis). Da ich die smoother damals im 5er Pack preiswert gekauft hatte (Stück unter 2 EUR) und die untereinander steckbar sind, habe ich gleich nochmal einen zweiten smoother dazwischen gehangen. Dann sind es 15.6V. Damit fährt die E10 aber dann trotz CV Einstellung der Maximalgeschwindigkeit auf 255 nicht mehr schnell genug. Ich werde nochmal eine Zwischenlösung ausprobieren: In der einen Leitung zwei Quartetts hintereinander, in der anderen nur ein Quartett. Das sollte dann ca. 17V für den Verstärker ergeben.
Zudem soll irgendwann aus lauter Neugierde noch dauerhaft ein Strom- und Spannungsmessgerät zwischen Trafo und Verstärker kommen...
Impressum und Erklärung zum Datenschutz